CN113237045A - 一种过热蒸汽发生器以及过热干燥系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于干燥处理技术领域，尤其涉及一种过热蒸汽发生器以及过热干燥系统，所述过热蒸汽发生器包括燃烧装置以及换热装置；所述燃烧装置用于燃料燃烧以将水加热为蒸汽；所述换热装置内腔中设有盘管，所述盘管的入口与所述燃烧装置的蒸汽出口连通，所述换热装置的内腔与所述燃烧装置的烟气出口连通，所述烟气出口排出的烟气通过所述盘管对蒸汽加热。本发明提供的过热蒸汽发生器设置有燃烧装置以及换热装置，燃烧装置用于对水加热以产生蒸汽，而换热装置则用于使蒸汽与烟气换热，从而进一步提高蒸汽的温度，提高对烟气中热量的利用率。本发明的方案可以有效地提高热量的利用率，且将燃烧装置与换热装置设置为分体式结构，便于装置的小型化。
Description
技术领域
本发明属于干燥处理技术领域，尤其涉及一种过热蒸汽发生器以及过热干燥系统。
背景技术
过热蒸汽干燥(Superheated steam drying)是一项最近发展起来的干燥新技术，是指利用过热蒸汽直接与被干物料接触而去除水分的一种干燥方式。与传统的热风干燥相比，过热蒸汽干燥的几个主要优点如下：节能效果显著，可充分利用蒸汽的潜热，热效率高；干后产品品质好；过热蒸汽传热系数大，干燥介质为蒸汽，无外部传质阻力；过热蒸汽的比热大，蒸汽用量少；无爆炸和失火危险；过热蒸汽干燥有利于保护环境；过热蒸汽具有灭菌消毒作用等等。
近年来，过热蒸汽干燥技术在干燥加工、食品加工、金属加工领域有广泛的应用前景。随着能源危机的日益严重和人们对食品质量要求的逐渐提高，过热蒸汽干燥在食品工业的应用必将得到发展，尤其是可以降低干燥温度同时保证产品质量的低压过热蒸汽干燥，以及不同干燥方式之间的优势互补。
随着各种产品加工工艺的升级， 对于过热蒸汽干燥的技术要求越来越高，其中一个主要的改进方向是提高热能的利用率，这方面具有很大的改进空间。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种过热蒸汽发生器，旨在解决现在过热蒸汽装置热量利用率较低的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种过热蒸汽发生器，所述过热蒸汽发生器包括燃烧装置以及换热装置；
所述燃烧装置用于燃料燃烧以将水加热为蒸汽；
所述换热装置内腔中设有盘管，所述盘管的入口与所述燃烧装置的蒸汽出口连通，所述换热装置的内腔与所述燃烧装置的烟气出口连通，所述烟气出口排出的烟气通过所述盘管对蒸汽加热。
本发明实施例的另一目的在于提供一种过热干燥系统，所述过热干燥系统包括：
如本发明实施例所述的过热蒸汽发生器；以及
干燥室，所述干燥室用于放置待干燥的物料，所述干燥室与所述过热蒸汽发生器的供汽口连通。
本发明提供的过热蒸汽发生器设置有燃烧装置以及换热装置，燃烧装置用于对水加热以产生蒸汽，换热装置用于使蒸汽与烟气换热，从而进一步提高蒸汽的温度，提高对烟气中热量的利用率。本发明的方案可以有效地提高热量的利用率，且将燃烧装置与换热装置设置为分体式结构，便于装置的小型化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的过热蒸汽发生器的整体剖视图；
图2为本发明实施例提供过热蒸汽发生器的俯视剖面图；
图3为本发明实施例提供的过热蒸汽发生器换热装置的正视结构图；
图4为本发明实施例提供的过热蒸汽发生器换热装置的侧视结构图；
图5为本发明实施例提供的过热蒸汽发生器换热装置的俯视结构图；
图6为本发明实施例提供的过热蒸汽发生器换热装置盘管结构图；
图7为本发明实施例提供的过热蒸汽发生器烟气出口结构图。
附图中：1、燃烧机；2、汽室；3、水室；4、换热管；5、排污管；6、液位计；7、进水管前段；8、进水管后段；9、烟气出口；10、第二温度传感器；11、盘管；12、供汽口；13、盘管入口；14、第一集汽箱；15、第二集汽箱；16、烟气管道；17、蓄热砖；18、第二保温层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种过热蒸汽发生器的结构图，所述过热蒸汽发生器包括燃烧装置以及换热装置；
所述燃烧装置用于燃料燃烧以将水加热为蒸汽；
所述换热装置内腔中设有盘管11，所述盘管11的入口与所述燃烧装置的蒸汽出口连通，所述换热装置的内腔与所述燃烧装置的烟气出口9连通，所述烟气出口9排出的烟气通过所述盘管11对蒸汽加热。
在本发明实施例中，燃烧装置与换热装置采用分体式设置，可以使两个装置的布置更为灵活，减小燃烧装置的占用的空间，更重要的，这种方式可以将热量分散到两个空间内，从而降低单个装置的温度，从而降低对于保温的要求，减小热量的散失。
在本发明实施例中，燃烧装置用于将水加热以产生蒸汽，燃烧装置设置有进水口以及蒸汽出口，此外，还可以设置有压力计、第一温度传感器、液位计6以及用于将燃烧装置内水排空的排污管5等。为了减小热量的散失，燃烧装置的侧壁可以采用保温材料制作，或者加设第一保温层等，本发明实施例对此不作具体限定。
在本发明实施例中，燃烧装置的蒸汽出口通过管道与换热装置的盘管入口13连接，从燃烧装置产生的蒸汽进入到换热装置中的盘管11中；此外，燃烧装置产生的烟气通过烟气管道16进入到换热装置的内腔中，而盘管11设置于内腔中，利用燃烧产生的烟气对盘管11进行加热。本发明采用的方案将烟气引出燃烧装置，可以提高燃烧装置空气的纯度，减小烟气占用炉膛空间，从而提高炼燃烧的效率。
如图1、2所示，在本发明一个实施例中，所述燃烧装置包括炉膛、水室3以及汽室2；
所述炉膛位于壳体中部，燃料在所述炉膛中燃烧产生热量；
所述水室3设置于所述炉膛的底部，与所述炉膛不连通；
所述汽室2设置于所述炉膛的顶部，与所述炉膛不连通，且所述汽室2与所述水室3之间通过换热管4连通，所述换热管4穿过所述炉膛。
在本发明实施例中，燃烧装置包括炉膛、水室3以及汽室2。优选地，燃烧装置可以设置为圆柱状结构，其内部中空的部分设置为炉膛，而水室3以及汽室2分别位于炉膛的底部以及顶部，水室3与汽室2之间通过管道连通，管道穿过炉膛。这种设置方式下，炉膛内燃烧的火焰直接加热管道以及水室3的上表面，使水体汽化后进入到汽室2内，这种结合下，通常水位至少到水室3与汽室2之间管道高度的一半，由于管道的受热面积大，而内部的水体较少，故利用管道的受热使水体充分蒸发，这种结构下，蒸发主要发生在管道内，可以较为快速地得到蒸汽。可选地，管道可以采用导热率较高的铜管。产生的蒸汽进入到汽室2内，并从汽室2的经过连接管进入到换热装置中。在本发明实施例中，可选地，水室3以及汽室2均可以采用耐高温且导热率高的材料制作，形状可以设置为圆柱状直径略大于炉腔，使得炉膛具有更厚的侧壁，便于炉膛的保温。
在本发明实施例中，换热管4设置为内外两圈，同一圈换热管4相邻两根管之间设置有用于封装的隔板，使同一圈换热管4形成一个柱状空间；进一步地，某两根换热管4之间未设置有隔板，形成一个条形开口，两层换热管4的条形开口背对设置，两者相互远离，且内层换热管4的开口靠近烟气管道16。
如图1、2所示，在本发明一个实施例中，所述燃烧装置包括炉膛、水室3以及汽室2；
所述炉膛位于壳体中部，燃料在所述炉膛中燃烧产生热量；
所述水室3设置于所述炉膛的顶部，与所述炉膛不连通；
所述汽室2设置于所述炉膛的底部，与所述炉膛不连通，且所述汽室2与所述水室3之间通过换热管4连通，所述换热管4穿过所述沪膛，且所述换热管4的顶部高于所述水室3液面。
在本发明实施例中，与上一个实施例的不同在于，水室3位于炉膛顶部，而汽室2位于炉膛底部，两者同样通过管道连通，不同在于，用于连通水室3与汽室2的管道，其中水室3的一端穿过水室3的底面，高于水室3内水面，此可以通过在水室3设置回流口实现，回流口开设于水室3侧壁上，其高度略低于管道口，回流口的另一端与进水管前段7或者进水管后段8连接（两段之间设置有阀门，以控制是否可以回流），或者排空，以保证水室3内的水不会漫过管道入口。这种结构下，炉膛内燃烧产生的热量直接作用于水室3的底面，对整个水室3进行加热，这种结构利用了热量更易于向上流动的趋势，提高对热量的利用率。水室3内的水受热蒸发产生的蒸汽通过管道向下进入到汽室2内，汽室2的蒸汽出口设置于汽室2的底部侧向。这种设置方式可以使燃烧装置内的蒸汽积累到一量才能从燃烧装置中排出，使蒸汽具有一定的压力，便于蒸汽在换热装置中的流动。
如图1所示，在本发明一个实施例中，所述燃烧装置的顶部设置有燃烧机1，所述燃烧机1的燃烧口伸入所述炉腔内。
在本发明实施例中，燃烧机1主要是将燃烧混合并使之燃烧的机器，此可以参考现有技术。在本发明实施例中，燃烧优选采用气体燃料，使气体燃料与空气混合后通过燃烧机1喷入炉膛内，这种方式的燃烧机1几乎不会产生固体残留物，使炉膛易于清洁。
如图1所示，在本发明一个实施例中，所述燃烧装置的烟气出口9设置于所述燃烧装置中部侧壁上，所述烟气出口9设置为环状通道，所述环状通道凸出所述燃烧装置侧壁；
所述烟气出口9通过烟气管道16与所述换热装置的烟气入口连通，所述烟气管道16内设置有风机。
在本发明实施例中，将烟气出口9设置于炉膛中部，在燃烧机1的喷力作用下，烟气向下流动到炉膛的底部，而后沿着炉膛侧壁向上反流，流动到烟气出口9的位置则进入到烟气出口9排出。在本发明实施例中，将烟气出口9设置为环状通道，该环状通道绕燃烧装置一圈，由于通道内烟气浓度较低，烟气可以自动进入到环状通道内。由于通道设置为环状，则360°范围内，烟气均可以沿径向流入，改善了现有技术中，由于烟气从单一出口流出导致炉膛内热量不均匀的问题，且集中的烟气中带有较多的热量，由于从单一出口流出且较为集中，烟气中的热量难以得到有效利用，本发明的方案使烟气分散流出，流出的过程中可以将热量分散到装置的各个位置。
进一步地，烟气管道16内设置有风机，通过风机的设置可以将燃烧装置内的烟气吸入到换热装置中。
如图1所示，在本发明一个实施例中，所述环状管道靠近所述烟气管道16的一侧的横截面大于远离所述烟气管道16的一侧的横截面。
在本发明实施例中，使环状管道靠近烟气管道16一侧的横截面面积较大，在流速相等的情况下，可以排出更多烟气；而另一侧由于没有或者较少烟气汇集，横截面面积较小，可以保持流速相对均匀，从而防止烟气进入环状管道的过程不均匀的问题。
如图3-6所示，在本发明一个实施例中，所述盘管11的入口与所述汽室2的蒸汽出口连通，所述盘管11在所述换热装置内腔中上下蛇形绕转；所述盘管11的入口以及出口均位于所述换热装置的上方。
在本发明实施例中，盘管11可以设置为S形弯折，且盘管11的主体部分（非弯曲部分）保持水平，盘管11弯折到换热装置内腔的底部后，再向上弯折，如何往复若干次，最终盘管11的出口位于换热装置的顶部。可选地，换热装置的壁面设置有第二保温层18。
在本发明实施例中，盘管11可以设置有多组，换热装置的顶部设置有第一集汽箱14，底部设置有第二集汽箱15，集汽箱用于连接多组盘管11；集汽箱上设置有第二温度传感器10。
如图3-6所示，在本发明一个实施例中，所述盘管11与盘管11之间设置有蓄热砖17，所述蓄热砖17之间形成容烟气流通的蛇形通道，所述盘管11在所述蛇形通道内绕转。
在本发明实施例中，蓄热砖17之间形成蛇形通道，烟气在蛇形通道内流动，在本发明实施例中，烟气的流动方向与盘管11内蒸汽的流动方向相同；盘管11位于烟气通道中，烟气在盘管11与蓄热砖17之间的间隙间流动，将热量通过盘管11传递给盘管11内的蒸汽，最后烟气从烟气出口9流出，而盘管11内有蒸汽从盘管11中的出口流出。
如图3-6所示，在本发明一个实施例中，所述换热装置的烟气出口9设置有螺旋换热管4，所述螺旋换热管4的出水口与所述燃烧装置水室3的入口连接，所述螺旋换热管4用于对进入所述水室3的水进行预热。
在本发明实施例中，螺旋换热管4用于吸收烟气中残留的热量以对水进行预热。螺旋换热管4呈螺旋形缠绕在烟气出口9管外壁上。进一步地，如图7所示，在本发明实施例中，烟气出口9管内设置有八字形挡板以及人字形挡板，八字形挡板与人字形挡板沿烟气出口9管出烟方向交替设置，且八字形挡板的下侧与烟气出口9管的内壁连接，而人字形挡板的下侧与烟气出口9管的内壁不连接，八字形挡板与人字形挡板通过连接杆连接固定。可以理解，这里的八字形挡板与人字形挡板是从挡板的竖向剖面观察所见，实际挡板呈锥形，八字形挡板即顶部开口的锥形板，人字形挡板即顶部不开口的锥形板。这种设置可以使烟气在烟气出口9管上往复流动，从而增加烟气与螺旋换热管4的热量交换，提高对烟气中热量的利用率。
本发明一个实施例还提供了一种过热干燥系统，所述过热干燥系统包括：
如本发明实施例所述的过热蒸汽发生器；以及
干燥室，所述干燥室用于放置待干燥的物料，所述干燥室与所述过热蒸汽发生器的供汽口12连通。
在本发明实施例中，对于过热蒸汽发生器的解释说明可以参见前述任意一个或者多个实施例的组合，本发明实施例在此不再赘述。
在本发明实施例中，干燥室内设置有放置区用于放置等干燥的物料，放置区通过通道与上述过热蒸汽发生器的供汽口12连接，将蒸汽通入放置区，使蒸汽与物料直接接触，实现物料的干燥。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种过热蒸汽发生器，其特征在于，所述过热蒸汽发生器包括燃烧装置以及换热装置；
所述燃烧装置用于燃料燃烧以将水加热为蒸汽；
所述换热装置内腔中设有盘管，所述盘管的入口与所述燃烧装置的蒸汽出口连通，所述换热装置的内腔与所述燃烧装置的烟气出口连通，所述烟气出口排出的烟气通过所述盘管对蒸汽加热。
2.根据权利要求1所述的过热蒸汽发生器，其特征在于，所述燃烧装置包括炉膛、水室以及汽室；
所述炉膛位于壳体中部，燃料在所述炉膛中燃烧产生热量；
所述水室设置于所述炉膛的底部，与所述炉膛不连通；
所述汽室设置于所述炉膛的顶部，与所述炉膛不连通，且所述汽室与所述水室之间通过换热管连通，所述换热管穿过所述沪膛。
3.根据权利要求1所述的过热蒸汽发生器，其特征在于，所述燃烧装置包括炉膛、水室以及汽室；
所述炉膛位于壳体中部，燃料在所述炉膛中燃烧产生热量；
所述水室设置于所述炉膛的顶部，与所述炉膛不连通；
所述汽室设置于所述炉膛的底部，与所述炉膛不连通，且所述汽室与所述水室之间通过换热管连通，所述换热管穿过所述沪膛，且所述换热管的顶部高于所述水室液面。
4.根据权利要求2或3所述的过热蒸汽发生器，其特征在于，所述燃烧装置的顶部设置有燃烧机，所述燃烧机的燃烧口伸入所述炉腔内。
5.根据权利要求2或3所述的过热蒸汽发生器，其特征在于，所述燃烧装置的烟气出口设置于所述燃烧装置中部侧壁上，所述烟气出口设置为环状通道，所述环状通道凸出所述燃烧装置侧壁；
所述烟气出口通过烟气管道与所述换热装置的烟气入口连通，所述烟气管道上设置有风机。
6.根据权利要求5所述的过热蒸汽发生器，其特征在于，所述环状管道靠近所述烟气管道的一侧的横截面大于远离所述烟气管道的一侧的横截面。
7.根据权利要求1所述的过热蒸汽发生器，其特征在于，所述盘管的入口与所述汽室的蒸汽出口连通，所述盘管在所述换热装置内腔中上下蛇形绕转；所述盘管的入口以及出口均位于所述换热装置的上方。
8.根据权利要求7所述的过热蒸汽发生器，其特征在于，所述盘管与盘管之间设置有蓄热砖，所述蓄热砖之间形成容烟气流通的蛇形通道，所述盘管在所述蛇形通道内绕转。
9.根据权利要求1所述的过热蒸汽发生器，其特征在于，所述换热装置的烟气出口设置有螺旋换热管，所述螺旋换热管的出水口与所述燃烧装置水室的入口连接，所述螺旋换热管用于对进入所述水室的水进行预热。
10.一种过热干燥系统，其特征在于，所述过热干燥系统包括：
如权利要求1-9任意一项所述的过热蒸汽发生器；以及
干燥室，所述干燥室用于放置待干燥的物料，所述干燥室与所述过热蒸汽发生器的供汽口连通。
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- 2021-06-16 CN CN202110667293.9A patent/CN113237045A/zh active Pending
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