CN113834048A - 一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器及其工作方法，涉及蒸汽发生器技术领域，为解决现有的热管式蒸汽发生器泄压时浪费热能及汽包内部水垢清除不够方便的问题。所述汽包外部的一侧安装有第一进水管，所述第一进水管的内部安装有第一电磁阀，所述第一进水管外部的一端设置有进水口，所述第一进水管的上端安装有第二进水管，所述第二进水管的内部安装有第二电磁阀，所述汽包的上端安装有水箱、泄压管、压力表和蒸汽排出管，所述水箱的内部安装有第二液位传感器，所述泄压管的外部安装有气流阀，所述泄压管位于水箱内部的一端安装有排气管，所述水箱与汽包之间安装有出水管，所述出水管的内部安装有第三电磁阀。

Description

一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器及其工作方法

技术领域

本发明涉及蒸汽发生器技术领域，具体为一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器及其工作方法。

背景技术

热管是一种具有高导热性能的传热组件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。热管式蒸汽发生器，通常用于厂内高温烟气的余热利用，高温烟气若直接排放既浪费能源又对环境造成污染，因此使用热管式蒸汽发生器进行余热回收，从而对资源合理利用，减少浪费。

但是，现有的热管式蒸汽发生器在使用中存在一定的缺陷：一、当汽包内的压力过大时，通常采用开启通气阀进行泄压工作，以保持汽包内外气压的平衡，但是释放气压的同时，热量会随之流失，从而造成资源的浪费；二、汽包长时间使用内壁容易产生较多的水垢，通过检修口对其内部进行除垢工作较为麻烦，因此不满足现有的需求，对此我们提出了一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器及其工作方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器及其工作方法，以解决上述背景技术中提出的热管式蒸汽发生器泄压时浪费热能及汽包内部水垢清除不够方便的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器及其工作方法，包括汽包，所述汽包外部的一侧安装有第一进水管，所述第一进水管的内部安装有第一电磁阀，所述第一进水管外部的一端设置有进水口，所述第一进水管的上端安装有第二进水管，所述第二进水管的内部安装有第二电磁阀，所述汽包的上端安装有水箱、泄压管、压力表和蒸汽排出管，所述水箱与第二进水管的一端密封固定，所述水箱的内部安装有第二液位传感器，所述泄压管的外部安装有气流阀，所述泄压管的一端贯穿并延伸至水箱的内部，所述泄压管位于水箱内部的一端安装有排气管，所述排气管外部上端的一侧设置有若干排气孔，且排气孔依次分布，所述水箱与汽包之间安装有出水管，所述出水管的内部安装有第三电磁阀。

优选的，所述汽包的下端安装有加热管，且加热管与汽包固定连接，所述加热管外部的两端分别设置有进气管与出气管，所述加热管的内部安装有导热机构，且导热机构与加热管固定连接，所述导热机构的上端贯穿并延伸至汽包的内部。

优选的，所述汽包的内部安装有环形轨道，环形轨道安装有两个，且环形轨道与汽包固定连接，所述环形轨道的内部设置有齿轨，所述环形轨道的外部安装有第一固定壳，且第一固定壳与环形轨道滑动连接。

优选的，所述第一固定壳的内部安装有第一驱动电机，且第一驱动电机与第一固定壳固定连接，所述第一驱动电机的输出端安装有驱动齿轮，且驱动齿轮与齿轨啮合连接，所述第一固定壳外部的一侧安装有第二固定壳，且第二固定壳与第一固定壳固定连接。

优选的，所述第二固定壳的内部安装有固定杆，所述固定杆外部的上下两端均安装有伸缩套壳，所述伸缩套壳的内部安装有减震弹簧。

优选的，所述固定杆外部的下端安装有刮板，且刮板与固定杆固定连接，所述固定杆外部的上端安装有三个第三固定壳，且第三固定壳依次分布，所述第三固定壳的内部安装有第二驱动电机，且第二驱动电机与第三固定壳固定连接，所述第二驱动电机的输出端安装有偏心块。

优选的，所述汽包内部靠近第一进水管的一侧安装有第一液位传感器，且第一液位传感器与汽包固定连接，所述汽包外部的一侧安装有排液管，且排液管与汽包密封固定。

余热利用率高的热管式蒸汽发生器的工作方法，包括如下步骤：

步骤一、将水管与第一进水管连接，启动第一电磁阀向汽包中注入液态水，通过第一液位传感器检测水位高度，水位达到要求后关闭第一电磁阀；

步骤二、将高温烟气通过进气管注入加热管使得导热机构受热升温，通过导热机构将热量传递至汽包使得液态水升温沸腾蒸发产生蒸汽，通过蒸汽排出管将蒸汽传递至需要使用的地方；

步骤三、压力表检测到汽包中压力过大，开启气流阀，通过泄压管将汽包中的气压释放，启动第二电磁阀使得液态水通过第二进水管进入水箱，释放出的蒸汽通过排气管外部的排气孔注入水箱中的液态水使其升温，启动第三电磁阀使得升温后的液态水进入汽包；

步骤四、重复步骤三直至汽包内外压力保持平衡状态；

步骤五、当需要对汽包内壁的污垢进行清理时，启动第一电磁阀向汽包中注入部分液态水，启动第一驱动电机使得固定杆随着第一固定壳的移动而运动，启动第二驱动电机使得固定杆与刮板一同振动，通过振动的刮板对汽包的内壁进行清理工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过在汽包上端的一侧安装有压力表，汽包的内部随着蒸汽的增加使得压力逐渐提高，压力表检测到压力过大，启动气流阀与第二电磁阀，液态水从进水口进入第二进水管后流动至水箱，当水位过高时，第一液位传感器检测到水位高度，关闭第二电磁阀停止注水，此时，汽包内部进行泄压使得部分蒸汽通过泄压管流动排气管，随后从排气管外部的排气孔中排出，蒸汽注入水箱中的液态水内，液态水与蒸汽进行换热，从而使得液态水的温度提高，随后开启第三电磁阀，将升温后的液态水注入汽包中，通过将高温的液态水与汽包中的液态水混合，提高了液态水的升温效率，通过将这一流程反复进行，提高了对蒸汽余热的利用率，进而提高了蒸汽发生器的工作效率。

2、本发明通过在环形轨道的外部安装有第一固定壳，当蒸汽发生器停止使用时，启动第一电磁阀对汽包的内部注入少量的液态水，随后关闭第一电磁阀，启动第一驱动电机，其输出端的驱动齿轮转动，驱动齿轮与齿轨在啮合作用下传动，第一固定壳和第二固定壳在该作用力下围绕环形轨道进行反复运动，同时，启动第二驱动电机，第二驱动电机输出端的偏心块转动，由于偏心块的圆心与第二驱动电机的轴心不在同一位置，运转使得偏心块反复偏离轴心，从而产生振动，通过第三固定壳将振动传递给固定杆，固定杆下端的刮板随之振动，第二固定壳携带刮板在汽包的内部移动，从而使得刮板对汽包的内壁进行刮除工作，配合刮板的振动提高刮除效率，从而使得汽包内壁的污垢清理更加方便。

3、本发明通过将液态水与进水口连接，启动第一电磁阀，液态水通过第一进水管进入汽包，当水量达到要求时，第一液位传感器检测到水位高度，随后关闭第一电磁阀停止注水，将高温烟气的排放管与进气管连接，高温烟气通过进气管进入加热管，位于加热管内部的导热机构的外部安装有若干翅片，通过翅片的高导热性将高温烟气的热量吸收，热量通过翅片传递给导热机构，导热机构将热量从加热管传递至汽包，汽包中的液态水在高温下被煮沸，从而产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽排出管排出以供使用，以此方式使得高温烟气的热量得以利用，提高资源的利用率。

附图说明

图1为本发明的整体内部结构示意图。

图2为本发明的图1中A区域局部放大图。

图3为本发明的图1中B区域局部放大图。

图4为本发明的第一固定壳、第二固定壳与固定杆内部结构示意图。

图5为本发明的第一固定壳与环形轨道立体图。

图中：1、汽包；2、加热管；3、进气管；4、出气管；5、导热机构；6、排液管；7、进水口；8、第一进水管；9、第一电磁阀；10、第二电磁阀；11、第二进水管；12、第一液位传感器；13、水箱；14、第二液位传感器；15、泄压管；16、气流阀；17、压力表；18、蒸汽排出管；19、环形轨道；20、出水管；21、第三电磁阀；22、排气管；23、排气孔；24、齿轨；25、固定杆；26、刮板；27、第三固定壳；28、第二驱动电机；29、偏心块；30、第一固定壳；31、第一驱动电机；32、驱动齿轮；33、第二固定壳；34、伸缩套壳；35、减震弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器及其工作方法，包括汽包1，汽包1外部的一侧安装有第一进水管8，第一进水管8的内部安装有第一电磁阀9，第一进水管8外部的一端设置有进水口7，第一进水管8的上端安装有第二进水管11，第二进水管11的内部安装有第二电磁阀10，汽包1的上端安装有水箱13、泄压管15、压力表17和蒸汽排出管18，水箱13与第二进水管11的一端密封固定，水箱13的内部安装有第二液位传感器14，泄压管15的外部安装有气流阀16，泄压管15的一端贯穿并延伸至水箱13的内部，泄压管15位于水箱13内部的一端安装有排气管22，排气管22外部上端的一侧设置有若干排气孔23，且排气孔23依次分布，水箱13与汽包1之间安装有出水管20，出水管20的内部安装有第三电磁阀21，汽包1的内部随着蒸汽的增加使得压力逐渐提高，启动气流阀16与第二电磁阀10，液态水从进水口7进入第二进水管11后流动至水箱13，汽包1内部进行泄压使得部分蒸汽通过泄压管15流动排气管22，蒸汽注入水箱13中的液态水内，液态水与蒸汽进行换热，从而使得液态水的温度提高，随后开启第三电磁阀21，将升温后的液态水注入汽包1中，通过将高温的液态水与汽包1中的液态水混合，提高了液态水的升温效率，通过将这一流程反复进行，提高了对蒸汽余热的利用率，进而提高了蒸汽发生器的工作效率。

进一步，汽包1的下端安装有加热管2，且加热管2与汽包1固定连接，加热管2外部的两端分别设置有进气管3与出气管4，加热管2的内部安装有导热机构5，且导热机构5与加热管2固定连接，导热机构5的上端贯穿并延伸至汽包1的内部，将高温烟气的排放管与进气管3连接，高温烟气通过进气管3进入加热管2，位于加热管2内部的导热机构5的外部安装有若干翅片，通过翅片的高导热性将高温烟气的热量吸收，热量通过翅片传递给导热机构5，导热机构5将热量从加热管2传递至汽包1，汽包1中的液态水在高温下被煮沸，从而产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽排出管18排出以供使用，以此方式使得高温烟气的热量得以利用，提高资源的利用率。

进一步，汽包1的内部安装有环形轨道19，环形轨道19安装有两个，且环形轨道19与汽包1固定连接，环形轨道19的内部设置有齿轨24，环形轨道19的外部安装有第一固定壳30，且第一固定壳30与环形轨道19滑动连接。

进一步，第一固定壳30的内部安装有第一驱动电机31，且第一驱动电机31与第一固定壳30固定连接，第一驱动电机31的输出端安装有驱动齿轮32，且驱动齿轮32与齿轨24啮合连接，第一固定壳30外部的一侧安装有第二固定壳33，且第二固定壳33与第一固定壳30固定连接，启动第一驱动电机31，其输出端的驱动齿轮32转动，驱动齿轮32与齿轨24在啮合作用下传动，第一固定壳30和第二固定壳33在该作用力下围绕环形轨道19进行反复运动。

进一步，第二固定壳33的内部安装有固定杆25，固定杆25外部的上下两端均安装有伸缩套壳34，伸缩套壳34的内部安装有减震弹簧35，减震弹簧35将固定杆25震动产生的作用力吸收，防止对驱动齿轮32的运转造成影响。

进一步，固定杆25外部的下端安装有刮板26，且刮板26与固定杆25固定连接，固定杆25外部的上端安装有三个第三固定壳27，且第三固定壳27依次分布，第三固定壳27的内部安装有第二驱动电机28，且第二驱动电机28与第三固定壳27固定连接，第二驱动电机28的输出端安装有偏心块29，启动第二驱动电机28，第二驱动电机28输出端的偏心块29转动，由于偏心块29的圆心与第二驱动电机28的轴心不在同一位置，运转使得偏心块29反复偏离轴心，从而产生振动，通过第三固定壳27将振动传递给固定杆25，固定杆25下端的刮板26随之振动，第二固定壳33携带刮板26在汽包1的内部移动，从而使得刮板26对汽包1的内壁进行刮除工作，配合刮板26的振动提高刮除效率，从而使得汽包1内壁的污垢清理更加方便。

进一步，汽包1内部靠近第一进水管8的一侧安装有第一液位传感器12，且第一液位传感器12与汽包1固定连接，汽包1外部的一侧安装有排液管6，且排液管6与汽包1密封固定。

余热利用率高的热管式蒸汽发生器的工作方法，包括如下步骤：

步骤一、将水管与第一进水管8连接，启动第一电磁阀9向汽包1中注入液态水，通过第一液位传感器12检测水位高度，水位达到要求后关闭第一电磁阀9；

步骤二、将高温烟气通过进气管3注入加热管2使得导热机构5受热升温，通过导热机构5将热量传递至汽包1使得液态水升温沸腾蒸发产生蒸汽，通过蒸汽排出管18将蒸汽传递至需要使用的地方；

步骤三、压力表17检测到汽包1中压力过大，开启气流阀16，通过泄压管15将汽包1中的气压释放，启动第二电磁阀10使得液态水通过第二进水管11进入水箱13，释放出的蒸汽通过排气管22外部的排气孔23注入水箱13中的液态水使其升温，启动第三电磁阀21使得升温后的液态水进入汽包1；

步骤四、重复步骤三直至汽包1内外压力保持平衡状态；

步骤五、当需要对汽包1内壁的污垢进行清理时，启动第一电磁阀9向汽包1中注入部分液态水，启动第一驱动电机31使得固定杆25随着第一固定壳30的移动而运动，启动第二驱动电机28使得固定杆25与刮板26一同振动，通过振动的刮板26对汽包1的内壁进行清理工作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器，包括汽包（1），其特征在于：所述汽包（1）外部的一侧安装有第一进水管（8），所述第一进水管（8）的内部安装有第一电磁阀（9），所述第一进水管（8）外部的一端设置有进水口（7），所述第一进水管（8）的上端安装有第二进水管（11），所述第二进水管（11）的内部安装有第二电磁阀（10），所述汽包（1）的上端安装有水箱（13）、泄压管（15）、压力表（17）和蒸汽排出管（18），所述水箱（13）与第二进水管（11）的一端密封固定，所述水箱（13）的内部安装有第二液位传感器（14），所述泄压管（15）的外部安装有气流阀（16），所述泄压管（15）的一端贯穿并延伸至水箱（13）的内部，所述泄压管（15）位于水箱（13）内部的一端安装有排气管（22），所述排气管（22）外部上端的一侧设置有若干排气孔（23），且排气孔（23）依次分布，所述水箱（13）与汽包（1）之间安装有出水管（20），所述出水管（20）的内部安装有第三电磁阀（21）。

2.根据权利要求1所述的一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器，其特征在于：所述汽包（1）的下端安装有加热管（2），且加热管（2）与汽包（1）固定连接，所述加热管（2）外部的两端分别设置有进气管（3）与出气管（4），所述加热管（2）的内部安装有导热机构（5），且导热机构（5）与加热管（2）固定连接，所述导热机构（5）的上端贯穿并延伸至汽包（1）的内部。

3.根据权利要求2所述的一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器，其特征在于：所述汽包（1）的内部安装有环形轨道（19），环形轨道（19）安装有两个，且环形轨道（19）与汽包（1）固定连接，所述环形轨道（19）的内部设置有齿轨（24），所述环形轨道（19）的外部安装有第一固定壳（30），且第一固定壳（30）与环形轨道（19）滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器，其特征在于：所述第一固定壳（30）的内部安装有第一驱动电机（31），且第一驱动电机（31）与第一固定壳（30）固定连接，所述第一驱动电机（31）的输出端安装有驱动齿轮（32），且驱动齿轮（32）与齿轨（24）啮合连接，所述第一固定壳（30）外部的一侧安装有第二固定壳（33），且第二固定壳（33）与第一固定壳（30）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器，其特征在于：所述第二固定壳（33）的内部安装有固定杆（25），所述固定杆（25）外部的上下两端均安装有伸缩套壳（34），所述伸缩套壳（34）的内部安装有减震弹簧（35）。

6.根据权利要求5所述的一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器，其特征在于：所述固定杆（25）外部的下端安装有刮板（26），且刮板（26）与固定杆（25）固定连接，所述固定杆（25）外部的上端安装有三个第三固定壳（27），且第三固定壳（27）依次分布，所述第三固定壳（27）的内部安装有第二驱动电机（28），且第二驱动电机（28）与第三固定壳（27）固定连接，所述第二驱动电机（28）的输出端安装有偏心块（29）。

7.根据权利要求1所述的一种余热利用率高的热管式蒸汽发生器，其特征在于：所述汽包（1）内部靠近第一进水管（8）的一侧安装有第一液位传感器（12），且第一液位传感器（12）与汽包（1）固定连接，所述汽包（1）外部的一侧安装有排液管（6），且排液管（6）与汽包（1）密封固定。

8.基于权利要求1-7任意一项所述余热利用率高的热管式蒸汽发生器的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将水管与第一进水管（8）连接，启动第一电磁阀（9）向汽包（1）中注入液态水，通过第一液位传感器（12）检测水位高度，水位达到要求后关闭第一电磁阀（9）；

步骤二、将高温烟气通过进气管（3）注入加热管（2）使得导热机构（5）受热升温，通过导热机构（5）将热量传递至汽包（1）使得液态水升温沸腾蒸发产生蒸汽，通过蒸汽排出管（18）将蒸汽传递至需要使用的地方；

步骤三、压力表（17）检测到汽包（1）中压力过大，开启气流阀（16），通过泄压管（15）将汽包（1）中的气压释放，启动第二电磁阀（10）使得液态水通过第二进水管（11）进入水箱（13），释放出的蒸汽通过排气管（22）外部的排气孔（23）注入水箱（13）中的液态水使其升温，启动第三电磁阀（21）使得升温后的液态水进入汽包（1）；

步骤四、重复步骤三直至汽包（1）内外压力保持平衡状态；

步骤五、当需要对汽包（1）内壁的污垢进行清理时，启动第一电磁阀（9）向汽包（1）中注入部分液态水，启动第一驱动电机（31）使得固定杆（25）随着第一固定壳（30）的移动而运动，启动第二驱动电机（28）使得固定杆（25）与刮板（26）一同振动，通过振动的刮板（26）对汽包（1）的内壁进行清理工作。

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