CN114502881A - 蒸汽发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蒸汽发生装置，被处理液通过稳定剂和催化剂在特定的温度以下被控制热催化反应，在特定的温度以上，热催化反应加速而瞬间发生蒸汽。在蒸汽发生装置中，具有：气化炉外壳(21)，其包含圆筒部和形成于所述圆筒部的轴向两侧的凸缘部(22、23)；上部法兰盘(31)及下部法兰盘(32)，其与所述凸缘部结合；气化炉(11)，其呈圆筒形状，经由螺旋状路(17)被收纳于所述气化炉外壳的圆筒部的内侧；发热部件(61)，其加热所述气化炉内部；喷嘴(12)，其配置于所述上部法兰盘的中心部，包含被处理液的注入部和电磁阀(13)；蒸汽管座(41)，其安装于所述下部法兰盘，包含与所述气化炉内部连结的蒸汽流入口(43)、与所述螺旋状路连结的蒸汽流出口(44)、以及将所述蒸汽流入口和所述蒸汽流出口连结的蒸汽路(42)；污水排出口(45)，其贯通所述下部法兰盘和所述蒸汽管座这双方。
Description
技术领域
本发明涉及一种蒸汽发生装置。
背景技术
目前，为了生成蒸汽或温水，已知使用石油、天然气、电或各种再生能源等的燃烧方法。就这种方法而言，加热水的过程中的热损失和在燃烧过程中产生的环境污染源成为问题。另外，作为为了使海水淡化，加热海水而生成蒸汽，并从该蒸汽中提取淡水的方法，已知有专利文献1所记载的基于多级蒸发法的海水淡化设备的蒸发器。
就专利文献1所记载的海水淡化设备的蒸发器而言，作为基于多级蒸发法的蒸发器，包含将蒸发室分成两部分、将第一隔膜及管束分成两部分的第二隔膜，上述第二隔膜并不是将蒸汽流入的一侧的管束的宽度形成得比蒸汽流出的管束的宽度宽而增加蒸发器的大小，而是通过增加级的数量来提高蒸发器的效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：大韩民国授权专利号第10－0749223号
发明所要解决的问题
这样构成的海水淡化设备的蒸发器存在以下问题：由于持续使用外部能量继续加热海水，所以并不能称之为性能优异，由于消耗很多能量，所以并不能称之为具有经济性。
发明内容
因此，本发明是为了解决上述现有技术的问题点而创建的，其目的在于，提供一种不燃烧化石燃料，例如使用常温的海水从气化炉中产生蒸汽的装置及蒸汽生成方法。
另外，本发明的其它目的在于，提供一种蒸汽发生装置，利用形成于气化炉的外壁的螺旋槽，同时进行气化炉内部的绝热和加热，从而热效率优异。
本发明的另一目的在于，提供一种蒸汽，并且提供一种肥料成分，其是涉及可得到矿物质等肥料成分作为副产物的蒸汽发生装置的成分，能够将气化过程中生成的反应物质作为肥料或土地改良剂使用。
用于解决问题的技术方案
为了解决上述课题，本发明提供一种蒸汽发生装置，在蒸汽发生装置中，其特征在于，气化炉外壳，其轴向的两侧开放，并包含具有规定的直径和长度的圆筒部、以及形成于所述圆筒部件的轴向两侧的凸缘部；上部法兰盘及下部法兰盘，其与所述气化炉外壳中的各凸缘部结合；气化炉，其呈轴向的两侧开放的圆筒形状，经由螺旋状路被收纳于所述气化炉外壳的圆筒部的内侧；至少一个以上的发热部件，其以将所述气化炉内部加热至一定温度的方式配置；喷嘴，其配置于所述上部法兰盘的中心部，并包含被处理液的注入部和电磁阀；蒸汽管座，其为安装于所述下部法兰盘，用于将所述气化炉内产生的蒸汽导向所述螺旋状路的部件，并包含：与所述气化炉内部连结的蒸汽流入口、与所述螺旋状路连结的蒸汽流出口、以及将所述蒸汽流入口和所述蒸汽流出口连结的蒸汽路；污水排出口，其贯通所述下部法兰盘和所述蒸汽管座这双方。
另外，在本发明的蒸汽发生装置中，优选的是，所述螺旋状路为形成于所述气化炉的外壁的螺旋槽。
另外，在本发明的蒸汽发生装置中，优选的是，所述螺旋状路为形成于所述气化炉外壳的内壁的螺旋槽。
另外，在本发明的蒸汽发生装置中，优选的是，所述螺旋状路具备螺旋形状的部件，以使所述蒸汽沿着所述气化炉卷起上升而向外部流出。
另外，在本发明的蒸汽发生装置中，优选的是，所述被处理液包含海水和热催化剂。
另外，在本发明的蒸汽发生装置中，优选的是，对所述气化炉的内外周面及所述气化路外壳的内周面实施包含远红外线涂料的表面处理。
上述发明的概要并未列举出本发明的必要特征的全部，这些特征的部分组合也可以成为发明。
发明效果
本发明的蒸汽发生装置，为了预热气化炉仅使用最小限度的外部能量，能够在短时间内持续生成蒸汽。
另外，本发明的蒸汽发生装置除了通过利用被处理液生成蒸汽而更加容易地生成蒸汽以外，通过不进行化学燃料等燃料的燃烧和二次加热而生成蒸汽，从而能够提供无大气污染且经济性优异的蒸汽发生装置。
另外，本发明的蒸汽发生装置能够提供一种肥料成分，其能用于发生蒸汽时从气化过程中生成的反应物质即矿物质等肥料成分或土地改良剂。
附图说明
图1是概略观察具备基座、下部法兰盘、气化炉、蒸汽管座、气化炉外壳、凸缘部、上部法兰盘、喷嘴、电磁阀、流出口以及止回阀的蒸汽发生装置的一部分构成部件的剖面图。
图2是概略观察本发明实施方式的蒸汽发生装置的一部分构成部件的立体图。
图3是提取本发明的实施方式的蒸汽发生装置的被分解的一部分构成部件并将其放大的立体图。
图4是提取在气化炉的外壁形成有螺旋槽的状态的一部分构成部件并将其放大的立体图。
图5是提取蒸汽管座的下侧并将其放大的立体图。
图6是提取蒸汽管座的上侧并将其放大的立体图。
图7是用于说明以往的基于多级蒸发法的海水淡化设备的蒸发器的概略的剖面图。
具体实施方式
下面，使用附图对用于实施本发明的优选实施方式进行说明。此外，以下实施方式并不限定基于各请求项的发明，另外，在实施方式中说明的特征的全部组合对于发明的解决方案并不是必需的。
图1是概略观察具备基座、下部法兰盘、气化炉、蒸汽管座、气化炉外壳、凸缘部、上部法兰盘、喷嘴、电磁阀、流出口以及单向阀的蒸汽发生装置的一部分构成部件的剖面图，图2是概略观察本发明的实施方式的蒸汽发生装置的一部分构成部件的立体图，图3是提取本发明的实施方式的蒸汽发生装置的被分解的一部分构成部件并将其放大的立体图，图4是提取在气化炉的外壁形成有螺旋槽的状态的一部分构成部件并将其放大的立体图，图5是提取蒸汽管座的下侧并将其放大的立体图，图6是提取蒸汽管座的上侧并将其放大的立体图，图7是用于说明以往的基于多级蒸发法的海水淡化设备的蒸发器的概略的剖面图。
如图1及图2所示，就本实施方式的蒸汽发生装置而言，在基座10上固定有下部法兰盘32，在固定的下部法兰盘32以与外部维持气密的方式固定有未图示的密封垫、蒸汽管座41、气化炉11、以及气化炉外壳21的下侧的凸缘部23。在气化炉外壳的上侧的凸缘部22以与外部维持气密的方式结合并固定有未图示的密封垫和上部法兰盘31，在被固定的上部法兰盘31固定有具有单向阀15的流出口14和具有电磁阀13的喷嘴12。
如图3所示，本实施方式的蒸汽发生装置具备作为发热部件的加热器61、基座10、下部法兰盘32、密封垫51、52、53、蒸汽管座41、气化炉11、形成有凸缘部22、23的气化炉外壳21、上部法兰盘31、以及电磁阀13。加热器61贯通蒸汽管座41而插入气化炉11的壁部。
如图4所示，在气化炉11的外壁以蒸汽在气化炉11中卷起流出的方式形成有作为螺旋状路的螺旋槽17，使得气化炉11的内部的温度不下降且维持设定温度。
如图5及图6所示，在蒸汽管座41形成有蒸汽路42、蒸汽流入口43、蒸汽流出口44、污水排出口45、以及加热器固定件46，蒸汽流入口43及污水排出口45与气化炉11的内部连通，蒸汽流出口44与形成于气化炉11的外壁的螺旋槽17连通。另外，蒸汽流入口43和蒸汽流出口44经由螺旋炉42彼此连续，在螺旋炉42的概略中央部分形成有污水排出口45。
如果根据本发明的图示的附图更加详细地进行说明，则如图1所示，本实施方式的蒸汽发生装置具备轴向的两侧的上部和下部开放的具有规定的直径和长度的圆筒形的气化炉11，如图4所示，在气化炉的圆筒外壁形成有螺旋槽17，如图5及图6所示，形成有蒸汽路42、蒸汽流入口43以及蒸汽流出口44的蒸汽管座41固定结合于气化炉11的下部，气化炉11通过气化炉外壳21和安装于法兰盘31、32的密封垫51、52、53维持气密。构成排出气化的被处理液(未图示)的蒸汽排出路，由此，包含用于加热分裂炉内部以使蒸汽生成连续且能够沿着蒸汽流路排出蒸汽的加热器61而构成。
本实施方式的被处理液为由海水及有机盐类/无机盐类、热催化剂、热稳定剂的混合物构成的水溶性物质，理想的是，构成为在规定的设定温度以下维持热稳定性、在设定温度以上促进气化，且构成为根据温度选择性地气化，但也有时构成为将海水及有机盐类/无机盐类和热催化剂同时喷射到气化炉11的内部而产生蒸汽。
理想的是，本实施方式的蒸汽发生装置的气化炉11由具有海水的腐蚀促进性和高温下的耐久性的材质构成。
另外，理想的是，本实施方式的蒸汽发生装置的加热器61由在海水带来的腐蚀促进性方面具有耐久性且热的传导性优异的材质构成。此外，优选的是，加热器61由未图示的温度控制装置控制，理想的是，构成为如果气化炉11的内部的温度到达设定的温度，则切断加热器61的电源供给。
作为本实施方式的蒸汽发生装置的一实施例，如果更详细地进行说明，则当对本实施方式的蒸汽发生装置的加热器61供给电源而使气化炉11的内部到达设定温度即例如120℃时，由未图示的控制部切断加热器61的电源供给。另外，同时对电磁阀13供给电源，通过电磁阀13和喷嘴12将被处理液高压喷射到气化炉11的内部。
因此，喷射出的被处理液通过由加热器61预热的气化炉11的热催化反应而自加热气化，生成为蒸汽。这样，维持气化炉的加热或绝热，以使由热催化剂自加热气化的蒸汽流入蒸汽管座41的蒸汽流入口43并经由蒸汽路42向蒸汽流出口44流出，流出的蒸汽穿过螺旋槽17而在气化炉11的外壁卷起上升，同时维持气化炉11的设定温度。
本实施方式的被处理液的理想的结构优选包含30％以上的海水、30％以上的有机盐类/无机盐类化合物、以及双氧水、热催化剂及热稳定剂而构成。
另外，就本实施方式的气化炉的适当的结构而言，优选由耐腐蚀性优异的SUS316坯料构成，优选气化炉内部的表面实施包含远红外线涂料的表面处理。就远红外线涂料而言，用由包含远红外线辐射性填充剂的橄榄石20～30质量％、粘合剂30～40质量％、溶剂10～20质量％、以及固化剂20～30质量％的远红外线辐射组合物构成的涂层剂涂敷，促进被处理液的气化，提高热传导率，从而构成高效率气化炉。
本说明书中的“涂敷”被运用为通过在物体的表面粘贴作为目标的物质而包含上述物体具有的固有性质以外的其它性质，在本发明的目的上，被构成为还包含涂敷的坯料辐射远红外线的性质。
就用于本实施方式的蒸汽发生装置的远红外线涂料而言，理想的是，远红外线辐射剂即橄榄石相对于总质量含有20～30质量％，在橄榄石低于20质量％或超过30质量％的情况下，不能显示出目的远红外线辐射效率，并不理想。另外，理想的是，本实施方式的远红外线涂料中含有的粘合剂对于涂层剂总质量而言含有30～40质量％，在粘合剂的含量低于30质量％的情况下，不能发挥目标水准的充分的热传导率的效果，在超过40质量％的情况下，难以期待进一步的热传导率的效果，并且在经济性这一点上可能有问题，并不理想。
另外，优选的是，用于本实施方式的蒸汽发生装置的远红外线涂料中含有的粘合剂由二氧化硅或氧化铝构成，理想的是，使用二氧化硅能够提高热传导率，因此，理想的是由二氧化硅构成。但是，粘合剂的组成不限于此，可以包含全部提高热的传导率的组合物而构成。
用于本实施方式的蒸汽发生装置的远红外线涂料中含有的二氧化硅的粒子的大小优选为20～50nm，但不限于此。在二氧化硅的粒子的大小形成得低于20nm或超过50nm的情况下，浸透至金属涂敷面的超微细气孔，并未赋予与涂敷面的牢固的凝聚力，可能容易因外部刺激而剥离，并不理想。
另外，用于本实施方式的蒸汽发生装置的远红外线涂料中含有的二氧化硅粒子也有时成为溶解于水的形态，但理想的是在溶解为固体成分含量为20～40质量％的形态下能够适当地控制粘度，但不限于此。
理想的是，用于本实施方式的蒸汽发生装置的远红外线涂料中含有的溶剂对于涂层剂总质量而言含有10～20质量％，在溶剂含有低于10质量％或超过20质量％的情况下，涂层剂的组合物不能充分混合或者不能得到希望的物理性质，不能成为理想的结构。
另外，理想的是，用于本实施方式的蒸汽发生装置的远红外线涂料中含有的溶剂的结构由选自乙醇、甲醇、异丙醇、苯甲醇中的一种以上构成，但不限于此。
理想的是，用于本实施方式的蒸汽发生装置的远红外线涂料中含有的固化剂对于用于涂层剂的组合物总质量而言含有20～30质量％的固化剂，如上述，在固化剂的含量低于20质量％的情况下，不能发挥充分的固化效果，在超过30质量％的情况下，有时会阻碍涂敷的组合物的物理性质。
在用于本实施方式的蒸汽发生装置的远红外线涂料中含有的固化剂中，使用硅烷系化合物能够提高热传导率。在此，对上述硅烷系化合物的具体种类并未进行特别限制，例如，由甲基三甲氧基硅烷、三乙氧基甲基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、三甲氧基苯基硅烷、三乙氧基苯基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、二乙氧基二甲基硅烷、二甲氧基二苯基硅烷、二乙氧基二苯基硅烷、原硅酸四甲酯、原硅酸四乙酯及二甲氧基甲基苯基硅烷中的一种备置而构成，更理想的是，由甲基三甲氧基硅烷(MTMS)或原硅酸四甲酯(TMOS)构成。
如果对基于用于本实施方式的蒸汽发生装置的远红外线涂料的涂敷方法进行具体说明，则通过包含以下阶段的制造工序制造远红外线辐射涂料：将橄榄石加工成粉末的阶段；添加溶剂和粘合剂并进行搅拌的阶段；在经搅拌的辅助物中添加固化剂并进行搅拌及熟化的阶段。在基于该远红外线涂料的涂敷的一实施例中，如果进行具体说明，则为了提高表面处理的结合力，对实施表面处理的坯料的表面进行打磨，将经打磨的坯料清洗并使其干燥，将涂层剂喷涂到坯料后进行自然干燥，将干燥后的坯料在高热炉内以750℃的高热进行热熔合并涂敷。
另外，在本实施方式的蒸汽发生装置的蒸汽发生过程中可附带得到的生成反应物质有氧、氢、碳、氮、钠、钙、钾、镁、锰、磷、硅、硼、硫、氯、氟、锌、钴、镍、铁、铝、砷等。
就本实施方式的蒸汽发生装置的气化炉11的清洗而言，将具有清洗水供给单元的高压喷嘴以与气化炉11的内部连通的方式安装于上部法兰盘31，并以将清洗水高压喷射到气化炉11的内部的方式进行安装。以清洗后的污水穿过污水排出口45向外部排出的方式备置而构成。此时，喷射到气化炉11内的清洗水也经由蒸汽路42从蒸汽流出口44流出而对螺旋槽17进行清洗。
因此，在气化炉11的蒸汽生成过程中，所生成的焦油或热催化剂过程中诱发的异物质的去除以能够通过清洗过程的实施而继续使用的方式备置而构成。
另外，理想的是，气化炉11的清洗单元由清洗水喷射高压喷嘴(未图示)和污水排出口45构成，但有时变更为本发明明示以外的流路或者备置于反清洗方法中而构成。进而，在上述的实施方式中，对在气化炉11的外壁形成螺旋槽17的情况进行了说明，但螺旋槽也可以形成于气化炉外壳21的内壁面，另外，还可以使螺旋形状的部件介于气化炉11和气化炉外壳21之间而形成螺旋路。根据请求项的记载可知，对其进行了各种变更或改进的形态也可以包含在本发明的技术范围内。
符号说明
10：基座
11：气化炉
12：喷嘴
13：电磁阀
14：流出口
15：单向阀
16：排出口
17：螺旋槽
21：气化炉外壳
22：上部凸缘部
23：下部凸缘部
31：上部法兰盘
32：下部法兰盘
41：蒸汽管座
42：蒸汽路
43：蒸汽流入口
44：蒸汽流出口
45：污水排出口
46：加热器固定件
51：密封垫
61：加热器
Claims (6)
1.一种蒸汽发生装置，其特征在于，具有：
气化炉外壳，其轴向的两侧开放，并包含具有规定的直径和长度的圆筒部、以及形成于所述圆筒部件的轴向两侧的凸缘部；
上部法兰盘及下部法兰盘，其与所述气化炉外壳中的各凸缘部结合；
气化炉，其呈轴向的两侧开放的圆筒形状，经由螺旋状路被收纳于所述气化炉外壳的圆筒部的内侧；
至少一个以上的发热部件，其以将所述气化炉内部加热至一定温度的方式配置；
喷嘴，其配置于所述上部法兰盘的中心部，并包含被处理液的注入部和电磁阀；
蒸汽管座，其为安装于所述下部法兰盘，用于将所述气化炉内产生的蒸汽导向所述螺旋状路的部件，并包含：与所述气化炉内部连结的蒸汽流入口、与所述螺旋状路连结的蒸汽流出口、以及将所述蒸汽流入口和所述蒸汽流出口连结的蒸汽路；
污水排出口，其贯通所述下部法兰盘和所述蒸汽管座这双方。
2.如权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，
所述螺旋状路为形成于所述气化炉的外壁的螺旋槽。
3.如权利要求1或2所述的蒸汽发生装置，其特征在于，
所述螺旋状路为形成于所述气化炉外壳的内壁的螺旋槽。
4.如权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，
所述螺旋状路具备螺旋形状的部件，以使所述蒸汽沿着所述气化炉卷起上升而向外部流出。
5.如权利要求1～4中任一项所述的蒸汽发生装置，其特征在于，
所述被处理液包含海水和热催化剂。
6.如权利要求1～5中任一项所述的蒸汽发生装置，其特征在于，
对所述气化炉的内外周面及所述气化路外壳的内周面实施包含远红外线涂料的表面处理。
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