CN116357948A - 一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器 - Google Patents
一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器，包括多回程高效组合热交换器、全预混金属纤维表面燃烧器、点火及探火器、自适应燃气阀、文丘里混合器、变频调速助燃风机、软化水进口管道、变频调速屏蔽水泵、多回程组合热交换连接管道、PLC自适应智能控制器、智能显示器、主汽阀、安全阀、压力控制传感器、蒸汽压力测表、蒸汽流量计、汽水分离器、液位观察计等；通过采用超高效冷凝余热回收节能技术+全预混低氮燃烧技术+内置汽水分离技术+物联网智能控制技术，实现对整套发生器系统的结构布置、使用材料、燃烧方式及自动化控制进行合理巧妙的设计及优化升级，可满足客户快速产生目标所需的高温高压干燥蒸汽。
Description
技术领域
本发明涉及加热设备领域及燃烧技术领域，特别涉及一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器。
背景技术
蒸汽发生器是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为蒸汽的机械设备。现有的蒸汽发生器存在产生蒸汽时间长，蒸汽量少，蒸汽温度高/低不稳定，蒸汽水分太多只能算饱和蒸汽，末端冷凝水较多，浪费很多能源，而且智能化程度不高，无法进行有效的智能化操作的问题，这些也一直是本领域的技术难题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题，而提供一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器。
为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器，包括蒸汽发生器本体、多回程高效组合热交换器、全预混金属纤维表面燃烧器、点火及探火器、变频调速助燃风机、液位观察计、烟集箱、排烟管道和冷凝管道；所述蒸汽发生器本体的上部固定连接有全预混金属纤维表面燃烧器；所述蒸汽发生器本体的中部固定连接有多回程高效组合热交换器；所述蒸汽发生器本体的下部固定连接有烟集箱；所述全预混金属纤维表面燃烧器的进口固定连通有变频调速助燃风机；所述点火及探火器设置在全预混金属纤维表面燃烧器上方；所述烟集箱上依次固定连通有排烟管道和冷凝管道。
作为优选，还包括自适应燃气阀、文丘里混合器、PLC自适应控制器、显示器和液位观察计；所述蒸汽发生器本体上设有PLC自适应控制器和显示器。所述蒸汽发生器本体的汽水管道上连通有液位观察计；所述变频调速助燃风机的进口固定连通有自适应燃气阀和文丘里混合器。
作为优选，还包括软化水进口管道、变频调速屏蔽水泵、连接管道、主汽阀、安全阀、压力控制传感器、蒸汽压力测表、蒸汽流量计和汽水分离器；所述多回程高效组合热交换器由多回程管式热交换器与多回程变通道钎焊板式热交换器组合而成；所述多回程管式热交换器的水进口连通软化水进口管道和变频调速水泵；所述多回程管式热交换器的水出口通过连接管道与多回程变通道钎焊板式热交换器的蒸汽进口连通；所述多回程变通道钎焊板式热交换器的蒸汽出口依次连通汽水分离器、主汽阀、蒸汽流量计、安全阀、压力控制传感器和蒸汽压力测表。
作为优选，所述多回程变通道钎焊板式热交换器的腔室内部左侧固定连接有前盖板，所述多回程变通道钎焊板式热交换器的腔室内部右侧固定连接有后盖板，所述多回程变通道钎焊板式热交换器中设有数个水通道和烟气通道。
作为优选，所述全预混金属纤维表面燃烧器为平板型防回火全预混金属纤维表面燃烧，火焰短簇，燃烧均匀，避免了集中高温受热而产生热力型NOx。
作为优选，所述点火及探火器为氮化硅高温热表面点火器及离子探头。
作为优选，所述多回程变通道钎焊板式热交换器的换热片整体呈波纹状，交错排布。
本发明的有益效果：本发明通过采用超高效冷凝余热回收节能技术+全预混低氮燃烧技术+内置汽水分离技术+物联网智能控制技术，实现对整套发生器系统的结构布置、使用材料、燃烧方式及自动化控制进行合理巧妙的设计及优化升级，可满足客户快速产生目标所需的高温高压干燥蒸汽，节能增效，智能稳定运行且设备免检需求，降低了能源消耗和制作成本，节约了国家能源，经济效益显著，能够符合国家节能产业政策。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的侧视结构示意图。
图3为本发明多回程管式热交换器与多回程变通道钎焊板式热交换器的结构示意图。
图4为本发明换热片的结构示意图一。
图5为本发明的热片的结构示意图二。
实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1至图3所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器，包括蒸汽发生器本体1、多回程高效组合热交换器2、全预混金属纤维表面燃烧器3、点火及探火器4、变频调速助燃风机7、液位观察计19、烟集箱20、排烟管道21和冷凝管道22；所述蒸汽发生器本体1的上部固定连接有全预混金属纤维表面燃烧器3；所述蒸汽发生器本体1的中部固定连接有多回程高效组合热交换器2；所述蒸汽发生器本体1的下部固定连接有烟集箱20；所述全预混金属纤维表面燃烧器3的进口固定连通有变频调速助燃风机7；所述点火及探火器4设置在全预混金属纤维表面燃烧器3上方；所述烟集箱20上依次固定连通有排烟管道21和冷凝管道22。
如图1至图3所示，还包括自适应燃气阀5、文丘里混合器6、PLC自适应控制器11、显示器12和液位观察计19。所述蒸汽发生器本体1上设有PLC自适应控制器11和显示器12。所述蒸汽发生器本体1的汽水管道上连通有液位观察计19；所述变频调速助燃风机7的进口固定连通有自适应燃气阀5和文丘里混合器6。
如图1至图3所示，还包括软化水进口管道8、变频调速屏蔽水泵9、连接管道10、主汽阀13、安全阀14、压力控制传感器15、蒸汽压力测表16、蒸汽流量计17和汽水分离器18。
所述多回程高效组合热交换器2由多回程管式热交换器210与多回程变通道钎焊板式热交换器220组合而成；所述多回程管式热交换器210的水进口211连通软化水进口管道8和变频调速水泵9；所述多回程管式热交换器210的水出口212通过连接管道10与多回程变通道钎焊板式热交换器220的蒸汽进口222连通；所述多回程变通道钎焊板式热交换器220的蒸汽出口221依次连通汽水分离器18、主汽阀13、蒸汽流量计17、安全阀14、压力控制传感器15和蒸汽压力测表16。
如图1至图3所示，所述多回程变通道钎焊板式热交换器220的腔室内部左侧固定连接有前盖板223，所述多回程变通道钎焊板式热交换器220的腔室内部右侧固定连接有后盖板226，所述多回程变通道钎焊板式热交换器220中设有数个水通道224和烟气通道225。
其中，所述全预混金属纤维表面燃烧器3为平板型防回火全预混金属纤维表面燃烧器，火焰短簇，燃烧均匀，避免了集中高温受热而产生热力型NOx；所述点火及探火器4为氮化硅高温热表面点火器及离子探头，点火时间快，灵敏度更高，不受潮湿、电磁场等恶劣环境影响，点火成功率100%，且使用寿命长。
如图4至图5所示，所述多回程变通道钎焊板式热交换器220的换热片整体呈波纹状，交错排布，使得无论是软化水还是高温烟气都能实现以紊流的形式流动，并不断在多回程变通道的板片内调整流体流速，使得综合传热系数全面提高，快速产蒸汽，所述多回程高效组合热交换器2的集合使用优势增倍，其中多回程管式热交换器210可使蒸汽发生器本体炉膛内温度控制在1000℃以下，从而保证NOx的超低排放；所述蒸汽发生器系统采用自适应燃气阀5、变频调速助燃风机7、变频调速屏蔽水泵9、PLC自适应控制器11和显示器12等高端顶尖设备元件，达到燃料理化特性自适应、燃气/风量变化自适应、空燃比例智能精准变频节能控制、设备可实现现场/远端无线精准遥控，真正的实现整个系统精确控温、控压、高效、节能、环保、智能运行，以满足客户不用工况下生产需求。
其中，多回程变通道钎焊板式热交换器220中的每个相邻板片的波纹凹凸纹路成180°相反组合，增加板片机械强度的同时，使板片之间形成不同流体的薄矩形通道；每个板片都设计有凹凸的回程隔板，且回程的通道根据流体的温度、密度、流速变化设计为变通道式，缩短产汽时间；不同板片上凹凸脊线形成交错的接触点，真空钎焊后，构成耐高压的交错槽道体系，可适用于压力4.5MPa以下的极端工况条件，产生强烈紊流而达到高传热效果。
本技术方案采用超高效冷凝余热回收技术+倒排式本体结构，充分吸收烟气中的潜热和显热热量，从而降低排烟温度低于60℃，热效率高达104%-106%，实现节能减排。
作为一个优选方案，显示器12为智能显示器，具有故障代码自动显示功能；可根据用户要求个性化设置和时间段编程，可有效节能20%以上；可实现自动/手动无干扰操作切换；具有电脑自动监控显示界面，实现实时检测，时刻保护的特点。
本发明的工作原理为：通过利用高效的全预混金属表面低氮燃烧技术+自适应控制阀+变频调速风机+ PLC自适应智能控制器，使天然气与助燃风预先精准混合，在金属纤维表面进行均匀燃烧，产生高温烟气；高温热烟气优先与多回程管式热交换器中的冷态软化水进行换热，降低炉膛温度，控制NOx的生成；初步换热后的低温热态软化水再进入到钎焊板式热交换器中，继续与高温烟气进行换热，板片整体呈波纹状，高温烟气与软化水错列分布，流体间接高效接触换热，使得无论是软化水还是高温烟气都能实现以紊流的形式流动，并不断在多回程变通道的板片内调整流体流速，实现高效换热，快速产生蒸汽；在蒸汽的出口，还设有汽水分离器，用以保证客户端蒸汽质量；通过PLC自适应智能控制器+智能显示器+蒸汽压力控制器等顶尖电气元件与技术的配合控制，实现对整套蒸汽发生器系统的智能操作稳定运行。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中， 除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
本发明的控制方式是通过人工启动和关闭开关来控制，动力元件的接线图与电源的提供属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和接线布置。
Claims (7)
1.一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器，其特征在于：包括蒸汽发生器本体（1）、多回程高效组合热交换器（2）、全预混金属纤维表面燃烧器（3）、点火及探火器（4）、变频调速助燃风机（7）、液位观察计（19）、烟集箱（20）、排烟管道（21）和冷凝管道（22）；
所述蒸汽发生器本体（1）的上部固定连接有全预混金属纤维表面燃烧器（3）；
所述蒸汽发生器本体（1）的中部固定连接有多回程高效组合热交换器（2）；
所述蒸汽发生器本体（1）的下部固定连接有烟集箱（20）；
所述全预混金属纤维表面燃烧器（3）的进口固定连通有变频调速助燃风机（7）；
所述点火及探火器（4）设置在全预混金属纤维表面燃烧器（3）上方；
所述烟集箱（20）上依次固定连通有排烟管道（21）和冷凝管道（22）。
2.根据权利要求1所述的一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器，其特征在于：还包括自适应燃气阀（5）、文丘里混合器（6）、PLC自适应控制器（11）、显示器（12）和液位观察计（19）；
所述蒸汽发生器本体（1）上设有PLC自适应控制器（11）和显示器（12）；
所述蒸汽发生器本体（1）的汽水管道上连通有液位观察计（19）；
所述变频调速助燃风机（7）的进口固定连通有自适应燃气阀（5）和文丘里混合器（6）。
3.根据权利要求2所述的一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器，其特征在于：还包括软化水进口管道（8）、变频调速屏蔽水泵（9）、连接管道（10）、主汽阀（13）、安全阀（14）、压力控制传感器（15）、蒸汽压力测表（16）、蒸汽流量计（17）和汽水分离器（18）；
所述多回程高效组合热交换器（2）由多回程管式热交换器（210）与多回程变通道钎焊板式热交换器（220）组合而成；
所述多回程管式热交换器（210）的水进口（211）连通软化水进口管道（8）和变频调速水泵（9）；
所述多回程管式热交换器（210）的水出口（212）通过连接管道（10）与多回程变通道钎焊板式热交换器（220）的蒸汽进口（222）连通；
所述多回程变通道钎焊板式热交换器（220）的蒸汽出口（221）依次连通汽水分离器（18）、主汽阀（13）、蒸汽流量计（17）、安全阀（14）、压力控制传感器（15）和蒸汽压力测表（16）。
4.根据权利要求3所述的一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器，其特征在于：所述多回程变通道钎焊板式热交换器（220）的腔室内部左侧固定连接有前盖板（223），所述多回程变通道钎焊板式热交换器（220）的腔室内部右侧固定连接有后盖板（226），所述多回程变通道钎焊板式热交换器（220）中设有数个水通道（224）和烟气通道（225）。
5.根据权利要求1所述的一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器，其特征在于：所述全预混金属纤维表面燃烧器（3）为平板型防回火全预混金属纤维表面燃烧，火焰短簇，燃烧均匀，避免了集中高温受热而产生热力型NOx。
6.根据权利要求1所述的一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器，其特征在于：所述点火及探火器（4）为氮化硅高温热表面点火器及离子探头。
7.根据权利要求3所述的一种自适应倒排式多回程热交换的超低氮冷凝蒸汽发生器，其特征在于：所述多回程变通道钎焊板式热交换器（220）的换热片整体呈波纹状，交错排布。
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