CN117028960A - 一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蒸汽蓄热器技术领域，特别涉及一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置，包括蒸汽蓄热器、蒸汽压缩机和涡流管，蒸汽蓄热器包括筒体，筒体内存储有水，蒸汽蓄热器还包括用于对水加热的热源，筒体连接有用于释放蒸汽的放汽管和用于补水的补水管，蒸汽压缩机的进口与放汽管连接，用于对蒸汽蓄热器放出的蒸汽加压升温，涡流管的进口与蒸汽压缩机的出口连接，涡流管的热端连接有第一使用端，本发明采用蒸汽压缩机和涡流管，涡流管的热端流出的蒸汽作为使用端，蒸汽温度得到提升，满足了工业使用端的蒸汽温度需求。
Description
技术领域
本发明涉及蒸汽蓄热器技术领域，特别涉及一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置。
背景技术
蒸汽蓄热器是一个容积很大的水容器，它能在系统负荷减少时吸收多余蒸汽，在系统负荷增加时送出蒸汽，蒸汽蓄热器利用水的比热容大的特点，将高温高压的蒸汽的能量以冷凝的形式储存于蓄热器内部的水中，当负载需要蒸汽时,利用饱和水降压闪蒸的原理将水中蓄积的能量以产生蒸汽的形式释放出来。现有的蒸汽蓄热器一般可通过电加热的方式进行加热；另外，如公开号为CN115096120A的专利中公开的蒸汽蓄热器，蓄热储罐的热源也可来自高温热泵或工业余热，与电加热式相比更具经济性，但现有的加热方式仍不能满足一些工业应用的温度使用需求。
发明内容
为了解决现有技术存在的现有的蒸汽温度不满足需求的问题，本发明提供一种可提升蒸汽温度，满足在使用需求的带储热的闭式循环蒸汽发生装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置，包括：
蒸汽蓄热器，所述的蒸汽蓄热器包括筒体，所述的筒体内存储有水，所述的蒸汽蓄热器还包括用于对水加热的热源，所述的筒体连接有用于释放蒸汽的放汽管和用于补水的补水管；
蒸汽压缩机，所述的蒸汽压缩机的进口与放汽管连接，用于对蒸汽蓄热器放出的蒸汽加压升温；
涡流管，所述的涡流管的进口与蒸汽压缩机的出口连接，所述的涡流管的热端连接有第一使用端。
进一步的，所述的涡流管的冷端设有用于收集冷端出水的集水装置。集水装置具有一定的存储作用，在有需求时可选择地将集水装置中的水循环至蒸汽压缩机或者蒸汽蓄热器，也可以作为其他用水。
进一步的，还包括第一循环管路，所述的第一循环管路一端与涡流管的集水装置连接，另一端贯穿所述蒸汽压缩机的本体，第一循环管路的出口设置雾化喷头。将循环至蒸汽压缩机中的水通过高压雾化泵实现雾化，减小压缩机液击的可能性。
进一步的，所述的第一循环管路上设有高压雾化泵。将循环至蒸汽压缩机中的水通过高压雾化泵进一步雾化，雾化效果更好。
进一步的，还包括第二循环管路，所述的第二循环管路一端与涡流管的集水装置连接，另一端与蒸汽蓄热器的补水管连接。与直接补入冷水至筒体相比，将涡流管的集水装置中温度较高的水回收至蒸汽蓄热器的筒体中，能够快速加热筒体中的水，效率高。
进一步的，所述的放汽管连接有第二使用端。这样蒸汽蓄热汽放出的蒸汽也可以直接使用，提高了蒸汽的多种类，可根据需求选用不同种类的蒸汽。
进一步的，所述的放汽管上设有汽水分离器。汽水分离器保证了进入压缩机中是不包含水的蒸汽，进一步对压缩机起到保护作用。
进一步的，所述的热源包括与筒体连接有用于将回收蒸汽导入到筒体内的水中的充汽管。充汽管充入的蒸汽可作为热源对筒体内的水进行升温。
进一步的，还包括蒸汽回收管路，所述的蒸汽回收管路一端与涡流管的热端连接，另一端与充汽管连接。将涡流管的热端排出的蒸汽通过蒸汽蓄热器的充汽管充入蒸汽蓄热器，实现蒸汽的蓄热，当使用端需要蒸汽时，再排出使用。
进一步的，所述的热源包括电加热装置。
有益效果：
（1）本发明采用蒸汽压缩机和涡流管，涡流管的热端流出的蒸汽作为使用端，蒸汽温度得到提升，满足了工业使用端的蒸汽温度需求；
（2）本发明包含第一循环系统，将涡流管的冷端排出的温度较高的水雾收集起来，泵入蒸汽压缩机中，防止涡流管热端排出的蒸汽为过热蒸汽，甚至可以保证涡流管热端排出的蒸汽为饱和蒸汽，满足工业应用中的饱和蒸汽使用需求；
（3）本发明包含第二循环系统，将涡流管的冷端排出的温度较高的水雾收集起来，回收至蒸汽蓄热器进行补水，一方面节省水资源，另一方面，涡流管的冷端排出的水不低于蒸汽蓄热器中的水温，还能对蓄热器中的水起到加热作用；
（4）本发明包含第三循环系统，将涡流管的热端排出的蒸汽通过蒸汽蓄热器的充汽管充入蒸汽蓄热器，实现蒸汽的蓄热，当使用端需要蒸汽时，再排出使用；
（5）蒸汽蓄热器上的放汽管上也设置使用端，这样蒸汽蓄热汽放出的蒸汽也可以直接使用，可根据需求选用不同种类的蒸汽。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例1的蒸汽蓄热器的结构示意图；
图2为本发明实施例1的带储热的闭式循环蒸汽发生装置的示意图；
图3为本发明实施例2的带储热的闭式循环蒸汽发生装置的示意图；
图4为本发明实施例3的带储热的闭式循环蒸汽发生装置的示意图；
图5为本发明实施例4的带储热的闭式循环蒸汽发生装置的示意图；
图6为本发明实施例5的带储热的闭式循环蒸汽发生装置的示意图。
其中，1、蒸汽蓄热器，11、筒体，12、放汽管，13、补水管，14、充汽管，15、旁通管，16、排水管，17、充汽主管，18、充汽支管，19、蒸汽喷嘴，110、循环导流筒，2、蒸汽压缩机，3、涡流管，a、热端，b、冷端，31、集水装置，311、溢流板，4、雾化喷头，5、汽水分离器。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1：
一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置，如图2，包括蒸汽蓄热器1、蒸汽压缩机2和涡流管3，蒸汽蓄热器1包括筒体11，筒体11内存储有水，蒸汽蓄热器1还包括用于对水加热的热源，筒体11连接有用于释放蒸汽的放汽管12和用于补水的补水管13；蒸汽压缩机2的进口与放汽管12连接，用于对蒸汽蓄热器1放出的蒸汽加压升温；涡流管3的进口与蒸汽压缩机2的出口连接，涡流管3的热端a连接有第一使用端。
本发明采用卧式蒸汽蓄热器，内部结构如图1所示。蒸汽蓄热器的筒体11一般安装有充汽管14、旁通管、放汽管12、补水管13与排水管以及设置在管路上的止通阀或安全阀等。放汽管12上设有汽水分离器5等装置，同时由于蒸汽蓄热器1在蓄热过后内部工质温度远高于环境温度，如果内部工质与周围环境进行热量交换，那么就难以保证用汽设备对于蓄热器蒸汽产量及蒸汽品质的要求，因此为了达到负载的用汽需求，蓄热器外部通常会安装保温装置。充汽管14充入的蒸汽可作为热源对筒体11内的水进行升温，蒸汽蓄热器1内部主要有充汽主管17、充汽支管18、蒸汽喷嘴19、循环导流筒110等装置。同时为了更好的监测蓄热器工作性能以及维护系统的安全运行，通常蒸汽蓄热器上安装有压力、温度、水位等传感器。
蒸汽蓄热器的应用原理:在汽源蒸汽产量富余，用汽设备的负荷降低的条件下，蒸汽蓄热器利用水的比热容大的特点，将高温高压的蒸汽的能量以冷凝的形式储存于蓄热器内部的水中，当负载需要蒸汽时,利用饱和水降压闪蒸的原理将水中蓄积的能量以产生蒸汽的形式释放出来。
涡流管3的工作原理：涡流管是由喷嘴、涡流室、分离孔板和冷热两端管组成。只输入通用压力的压缩空气，通过涡流管转换，一端产生冷空气，一端产生热空气；工作时压缩气体在喷嘴内膨胀，然后以很高的速度沿切线方向进入涡流管。气流在涡流管内高速旋转时，经过涡流变换后分离成总温不相等的两部分气流，处于中心部位的气流温度低，而处于外层部位的气流温度高，涡流管可以通过调节热气端的阀来调节气体的流量和冷气端温度的高低，得到满意的冷气参数—输入的压缩空气和产出的冷气比。
实施例2：
本发明的蒸汽用于熨烫等工业用途，因此，需要饱和蒸发器，而蒸汽压缩机输出的蒸汽一般为过热蒸汽，不能满足需求，因此，如图3，增加了第一循环管路，第一循环管路一端与涡流管3的集水装置31连接，另一端贯穿所述蒸汽压缩机2的本体，第一循环管路的出口设置雾化喷头4，第一循环管路上设有高压雾化泵。
本实施例中，涡流管3的冷端b设有用于收集冷端b出水的集水装置31，涡流管3的冷端b伸入到集水装置31中。在有需求时可选择地将集水装置31中的水循环至蒸汽压缩机2或者蒸汽蓄热器1,也可以用于其他应用。如果涡流管3排出的汽-液两相物质，即涡流管3冷端b排出的物质中包含水汽，则可以在涡流管3中实现充入一部分水，这样，排出的水汽也可以储存在集水装置31中，当然，为平衡集水装置31中的压力，也可以在集水装置31上设有排气阀等装置。可选的，在集水装置中设置溢流板311将涡流管的冷端b出口与集水装置的出口隔开，能够使得集水装置的出口基本排出的是水。
实施例3：
如图4，本实施例还包括第二循环管路，第二循环管路一端与涡流管3的集水装置31连接，另一端与蒸汽蓄热器1的补水管13连接。由于本发明输入涡流管3的是蒸汽，因此，一般从涡流管3冷端b排出的是温度较高的水，并收集在集水装置31中，集水装置31可具有一定的存储作用，当不需要循环时将水存储在集水装置31中，需要使用时再将水泵入相应的循环管路。
实施例4：
如图5，本实施例还包括蒸汽回收管路，蒸汽回收管路一端与涡流管3的热端a连接，另一端与蒸汽蓄热器1的充汽管14连接。将涡流管的热端a排出的蒸汽通过蒸汽蓄热器的充汽管14充入蒸汽蓄热器，实现蒸汽的蓄热，当使用端需要蒸汽时，再排出使用。
实施例5：
如图6，本实例中，放汽管12还连接有第二使用端。这样蒸汽蓄热汽放出的蒸汽也可以直接使用，提高了蒸汽的多种类，可根据需求选用不同种类的蒸汽。热源还可包括电加热装置。电加热装置可以是电棒，比如利用谷电对筒体11内的水进行加热。
上述实施例中的循环管路和蒸汽回收管路对应设置若干阀件，以控制水或蒸汽的流向。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置，其特征在于：包括：
蒸汽蓄热器（1），所述的蒸汽蓄热器（1）包括筒体（11），所述的筒体（11）内存储有水，所述的蒸汽蓄热器（1）还包括用于对水加热的热源，所述的筒体（11）连接有用于释放蒸汽的放汽管（12）和用于补水的补水管（13）；
蒸汽压缩机（2），所述的蒸汽压缩机（2）的进口与放汽管（12）连接，用于对蒸汽蓄热器（1）放出的蒸汽加压升温；
涡流管（3），所述的涡流管（3）的进口与蒸汽压缩机（2）的出口连接，所述的涡流管（3）的热端（a）连接有第一使用端；
所述的涡流管（3）的冷端（b）设有用于收集冷端（b）出水的集水装置（31）；
还包括第一循环管路，所述的第一循环管路一端与涡流管（3）的集水装置（31）连接，另一端贯穿所述蒸汽压缩机（2）的本体，第一循环管路的出口设置雾化喷头（4）。
2.根据权利要求1所述的一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置，其特征在于：所述的第一循环管路上设有高压雾化泵。
3.根据权利要求1所述的一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置，其特征在于：还包括第二循环管路，所述的第二循环管路一端与涡流管（3）的集水装置（31）连接，另一端与蒸汽蓄热器（1）的补水管（13）连接。
4.根据权利要求1所述的一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置，其特征在于：所述的放汽管（12）连接有第二使用端。
5.根据权利要求1所述的一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置，其特征在于：所述的放汽管（12）上设有汽水分离器（5）。
6.根据权利要求1所述的一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置，其特征在于：所述的热源包括与筒体（11）连接的用于将回收蒸汽导入到筒体（11）内的水中的充汽管（14）。
7.根据权利要求6所述的一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置，其特征在于：还包括蒸汽回收管路，所述的蒸汽回收管路一端与涡流管（3）的热端（a）连接，另一端与充汽管（14）连接。
8.根据权利要求1所述的一种带储热的闭式循环蒸汽发生装置，其特征在于：所述的热源包括电加热装置。
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