CN210485669U - 管道型直热式蒸汽发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种管道型直热式蒸汽发生装置，属于蒸汽发生装置技术领域，包括蒸发器、若干电极和第一进水控制阀。本实用新型蒸汽的制备能够通过供水进行控制，水停制备就会停止，且电源的也会断开，避免干烧及因干烧产生的爆炸危险；而且蒸发器的容积可以远小于传统的电锅炉，而直接对较少的水加热，能够很快产生蒸汽，能够极大提升蒸汽的生成速度，同时避免蒸发器内长期压力过大，使蒸发器脱离压力容器等特种设备的范畴，扩大其应用范围。

Description

管道型直热式蒸汽发生装置

技术领域

本实用新型属于蒸汽发生装置技术领域，更具体地说，是涉及一种管道型直热式蒸汽发生装置。

背景技术

蒸汽广泛用于加热、蒸煮、消毒、灭菌、蒸馏及水泥制品养护等领域。现有的蒸汽生成主要依靠锅炉。传统锅炉，无论是燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉，还是电锅炉，都是靠热传导加热产生蒸汽。接触面积是热传导的必要条件，为了获得足够的接触面积，传统锅炉都必须储存大量的水，导致启动、停止的过程很长。而且传统锅炉体积大，压力高，有爆炸危险，属于特种设备，必须按压力容器处理。

同时，传统燃煤锅炉存在严重的环境污染问题，已被普遍禁止使用。电锅炉以电热管为加热元件，电热管通过电阻丝进行电热转换，再经绝缘材料把热传导给水。由于绝缘材料也是热的不良导体，导致电热管内部温度高，使用寿命短。而且由于电热管电阻不可调，因而电流不可调，功率不可调。

而且，传统锅炉对蒸汽生产量的控制比较缓慢，十分不灵敏，由于锅炉中水的容量较大而且需要对加热部进行直接控制，所以会造成较长时间的控制延时。如需要减小或停止蒸汽产量时，不要对电热管断电，但是由于电热管本身仍热具有较大的热量，所以锅炉内的水还会被加热一段时间，这段时间内蒸汽产量仍然不会减小。

另外，传统锅炉必须使用软水，必须配备水处理设备，且传统锅炉不能缺水，干烧有爆炸危险，必须配备水位监测系统，造成系统过于复杂，检修不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种管道型直热式蒸汽发生装置，以解决现有技术中存在的蒸汽产量难以控制，制取蒸汽的锅炉蒸汽产生缓慢且干烧后具有爆炸危险的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种管道型直热式蒸汽发生装置，包括蒸发器、若干电极和第一进水控制阀，蒸发器内部设有蒸发腔体，并设有分别与所述蒸发腔体连通的进水口和蒸汽出口；若干电极均设在所述蒸发腔体内，用于与电源连通；第一进水控制阀设在所述进水口上，用于控制进入所述蒸发腔体的进水量。

进一步地，前述的管道型直热式蒸汽发生装置中，若干所述电极互相平行设置，所述管道型直热式蒸汽发生装置还包括绝缘电极连接体，绝缘电极连接体外边缘用于与所述蒸发腔体内壁抵接，且设有若干分别与所述电极连接的连接孔和用于通水的通水孔。

进一步地，前述的管道型直热式蒸汽发生装置中，蒸发腔体为管状腔体，进水口设置在蒸发器下部，蒸汽出口设置在蒸发器上部。蒸发腔体中，每升容积对应0～35公斤每小时的蒸汽产量，蒸发腔体的能量密度为25～30千瓦每升。

进一步地，前述的管道型直热式蒸汽发生装置中，进一步地，前述的管道型直热式蒸汽发生装置中，还包括排水口、排水组件、电流检测模块和控制模块，排水口设于蒸发器中部或下部；排水组件为电控式组件，设于排水口上，用于排出蒸发器内的水；电流检测模块设于蒸发腔体内或外或电极上，用于检测电流；控制模块分别与排水组件和电流检测模块电连接。排水组件可以是用于控制排水口开闭的电磁阀等被动排水组件，也可以是水泵等主动排水组件。

进一步地，前述的管道型直热式蒸汽发生装置中，还包括第一防电墙、第二防电墙和第三防电墙，第一防电墙与进水口连接；第二防电墙与蒸汽出口连接；第三防电墙与排水口连接。

进一步地，前述的管道型直热式蒸汽发生装置中，还包括水泵、单向阀和水箱，水泵输出端与进水口连接；单向阀设在水泵与进水口之间；水箱与水泵的输入端连接。

进一步地，前述的管道型直热式蒸汽发生装置中，还包括调速器、控制模块和压力变送器，调速器与水泵连接，用于调节水泵的转速；控制模块与调速器电连接；压力变送器设在蒸汽出口上，用于检测蒸汽出口的蒸汽压强，且与控制模块电连接。

进一步地，前述的管道型直热式蒸汽发生装置中，还包括第二进水控制阀，第二进水控制阀设在水箱与进水口之间，且与水泵并联；第一进水控制阀设在水泵与进水口之间。

进一步地，前述的管道型直热式蒸汽发生装置中，还包括蒸汽阀和安全阀，蒸汽阀设在蒸汽出口上；安全阀与蒸汽出口连接。

进一步地，前述的管道型直热式蒸汽发生装置中，若干电极分别与蒸发器绝缘连接，电源为交流电源；若干电极均竖向并列设置在蒸发腔体内。

本实用新型提供的管道型直热式蒸汽发生装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型使用时，将电极与电源接通后，控制第一进水控制阀，由进水口持续向蒸发器的蒸发腔体内注入水，水接触电极后，由于电阻影响被加热并汽化，生成蒸汽由蒸汽出口排出。当控制第一进水控制阀停止水的供应后，蒸发腔体内水逐渐与电极分离，若干电极之间断路，蒸汽就会停止产生，等到再次注水时，又开始生成蒸汽，因此蒸汽的制备能够通过供水进行控制，水停制备就会停止，且电源的也会断开，避免干烧及因干烧产生的爆炸危险；而且由于采用直接的电热反应，不需要蒸发器具有较大的容积，因此蒸发器的容积可以远小于传统的电锅炉，而电极直接对较少的水加热，能够很快产生蒸汽，能够极大提升蒸汽的生成速度，同时避免蒸发器内长期压力过大，使蒸发器脱离压力容器等特种设备的范畴，扩大其应用范围；同时由于采用直接的电热反应，因此可以通过控制第一进水控制阀控制进水量，进而控制蒸汽的产量，即进入多少水就产生多少蒸汽，一旦进水停止或减少，蒸发腔体内的水位会下降，蒸汽产量随之下降；相反一旦进水开启或增加，蒸发腔体内的水位会上升，蒸汽生产随之开始或其产量随之上升，因此蒸汽产量的控制延迟较小，控制方便迅速。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的管道型直热式蒸汽发生装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的管道型直热式蒸汽发生装置的蒸发器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的管道型直热式蒸汽发生装置的电极的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的管道型直热式蒸汽发生装置的另一种电极的剖视结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10、蒸发器；11、蒸发腔体；12、进水口；13、蒸汽出口；14、排水口；

21、第一电极；22、第二电极；23、凸条；24、凸起；25、绝缘垫块；

26、绝缘电极连接体；27、通水孔；

31、第一防电墙；32、第二防电墙；33、第三防电墙；

41、水泵；42、单向阀；43、水箱；

51、调速器；52、控制模块；53、压力变送器；

54、给定器；55、显示器；56、电流检测模块；

61、第一进水控制阀；62、第二进水控制阀；63、排污阀；

71、蒸汽阀；72、安全阀；73、压力表；

80、连接电源。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，现对本实用新型提供的一种管道型直热式蒸汽发生装置进行说明。所述管道型直热式蒸汽发生装置，包括蒸发器10、若干电极和第一进水控制阀61，蒸发器10内部设有蒸发腔体11，并设有分别与所述蒸发腔体11连通的进水口12和蒸汽出口13；若干电极均设在所述蒸发腔体11内，用于与电源80连通；第一进水控制阀61设在所述进水口12上，用于控制进入所述蒸发腔体11的进水量。

本实用新型提供的管道型直热式蒸汽发生装置，与现有技术相比，使用时，将电极与电源80接通后，控制第一进水控制阀61，由进水口12持续向蒸发器10的蒸发腔体11内注入水，水接触电极后，由于电阻影响被加热并汽化，生成蒸汽由蒸汽出口13排出。当控制第一进水控制阀61停止水的供应后，蒸发腔体11内水逐渐与电极分离，若干电极之间断路，蒸汽就会停止产生，等到再次注水时，又开始生成蒸汽，因此蒸汽的制备能够通过供水进行控制，水停制备就会停止，且电源的也会断开，避免干烧及因干烧产生的爆炸危险；而且由于采用直接的电热反应，不需要蒸发器10具有较大的容积，因此蒸发器10的容积可以远小于传统的电锅炉，而电极直接对较少的水加热，能够很快产生蒸汽，能够极大提升蒸汽的生成速度，同时避免蒸发器10内长期压力过大，使蒸发器10脱离压力容器等特种设备的范畴，扩大其应用范围；同时由于采用直接的电热反应，因此可以通过控制第一进水控制阀61控制进水量，进而控制蒸汽的产量，即进入多少水就产生多少蒸汽，一旦进水停止或减少，蒸发腔体11内的水位会下降，蒸汽产量随之下降；相反一旦进水开启或增加，蒸发腔体11内的水位会上升，蒸汽生产随之开始或其产量随之上升，因此蒸汽产量的控制延迟较小，控制方便迅速。

在一种具体实施例中，蒸发器10就是一小段管道，一端进水，一端输出蒸汽。电流直接对进水加热，即刻产生蒸汽，不需要预热。因此蒸发器10不储存热水和蒸汽，不属于压力容器等特种设备的范畴。

电极可为2根(即第一电极21电极和第二电极22)、3根、4根、6根、7根等，电极一端在蒸发腔体11内，另一端在外，用于连接单相或三相交流电源80和蒸发腔体11内的水体。2根电极用于单组单相。3根电极用于单组三相无中性线。4根电极用于单组三相有中性线。6根电极用于两组三相无中性线。7根电极用于两组三相有中性线。而且，第一电极21电极和第二电极22形状可以不同，如第一电极21电极为蒸发器10内壁，而第二电极22为设置在蒸发器10内的单独电极。

请一并参阅图1和图3，作为本实用新型提供的管道型直热式蒸汽发生装置的一种具体实施方式，若干所述电极互相平行设置，所述管道型直热式蒸汽发生装置还包括绝缘电极连接体26，绝缘电极连接体26外边缘用于与所述蒸发腔体11内壁抵接，且设有若干分别与所述电极连接的连接孔和用于通水的通水孔27。

请一并参阅图1至图3，作为本实用新型提供的管道型直热式蒸汽发生装置的一种具体实施方式，蒸发腔体11为管状腔体，进水口12设置在蒸发器10下部，蒸汽出口13设置在蒸发器10上部，以便于蒸发器10内部流体的顺畅流动。第一电极21电极和第二电极22分别与蒸发器10绝缘连接，电源80为交流电源；第一电极21电极和第二电极22竖向并列设置在蒸发腔体11内。第一电极21电极和第二电极22可以是外缘圆润且相互平行的板状结构，第一电极21电极和第二电极22之间可以设置绝缘垫块25，一方面可以用于固定第一电极21电极和第二电极22，避免第一电极21电极和第二电极22产生震动，另一方面也有利于降低第一电极21电极和第二电极22之间产生电弧防电的可能性。进一步地，第一电极21电极和第二电极22的中部可以设置凸条23，凸条23上还可以设置若干凸起24，以便于增大第一电极21电极和第二电极22与水接触的面积。凸条23背侧还可以设置凹槽，以便于增强第一电极21电极和第二电极22与绝缘垫块25的连接。

蒸发腔体11中，每升容积对应0～35公斤每小时的蒸汽产量。优选地，每3升容积对应每小时100公斤蒸汽产量。蒸发腔体11的容量也可以小于3L。为了增强水本身的导电性并防止蒸发器10内产生水垢堵塞，可以在通入蒸发腔体11内的水中加入阻垢剂。蒸发腔体11的能量密度为25～30千瓦每升，能量密度是指蒸发腔体11的容积每升能够消耗的电能，由于传统的锅炉等蒸汽发生器都是依靠热传导进行换热，因此必须要具有一定的接触面积以进行充分换热，因而也会导致锅炉等蒸汽发生器体积较大。而本实用新型直接通过电机放电，依靠水自身的电阻对水进行加热，在同等蒸发量时，蒸发腔体11容量远小于传统电锅炉的蒸发腔体。以功率70kw，每小时产100公斤蒸汽为例，传统电锅炉的蒸发腔大于100升，本实用新型的蒸发腔体11可以小于3升，而且蒸发腔体11的容积可以小到能够仅放置第一电极21电极和第二电极22，并避免第一电极21和第二电极22间距离过近产生电弧即可。而30升以上属于压力容器。由于蒸发腔体11的容积可以比较小，蒸发腔体11内的水可以迅速蒸发完，因此可以直接通过对蒸发腔体11的进水量的控制，来控制蒸汽的生产效率。

请参阅图1，作为本实用新型提供的管道型直热式蒸汽发生装置的一种具体实施方式，还包括排水口14、排水组件63、电流检测模块56和控制模块52，排水口14设于蒸发器10中部或下部；排水组件63为电控式组件，设于排水口14上，用于排出蒸发器10内的水；电流检测模块56设于蒸发腔体11内或电极上，用于检测电流；控制模块52分别与排水组件63和电流检测模块56电连接。排水组件63可以是用于控制排水口14开闭的电磁阀等被动排水组件，也可以是水泵等主动排水组件。排水组件63、电流检测模块56和控制模块52配合主要是为进行过流保护，具体的工作方法和原理请参见下文的即热式蒸汽发生方法。同时，排水口14和排水组件63还可以用于排除蒸发器10中的水垢或其他溶质。

管道型直热式蒸汽发生装置还包括第一防电墙31、第二防电墙32和第三防电墙33，第一防电墙31与进水口12连接，用于蒸发器与进水管道隔离；第二防电墙32与蒸汽出口13连接，用于蒸发器与蒸汽管道隔离；第三防电墙33与排水口14连接，用于蒸发器与排水管道隔离。具体地，为进一步保证用电安全，可以将蒸发器10接零，管道型直热式蒸汽发生装置外部设置机箱，并使机箱接地，将零线与地线分开。

管道型直热式蒸汽发生装置还包括水泵41、单向阀42和水箱43，水泵41输出端与进水口12连接；单向阀42设在水泵41与进水口12之间；水箱43与水泵41的输入端连接。

具体地，当水泵为离心泵时，进水控制阀设在水泵与进水口之间。用于进水流量的手动控制；当水泵为漩涡泵时，控制进水流量的阀门必须与水泵并联。

管道型直热式蒸汽发生装置还包括调速器51、控制模块52和压力变送器53，调速器51与水泵41连接，用于调节水泵41的转速；控制模块52与调速器51电连接；压力变送器53设在蒸汽出口13上，用于检测蒸汽出口13的蒸汽压强，且与控制模块52电连接。管道型直热式蒸汽发生装置还可以设置分别与控制模块52电连接的给定器54和显示器55，给定器54用于输入控制信号，显示器55用于显示温度、蒸汽压强(即蒸汽产量)等信息。

压力变送器53检测蒸汽出口13的蒸汽压强并转换成电信号输送至控制模块52，控制模块52控制调速器51对水泵41进行调速，进而调节注入蒸发器10的水量，进而调节蒸汽生成速度，进而调节蒸汽出口13的蒸汽压强，最终保持蒸汽出口13的蒸汽压强(即蒸汽产量)的稳定。

管道型直热式蒸汽发生装置还包括蒸汽阀71和安全阀72，蒸汽阀71设在蒸汽出口13上；安全阀72与蒸汽出口13连接。

作为本实用新型提供的管道型直热式蒸汽发生装置的一种具体实施方式，管道型直热式蒸汽发生装置还包括第二进水控制阀62，第二进水控制阀62设在水箱43与进水口12之间，且与水泵41并联；第一进水控制阀61设在水泵41与进水口12之间。通过第一进水控制阀61和第二进水控制阀62的通断，能够控制进水的回流，从而在水泵41功率恒定或需要手动控制的情况下对注入蒸发器10的水量进行控制。

作为本实用新型提供的管道型直热式蒸汽发生装置的一种具体实施方式，包括蒸发器10、电极、进水口12、蒸汽出口13和排水口14。不需要蒸汽时，蒸发器内没有水，没有电流，不消耗电能，不产生蒸汽；需要生产蒸汽时，只需启动进水即可。电流和蒸汽随着进水而自动产生。需要增加蒸汽产量时，只需增加进水即可，电流和蒸汽产量自动随之增加。需要减小蒸汽产量时，只需减小进水即可，电流和蒸汽产量自动随之减小。每升容积每小时的蒸汽产量可超过35公斤，远大于每升每小时1公斤左右的传统锅炉。蒸发器10经第一防电墙31，与所述进水口12连接；经第二防电墙32，与所述蒸汽出口13连接；经第三防电墙33，与所述排水口14连接。使蒸发器10与外壳电隔离，确保用电安全。经第三防电墙33与所述排水口14自动定时排污。可以直接使用经简单处理的自来水。

在没有调速器51、控制模块52、压力变送器53，给定器54和显示器55的情况下，仅凭第一进水控制阀61和第二进水控制阀62，也能控制蒸汽制备的开启，增大，减小，停止。

管道型直热式蒸汽发生装置还包括调速器51，与所述水泵41连接，用于调节所述水泵41的转速；包括控制模块52，与所述调速器51及压力变送器53电连接。压力变送器53设在所述蒸汽出口13上，用于检测蒸汽出口13的蒸汽压强。可以根据蒸汽压强的变化自动控制水泵转速，进而自动控制进水流量，自动控制电流，使蒸汽压强在用蒸汽用量变化时自动保持稳定。也可通过调速器51的旋钮手动控制水泵转速，进而手动控制进水流量，手动控制电流，使蒸汽压强在用蒸汽用量变化时手动保持稳定。同时，还包括：第一进水控制阀61，设在所述水泵41与所述进水口12之间；以及第二进水控制阀62，设在所述水箱43与所述进水口12之间，且与所述水泵41并联。通过阀门可以手动控制进水流量，进而控制电流，控制蒸汽生产。

本实用新型能够解决现有锅炉设备体积大，占用空间大，蒸发腔容积大，不能缺水，不能干烧，有爆炸危险，属于压力容器，必须按特种设备处理，不能即刻产生蒸汽，不能快速开机，停机等问题。本实用新型使用时，电极与电源接通后，由进水口持续向蒸发器的蒸发腔体内注入水，水接触电极后，由于电流的热效应被加热并汽化，生成蒸汽由蒸汽出口排出。当停止水的供应后，蒸发腔体内水逐渐电极脱离，电流归零，蒸汽停产。再次注水，又开始产生蒸汽。因此蒸汽的制备能够通过供水进行控制，水停则停，水进则开。避免了干烧及因干烧产生的爆炸危险。由于采用直接加热技术，使蒸发器的容积远小于传统锅炉。由于直接对少量的水加热，能够即刻产生蒸汽，不用预热和等待。而且由于容积小，不属于压力容器特种设备的管制范畴，更容易普及。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道型直热式蒸汽发生装置，其特征在于，包括：

蒸发器，内部设有蒸发腔体，并设有分别与所述蒸发腔体连通的进水口和蒸汽出口；

若干电极，均设在所述蒸发腔体内，用于与电源连通；以及

第一进水控制阀，设在所述进水口上，用于控制进入所述蒸发腔体的进水量。

2.如权利要求1所述的管道型直热式蒸汽发生装置，其特征在于，若干所述电极互相平行设置，所述管道型直热式蒸汽发生装置还包括：

绝缘电极连接体，外边缘用于与所述蒸发腔体内壁抵接，且设有若干分别与所述电极连接的连接孔和用于通水的通水孔。

3.如权利要求1所述的管道型直热式蒸汽发生装置，其特征在于：所述蒸发腔体为管状腔体，所述进水口设置在所述蒸发器下部，所述蒸汽出口设置在所述蒸发器上部；所述蒸发腔体中，每升容积对应0～35公斤每小时的蒸汽产量，所述蒸发腔体的能量密度为25～30千瓦每升。

4.如权利要求1所述的管道型直热式蒸汽发生装置，其特征在于：

排水口，设于所述蒸发器中部或下部；

排水组件，为电控式组件，设于所述排水口上，用于排出所述蒸发器内的水；

电流检测模块，用于检测电流；以及

控制模块，分别与所述排水组件和所述电流检测模块电连接。

5.如权利要求4所述的管道型直热式蒸汽发生装置，其特征在于，还包括：

第一防电墙，与所述进水口连接；

第二防电墙，与所述蒸汽出口连接；以及

第三防电墙，与所述排水口连接。

6.如权利要求1或4所述的管道型直热式蒸汽发生装置，其特征在于，还包括：

水泵，输出端与所述进水口连接；

单向阀，设在所述水泵与所述进水口之间；以及

水箱，与所述水泵的输入端连接。

7.如权利要求6所述的管道型直热式蒸汽发生装置，其特征在于，还包括：

调速器，与所述水泵连接，用于调节所述水泵的转速；

控制模块，与所述调速器电连接；以及

压力变送器，设在所述蒸汽出口上，用于检测蒸汽出口的蒸汽压强，且与所述控制模块电连接。

8.如权利要求6所述的管道型直热式蒸汽发生装置，其特征在于，还包括：

第二进水控制阀，设在所述水箱与所述进水口之间，且与所述水泵并联；

所述第一进水控制阀设在所述水泵与所述进水口之间。

9.如权利要求1所述的管道型直热式蒸汽发生装置，其特征在于，还包括：

蒸汽阀，设在所述蒸汽出口上；以及

安全阀，与所述蒸汽出口连接。

10.如权利要求1所述的管道型直热式蒸汽发生装置，其特征在于：若干所述电极分别与所述蒸发器绝缘连接，所述电源为交流电源；若干所述电极均竖向并列设置在所述蒸发腔体内。

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