蒸汽發生裝置及方法與流程

本發明涉及蒸汽發生器技術領域，具體地說，涉及一種蒸汽發生裝置及方法。

背景技術：

蒸汽發生器是蒸汽動力裝置的重要組成部分，是利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設備。

現有的蒸汽發生器通常采用鍋爐形式，該種形式的鍋爐在加熱時，為了減少薄壁管及厚壁鍋筒與管板之間的焊縫處的熱應力集中，必須緩慢的對鍋爐進行加熱，這就使得現有的鍋爐從冷鍋啟動到蒸汽輸出需要耗費大量的時間(至少為40分鐘)，這為使用者帶來了極大的不便。

公開號為“CN201513874U”的專利文件中公開了一種快速蒸汽發生器，其雖然能夠通過盤管加熱的方式大大提升蒸汽產生的速度，但是其缺陷也較為明顯，主要包括：

1、其內部的燃燒室是由螺旋彈簧狀盤管5緊密相抵構成，為了保證燃燒機處噴射的火焰能夠較佳的對盤管裝置的下部進行加熱以及燃燒后的高溫煙氣能夠較佳的對盤管裝置上部進行加熱，就需求燃燒機處的燃料應當采用在燃燒時能夠具備較大特定火焰擴散角的優質燃料，這就大大提升了運行成本；另外，螺旋彈簧狀盤管5是緊密相抵的，其在受熱時會進行膨脹，這就埋下了嚴重的安全隱患；

2、其熱交換器1的內部是整個連通的，即在運行時，熱交換器1整個為一高壓盤管，而熱交換器1的容積越大，熱交換器1內部所能達到的水壓上限就越大且壓力也越難進行迅速的調節，這就大大增加了熱交換器1爆炸的風險。

技術實現要素：

為了能夠克服現有蒸汽發生器運行成本較高且安全性較差的問題，本發明提供了一種蒸汽發生裝置。

根據本發明的蒸汽發生裝置，其包括發生器本體，發生器本體包括封閉的殼體，殼體內設有兩端均與外界連通的加熱通道；加熱通道包括用于燃燒機在水平方向上向內噴射火焰的燃燒通道，和用于燃燒煙氣排出的煙氣流道，煙氣流道處燃燒煙氣的排出方向與燃燒通道處火焰的噴射方向相反；

燃燒通道與煙氣流道的回折連接處設有第一受熱單元，煙氣流道處在燃燒煙氣的排出方向上依次設有第二受熱單元和預熱單元；第一受熱單元、第二受熱單元和預熱單元內均設有水流通道，預熱單元、第一受熱單元和第二受熱單元的內部水流通道依次連通，預熱單元與第一受熱單元間還依次管道連接有壓力調節閥和止回閥。

本發明的蒸汽發生裝置中，第一受熱單元和第二受熱單元主要是通過燃燒煙氣進行加熱的，因此對燃料的火焰擴散角要求并不高，因此能夠較佳的使用多種燃料，從而大大降低了運行成本。

其中，第一受熱單元是設置在燃燒通道與煙氣流道的回折連接處，從而使得第一受熱單元能夠受到燃燒火焰或燃燒煙氣的直接沖擊，因此第一受熱單元處所受到的熱量較為集中，這不僅能夠極大提高熱量的利用率、有效避免熱量損失，而且使得第一受熱單元內的液體介質(水)能夠迅速的被加熱。

其中，第二受熱單元是設置在煙氣流道處的，這使得第二受熱單元能夠持續的從高溫煙氣處吸收熱量，從而能夠較佳的實現液態到氣態的相變。

其中，煙氣流道外側近排煙口端的溫度較低，該處的溫度不足以實現液態到氣態的轉化，但通過設置預熱單元卻可以較佳的對該處的熱量進行回收利用。

本發明的蒸汽發生裝置中，止回閥能夠較佳的將預熱單元和第一受熱單元、第二受熱單元進行隔斷，這使得在整體運行容積不變的情況下，僅第一受熱單元和第二受熱單元的內部會存在高壓；由于高壓段容積的降低，使得第一受熱單元和第二受熱單元內能夠達到的壓力上限也會相應的降低，而且第一受熱單元和第二受熱單元處的壓力也能夠較快的被調節，從而大大增加了使用安全性、降低了爆炸的幾率。另外，壓力調節閥的設置使得預熱單元處的供水壓力能夠較佳的被調節，從而較佳降低因供水壓力的波動而導致第一受熱單元和第二受熱單元內的壓力值異常。

作為優選，殼體內設有燃燒筒，燃燒筒內腔構成燃燒通道，燃燒筒外壁與殼體外壁間形成煙氣流道；殼體在同一端側部分別設有燃燒機接口部和排煙口，燃燒機接口部與燃燒筒一端連接，排煙口與煙氣流道末端連通。該種構造使得，燃料在燃燒通道內燃燒時，燃燒火焰處的熱量能夠較佳的透過燃燒筒筒壁向第二受熱單元和預熱單元傳遞，燃料燃燒后的高溫燃燒煙氣能夠再次對第二受熱單元和預熱單元進行加熱，從而極大的提高了熱量的轉換率。另外，由于煙氣流道是由燃燒筒外壁與殼體內壁間共同形成的，這不僅使得第二受熱單元和預熱單元便于布置，而且還能夠有效的避免熱量自殼體處損失。

作為優選，燃燒筒另一端遠離殼體內壁，第一受熱單元位于殼體與燃燒筒所述另一端相對處，第一受熱單元的受熱面至少覆蓋燃燒筒所述另一端的端面。由于第一受熱單元的受熱面能夠正對燃燒筒的端面且對燃燒筒端面進行覆蓋，這使得第一受熱單元能夠較佳的接收燃燒筒處的燃燒煙氣或燃燒火焰的沖擊，從而極大的提升了熱轉換速率，而且還能夠較佳的避免因燃燒煙氣或燃燒火焰對殼體的直接沖擊而導致的殼體使用壽命下降或熱量損失。

作為優選，第一受熱單元、第二受熱單元和預熱單元均由水管彎折構成。

作為優選，殼體底部還設有排污口，排污口位于燃燒通道與煙氣流道的回折連接處下方。

本發明的蒸汽發生裝置中，預熱單元、第一受熱單元和第二受熱單元是能夠依次連接的，這使得預熱單元能夠較佳的對液體介質(水)進行預熱，第一受熱單元能夠快速的將經預熱后的液體介質(水)進行加熱，第二受熱單元在持續高溫燃燒煙氣的作用下能夠較高效率的實現液體介質(水)從液態到氣態的相變。

本發明的蒸汽發生裝置中，預熱單元、第一受熱單元和第二受熱單元能夠均由水管彎折構成，預熱單元和第二受熱單元能夠均在燃燒筒的外周上進行環繞。由于液體介質(水)是存在于預熱單元、第一受熱單元和第二受熱單元中的，而通過將預熱單元、第一受熱單元和第二受熱單元均采用管道的形式，使得本發明的加熱單元能夠快速的被加熱，從而大大提高了生產效率。

本發明的蒸汽發生裝置中，第二受熱單元和預熱單元均能夠在徑向上對燃燒筒與殼體間的空間進行填充，從而大大提高了燃燒煙氣處的熱量轉化率。

本發明還提供了一種蒸汽發生方法，其包括：將上述任一種蒸汽發生裝置與一供水系統和一蒸汽處理系統連接；其中，將供水系統與預熱單元的水流通道管道連接，將蒸汽處理系統與第二受熱單元的水流通道管道連接。

作為優選，在預熱單元與第一受熱單元間或供水系統與預熱單元間設置一水泵。水泵能夠較佳的將液態介質泵入第一受熱單元和第二受熱單元內，而且使得介質能夠在第一受熱單元和第二受熱單元內強制流動，從而能夠有效避免熱應力集中，使得第一受熱單元和第二受熱單元不會因溫度驟然變化而損傷以致破壞。

作為優選，供水系統包括儲水箱，將儲水箱的內腔與預熱單元的水流通道連通。儲水箱能夠具有保壓功能，從而能夠較佳的保證供水系統處的供水水壓。

作為優選，蒸汽處理系統包括氣液分離器，將氣液分離器的進料口與第二受熱單元的水流通道連接，將氣液分離器的液相出料口通過一疏水閥與儲水箱連接。氣液分離器的設置不僅能夠較佳的對發生器本體處產生的蒸汽進行提純，而且還能夠對分離出的液相水進行回收利用。

作為優選，將氣液分離器的液相出料口還通過一第二電磁閥與儲水箱管道連接。通過控制第二電磁閥的開啟，能夠較佳的實現對氣液分離器的泄壓以及反沖洗。

附圖說明

圖1為實施例2中的發生器本體的示意圖；

圖2為實施例4中的蒸汽發生系統的示意圖。

具體實施方式

為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。應當理解的是，實施例僅僅是對本發明進行解釋而并非限定。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供了一種用于蒸汽發生器的加熱單元，其包括封閉的殼體110，殼體110內設有兩端均與外界連通的加熱通道；加熱通道包括用于燃燒機在水平方向上向內噴射火焰的燃燒通道121，和用于燃燒煙氣排出的煙氣流道122，煙氣流道122處燃燒煙氣的排出方向與燃燒通道121處火焰的噴射方向相反；燃燒通道121與煙氣流道122的回折連接處設有第一受熱單元130，煙氣流道122處設有第二受熱單元140，第一受熱單元130和第二受熱單元140內部均設有水流通道且相互連通。

本實施例中，第一受熱單元130和第二受熱單元140主要是通過燃燒煙氣進行加熱的，因此對燃料的火焰擴散角要求并不高，因此能夠較佳的使用多種燃料，從而大大降低了運行成本。

其中，第一受熱單元130是設置在燃燒通道121與煙氣流道122的回折連接處，從而使得第一受熱單元130能夠受到燃燒火焰或燃燒煙氣的直接沖擊，因此第一受熱單元130處所受到的熱量較為集中，這不僅能夠極大提高熱量的利用率、有效避免熱量損失，而且使得第一受熱單元130內的液體介質(水)能夠迅速的被加熱。

其中，第二受熱單元140是設置在煙氣流道122處的，這使得第二受熱單元140能夠持續的從高溫煙氣處吸收熱量，從而能夠較佳的實現液態到氣態的相變。

本實施例中，殼體110內設有燃燒筒120，燃燒筒120內腔構成燃燒通道121，燃燒筒120外壁與殼體110外壁間形成煙氣流道122；殼體110在同一端側部分別設有燃燒機接口部111和排煙口112，燃燒機接口部111與燃燒筒120一端連接，排煙口112與煙氣流道122末端連通。

本實施例中，燃料在燃燒通道121內燃燒時，燃燒火焰處的熱量能夠較佳的透過燃燒筒120筒壁向第二受熱單元140，燃料燃燒后的高溫燃燒煙氣能夠再次對第二受熱單元140和預熱單元150進行加熱，從而極大的提高了熱量的轉換率。

另外，由于煙氣流道122是由燃燒筒120外壁與殼體110內壁間共同形成的，這不僅使得第二受熱單元140便于布置，而且還能夠有效的避免熱量自殼體110處損失。

本實施例中，燃燒筒120另一端遠離殼體110內壁，第一受熱單元130位于殼體110與燃燒筒120所述另一端相對處，第一受熱單元130的受熱面至少覆蓋燃燒筒120所述另一端的端面。

本實施例中，第一受熱單元130的受熱面能夠正對燃燒筒120的端面且對燃燒筒120端面進行覆蓋，這使得第一受熱單元130能夠較佳的接收燃燒筒120處的燃燒煙氣或燃燒火焰的沖擊，從而極大的提升了熱轉換速率，而且還能夠較佳的避免因燃燒煙氣或燃燒火焰對殼體110的直接沖擊而導致的殼體110使用壽命下降或熱量損失。

本實施例中，煙氣流道122處還設有預熱單元150，第二受熱單元140和預熱單元150在煙氣流道122處燃燒煙氣的排出方向上依次設置，預熱單元150設有用于與第一受熱單元130內部連通的水流通道。

本實施例中，燃燒筒120外側近排煙口112端的溫度較低，該處的溫度不足以實現液態到氣態的轉化，但通過設置預熱單元150卻可以較佳的對該處的熱量進行回收利用。

另外，預熱單元150、第一受熱單元130和第二受熱單元140是能夠依次連接的，這使得預熱單元150能夠較佳的對液體介質(水)進行預熱，第一受熱單元130能夠快速的將經預熱后的液體介質(水)進行加熱，第二受熱單元140在持續高溫燃燒煙氣的作用下能夠較高效率的實現液體介質(水)從液態到氣態的相變。

本實施例中，預熱單元150、第一受熱單元130和第二受熱單元140均由水管彎折構成，預熱單元150和第二受熱單元140均在燃燒筒120的外周上進行環繞。其中，預熱單元150一端為用于進水的進水端151，預熱單元150另一端為轉接端152；第一受熱單元130一端與轉接端152連接，第一受熱單元130另一端與第二受熱單元140一端連接，第二受熱單元140另一端為蒸汽出口端141。

本實施例中，由于液體介質(水)是存在于預熱單元150、第一受熱單元130和第二受熱單元140中的，而通過將預熱單元150、第一受熱單元130和第二受熱單元140均采用管道的形式，使得本實施例的加熱單元能夠快速的被加熱，從而大大提高了生產效率。

本實施例中，第二受熱單元140和預熱單元150均能夠在徑向上對燃燒筒120與殼體110間的空間進行填充，從而大大提高了燃燒煙氣處的熱量轉化率。

實施例2

本實施例提供了一種蒸汽發生器，包括發生器本體100。其發生器本體100包括實施例1中的加熱單元。

本實施例中，殼體110底部還設有排污口113，排污口113位于燃燒通道121與煙氣流道122的回折連接處下方。

本實施例中，排污口113的設置能夠便捷對燃燒通道121處的燃燒殘渣進行清理；另外，排污口113是設于燃燒通道121與煙氣流道122的回折連接處下方的，由于燃燒通道121處的燃燒殘渣會在內部氣流的帶動下堆積于該回折連接處下方，從而能夠較佳對燃燒殘渣進行排出。

本實施例中，排污口113處設有排污閥門。

本實施例中，殼體110外側設有用于檢測第一受熱單元130內液位的水位檢測裝置160。

本實施例中，由于第一受熱單元130內的液體介質水是以氣相和液相的混合相存在的，第一受熱單元130內氣相和液相的比例是能夠直接反映出蒸汽發生器的工作狀態的，通過設置水位檢測裝置160，使得使用者能夠較佳的對蒸汽發生器的工作狀態進行監視。

本實施例中，水位檢測裝置160包括豎直設置的可視管161，可視管161下端與第一受熱單元130下部連通，可視管161上端與第一受熱單元130上部連通。水位檢測裝置160在本實施例中的該種構造，使得使用者能夠較為直觀的對第一受熱單元130處的液位進行觀察。應當理解的是，水位檢測裝置160僅為了實現對第一受熱單元130內液位的檢測，其構造不僅局限于本實施例中的上述構造。

實施例3

如圖2所示，本實施例提供了一種蒸汽發生單元，其具體結構能夠采用的實施例1或2中的相應形式。其包括設于一封閉殼體110內的兩端均與外界連通的加熱通道，加熱通道在進口到出口的方向上依次設有第一受熱單元130、第二受熱單元140和預熱單元150；第一受熱單元130、第二受熱單元140和預熱單元150內均設有水流通道，預熱單元150、第一受熱單元130和第二受熱單元140的內部水流通道依次連通，預熱單元150與第一受熱單元130間還依次管道連接有壓力調節閥211和止回閥212。

本實施例中，止回閥212能夠較佳的將預熱單元150和第一受熱單元130、第二受熱單元140進行隔斷，這使得在整體運行容積不變的情況下，僅第一受熱單元130和第二受熱單元140的內部會存在高壓；由于高壓段容積的降低，使得第一受熱單元130和第二受熱單元140內能夠達到的壓力上限也會相應的降低，而且第一受熱單元130和第二受熱單元140處的壓力也能夠較快的被調節，從而大大增加了使用安全性。

本實施例中，壓力調節閥211的設置使得預熱單元150處的供水壓力能夠較佳的被調節，從而較佳降低因供水壓力的波動而導致第一受熱單元130和第二受熱單元140內的壓力值異常。

實施例4

本實施例提供了一種蒸汽發生系統，其包括實施例3中的蒸汽發生單元。其中，預熱單元150的水流通道與一供水系統管道連接，第二受熱單元140的水流通道與一蒸汽處理系統管道連接。

本實施例中，預熱單元150與第一受熱單元130間或供水系統與預熱單元150間設有水泵213。水泵213能夠較佳的將液態介質泵入第一受熱單元130和第二受熱單元140內，而且使得介質能夠在第一受熱單元130和第二受熱單元140內強制流動，從而能夠有效避免熱應力集中，使得第一受熱單元130和第二受熱單元140不會因溫度驟然變化而損傷以致破壞。

本實施例中，供水系統包括儲水箱220，儲水箱220的內腔與預熱單元150的水流通道連通；儲水箱220能夠具有保壓功能，從而能夠較佳的保證供水系統處的供水水壓。

本實施例中，儲水箱220的進水口與一軟水處理器240連接。軟水處理器240能夠較佳的對即將進入發生器本體100管道內的水進行軟化，從而有效的防止水在發生器本體100管道內結垢而導致的堵塞。

本實施例中，儲水箱220進水口與軟水處理器240間設有第一電磁閥241。通過控制第一電磁閥241的啟閉能夠較佳的對儲水箱220內的水量、水壓等參數進行調整。

本實施例中，蒸汽處理系統包括氣液分離器230，氣液分離器230的進料口與第二受熱單元140連接，氣液分離器230的液相出料口通過一疏水閥231與儲水箱220連接。氣液分離器230的設置不僅能夠較佳的對發生器本體100處產生的蒸汽進行提純，而且還能夠對分離出的液相水進行回收利用。

本實施例中，氣液分離器230的液相出料口還通過一第二電磁閥232與儲水箱220管道連接。通過控制第二電磁閥232的開啟，能夠較佳的實現對氣液分離器230的泄壓以及反沖洗。

本實施例中，儲水箱220處還設有水箱排污口，水箱排污口處還設有水箱排污閥，從而能夠較佳的對儲水箱220進行清理。

本實施例中，儲水箱220處還設有水箱液位計222，水箱液位計222能夠采用如浮球液位計，從而能夠較佳的對儲水箱220處的液位進行監視。

本實施例中，壓力調節閥211和止回閥212間還設有第一壓力變送器214，從而能夠第一受熱單元130和第二受熱單元140處的進水壓力進行檢測。

本實施例中，氣液分離器230的氣相出料口還設有啟閉閥233，從而能夠較佳的控制蒸汽的輸出量；氣液分離器230的氣相出料口與啟閉閥233還設有壓力表234和第二壓力變送器235，從而能夠較佳的對蒸汽壓力進行檢測。

本實施例中，第一電磁閥241、第二電磁閥232、壓力調節閥211、水泵213、第一壓力變送器214和第二壓力變送器235均通過一控制單元進行控制，從而能夠較佳的實現系統的智能化運行。

本實施例中的蒸汽發生系統在投入使用時，所供給的水經過軟水處理器240軟化處理后存儲于儲水箱220中，儲水箱220中的水能夠對預熱單元150進行填充，在水泵213的作用下，預熱單元150內經預熱的水能夠依次進入第一受熱單元130和第二受熱單元140，第二受熱單元140處產生的蒸汽能夠在氣液分離器230的作用下進行提純，氣液分離器230處產生的凝結水能夠回流至儲水箱220處。

本實施例中，通過開通第二電磁閥232，能夠對氣液分離器230進行反沖洗和泄壓操作。

在本實施例中的蒸汽發生系統的構造基礎上，經實際驗證得出：本實施例的蒸汽發生系統從冷爐啟動燒到滿壓以及產生至少95％的額定輸出蒸汽量，所需時間最多不到5分鐘，而現有蒸汽鍋爐大約為40分鐘；本實施例的蒸汽發生系統的效能熱轉化率最低不小于95％，而現有蒸汽鍋爐基本在90％以內；從而在多個方面降低了使用成本。

實施例5

本實施例提供了一種蒸汽發生裝置，其包括實施例2中的發生器本體100，且預熱單元150、第一受熱單元130和第二受熱單元140采用實施例3中的連接方式。

實施例6

本實施例提供了一種蒸汽發生方法，其包括：將實施例3中的蒸汽發生單元與一供水系統和一蒸汽處理系統連接，其中，將供水系統與預熱單元150的水流通道管道連接，將蒸汽處理系統與第二受熱單元140的水流通道管道連接。

本實施例中，在預熱單元150與第一受熱單元130間或供水系統與預熱單元150間設置一水泵213；供水系統包括儲水箱220，將儲水箱220的內腔與預熱單元150的水流通道連通。

本實施例中，蒸汽處理系統包括氣液分離器230，將氣液分離器230的進料口與第二受熱單元140的水流通道連接，將氣液分離器230的液相出料口通過一疏水閥231與儲水箱220連接。將氣液分離器230的液相出料口還通過一第二電磁閥232與儲水箱220管道連接。

以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。