CN109373302A - 一种模块化蒸汽发生设备的新型换热机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化蒸汽发生设备的新型换热机组。它包括外壳、预热热交换器和汽化热交换器，外壳内设有至少一块支撑隔板。本发明的支撑隔板将外壳的内腔分隔为多个燃烧室，预热热交换器和汽化热交换器一起水平穿过多个燃烧室，各个燃烧室的燃烧器可以同时加热预热热交换器和汽化热交换器，从而提高本发明的蒸汽输出速度和增大蒸汽输出量，相比现有的燃气蒸汽发生设备，本发明的多个燃烧室是外壳分隔出来，且相邻的两个燃烧室之间的间距小，而且省略了以往蒸汽机组的机壳和U型管等部件，从而使得本发明的体积小、结构紧凑、生产成本低。

Description

一种模块化蒸汽发生设备的新型换热机组

技术领域

本发明涉及燃气蒸汽机的技术领域，特别涉及一种模块化蒸汽发生设备的新型换热机组。

背景技术

目前，现有的燃气蒸汽发生设备是如中国专利号CN201510403595.X于2018年8月4日公开的一种燃气蒸汽发生设备，它是由多台蒸汽机组串联组合构成，每台蒸汽机组有各自的换热***（包括各自的换热器和燃烧室），多台蒸汽机组串联构成第二换热通路，实现多机组工作换热,产生并输出高温蒸汽，现有的燃气蒸汽发生设备的换热器存在以下不足之处：（一）现有的燃气蒸汽发生设备的蒸汽机组都是独立的机组，有各自的机组壳体，多个蒸汽机组安装在整机外壳内，左、右相邻两台蒸汽机组的换热器之间都是采用U型弯管连接，左、右相邻的两台蒸汽机组间隔较大，因此便会导致整台的燃气蒸汽发生设备体积较大、占地面积较大、结构不紧凑、生产成本高。（二）另外，每台蒸汽机组的换热器都是独立安装，安装后再用U型弯管连接相邻的两台蒸汽机组的换热器，因此其换热器安装不方便。（三）现有的换热器都是采用翅片式换热器，且换热管和换热翅片的材质都是铜，虽然铜的导热性能好，但是铜耐压性差、不耐高温，容易被高温烧坏碳化，容易被高温烟气和水腐蚀。（四）而且，现有的相邻两台蒸汽机组的换热器都是采用U型弯管连接，且同一台蒸汽机组上的换热器的上、下换热直管之间也有采用U型管连接，因此其内部会产生很大的压阻，导致换热效率低，并且其上的焊接位置也多、容易造成泄露，而且U型管裸露在燃烧室外，且长度长，也会产生很大的热量损耗，进而导致换热效率降低。

因此，现有的燃气蒸汽发生设备需要作进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换热效率高、使用寿命长、换热器能够整体安装、安装方便的模块化蒸汽发生设备的新型换热机组。

本发明的目的是这样实现的：

一种模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，包括外壳、预热热交换器和汽化热交换器，所述外壳内设有至少一块支撑隔板，所述支撑隔板将外壳的内腔分隔为至少两个并列的燃烧室，所述燃烧室的顶部设有排烟风机，所述燃烧室的底部设有燃烧器，所述预热热交换器和汽化热交换器沿外壳的长度方向设置在支撑隔板上，所述预热热交换器位于汽化热交换器上方，所述预热热交换器和汽化热交换器穿过各个燃烧室，所述预热热交换器上设有进水口，所述预热热交换器与汽化热交换器连通，所述汽化热交换器上设有蒸汽出口。本发明的预热热交换器和汽化热交换器穿过多个燃烧室，燃烧室的燃烧器可以分段同时加热预热热交换器和汽化热交换器，从而增大本发明的加热功率，最终提高出蒸汽速度和增大蒸汽输出量。

本发明的每个燃烧室的燃烧器都可以单独工作，用户可以根据需求开启单个或多个燃烧室的燃烧器，以控制本发明的加热功率。另外，本发明的生产厂家也可根据用户的需求，增加或减少支撑隔板的数量，以增加或减少燃烧室的数量，从而满足用户的使用需求，例如生产厂家可以增加支撑隔板的数量，以分隔出更多燃烧室，从而增大本发明的加热功率，以满足用户对出高蒸汽速度以及大蒸汽输出量的需求。

本发明还可以作以下进一步改进。

所述预热热交换器和汽化热交换器呈长型状，所述预热热交换器和汽化热交换器水平设置在支撑隔板上。

所述预热热交换器是铜管换热器，所述汽化热交换器是不锈钢管换热器。不锈钢管能耐高温、耐高压，不容易发生泄露，铜的导热性好，能快速吸收燃烧室内的热量。

所述预热热交换器是套片式翅片换热器，所述汽化热交换器是螺旋式翅片换热器。所述套片式翅片换热器的换热面积大，更易于吸收余热。

所述预热热交换器和汽化热交换器沿外壳的长度方向设有至少两段换热翅片段，相邻的两段换热翅片段间隔设置，相邻的两段换热翅片段之间为光管段，所述光管段的两端设有所述支撑隔板，所述预热热交换器和汽化热交换器的各段换热翅片段分别位于对应的燃烧室内，所述换热翅片段位于燃烧器的上方。

所述预热热交换器包括至少两层层叠设置的换热管组，每层换热管组是由多根换热直管并排设置构成，上下相邻的两层换热管组依次连通，最上层的换热管组上设有进水口，汽化热交换器包括至少两层层叠设置的热交换管组，每层热交换管组是由多根热交换直管并排设置构成，上下相邻的两层热交换管组依次连通，最下层的换热管组与最上层的热交换管组连通，构成换热通路，最下层的热交换管组上设有蒸汽出口。本发明的每层热交换管组、每层换热管组的各段换热翅片段用作每个燃烧室内的换热器，光管段位于燃烧室外，光管段不用作换热，只是作为各个燃烧室之间的中间过渡段。

所述热交换直管和换热直管的压阻小，而且直管上的焊点少，不容易发生泄露，从而延长了本发明的使用寿命。

所述热交换直管为不锈钢管，所述换热直管为铜管。不锈钢管能耐高温、耐高压，不容易发生泄露，铜的导热性好，能快速吸收燃烧室内的热量。

所述换热直管具体为扁管，扁管的换热面积大、与翅片接触的面积也大，从而能提高换热效率，吸收热能。

所述支撑隔板上设有多排第一支撑通孔，每排第一支撑通孔沿外壳的宽度方向设置，所述每层换热管组的换热直管、每层热交换管组的热交换直管均穿过每块支撑隔板的第一支撑通孔。

所述最下层的热交换管组的热交换直管为光管，从而避免最下层的热交换直管上的换热翅片被烧坏、碳化，而其他层的热交换管组的热交换直管上设有所述换热翅片段，换热翅片段吸收火焰的热量。

所述热交换直管和换热直管的外表面沿外壳的长度方向设有至少两段所述换热翅片段, 换热翅片段上设有换热翅片，相邻的两段换热翅片段间隔设置，所述相邻的两段换热翅片段之间为光管段，所述光管段穿过第一支撑通孔。

所述热交换直管的换热翅片段与换热直管的换热翅片段的长度相同，光管段的长度也相同。所述热交换直管的各段换热翅片段与换热直管的各段换热翅片段的位置对齐。

所述换热翅片段的长度大于光管段的长度，所述换热翅片段的长度是光管段的长度的3-10倍。本发明的结构设计合理，保证换热面积足够大，同时且减少热量损失。

所述热交换管组、换热管组的左右两侧设有支撑板，所述支撑板上设有支撑孔，所述热交换直管和换热管的端部穿过支撑孔，所述相邻的两根热交换直管或相邻的两根换热管通过第一弯管连接，所述弯管位于支撑板的外侧。

所述热交换直管的光管段的左、右两端和换热直管的光管段的左、右两端均设有所述支撑隔板，所述光管段穿过第一支撑通孔。

所述每层换热管组的多根换热直管首尾依次连通，每层热交换管组的多根热交换直管首尾依次连通，或者所述上下相邻的两层换热管组的换热直管首尾依次连通，所述上下相邻的两层换热管组的换热直管首尾依次连通。

所述同一层热交换管组的相邻的两根热交换直管的端部通过第一弯管连接。

所述上下相邻的两层热交换管组的首尾通过第二弯管连接。

所述同一层换热管组的相邻的两根换热直管的端部通过第三弯管连接。

所述上下相邻的两层换热管组的首尾通过第四弯管连接。

最下层的换热管组与最上层的交换管组通过第五弯管连接。

所述第一弯管、第二弯管、第三弯管、第四弯管和第五弯管均位于支撑板的外侧。

所述第一弯管、第二弯管、第三弯管、第四弯管和第五弯管为U型管。

本发明的有益效果如下：

（一）本发明的支撑隔板将外壳的内腔分隔为多个燃烧室，预热热交换器和汽化热交换器一起水平穿过多个燃烧室，各个燃烧室的燃烧器可以同时加热预热热交换器和汽化热交换器，从而增大本发明的加热功率，最终提高本发明的蒸汽输出速度和增大蒸汽输出量，因此，本发明能够满足用户对蒸汽发生设备的产蒸汽速度和大蒸汽输出量的需求，相比现有的燃气蒸汽发生设备，本发明的多个燃烧室是外壳分隔出来，且相邻的两个燃烧室之间的间距小，而且省略了以往蒸汽机组的机壳和U型管等部件，从而使得本发明的体积小、结构紧凑、生产成本低。另外，本发明的预热热交换器和汽化热交换器是整体安装在外壳内，因此降低了热量损失，提高了本发明的换热效率。

（二）并且，本发明的预热热交换器和汽化热交换器的各段换热翅片段用作各个燃烧室内的换热器，预热热交换器和汽化热交换器是通过支撑隔板连接在一起，因此本发明的预热热交换器和汽化热交换器能够实现整体安装，一次性安装多个燃烧室的换热器的目的，安装十分方便、快速。

（三）另外，本发明的换热管为热交换直管和换热直管，热交换直管和换热直管的压力损失小、水流的压阻小，从而提高了水的换热效率，而且直管上的焊点少，不容易发生泄露，从而延长了本发明的使用寿命。

（四）而且，本发明的铜管换热器在上，不锈钢管换热器在下，本发明结合了铜管的导热效率高和不锈钢管耐高温、耐高压的优点，从而解决了现有的换热铜管及其翅片不耐高温、不耐高压，容易被烧碳化以及单独的不锈钢管换热效率低的问题，不锈钢管在铜管下方被烘烤换热，铜管在上方吸收热量，最终提高了换热效率，也避免了换热铜管被高温烧坏，延长了本发明的使用寿命。

（五）更有的是，本发明的预热热交换器和汽化热交换器呈长型状，因此其结构紧凑、体积小，从而缩小了整个蒸汽机组的体积。

附图说明

图1是本发明模块化蒸汽发生设备的换热机组的结构示意图。

图2是本发明另一角度的结构示意图。

图3是图1的左视图。

图4是本发明的分解结构示意图。

图5是本发明的预热热交换器和汽化热交换器的连接结构示意图。

图6是本发明的汽化热交换器的结构示意图。

图7是图6另一角度的结构示意图。

图8是本发明的预热热交换器的结构示意图。

图9是本发明实施例二中的热交换器的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

实施例一，如图1至图8所示，一种模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，包括外壳1、预热热交换器4和汽化热交换器5，所述外壳1内沿外壳1的长度方向间隔设置有多块支撑隔板512，所述支撑隔板512将外壳1的内腔分隔为多个并列的燃烧室6、7、8，所述燃烧室6、7、8的顶部设有排烟风机17，所述燃烧室的底部设有燃烧器18，所述预热热交换器4和汽化热交换器5沿外壳1的长度方向设置在支撑隔板512上，所述预热热交换器4位于汽化热交换器5上方，所述预热热交换器4和汽化热交换器5穿过各个燃烧室6、7、8，所述预热热交换器4上设有进水口42，所述预热热交换器与汽化热交换器5连通，所述汽化热交换器5上设有蒸汽出口53。本发明的每个燃烧室的燃烧器都可以单独工作，用户可以根据需求开启单个或多个燃烧室的燃烧器，以控制本发明的加热功率。另外，本发明的生产厂家也可根据用户的需求，增加或减少支撑隔板的数量，以增加或减少燃烧室的数量，从而满足用户的使用需求，例如生产厂家可以增加支撑隔板的数量，以分隔出更多燃烧室，从而增大本发明的加热功率，以满足用户对出高蒸汽速度以及大蒸汽输出量的需求。

作为本发明更具体的技术方案。

所述预热热交换器和汽化热交换器呈长型状，所述预热热交换器和汽化热交换器水平设置在支撑隔板上。

所述预热热交换器是套片式翅片换热器，所述汽化热交换器是螺旋式翅片换热器。

所述预热热交换器和汽化热交换器沿外壳的长度方向设有至少两段换热翅片段54、44，相邻的两段换热翅片段54、44间隔设置，相邻的两段换热翅片段54、44之间为光管段，所述光管段55的两端设有所述支撑隔板512，所述预热热交换器4和汽化热交换器5的各段换热翅片段54、44分别位于对应的燃烧室6、7、8内，所述换热翅片段位于燃烧器的上方。

所述预热热交换器4包括至少两层层叠设置的换热管组40，每层换热管组40是由多根换热直管41并排设置、且首尾依次连通构成，上下相邻的两层换热管组40依次连通，最上层的换热管组40上设有所述进水口42, 汽化热交换器5包括至少两层层叠设置的热交换管组50，每层热交换管组50是由多根热交换直管51并排设置、且首尾依次连通构成，上下相邻的两层热交换管组50依次连通，最下层的换热管组40与最上层的热交换管组50连通，构成换热通路，最下层的热交换管组50上设有所述蒸汽出口53。

最上层的换热管组40上设有所述进水口42，最下层的热交换管组50上设有所述蒸汽出口53。

所述热交换直管51和换热直管41的压阻小，而且直管上的焊点少，不容易发生泄露。

所述预热热交换器是铜管换热器，所述汽化热交换器是不锈钢管换热器。所述热交换直管51为不锈钢管，所述换热直管41为铜管。不锈钢管能耐高温、耐高压，不容易发生泄露，铜管的导热性好，能快速吸收燃烧室6、7、8内的热量。

所述换热直管具体为扁管，扁管的换热面积大、与翅片接触的面积也大，从而能提高换热效率，吸收热能。

作为本发明更具体的技术方案。

所述热交换直管51和换热直管41的外表面沿外壳的长度方向设有至少两段换热翅片段54、44，换热翅片段54、44上设有换热翅片510、410，相邻的两段换热翅片段54、44间隔设置，所述相邻的两段换热翅片段54、44之间为光管段55、45，所述光管段穿过第一支撑通孔513。本发明的每层热交换管组50和每层换热管组40的各段换热翅片段54、44用作多个燃烧室6、7、8内的换热器，光管段55、45位于燃烧室6、7、8外，光管段55、45不用作换热，只是作为各个燃烧室6、7、8之间的中间过渡段。当然，本发明的热交换直管51和换热直管41也可以是翅片连续的翅片管。

所述热交换直管51的各段换热翅片段54、44与换热直管41的各段换热翅片段54、44的位置对齐。

所述换热翅片段54、44的长度大于光管段55的长度，所述换热翅片段54、44的长度是光管段55的长度的3-10倍。本发明的结构设计合理，保证换热面积足够大，同时且减少热量损失。

所述最下层的热交换管组50的热交换直管51为光管511，其他层的热交换管组50的热交换直管51上设有所述换热翅片段54、44。

所述热交换管组50、换热管组40的左右两侧设有支撑板56，所述支撑板56上设有支撑孔，所述热交换直管51和换热管的端部穿过支撑孔。

所述热交换直管的光管段的左、右两端和换热直管的光管段的左、右两端均设有所述支撑隔板512，所述支撑隔板512上设有多排第一支撑通孔513，每排第一支撑通孔513沿外壳的宽度方向设置，所述每层换热管组的换热直管51以及每层热交换管组的热交换直管均穿过每块支撑隔板512的第一支撑通孔513。

所述同一层热交换管组50的相邻的两根热交换直管51的端部通过第一弯管57连接。

所述上下相邻的两层热交换管组50的首尾通过第二弯管58连接。

所述同一层换热管组40的相邻的两根换热直管41的端部通过第三弯管47连接。

所述上下相邻的两层换热管组40的首尾通过第四弯管48连接。

最下层的换热管组与最上层的热交换管组50通过第五弯管43连接。

所述第一弯管、第二弯管、第三弯管、第四弯管和第五弯管均位于支撑板的外侧。

所述第一弯管、第二弯管、第三弯管、第四弯管和第五弯管为U型管。

所述蒸汽出口53处设有法兰盘59。

所述外壳1的顶部设有主排烟管道16，各个燃烧室6、7、8的顶部通过排烟风机、弯头19与主排烟管道16连通。

所述外壳1是由前侧板11、后侧板12、左侧板14、右侧板15以及顶盖板13按方位连接围成，所述支撑隔板512的前侧、后侧、顶部、底部分别与前侧板11、后侧板12、顶盖板13、燃烧器固定连接，所述多块支撑隔板并列设于左侧板14和右侧板15之间，所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板以及支撑隔板分别连接在燃烧器的顶部周边，以围成所述至少两个燃烧室6、7、8。

所述左侧板14、右侧板15与支撑隔板的结构相同。

所述左侧板、右侧板上设有至少两排第二支撑通孔150，每排第二支撑通孔150沿外壳的宽度方向设置，所述换热直管的两端分别穿过左侧板、右侧板的第二支撑通孔150。

所述支撑隔板、左侧板14、右侧板15均是由多块支撑立板514由上至下依次连接构成，所述支撑立板514的上边缘沿外壳的宽度方向设有多个上支撑缺口515，所述支撑立板514的下边缘沿外壳的宽度方向设有多个下支撑缺口516，上下相邻的两块支撑立板514的上支撑缺口515与下支撑缺口516位置对齐、且相互朝向，上支撑缺口515与下支撑缺口516合拢成多个所述第一支撑通孔513和多个所述第二支撑通孔150。

所述前侧板11、后侧板12、顶盖板13以及支撑隔板的周边设有用于连接的连接围边110，所述燃烧器18的顶部四周设有围板180，所述前侧板11、后侧板12、左侧板14、右侧板15以及支撑隔板的连接围边110连接于燃烧器18的围板180上。

本发明的工作原理：

当模块化蒸汽发生设备工作时，模块化蒸汽发生设备的进水管路（图中未示出）将水输送至热交换器内，水由进水口进入到换热通路内，与此同时，模块化蒸汽发生设备的进气管路（图中未示出）将燃气输送至燃烧器上，模块化蒸汽发生设备控制每个燃烧室的燃烧器点火，燃烧器开始加热热交换器及其内的水，水借助热交换器来吸收热量，热交换器内的水被加热变成高温蒸汽，高温蒸汽从蒸汽出口输出。

实施例二，如图9所示，实施例二与实施例一的实施方式相似，唯一的不同点在于：每层热交换管组50是由多根热交换直管51并排设置构成，所述上下相邻的两层热交换管组50的热交换直管51首尾依次连通，每层换热管组40是由多根热换热直管41并排设置构成，所述上下相邻的两层换热管组40的换热直管41首尾依次连通。

Claims (10)

1.一种模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，包括外壳、预热热交换器和汽化热交换器，所述外壳内设有至少一块支撑隔板，所述支撑隔板将外壳的内腔分隔为至少两个并列的燃烧室，所述燃烧室的顶部设有排烟风机，所述燃烧室的底部设有燃烧器，所述预热热交换器和汽化热交换器沿外壳的长度方向设置在支撑隔板上，所述预热热交换器位于汽化热交换器上方，所述预热热交换器和汽化热交换器穿过各个燃烧室，所述预热热交换器上设有进水口，所述预热热交换器与汽化热交换器连通，所述汽化热交换器上设有蒸汽出口。

2.根据权利要求1所述模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，其特征是，所述预热热交换器和汽化热交换器呈长型状，所述预热热交换器和汽化热交换器水平设置在支撑隔板上。

3.根据权利要求1或2所述模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，其特征是，所述预热热交换器是铜管换热器，所述汽化热交换器是不锈钢管换热器。

4.根据权利要求3所述模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，其特征是，所述预热热交换器是套片式翅片换热器，所述汽化热交换器是螺旋式翅片换热器。

5.根据权利要求3所述模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，其特征是，所述预热热交换器和汽化热交换器沿外壳的长度方向设有至少两段换热翅片段，相邻的两段换热翅片段间隔设置，所述相邻的两段换热翅片段之间为光管段，所述光管段上设有所述支撑隔板，所述预热热交换器和汽化热交换器的各段换热翅片段分别位于对应的燃烧室内。

6.根据权利要求5所述模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，其特征是，所述预热热交换器包括至少两层的换热管组，每层换热管组是由多根换热直管并排设置构成，上下相邻的两层换热管组依次连通，最上层的换热管组上设有所述进水口，汽化热交换器包括至少两层的热交换管组，每层热交换管组是由多根热交换直管并排设置构成，上下相邻的两层热交换管组依次连通，最下层的换热管组与最上层的热交换管组连通，构成换热通路，最下层的热交换管组上设有所述蒸汽出口。

7.根据权利要求6所述模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，其特征是，所述支撑隔板上设有多排第一支撑通孔，每排第一支撑通孔沿外壳的宽度方向设置，所述每层换热管组的换热直管、每层热交换管组的热交换直管均穿过每块支撑隔板的第一支撑通孔。

8.根据权利要求6所述模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，其特征是，所述热交换直管和换热直管的外表面沿外壳的长度方向设有至少两段所述换热翅片段, 换热翅片段上设有换热翅片，相邻的两段换热翅片段间隔设置，所述相邻的两段换热翅片段之间为光管段，所述光管段穿过第一支撑通孔，所述换热翅片段的长度大于光管段的长度。

9.根据权利要求8所述模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，其特征是，所述热交换直管的各段换热翅片段与换热直管的各段换热翅片段的位置对齐。

10.根据权利要求6所述模块化蒸汽发生设备的新型换热机组，其特征是，最下层的热交换管组的热交换直管为光管，其他层的热交换管组的热交换直管上设有所述换热翅片段。