CN114234166B - 一种倒置式直流蒸汽发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种倒置式直流蒸汽发生装置，它包括进水管路、进气管路、燃烧室、燃烧器、预热换热器、汽化换热器、水冷壁管换热器、稳流器以及蒸汽出口，燃烧器、水冷壁管换热器、汽化换热器以及预热换热器由上往下依次设于燃烧室内，进水管路、预热换热器、汽化换热器、水冷壁管换热器、稳流器以及蒸汽出口依次串联连通。本发明蒸汽发生装置采用给水介质与烟气逆流方式来强化换热，在加强换热器受热效果的同时，也可较方便地将冷凝段烟气中的冷凝水进行收集合理排出，而且预热换热器是在燃烧室的底部，预热换热器表面所产生的冷凝水不会再腐蚀下方的换热器，从而解决了以往的蒸汽发生装置的冷凝水容易腐蚀换热器的问题，延长了换热器的使用寿命。

Description

一种倒置式直流蒸汽发生装置

技术领域

本发明涉及蒸汽发生装置的技术领域，特别涉及一种倒置式直流蒸汽发生装置。

背景技术

现有的直流蒸汽发生换热装置采用直流蒸汽发生技术，多层换热器从上至下设置在直流蒸汽发生器换热装置内，第一层换热器为铜换热器，第二层换热器为铜换热器，第三层换热器为不锈钢蛇形管换热器，蛇形管换热器为多根直管，并在直管的端部焊接弯头，从而形成蛇形管。自来水进入多层换热器，自来水自上而下逆流换热，烟气自下而上由顶部排出，换热效率高，蒸汽形成速度快。

现有蒸汽发生装置虽然换热效率高，蒸汽形成速度快，但同时也存在以下缺点：（一）不锈钢蛇形管换热器的管间隙大，导致蛇形管换热器的换热管的数量有限，蛇形管换热器的换热面积小，无法更有效降低烟温，导致铜换热器温度高，温升快，而铜换热器的耐热强度不够，因此，铜换热器在高温高压和异常情况下易出现变形损坏情况；（二）蛇形管弯头焊接工作量大，效率低，且存在漏水风险；（三）现有的直流蒸汽发生器换热装置的蒸汽形成速度快，但是无法有效保证蒸汽品质。（四）现有的直流蒸汽发生器换热装置的顶层换热器进水，底层换热器出蒸汽，因此顶层换热器的温度相比较低，顶层换热器表面容易生成冷凝水，冷凝水具有弱酸性，冷凝水能腐蚀下方的换热器，导致本发明的使用寿命降低。因此现有的蒸汽发生设备的结构需要作进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用寿命长、蒸汽品质好的倒置式直流蒸汽发生装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种倒置式直流蒸汽发生装置，包括进水管路、进气管路、燃烧室、燃烧器、预热换热器、汽化换热器、水冷壁管换热器、稳流器以及蒸汽出口，所述进气管路与燃烧器连通，所述燃烧器、水冷壁管换热器、汽化换热器以及预热换热器由上往下依次设于燃烧室内，所述燃烧室的顶部设有进风口和进风风机，所述燃烧室的底部设有排烟口，所述进水管路、预热换热器、汽化换热器、水冷壁管换热器、稳流器以及蒸汽出口依次串联连通。本发明的进风风机驱使燃烧室外的冷空气进入燃烧室内，为燃烧器供氧，燃烧器开始燃烧加热预热换热器、汽化换热器以及水冷壁管换热器，燃烧室内产生烟气，高温烟气往下流动，与此同时，水从进水管路由下往上依次流过预热换热器、汽化换热器、水冷壁管换热器，高温烟气与上述多个换热器换热，最后水被加热成蒸汽，蒸汽从蒸汽出口排出，烟气通过排烟口排出。本发明蒸汽发生装置采用给水介质与烟气逆流方式来强化换热，在加强换热器受热效果的同时，也可较方便地将冷凝段烟气中的冷凝水进行收集合理排出，而且预热换热器是在燃烧室的底部，预热换热器表面所产生的冷凝水不会再腐蚀下方的换热器，从而解决了以往的蒸汽发生装置的冷凝水容易腐蚀换热器的问题，延长了换热器的使用寿命。

本发明还可以作以下进一步改进。

所述稳流器为水汽分离装置，所述水汽分离装置为现有技术，水汽分离装置能有效地将蒸汽和蒸汽中的液体分离，蒸汽继续输送到蒸汽出口，液体后回流到进水管路上，从而有效提高蒸汽的质量，提升蒸汽的干度。

本发明还包括过热换热器，过热换热器串联在稳流器以及蒸汽出口之间，稳流器输出的蒸汽，经过过热换热器换热之后，形成微过热蒸汽，之后再从蒸汽出口排出，从而有效提高蒸汽的质量，提升蒸汽的干度，满足用户对蒸汽的高要求。

所述过热换热器位于预热换热器与汽化换热器之间。

所述水冷壁管换热器是螺旋式盘管换热器，所述水冷壁管换热器是由换热管沿竖直方向螺旋盘绕而成，所述水冷壁管换热器内部具有竖直中间通道，所述水冷壁管换热器的直径大于燃烧器的直径，所述燃烧器正对位于竖直中间通道。

所述水冷壁管换热器的相邻的两圈换热管的外壁紧密贴合。

所述预热换热器是铜管换热器，所述汽化换热器是不锈钢换热器。

所述汽化换热器是螺旋式盘管换热器，所述螺旋式盘管换热器的相邻的两圈换热盘管之间的间隙为1.5mm-2.3mm，所述预热换热器是直流管束换热器。

本发明还包括燃气比例阀，所述燃气比例阀位于燃烧室内的顶部，并连通进气管路和燃烧器。

本发明具体包括两个预热换热器、两个汽化换热器、两个稳流器以及两个过热换热器，所述水冷壁管换热器是由两根换热管沿竖直方向并排螺旋盘绕而成，所述一预热换热器、水冷壁管换热器的一换热管、一稳流器以及一过热换热器依次一汽化换热器连通构成第一组蒸汽发生管路，另一预热换热器、另一汽化换热器水冷壁管换热器的另一换热管、另一稳流器以及另一过热换热器依次连通构成第二组蒸汽发生管路，两个过热换热器均与蒸汽出口连通。本发明的结构设计合理，在有限的空间内，设计多组换热器，增大与高温烟气的换热面积，有效降低烟温，极大地提高了换热效率。

两个预热换热器一左一右并排设置，两个汽化换热器一左一右并排设置，两个过热换热器一左一右并排设置。本发明的结构设计合理，在有限的空间内，设计多组换热器，增大与高温烟气的换热面积，极大地提高了换热效率。

本发明的有益效果如下：

(一) 本发明蒸汽发生装置采用给水介质与烟气逆流方式来强化换热，在加强换热器受热效果的同时，也可较方便地将冷凝段烟气中的冷凝水进行收集合理排出，而且预热换热器是在燃烧室的底部，预热换热器表面所产生的冷凝水不会再腐蚀下方的换热器，从而解决了以往的蒸汽发生装置的冷凝水容易腐蚀换热器的问题，延长了换热器的使用寿命。

(二)还有，相较于其他大气预混燃烧器，本发明的燃烧器采用倒置式布置，燃烧器布置在顶部，烟气自上而下由底部排出，避免了燃烧器的烧头纤维孔隙间积灰，积灰难清理，避免弱化燃烧导致的锅炉能效降低，可以有效保证蒸汽品质。

(三)并且，本发明蒸汽发生装置设计了水冷壁管束辐射受热面，保证了送入炉体的热量能被充分吸收，减少热量损失，提高了产品热利用效率；

(四) 另外，本发明的水冷壁管换热器是由换热管沿竖直方向螺旋盘绕而成，相邻的两圈水冷壁盘管间各管壁紧密接触面保证不漏烟气。

(五))而且，本发明的汽化换热器采用螺旋式盘管换热器，汽化换热器的相邻的两圈换热盘管的外壁间隙能控制在1.5-2.3mm左右，可在有限空间内尽量增加换热盘管的圈数，从而增加换热面积，有效降低烟温，控制出盘管换热器的排烟温度来保护下方的铜制换热器，大大降低铜制换热器因高温发生变形损坏的风险。

(六)还有，本发明的汽化换热器和水冷壁盘管换热器是一次加工弯制成型，无焊接弯头，在提高加工效率基础上相比焊接弯头可有效降低因焊接质量问题产生的漏水风险，提高生产效率的同时减小产品使用后期可能存在的安全隐患。

附图说明

图1是本发明倒置式直流蒸汽发生装置(省略进水管路)的结构示意图。

图2是本发明倒置式直流蒸汽发生装置的另一角度的结构示意图。

图3是本发明的倒置式直流蒸汽发生装置的主视图。

图4是本发明的倒置式直流蒸汽发生装置(省略进水管路)的侧视图。

图5是本发明倒置式直流蒸汽发生装置省略燃烧器和进水管路后的结构示意图。

图6是图5的另一角度的主视图(省略进水管路,图6中的箭头表示水或蒸汽的流动方向)。

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6所示，一种倒置式直流蒸汽发生装置，包括进水管路11、进气管路12、燃气比例阀13、燃烧室10、燃烧器1、四个预热换热器、两个汽化换热器3、水冷壁管换热器7、两个稳流器8、两个过热换热器4以及蒸汽出口9，所述进气管路12与燃烧器1连通，所述燃烧器1、水冷壁管换热器7、两个汽化换热器3、两个过热换热器4以及四个预热换热器由上往下依次设于燃烧室10内，所述燃烧室10的顶部设有进风口和进风风机2，所述燃烧室10的底部设有排烟口14，所述燃气比例阀13设于燃烧室10内的顶部，并连通进气管路12和燃烧器1，所述水冷壁管换热器7是螺旋式盘管换热器，所述水冷壁管换热器7是由第一换热管71和第二换热管72沿竖直方向并排螺旋盘绕而成。

两个汽化换热器3分别是一左一右并排设置的第一汽化换热器31和第二汽化换热器32，两个过热换热器分别是一左一右并排设置的第一过热换热器41和第二过热换热器42，四个预热换热器分别是第一预热换热器61、第二预热换热器62、第三预热换热器51以及第四预热换热器52，所述第一预热换热器61与第二预热换热器62一左一右并排设置，所述第三预热换热器51与第四预热换热器52一左一右并排设置。所述第三预热换热器51位于第一预热换热器61的正上方，第四预热换热器52位于第二预热换热器62的正上方。

所述进水管路11、第一预热换热器61、第一汽化换热器31、第三预热换热器51、水冷壁管换热器7的第一换热管71、第一稳流器81、第一过热换热器41以及蒸汽出口9依次串联连通，构成第一组蒸汽发生管路，所述进水管路11、第二预热换热器62、第二汽化换热器32、第四预热换热器52、水冷壁管换热器7的第二换热管72、第二稳流器82、第二过热换热器42以及蒸汽出口9依次串联连通，构成第二组蒸汽发生管路。

作为本发明更具体的技术方案。

所述水冷壁管换热器7内部具有竖直中间通道，所述水冷壁管换热器7的直径大于燃烧器1的直径，所述燃烧器1正对位于竖直中间通道。所述水冷壁管换热器7的相邻的两圈换热管的外壁紧密贴合。

所述预热换热器是铜管换热器，所述汽化换热器3是不锈钢换热器。

所述汽化换热器3是螺旋式盘管换热器，所述螺旋式盘管换热器的相邻的两圈换热盘管之间的间隙为1.5mm-2.3mm，所述预热换热器是直流管束换热器。

本发明的工作原理是：

由于第一组蒸汽发生管路和第二组蒸汽发生管路，结构相同，在此仅描述第一组蒸汽发生管路生产蒸汽的过程。

本发明工作时，进风风机驱使燃烧室10外的冷空气进入燃烧室10内，为燃烧器1供氧，燃烧器1开始燃烧加热预热换热器、汽化换热器3以及水冷壁管换热器7，燃烧室10内产生高温烟气，高温烟气往下流动，与此同时，水从进水管路11由下往上依次流过第一预热换热器61、第一汽化换热器31、第三预热换热器51、水冷壁管换热器7的第一换热管71、第一稳流器、第一过热换热器41以及蒸汽出口9，低温烟气先预热第一预热换热器61内的冷水，之后水流到第一汽化换热器31被燃烧器1的火焰和高温烟气加热，变成蒸汽，之后蒸汽流动到第三预热换热器51继续与高温烟气换热，接着蒸汽流动到第一换热管71与燃烧器1的火焰进行辐射换热，蒸汽的温度进一步升高，跟着，高温蒸汽流过稳流器，高温蒸汽中在稳流器中实现汽液分离，高温蒸汽又流入第一过热换热器41中，再次与高温烟气换热，高温蒸汽变成过热蒸汽，之后两组蒸汽发生管路产生的过热蒸汽从蒸汽出口9排出，高温烟气经过多次换热后变成低温烟气，低温烟气预热第一预热换热器61内的冷水后通过排烟口14排出。

Claims (4)

1.一种倒置式直流蒸汽发生装置，包括进水管路、进气管路、燃烧室、燃烧器、预热换热器、汽化换热器、水冷壁管换热器、稳流器以及蒸汽出口，所述进气管路与燃烧器连通，所述燃烧器、水冷壁管换热器、汽化换热器以及预热换热器由上往下依次设于燃烧室内，所述燃烧室的顶部设有进风口和进风风机，所述燃烧室的底部设有排烟口，所述进水管路、预热换热器、汽化换热器、水冷壁管换热器、稳流器以及蒸汽出口依次串联连通；

所述水冷壁管换热器是螺旋式盘管换热器，所述水冷壁管换热器是由换热管沿竖直方向螺旋盘绕而成，所述水冷壁管换热器内部具有竖直中间通道，所述水冷壁管换热器的直径大于燃烧器的直径，所述燃烧器正对位于竖直中间通道；

还包括过热换热器，过热换热器串联在稳流器以及蒸汽出口之间；

所述过热换热器位于预热换热器与汽化换热器之间；

所述水冷壁管换热器的相邻的两圈换热管的外壁紧密贴合；

所述汽化换热器是螺旋式盘管换热器，所述螺旋式盘管换热器的相邻的两圈换热盘管之间的间隙为1.5mm-2.3mm，所述预热换热器是直流管束换热器。

2.根据权利要求1所述倒置式直流蒸汽发生装置，其特征是，还包括燃气比例阀，所述燃气比例阀设于燃烧室内的顶部，并连通进气管路和燃烧器。

3.根据权利要求2所述倒置式直流蒸汽发生装置，其特征是，所述倒置式直流蒸汽发生装置具体包括两个所述预热换热器、两个所述汽化换热器、两个所述稳流器以及两个所述过热换热器，所述水冷壁管换热器是由两根换热管沿竖直方向并排螺旋盘绕而成，一预热换热器、水冷壁管换热器的一换热管、一稳流器以及一过热换热器依次一汽化换热器连通构成第一组蒸汽发生管路，另一预热换热器、另一汽化换热器水冷壁管换热器的另一换热管、另一稳流器以及另一过热换热器依次连通构成第二组蒸汽发生管路，两个过热换热器均与蒸汽出口连通。

4.根据权利要求3所述倒置式直流蒸汽发生装置，其特征是，两个预热换热器一左一右并排设置，两个汽化换热器一左一右并排设置，两个过热换热器一左一右并排设置。