CN216953000U - 蒸汽发生设备及其*** - Google Patents
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Abstract
公开一种蒸汽发生设备及其***，其中，一种蒸汽发生设备，其中，包括：第一换热组件、第二换热组件和第三换热组件；其中，所述第一换热组件限定有第一烟气流道和蒸汽发生流道，所述蒸汽发生流道的水与所述第一烟气流道的烟气换热形成蒸汽；所述第二换热组件限定有连通于第一烟气流道下游的第二烟气流道和第一流体流道，所述第一流体流道的流体与所述第二烟气流道的烟气换热以被加热；所述第三换热组件限定有连通于所述第一流体流道下游的第二流体流道和连通于所述蒸汽发生流道上游的预热水流流道，所述预热水流流道的水与所述第二流体流道的流体换热以被加热。本公开的蒸汽发生设备及其***通过设有多级换热能够在改善水容积，实现真正安全免检的基础上避免影响蒸汽发生器的蒸汽发生速度和蒸发量。
Description
技术领域
本公开涉及蒸汽发生技术领域，尤其涉及一种蒸汽发生设备及其***。
背景技术
在国家节能减排的号召下，蒸汽发生设备加速向高效低排放的全预混冷凝式发展。尤其是免检型贯流式燃气蒸汽发生器，相比传统蒸汽锅炉产汽速度更快，更加节能环保，且无需安装报检及锅炉年审，广受市场青睐，被广泛应用于国民生产和生活中，如酒店，宾馆，食品加工，纺织，化工，饲料加工等等行业。
但是现有市场上的免检型贯流式燃气蒸汽发生器普遍存在真实水容积超标，尤其2020版锅规颁布施行后，明确了水容积计算方式，即汽水***进出口内几何总容积，包含了给水泵出口至设备蒸汽出口的全部承压空间内容积，基于该计算方式，现有市场上绝大多数贯流式燃气蒸汽发生器水容积远超30升，不仅不符合锅规免检标准，而且设备内安装的冷凝器作为承压组件，对其承压要求较高，存在着不小的安全隐患。
实用新型内容
经过发明人研究发现，如果将水泵移到冷凝器的下游，冷凝器无需承压设计且可以减少蒸汽发生器的水容积，但是，由于冷凝器的复杂流道设计，会导致水泵的泵抽效能下降，水泵的抽水无法及时供给蒸汽发生器本体或难以满足蒸汽发生器本体的水位控制的需求，进而无法实际得到应用。
而在去掉冷凝器的实验例中，虽然水容积得到满足，但是首先会导致蒸汽发生器的能效降低，燃烧热量无法得到充分利用回收，其次，供给蒸汽发生器本体的进水为温度更低的冷水，这就导致蒸汽发生器本体蒸汽发生慢，实时蒸发量下降。
还有，在将冷凝器单独放置在一路循环水路中并连通水箱的实验例中，冷凝器将水箱输入的水经烟气回收的余热进行加热并返流至水箱中，再由水箱通过水泵所在的单独的供水水路供给蒸汽发生本体进行蒸汽发生，虽然相比于上一实验例会提升燃气使用能效，但是由于冷凝器所在的循环水路回流至水箱，回流的热水会被水箱内的水稀释降温，进而供给至蒸汽发生本体的水同样温度较低，也会导致蒸汽发生器本体蒸汽发生慢，实时蒸发量下降；并且，在循环过程中水箱还会存在进一步地散热，同样会对供给至蒸汽发生本体的水的温度产生不利影响。
鉴于上述研究发现，本公开的目的是提供一种蒸汽发生设备及其***，不仅能够保障燃气燃烧热量的利用率，还能够在改善水容积，实现真正安全免检的基础上避免影响蒸汽发生器的蒸汽发生速度和蒸发量。
为达到上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种蒸汽发生设备，其中，包括：第一换热组件、第二换热组件和第三换热组件；其中，
所述第一换热组件限定有第一烟气流道和蒸汽发生流道，所述蒸汽发生流道的水与所述第一烟气流道的烟气换热形成蒸汽；
所述第二换热组件限定有连通于第一烟气流道下游的第二烟气流道和第一流体流道，所述第一流体流道的流体与所述第二烟气流道的烟气换热以被加热；
所述第三换热组件限定有连通于所述第一流体流道下游的第二流体流道和连通于所述蒸汽发生流道上游的预热水流流道，所述预热水流流道的水与所述第二流体流道的流体换热以被加热。
优选的，所述第一换热组件包括具有用于输入水的本体进水端和输出烟气的烟气输出端的蒸汽发生本体；所述蒸汽发生本体内设有沿圆周方向排布的竖直换热管；所述竖直换热管的内部形成蒸汽发生流道，外部形成有第一烟气流道。
优选的，所述第二换热组件为回收蒸汽发生本体的烟气输出端的烟气余热的冷凝换热器，所述冷凝换热器还连通有驱动流体流动的第一水泵。
优选的，所述蒸汽发生设备包括一闭式循环水路，所述第二换热组件的第一流体流道、所述第一水泵、所述第二流体流道在闭式循环水路上相串联。
优选的，所述本体进水端连通有具有第一进水端的供水水路，所述预热水流流道在所述供水水路上串联于所述第一进水端和所述本体进水端之间；所述供水水路还设有与所述预热水流流道相串联的第二水泵。
优选的，所述蒸汽发生设备包括具有第二进水端和第二出水端的换热水路，所述第二换热组件的第一流体流道、所述第一水泵、所述第二流体流道串联于所述换热水路。
优选的，所述第一水泵串联在所述第二进水端和所述第一流体流道的进水端之间；所述第二流体流道串联于所述第一流体流道的出水端和所述第二出水端之间。
优选的，所述第三换热组件为板式换热器；所述第二水泵串联在所述预热水流流道的出水端和所述本体进水端之间。
优选的，所述第三换热组件为板式换热器；所述第二水泵串联在所述预热水流流道的进水端和所述第一进水端之间。
优选的，所述蒸汽发生设备为免检型蒸汽发生器，其水容积在30L以下。
一种蒸汽发生***，其中，包括：如上任一所述的蒸汽发生设备。
优选的，所述蒸汽发生***还包括储水空间；所述蒸汽发生设备包括具有第一进水端的供水水路和具有第二进水端和第二出水端的换热水路；其中，所述第一进水端连通所述储水空间，所述第二进水端和所述第二出水端连通所述储水空间；相对于所述第二进水端，所述第二出水端和第一进水端与所述储水空间连通的位置相邻近。
本公开的蒸汽发生设备及其***通过设有多级换热，不仅能够保障燃气燃烧热量的利用率，还能够在改善水容积，实现真正安全免检的基础上避免影响蒸汽发生器的蒸汽发生速度和蒸发量。
参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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是本公开一个实施例提供的蒸汽发生设备水路结构图；
图2是本公开另一个实施例提供的蒸汽发生设备水路结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本公开一个实施例提供一种蒸汽发生设备，所述蒸汽发生设备适用但不限于免检型蒸汽发生器，其水容积在30L以下。
具体的，该蒸汽发生设备包括：第一换热组件1、第二换热组件21和第三换热组件32。其中，所述第一换热组件限定有第一烟气流道和蒸汽发生流道，所述蒸汽发生流道的水与所述第一烟气流道的烟气换热形成蒸汽。
所述第二换热组件21限定有连通于第一烟气流道下游的第二烟气流道和第一流体流道。第一烟气流道和第二烟气流道之间通过烟气连通管道11相连通。所述第一流体流道的流体与所述第二烟气流道的烟气换热以被加热。所述第三换热组件32限定有连通于所述第一流体流道下游的第二流体流道和连通于所述蒸汽发生流道上游的预热水流流道。所述预热水流流道的水与所述第二流体流道的流体换热以被加热。
可见，本实施例的第二换热组件21通过将烟气余热回收后再通过第三换热组件32将热量传递给蒸汽发生本体1的供水，将蒸汽发生本体1的供水的预热，实现烟气的热量回收，保障燃气燃烧热量的利用率。
并且，第二换热组件21和第三换热组件32所形成的多级换热，可以避免第二换热组件21作为承压件而与第一换热组件在水路上串联，从而可以改善蒸汽发生设备的水容积，使其达到30L以下免检要求。
所述第一换热组件包括具有用于输入水的本体进水端15和输出烟气的烟气输出端10的蒸汽发生本体1（炉体）。所述蒸汽发生本体1内设有单圈沿圆周方向排布的竖直换热管。所述竖直换热管的内部形成蒸汽发生流道，外部形成有第一烟气流道。第一烟气流道与烟气输出端10相连通。蒸汽发生本体1仅设有单圈竖直换热管，以降低水容积。
蒸汽发生本体1用于将水加热形成蒸汽。关于蒸汽发生本体1构造可以参考申请人于2022年01月24日提交的申请号为202210081118.6发明名称为“新型贯流式蒸汽发生器或蒸汽锅炉及其换热单元“的中国专利申请中的描述，重复之处不再赘述。
进一步地，所述第二换热组件21为回收蒸汽发生本体1的烟气输出端10的烟气余热的冷凝换热器。第二换热组件21的流体介质为水，当然也可以为其他流体介质，本公开并不作限制。第一流体流道包括冷凝换热器内的冷凝换热管的内部流道，第二烟气流道限定于冷凝换热器壳体的内部。所述冷凝换热器还连通有驱动流体流动的第一水泵22。第二换热组件21所在的水路为独立水路，进而对于其流体驱动泵的要求较低，因此本实施例的第一水泵22为定频水泵。
如图1所示，第二换热组件21位于具有第二进水端20和第二出水端29的换热水路2上。第二换热组件21的第一流体流道、所述第一水泵22、所述第二流体流道串联于所述换热水路2。
为避免冷凝换热器的复杂流道对第一水泵22的抽吸影响，第一水泵22串联在所述第二进水端20和所述第一流体流道的进水端25之间。当然，在其他实施例中，第一水泵22也可以串联于所述第一流体流道的出水端26和所述第二流体流道的进水端38之间，另外，第一水泵22也可以串联于第二流体流道的出水端39和第二出水端29之间，本公开并不作限制。
在本实施例中，第二换热组件21所在的换热水路2为开式循环水路，第二进水端20和第二出水端29分别连通同一储水空间，该储水空间可由诸如水箱、水塔提供。
所述本体进水端15连通有具有第一进水端30的供水水路3。换热水路2和供水水路3互不干扰。供水水路3的水流量高于换热水路2的水流量，以满足炉体发生蒸汽的需求。所述第三换热组件32为板式换热器，预热水流流道在所述供水水路3上串联于所述第一进水端30和所述本体进水端15之间。
进一步地，所述供水水路3还设有与所述预热水流流道相串联的第二水泵31。为满足蒸汽发生所需水流量的要求，本实施例中第二水泵31为变频水泵。为避免板式换热器承压，减小水容积，降低安全风险，所述第二水泵31串联在所述预热水流流道的出水端35和所述本体进水端15之间。
供水水路3与换热水路2可连通同一水源，进而将换热水路2输出的余热进一步回收利用。换热水路2作为供水水路3的热源，将烟气的余热回收到再通过第三换热组件32传递给蒸汽发生本体1的供水，实现了燃气燃烧热量的多级多次利用，降低***热量的损失。
在另一可行实施例中，所述第二水泵31串联在所述预热水流流道的进水端34和所述第一进水端30之间。板式换热器相比于冷凝换热器，其内部容积小，即使连通于第二水泵31的下游，可进行承压且对于蒸汽发生设备的水容积影响较小，而且还可以降低对第二水泵31的泵抽影响，保证供水的稳定性。
本实施例蒸汽发生设备通过增加一第三换热组件32，形成三级换热，以充分将燃气燃烧产生的热量利用。换热水路2无需承压，并通过三级换热使得***热量几乎无流失，
第一水泵22和第二水泵31分别位于互不影响的两个水路，进而通过第一水泵22的泵效即可维持蒸汽发生本体1的液位稳定，第一水泵22和第二水泵31互不影响干涉，彼此可以稳定持续运行，同样保证了整个水路***的稳定运转，蒸汽发生的持续进行。
并且，换热水路2中的水最终回到水箱中，经第三换热组件32换热后存留有余热的水在水箱将水箱内的水加热，进而在冷水供给至蒸汽发生本体1之前已在水箱和第三加热组件进行了多次预热，提升了蒸汽发生本体1输入水的温度，保证蒸汽发生的实时性。
图2公开了蒸汽发生设备水路的另一个实施例。在该实施例中，所述蒸汽发生设备包括一闭式循环水路。所述第二换热组件21的第一流体流道、所述第一水泵22、所述第二流体流道在闭式循环水路上相串联。
在本实施例中，闭式循环水路并无外接水源，在闭式循环水路中流体介质保持不变，在第一水泵22的驱动下不断循环流动。第一水泵22可以串联第三换热组件32（的第二流体流道）的进水端38和第二换热组件21（的第一流体流道）的出水端26之间，也可以串联在第三换热组件32（的第二流体流道）的出水端39和第二换热组件21（的第一流体流道）的进水端25之间。为降低冷凝换热器的复杂换热流道影响，第一水泵22优选位于第三换热组件32（的第二流体流道）的出水端39和第二换热组件21（的第一流体流道）的进水端25之间。
本实施例的换热水路2由于为一闭式循环水路，流体介质的温升较高，板式换热器的进水温度较低，进而在板式换热器处可以充分地与闭式循环水路的流体介质进行换热，提升水温，因此，相较于上一实施例，本实施例的板式换热器的温升更大，同样可以在开机时保证蒸汽发生器的蒸汽产生速度，避免开机延迟过大，改善蒸汽发生的实时性，而且通过第二换热组件21将烟气的余热回收，保障燃气燃烧热量的利用率。
本公开的一个实施例还提供一种蒸汽发生***，其中，包括：如任一实施例所述的蒸汽发生设备。所述蒸汽发生***还包括储水空间。储水空间可通过外接水箱提供，也可以为水塔或水罐提供，本公开并不作限制。所述蒸汽发生设备包括具有第一进水端30的供水水路3和具有第二进水端20和第二出水端29的换热水路2。其中，所述第一进水端30连通所述储水空间，所述第二进水端20和所述第二出水端29连通所述储水空间。
为避免热水尽快供应至供水水路3，而降低在储水空间中被稀释的影响，相对于所述第二进水端20，所述第二出水端29和第一进水端30相邻近。进一步地，第二进水端20位于第二出水端29和第一进水端30的下方，以便热水在储水空间的上方更好地进行输入输出，提升回流热水的利用率。储水空间还具有冷水进水端，冷水进水端位于第二出水端29和第一进水端30的下方，避免储水空间所输入的冷水将回流的热水进行扰流。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量（例如温度、压力、时间等）的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。
Claims (12)
1.一种蒸汽发生设备，其中，包括：第一换热组件、第二换热组件和第三换热组件；其中，
所述第一换热组件限定有第一烟气流道和蒸汽发生流道，所述蒸汽发生流道的水与所述第一烟气流道的烟气换热形成蒸汽；
所述第二换热组件限定有连通于第一烟气流道下游的第二烟气流道和第一流体流道，所述第一流体流道的流体与所述第二烟气流道的烟气换热以被加热；
所述第三换热组件限定有连通于所述第一流体流道下游的第二流体流道和连通于所述蒸汽发生流道上游的预热水流流道，所述预热水流流道的水与所述第二流体流道的流体换热以被加热。
2.如权利要求1所述的蒸汽发生设备，其中，所述第一换热组件包括具有用于输入水的本体进水端和输出烟气的烟气输出端的蒸汽发生本体；所述蒸汽发生本体内设有沿圆周方向排布的竖直换热管；所述竖直换热管的内部形成蒸汽发生流道，外部形成有第一烟气流道。
3.如权利要求2所述的蒸汽发生设备，其中，所述第二换热组件为回收蒸汽发生本体的烟气输出端的烟气余热的冷凝换热器，所述冷凝换热器还连通有驱动流体流动的第一水泵。
4.如权利要求3所述的蒸汽发生设备，其中，所述蒸汽发生设备包括一闭式循环水路，所述第二换热组件的第一流体流道、所述第一水泵、所述第二流体流道在闭式循环水路上相串联。
5.如权利要求3所述的蒸汽发生设备，其中，所述本体进水端连通有具有第一进水端的供水水路，所述预热水流流道在所述供水水路上串联于所述第一进水端和所述本体进水端之间；所述供水水路还设有与所述预热水流流道相串联的第二水泵。
6.如权利要求5所述的蒸汽发生设备，其中，所述蒸汽发生设备包括具有第二进水端和第二出水端的换热水路，所述第二换热组件的第一流体流道、所述第一水泵、所述第二流体流道串联于所述换热水路。
7.如权利要求6所述的蒸汽发生设备，其中，所述第一水泵串联在所述第二进水端和所述第一流体流道的进水端之间；所述第二流体流道串联于所述第一流体流道的出水端和所述第二出水端之间。
8.如权利要求6所述的蒸汽发生设备，其中，所述第三换热组件为板式换热器；所述第二水泵串联在所述预热水流流道的出水端和所述本体进水端之间。
9.如权利要求6所述的蒸汽发生设备，其中，所述第三换热组件为板式换热器；所述第二水泵串联在所述预热水流流道的进水端和所述第一进水端之间。
10.如权利要求1所述的蒸汽发生设备，其中，所述蒸汽发生设备为免检型蒸汽发生器，其水容积在30L以下。
11.一种蒸汽发生***，其中，包括：如权利要求1-10任一所述的蒸汽发生设备。
12.如权利要求11所述的蒸汽发生***，其中，所述蒸汽发生***还包括储水空间；所述蒸汽发生设备包括具有第一进水端的供水水路和具有第二进水端和第二出水端的换热水路；其中，所述第一进水端连通所述储水空间，所述第二进水端和所述第二出水端连通所述储水空间；相对于所述第二进水端，所述第二出水端和第一进水端与所述储水空间连通的位置相邻近。
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