一种附带余热收集功能的低压过热蒸汽发生装置

技术领域

本发明涉及过热蒸汽制取技术领域，具体为一种附带余热收集功能的低压过热蒸汽发生装置。

背景技术

在工业生产中经常会用到过热蒸汽，其所使用的温度超出常压饱和蒸汽温度。传统的过热蒸汽发生装置由于发热量传递速率较慢，经常会出现蒸汽温度无法达标的情况。部分设备通过优化传热结构的方式来解决这一问题，但装置整体的热转化率依然较低，存在比较严重的能量浪费情况。另一方面，多数过热蒸汽发生装置会采用煤气燃烧的方式获取热量，但传统的设备在进气时煤气未能提前和空气充分混合，导致煤气在燃烧时会出现局部的供氧不足，从而导致燃烧不彻底。煤气的不完全燃烧既会导致资源的浪费，也会导致较多的一氧化碳生成，后续对一氧化碳的处理也需要浪费人力物力。煤气燃烧后的烟气依然具有较高的热量，这股高温烟气需要降温排放，传统的设备未能对烟气余热进行有效的利用，既然降低了能源利用率，也提高了处理成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种附带余热收集功能的低压过热蒸汽发生装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种附带余热收集功能的低压过热蒸汽发生装置，包括燃烧组件、蒸汽发生组件、余热回收组件、外框架，外框架包括一层板、二层板、三层板、底板，一层板和二层板之间通过支撑柱连接，二层板和三层板之间设置有环形筒壁，环形筒壁内部填充有隔热材料，一层板底部和底板顶部紧固连接，蒸汽发生组件下端安装在二层板、三层板之间，蒸汽发生组件上端安装在三层板上表面，燃烧组件下端安装在底板上表面，燃烧组件上端从环形筒壁侧壁靠近二层板位置处穿入，余热回收组件上侧和环形筒侧壁相连，余热回收组件下侧和底板上表面紧固连接。本发明的燃烧组件通过混合块将煤气和空气充分混合后快速喷射到加热管内，煤气在加热管中燃烧，火焰呈喷射状，燃烧产生的热量通过传递到蒸汽发生组件对水进行加热，产生一次加热蒸汽，一次加热蒸汽通过盘管和加热管进行换热，产生低压过热蒸汽，这种设置极大程度的提升了装置整体的热转化效率。燃烧组件产生的高温烟气经过余热回收组件进行热量再利用，高温烟气的热量对待蒸发的水进行预热，既减少了蒸发所需要消耗的热量，也降低了高温烟气的温度，降低了烟气处理成本。

进一步的，燃烧组件包括加热管、进气部件、过气弯管，加热管从二层板中心的通孔中穿过，加热管和二层板通孔侧壁紧固连接，加热管底部和过气弯管紧固连接，过气弯管远离加热管的一端从环形筒壁侧壁上穿过，过气弯管远离加热管的一端和进气部件紧固连接，进气部件安装在底板上表面。进气部件将混合均匀的煤气、空气输入到过气弯管中，过气弯管将混合气体输送到加热管中进行燃烧。本发明在过气弯管和加热管连接处设置有点火机构和火焰传感器，实现了对点火工作的自动控制。加热管采用耐热材料制成，管道表面密布有网孔，火焰可以在加热管表面燃烧，燃烧的烟气透过加热管输送到环形筒壁内部。

进一步的，进气部件包括进气泵、进气弯管、出气弯管、混合块、进气盘，进气盘一端和过气弯管紧固连接，进气盘另一端和出气弯管紧固连接，进气泵和底板上表面紧固连接，进气泵的进气口和进气弯管紧固连接，进气泵的出气口和出气弯管远离进气盘的一端紧固连接，进气弯管远离进气泵的一端和混合块紧固连接。空气和煤气在混合块处混合均匀后进入进气弯管，再被进气泵以极快的速度输送到出气弯管中，进气盘将口径不同的出气弯管和加热管相连接，加热管口径大于出气弯管，加热管内设置有自动点火装置，煤气混合空气在加热管中充分燃烧。

进一步的，混合块包括内层套筒、外层套筒，内层套筒、外层套筒一侧设置有端面，内层套筒、外层套筒另一侧设置设置为敞口，内层套筒位于外层套筒内部，外层套筒端面上设置有环形安装孔，内层套筒敞口的一端外侧壁安装在环形安装孔内，内层套筒敞口的一端通过管道和煤气输送管路相连接，外层套筒敞口的一端和进气弯管远离进气泵的一端紧固连接，内层套筒、外层套筒内壁中设置有若干个混合孔，内层套筒、外层套筒中的混合孔都以同一偏转角度倾斜。煤气从内层套筒的敞口处输入，再从内层套筒上的混合孔排出，空气从外层套筒的混合孔中输入，空气和煤气被分散成多股细小的气柱，煤气从内层套筒内层向外层输送，空气从外层套筒外层向内层输送，在混合孔处于同一偏转角度的情况下，细小的煤气气流和空气气流会发生气流对冲，通过这种对冲，煤气和空气能被充分的混合，混合均匀有利于煤气更好的燃烧。

进一步的，蒸汽发生组件包括盛水筒、第一夹套、盘管、蒸汽孔、补水孔、导热翅片、第二夹套，盛水筒有若干个，盛水筒外壁上均匀设置有若干个导热翅片，盛水筒上端和三层板底部紧固连接，三层板和盛水筒连接位置的内部设置有若干个蒸汽孔，蒸汽孔联通三层板上下表面，盛水筒下端和第二夹套顶部紧固连接，第二夹套和环形筒壁内壁紧固连接，第二夹套和盛水筒连接位置的内部设置有补水孔，补水孔联通第二夹套内部空腔和盛水筒内部空腔，第二夹套侧壁上设置有补水口，补水口通过管道和余热回收组件相连，第一夹套安装在三层板上方，第一夹套和三层板上表面紧固连接，三层板上还设置有蒸汽排出口，蒸汽排出口呈漏斗形，盘管一端和蒸汽排出口相连接，盘管呈螺旋状缠绕在加热管外壁上，盘管远离蒸汽排出口的一端从环形筒壁中穿出，盘管伸出环形筒壁的一端和输送过热蒸汽的管道相连。盛水筒中的水体被加热后会有蒸汽逸出，蒸汽通过蒸汽孔进入到第一夹套内部，随着蒸汽的不断进入，蒸汽会被从蒸汽排出口挤出，蒸汽通过蒸汽排出口进入到盘管之中，盘管直接缠绕在加热管外壁，蒸汽在经过盘管时会进行二次加热，通过这种方式可以在保证蒸汽压力较低的前提下获得过热蒸汽，过热蒸汽在工业上具有较为广泛的运用，而较低的压力也能够保证输送过程的安全性。本发明通过这种设置来生产低压热蒸汽，既提高了热转化效率，也保证了产品的安全性。

进一步的，导热翅片为圆环状，导热翅片上表面设置有突起的弧度。本发明的导热翅片制作材料是铜，铜具有优良的导热性和延展性，层叠式密布的环形铜片可以扩大盛水筒和烟气的接触面积，从而使得盛水筒能吸收到更多的热量。

进一步的，余热回收组件包括连接弯管、进水绕管、供水部件、烟气箱，连接弯管一端和环形筒壁内部相联通，连接弯管另一端和烟气箱内部相联通，烟气箱和环形筒壁外侧壁紧固连接，烟气箱侧壁底部设置有烟气出口，烟气出口和外部烟气回收管道相联通，进水绕管呈螺旋状，进水绕管安装在烟气箱内部，进水绕管底端和供水部件相连，供水组件和底板上表面紧固连接，进水绕管上端从烟气箱上方伸出，进水绕管上端通过管道和补水口相联通，进水绕管外部设置有若干个吸热翅片,若干个吸热翅片围绕进水绕管均匀分布。环形筒壁内部的高温烟气通过连接弯管输送到烟气箱内部，烟气中的热量对进水绕管中的水分进行加热，供水部件的供水方向和烟气排出方向相对，烟气和水流产生对流，极大程度的提升了热转化率。本发明通过这种设置既提高了供水温度，也降低了烟气处理成本。

进一步的，供水部件包括供水泵、传输管，供水泵一端和供水管路相连接，供水泵另一端和传输管相连接，传输管远离供水泵的一端和进水绕管底部相连。补水孔中安装有单向阀和压力感应器，当压力感应器感应到盛水筒内水量不足时，会控制供水泵向传输管中供水，供水泵会将盛水筒中的水量补满，补满后压力感应器再次发出信号，供水泵停止工作。从进水绕管中通过的水被烟气进行预加热，既提高了热量的利用率，也节约了烟气降温的成本。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明的燃烧组件通过混合块将煤气和空气充分混合后快速喷射到加热管内，使得煤气能够得到充分的燃烧。燃烧产生的热量通过导热翅片传递到盛水筒内部对水进行加热，产生一次加热蒸汽，本发明通过导热翅片的结构，极大程度的提升了热量的吸收率。一次加热蒸汽通过盘管和加热管进行换热，产生低压过热蒸汽，这种设置极大程度的提升了装置整体的热转化效率。燃烧组件产生的高温烟气经过余热回收组件进行热量再利用，高温烟气的热量对待蒸发的水进行预热，既减少了蒸发所需要消耗的热量，也降低了高温烟气的温度，降低了烟气处理成本。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的整体结构右视图；

图3是本发明的A-A侧剖面视图；

图4是本发明的外框架内部结构立体展示图；

图5是本发明的盘管和加热管安装关系图；

图6是本发明的混合块整体结构示意图；

图7是本发明的混合孔分布和气流走向图；

图8是本发明的导热翅片整体结构示意图；

图中：1-燃烧组件、11-加热管、12-进气部件、121-进气泵、122-进气弯管、123-出气弯管、124-混合块、1241-内层套筒、1242-外层套筒、1243-混合孔、125-进气盘、13-过气弯管、2-蒸汽发生组件、21-盛水筒、22-第一夹套、23-盘管、24-蒸汽孔、25-补水孔、26-导热翅片、27-第二夹套、3-余热回收组件、31-连接弯管、32-进水绕管、33-供水部件、331-供水泵、332-传输管、34-烟气箱、4-外框架、41-一层板、42-二层板、43-三层板、44-底板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供技术方案：

如图1、2所示，一种附带余热收集功能的低压过热蒸汽发生装置，包括燃烧组件1、蒸汽发生组件2、余热回收组件3、外框架4，外框架4包括一层板41、二层板42、三层板43、底板44，一层板41和二层板42之间通过支撑柱连接，二层板42和三层板43之间设置有环形筒壁，环形筒壁内部填充有隔热材料，一层板41底部和底板44顶部紧固连接，蒸汽发生组件2下端安装在二层板42、三层板43之间，蒸汽发生组件2上端安装在三层板43上表面，燃烧组件1下端安装在底板44上表面，燃烧组件1上端从环形筒壁侧壁靠近二层板42位置处穿入，余热回收组件3上侧和环形筒侧壁相连，余热回收组件3下侧和底板44上表面紧固连接。本发明的燃烧组件1通过混合块124将煤气和空气充分混合后快速喷射到加热管11内，煤气在加热管11中燃烧，火焰呈喷射状，燃烧产生的热量通过传递到蒸汽发生组件2对水进行加热，产生一次加热蒸汽，一次加热蒸汽通过盘管23和加热管11进行换热，产生低压过热蒸汽，这种设置极大程度的提升了装置整体的热转化效率。燃烧组件1产生的高温烟气经过余热回收组件3进行热量再利用，高温烟气的热量对待蒸发的水进行预热，既减少了蒸发所需要消耗的热量，也降低了高温烟气的温度，降低了烟气处理成本。

如图3、5所示，燃烧组件1包括加热管11、进气部件12、过气弯管13，加热管从二层板42中心的通孔中穿过，加热管11和二层板42通孔侧壁紧固连接，加热管11底部和过气弯管13紧固连接，过气弯管13远离加热管11的一端从环形筒壁侧壁上穿过，过气弯管13远离加热管11的一端和进气部件12紧固连接，进气部件12安装在底板44上表面。进气部件12将混合均匀的煤气、空气输入到过气弯管13中，过气弯管13将混合气体输送到加热管11中进行燃烧。本发明在过气弯管13和加热管11连接处设置有点火机构和火焰传感器，实现了对点火工作的自动控制。加热管11采用耐热材料制成，管道表面密布有网孔，火焰可以在加热管表面燃烧，燃烧的烟气透过加热管11输送到环形筒壁内部。

如图4所示，进气部件12包括进气泵121、进气弯管122、出气弯管123、混合块124、进气盘125，进气盘125一端和过气弯管13紧固连接，进气盘125另一端和出气弯管123紧固连接，进气泵121和底板44上表面紧固连接，进气泵121的进气口和进气弯管122紧固连接，进气泵121的出气口和出气弯管123远离进气盘125的一端紧固连接，进气弯管122远离进气泵121的一端和混合块124紧固连接。空气和煤气在混合块124处混合均匀后进入进气弯管122，再被进气泵121以极快的速度输送到出气弯管123中，进气盘125将口径不同的出气弯管123和加热管11相连接，加热管11口径大于出气弯管123，加热管11内设置有自动点火装置，煤气混合空气在加热管11中充分燃烧。

如图6、7所示，混合块124包括内层套筒1241、外层套筒1242，内层套筒1241、外层套筒1242一侧设置有端面，内层套筒1241、外层套筒1242另一侧设置设置为敞口，内层套筒1241位于外层套筒1242内部，外层套筒1242端面上设置有环形安装孔，内层套筒1241敞口的一端外侧壁安装在环形安装孔内，内层套筒1241敞口的一端通过管道和煤气输送管路相连接，外层套筒1242敞口的一端和进气弯管122远离进气泵121的一端紧固连接，内层套筒1241、外层套筒1242内壁中设置有若干个混合孔1243，内层套筒1241、外层套筒1242中的混合孔1243都以同一偏转角度倾斜。煤气从内层套筒1241的敞口处输入，再从内层套筒1241上的混合孔1243排出，空气从外层套筒1242的混合孔1243中输入，空气和煤气被分散成多股细小的气柱，煤气从内层套筒1241内层向外层输送，空气从外层套筒1242外层向内层输送，在混合孔处于同一偏转角度的情况下，细小的煤气气流和空气气流会发生气流对冲，通过这种对冲，煤气和空气能被充分的混合，混合均匀有利于煤气更好的燃烧。

如图3、4所示，蒸汽发生组件2包括盛水筒21、第一夹套22、盘管23、蒸汽孔24、补水孔25、导热翅片26、第二夹套27，盛水筒21有若干个，盛水筒21外壁上均匀设置有若干个导热翅片26，盛水筒21上端和三层板43底部紧固连接，三层板43和盛水筒21连接位置的内部设置有若干个蒸汽孔24，蒸汽孔24联通三层板43上下表面，盛水筒21下端和第二夹套27顶部紧固连接，第二夹套27和环形筒壁内壁紧固连接，第二夹套27和盛水筒21连接位置的内部设置有补水孔25，补水孔25联通第二夹套27内部空腔和盛水筒21内部空腔，第二夹套27侧壁上设置有补水口，补水口通过管道和余热回收组件3相连，第一夹套22安装在三层板43上方，第一夹套22和三层板43上表面紧固连接，三层板43上还设置有蒸汽排出口，蒸汽排出口呈漏斗形，盘管23一端和蒸汽排出口相连接，盘管23呈螺旋状缠绕在加热管11外壁上，盘管23远离蒸汽排出口的一端从环形筒壁中穿出，盘管23伸出环形筒壁的一端和输送过热蒸汽的管道相连。盛水筒21中的水体被加热后会有蒸汽逸出，蒸汽通过蒸汽孔24进入到第一夹套22内部，随着蒸汽的不断进入，蒸汽会被从蒸汽排出口挤出，蒸汽通过蒸汽排出口进入到盘管23之中，盘管23直接缠绕在加热管11外壁，蒸汽在经过盘管23时会进行二次加热，通过这种方式可以在保证蒸汽压力较低的前提下获得过热蒸汽，过热蒸汽在工业上具有较为广泛的运用，而较低的压力也能够保证输送过程的安全性。本发明通过这种设置来生产低压热蒸汽，既提高了热转化效率，也保证了产品的安全性。

如图8所示，导热翅片26为圆环状，导热翅片26上表面设置有突起的弧度。本发明的导热翅片制作材料是铜，铜具有优良的导热性和延展性，层叠式密布的环形铜片可以扩大盛水筒21和烟气的接触面积，从而使得盛水筒21能吸收到更多的热量。

如图3所示，余热回收组件3包括连接弯管31、进水绕管32、供水部件33、烟气箱34，连接弯管31一端和环形筒壁内部相联通，连接弯管31另一端和烟气箱34内部相联通，烟气箱34和环形筒壁外侧壁紧固连接，烟气箱侧壁底部设置有烟气出口，烟气出口和外部烟气回收管道相联通，进水绕管32呈螺旋状，进水绕管32安装在烟气箱34内部，进水绕管32底端和供水部件33相连，供水组件和底板44上表面紧固连接，进水绕管32上端从烟气箱34上方伸出，进水绕管32上端通过管道和补水口相联通，进水绕管外部设置有若干个吸热翅片,若干个吸热翅片围绕进水绕管32均匀分布。环形筒壁内部的高温烟气通过连接弯管输送到烟气箱34内部，烟气中的热量对进水绕管32中的水分进行加热，供水部件33的供水方向和烟气排出方向相对，烟气和水流产生对流，极大程度的提升了热转化率。本发明通过这种设置既提高了供水温度，也降低了烟气处理成本。

如图3所示，供水部件33包括供水泵331、传输管332，供水泵331一端和供水管路相连接，供水泵331另一端和传输管332相连接，传输管332远离供水泵331的一端和进水绕管32底部相连。补水孔25中安装有单向阀和压力感应器，当压力感应器感应到盛水筒21内水量不足时，会控制供水泵向传输管中供水，供水泵会将盛水筒21中的水量补满，补满后压力感应器再次发出信号，供水泵331停止工作。从进水绕管32中通过的水被烟气进行预加热，既提高了热量的利用率，也节约了烟气降温的成本。

本发明的工作原理：供水泵331将水输送到第二夹套27中，第二夹套27将水分别输送到各个盛水筒21中。进气泵121将空气和煤气通过混合块124泵入加热管11中，煤气从内层套筒1241的敞口处输入，再从内层套筒1241上的混合孔1243排出，空气从外层套筒1242的混合孔1243中输入，空气和煤气被分散成多股细小的气柱，煤气从内层套筒1241内层向外层输送，空气从外层套筒1242外层向内层输送，在混合孔处于同一偏转角度的情况下，细小的煤气气流和空气气流会发生气流对冲，通过这种对冲，煤气和空气充分的混合。煤气在加热管11中燃烧，燃烧产生的热量传递到环形筒壁内部密封空间中，盛水筒21在环形筒壁内部受热，热量传递到盛水筒21内的水体中，水体受热产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽孔24进入第一夹套22，在通过蒸汽排出口进入盘管23进行二次加热，二次加热后的过热蒸汽输送到蒸汽管路中用于工业生产。加热管中燃烧产生的高温烟气通过连接弯管31输送到烟气箱34中，烟气中的热量对进水绕管32中的水体进行预加热。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。