一种流通式蒸汽发生器的实现方法

摘要

本发明公开了一种流通式蒸汽发生器，包括汽化器，一端经汽化器顶部穿入至其内的进水管，一端经汽化器底部穿入至其内的蒸汽排出管，以及套在汽化器外侧壁上的电热温控装置；分流板包括板体，以及对称开设在板体内部两侧的汽液流动孔；汽化器内部设有至少两个由上往下分层叠放的分流板，相邻两个分流板上的汽液流动孔呈90°交错分布；并且，在分流板与汽化器顶部、相邻两个分流板、分流板与汽化器底部之间的空间均完全填满有不锈钢θ环填料。本发明相比传统的蒸汽发生器来说，可以实现液态水的在线实时汽化，管路内部无液态水残留，并且可以很方便地通过液态水的注入速率来控制蒸汽的产生速率，同时可以在常压下获得所需温度的水蒸汽。

权利要求

1.一种流通式蒸汽发生器的实现方法，其特征在于，所述的流通式蒸汽发生器包括汽化器(2)，一端经汽化器(2)顶部穿入至其内的进水管(1)，一端经汽化器(2)底部穿入至其内的蒸汽排出管(11)，以及套在汽化器(2)外侧壁上、用于对汽化器进行加热和控温的电热温控装置(3)；所述汽化器(2)内部设有至少两个由上往下分层叠放的分流板(5)，所述分流板(5)包括板体(6)，以及对称开设在该板体(6)内部两侧的汽液流动孔(7)；相邻两个分流板上的汽液流动孔呈90°交错分布，以使液态水分流；并且，在分流板与汽化器顶部、相邻两个分流板、分流板与汽化器底部之间的空间均完全填满有不锈钢θ环填料(10)；所述的实现方法则包括以下步骤：(1)利用电热温控装置将汽化器加热到电热温控装置设定的温度；

(2)向进水管中注入液态水，液态水在重力作用下滴入至汽化器中；

(3)液态水继续在重力作用下，依次经过汽化器内部顶端、所有的分流板、汽化器内部底端，实现全部汽化，同时，液态水在汽化过程中产生的水蒸汽则在内外压差的驱动下持续向蒸汽排出管方向流动；

(4)液态水全部汽化后形成的水蒸汽进入到蒸汽排气管中，然后向外稳定输出。

2.根据权利要求1所述的一种流通式蒸汽发生器的实现方法，其特征在于，还包括设置在汽化器(2)底部的支撑杆(12)。

3.根据权利要求2所述的一种流通式蒸汽发生器的实现方法，其特征在于，所述进水管(1)为直角弯管，并且该进水管(1)另一端形状为宝塔嘴形。

4.根据权利要求3所述的一种流通式蒸汽发生器的实现方法，其特征在于，所述蒸汽排出管(11)为直角弯管，并且该蒸汽排出管(11)另一端形状也为宝塔嘴形。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种流通式蒸汽发生器的实现方法，其特征在于，所述电热温控装置(3)包括采用叠层方式套装在汽化器(2)外侧壁上的环形电热板，以及通过固态继电器与该环形电热板连接、并且其控温热电偶探头置于蒸汽排出管上的PID温控仪。

6.根据权利要求5所述的一种流通式蒸汽发生器的实现方法，其特征在于，还包括完全包裹在环形电热板外部的保温层(4)。

7.根据权利要求6所述的一种流通式蒸汽发生器的实现方法，其特征在于，所述保温层(4)为2cm厚度的硅酸铝纤维棉层。

说明书

一种流通式蒸汽发生器的实现方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种流通式蒸汽发生器的实现方法。

背景技术

[0002] 蒸汽发生器是应用非常广泛的一种加热设备，可用作医院、浴室、餐厅、酒店、宾馆、纺织、冶金、食品等多个行业配套的蒸汽供应设施。现有蒸汽发生器的内部通常都设置有加热腔和发热体，加热腔与进水口及蒸汽出口相连通，冷水进入内腔后被发热体加热为蒸汽，蒸汽即可从蒸汽出口喷出。发热体一般设置于加热腔的底部，有电加热和燃气加热两种方式，电加热是将电热管浸没于液态水中，对内腔中的水全部加热至沸腾，进而产生水蒸汽；燃气加热则是采用天然气等可燃气体，在加热腔底部燃烧，对水加热，从而产生蒸汽。

[0003] 目前的蒸汽发生器为了保证运行安全，加热腔内都需要保持一定量的液态水，以避免干烧。然而，这样一来，一方面需要对系统内存留的液态水进行反复加热，造成能源浪费；另一方面无法对蒸汽的输出量进行准确定量。此外，目前蒸汽发生器输出的蒸汽通常为100℃，为了获得更高温度的水蒸汽，就必须增加系统压力，但是这在客观上也增加了高压蒸汽泄漏的风险。

发明内容

[0004] 为了克服现有蒸汽发生器存在的浪费能源、容易出现高压蒸汽泄漏的不足，本发明提供了一种流通式蒸汽发生器及其实现方法，结构紧凑、操作简单、操作弹性大，可以实时在线产生水蒸汽，在常压下即可获得所需流量和所需温度的水蒸汽。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0006] 一种流通式蒸汽发生器的实现方法，所述的流通式蒸汽发生器包括汽化器，一端经汽化器顶部穿入至其内的进水管，一端经汽化器底部穿入至其内的蒸汽排出管，以及套在汽化器外侧壁上、用于对汽化器进行加热和控温的电热温控装置；所述汽化器内部设有至少两个由上往下分层叠放的分流板，所述分流板包括板体，以及对称开设在该板体内部两侧的汽液流动孔；相邻两个分流板上的汽液流动孔呈90°交错分布，以使液态水分流；并且，在分流板与汽化器顶部、相邻两个分流板、分流板与汽化器底部之间的空间均完全填满有不锈钢θ环填料；所述的实现方法则包括以下步骤：

[0007] (1)利用电热温控装置将汽化器加热到电热温控装置设定的温度；

[0008] (2)向进水管中注入液态水，液态水在重力作用下滴入至汽化器中；

[0009] (3)液态水继续在重力作用下，依次经过汽化器内部顶端、所有的分流板、汽化器内部底端，实现全部汽化，同时，液态水在汽化过程中产生的水蒸汽则在内外压差的驱动下持续向蒸汽排出管方向流动；

[0010] (4)液态水全部汽化后形成的水蒸汽进入到蒸汽排气管中，然后向外稳定输出。

[0011] 进一步地，本发明还包括设置在汽化器底部的支撑杆。

[0012] 再进一步地，所述进水管为直角弯管，并且该进水管另一端形状为宝塔嘴形。

[0013] 同样，所述蒸汽排出管为直角弯管，并且该蒸汽排出管另一端形状也为宝塔嘴形。

[0014] 具体地说，所述电热温控装置包括采用叠层方式套装在汽化器外侧壁上的环形电热板，以及通过固态继电器与该环形电热板连接、并且其控温热电偶探头置于蒸汽排出管上的PID温控仪。

[0015] 更进一步地，还包括完全包裹在环形电热板外部的保温层。

[0016] 作为优选，所述保温层为2cm厚度的硅酸铝纤维棉层。

[0017] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0018] (1)本发明在汽化器内部交替叠装了多层分流板和不锈钢θ环填料，并使相邻两层分流板上的汽液流动孔呈90°交错分布，从而在外部电热温控装置的加热下，不仅可以使汽化器内部温度达到设定的温度，对注入的液态水进行在线加热，而且利用不锈钢θ环填料表面形成的液膜，以及分流板的分流，可以使液态水在重力作用下由汽化器顶部向底部流动，并在流动的过程中不断吸热，全部形成水蒸汽，最终水蒸汽达到热量平衡，并在内外压差的驱动下经由蒸汽排出管稳定的输出。本发明相比传统的蒸汽发生器来说，由于内部不存在任何液态水残留，液态水全部转换成水蒸汽输出，因此，其无需对液态水进行反复加热，如此一来，本发明不仅很好地避免了能源的浪费，而且其还可以通过液态水的注入速率来控制蒸汽的产生速率，从而实现蒸汽流量的精确控制。

[0019] (2)本发明将进水管和蒸汽排出管的一端均设置成宝塔嘴结构，并且二者均为直角弯管，如此设计的好处在于：a)宝塔嘴结构便于进水管与液体注射泵出口管道的连接，同时也便于蒸汽排出管与外界蒸汽管道连接；b)直角弯管的结构设计使进水管入口端和蒸汽排出管出口端均呈水平状态，便于与外部管道连接；并且可以使液态水在重力作用下沿着进水管管壁匀速流动，并缓慢滴入到汽化器中，可以保证液态水的稳定输入，同时保证液态水的完全汽化和水蒸汽稳定输出。

[0020] (3)本发明采用PID温控仪、固态继电器和电热板作为电热温控装置，对汽化器进行加热和控温，不仅加热稳定、加热效果好，而且温控精度高，可以很方便地通过加热功率调整来控制蒸汽的温度，从而在常压的条件下，即可获得所需温度的高温水蒸汽，避免出现传统蒸汽发生器由于采用加压方式产生高温水蒸汽而造成泄漏的风险。

[0021] (4)本发明还设置了能起到隔热作用的保温层，用于进一步防止汽化器在液态水转换成水蒸汽的过程中出现热量损失，影响液-汽的转换效果，并且该保温层优选采用了硅酸铝纤维棉，因而不仅能隔热，而且还具有优良的化学稳定性、热稳定性，非常适合应用于实时在线生产水蒸汽方面。

[0022] (5)本发明设计巧妙、结构紧凑、操作便捷、操作弹性大，很好地解决了现有技术所存在的技术问题，因此，其技术进步十分明显，具有突出的实质性特点和显著的进步，非常适合在各大相关行业内推广应用。

附图说明

[0023] 图1为本发明水蒸汽发生器的结构示意图。

[0024] 图2为本发明中分流板的主视图。

[0025] 图3为本发明中分流板的俯视图。

[0026] 其中，附图标记对应的零部件名称为：

[0027] 1-进水管，2-汽化器，3-环形电热板，4-保温层，5-分流板，6-板体，7-汽液流动孔，8-锥形盲孔，9-定位杆，10-不锈钢θ填料，11-蒸汽排出管，12-支撑杆。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

[0029] 实施例

[0030] 如图1所示，本发明提供了一种用于实时在线产生水蒸汽的加热设备，其包括进水管1、汽化器2、电热温控装置3和蒸汽排出管11。所述进水管1一端经汽化器2顶部穿入至其内部，而蒸汽排出管11一端则经汽化器2底部穿入至其内部，本实施例中，汽化器为不锈钢圆柱形筒体，进水管1穿入汽化器2的一端与汽化器顶部端盖焊接为一体，并且该端端口比端盖平面高出5mm左右；蒸汽排出管11穿入汽化器2的一端也同样与汽化器底部端盖焊接为一体，并且该端端口与底部端盖的上表面平齐。进水管1用于注入液态水，汽化器2用于实现液态水与水蒸汽的转换，蒸汽排出管11用于输出水蒸汽，本实施例中，进水管1与蒸汽排出管11均采用外径Φ10、壁厚1.5mm的不锈钢管，并加工为直角弯管。进水管1的入口端钢管采用去除材料方法加工为宝塔嘴形状，方便与液体注射泵的出口软管连接，以便注入液态水；蒸汽排出管11的出口端钢管也采用去除材料方法加工为宝塔嘴形状，方便与蒸汽输出管道连接，以便稳定输出水蒸汽。

[0031] 所述汽化器2内设有多个分流板5，这些分流板由上往下以分层的形式均匀叠放在汽化器2中，并且在分流板与汽化器顶部、相邻两个分流板、分流板与汽化器底部之间的空间均完全填满了不锈钢θ环填料10。本实施例中，所述的分流板5包括板体6、汽液流动孔7、锥形盲孔8、定位孔和定位杆9，如图2、3所示。汽液流动孔7设有两个，并且对称开设在板体6内部两侧，锥形盲孔8和定位孔均设有四个，并且均匀开设在板体6内部上下表面的前、后、左、右侧，定位杆9与定位孔通过螺纹配合连接。

[0032] 分流板5和不锈钢θ环填料10是汽化器2实现液态水汽化和分流的重要部件，二者的主要安装过程为：根据分流板5板体的直径和定位杆的高度确定单层不锈钢θ环填料10的填充体积，然后量取该体积大小的不锈钢θ环填料倒入至汽化器2中，并装入最底层的分流板；而后，依次装入第二层不锈钢θ环填料和分流板、第三层不锈钢θ环填料和分流板……；按照该模式逐层装入，要求上一层分流板的定位杆放入下一层分流板上端面的锥形盲孔中。值得注意的是，相邻两层分流板中的汽液流动孔需要以90°交错的方式分布，以确保实现液态水的分流。装填完成后，确保最上层分流板上端面距汽化器筒体端口距离为2cm～
4cm，然后将剩余空间全部填充不锈钢θ环填料即可。

[0033] 所述电热温控装置3用于加热汽化器2，并对其温度进行控制。该电热温控装置3包括采用叠层方式套装在汽化器2外侧壁上的环形电热板，以及通过固态继电器与该环形电热板连接的PID温控仪；PID温控仪的控温热电偶探头置于蒸汽排出管上，PID温控仪+固态继电器的结构可以控制汽化器输出水蒸汽的温度。本实施例中，环形电热板采用铸铁电加热板，额定温度可达到800℃，并且采用对称的两个半圆形环状结构，两部分采用活页方式连接，便于拆装。

[0034] 此外，为防止汽化器2热量出现损失，所述环形电热板外部还完全包裹有保温层4，可以起到隔热的作用，本实施例中，该保温层优选采用厚度为2cm的硅酸铝纤维棉层。

[0035] 另外，本发明还设置了四个支撑杆12，支撑杆12焊接在汽化器2底部端盖圆周处，用于支撑整个蒸汽发生器，使蒸汽发生器在竖直方向上能够平稳地安放，从而进一步保证液态水在重力作用下的均匀分流效果。

[0036] 按照上述结构，下面对本发明产生蒸汽的实现流程进行介绍。

[0037] 首先，开启电热温控装置，使汽化器2达到设定温度(本实施例设定100℃～500℃)。接着，采用注射泵向进水管1中注入液态水，液态水在重力作用下滴入汽化器2中，液态水在不锈钢θ环填料表面浸润形成液膜并不断向相邻区域扩散流动，从而使液态水在汽化器截面上均匀分布，同时θ环表面的液态水吸热并部分汽化为水蒸汽，未汽化的液态水沿填料间的空隙向下流动，当液态水接触到第一层的分流板时，经由汽液流动孔向下流动；然后液态水在重力作用下继续进入第二层不锈钢θ环填料，同时吸热并部分汽化，然后经第二层分流板的汽液流动孔继续向下流动；液态水向下流动和汽化的过程持续进行，直至到汽化器底部，此时，液态水全部汽化为水蒸汽。

[0038] 上述过程中，液态水汽化产生的水蒸汽在内外压差的驱动下将向蒸汽排气管方向流动，流动过程中将不断吸热，直至达到热量平衡，水蒸汽经由蒸汽排出管11持续输出。当达到稳态运行后，水蒸汽温度与电热温控装置设定的温度基本一致。

[0039] 上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。