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CN112178605A - 一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器 - Google Patents

一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器 Download PDF

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CN112178605A
CN112178605A CN202010917450.2A CN202010917450A CN112178605A CN 112178605 A CN112178605 A CN 112178605A CN 202010917450 A CN202010917450 A CN 202010917450A CN 112178605 A CN112178605 A CN 112178605A
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wall
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宋有志
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Abstract

本发明公开了一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器，包括烟气管，所述烟气管的上端和下端分别安装有进气连接管和出气连接管，所述烟气管的外侧壁上环绕安装有蒸汽罐，所述蒸汽罐的下端安装有进水管，所述蒸汽罐的上方安装有一级排气管和安全管，所述安全管上安装有安全阀，所述蒸汽罐内安装有分隔板，所述分隔板的上下层分别为蒸汽腔和储水腔。本发明结构巧妙，通过螺旋热管和二级升温热管增加热传递效率以及对高温烟气余热的利用率，通过多个蒸汽罐分级加热增加低温烟气的余热利用率，通过气动液泵利用烟气动能泵入水，降低设备能耗。

Description

一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器
技术领域
本发明涉及余热利用技术领域，尤其涉及一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器。
背景技术
锅炉在燃烧工作过程中产生高温烟气，高温烟气直接排放会导致热量的损失以及对空气环境造成较大的污染，因此，需要将锅炉烟气热量降低后再进行无污染处理排放，为了不浪费烟气的热量，通过将烟气热量利用后再进行排放。
现有的热管蒸汽发生器普遍采用传统热管垂直安装在烟气管和蒸汽炉内，通过蒸发吸热、冷凝放热的方式将烟气热量传递至水中，并使得水受热产生蒸汽，但传统热管垂直安装使得热传递效率较低，导致产生的蒸汽温度较低，对烟气热量的利用率较低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在热传递效率低、烟气热量利用率低的缺点，而提出的一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器，包括烟气管，所述烟气管的上端和下端分别安装有进气连接管和出气连接管，所述烟气管的外侧壁上环绕安装有蒸汽罐，所述蒸汽罐的下端安装有进水管，所述蒸汽罐的上方安装有一级排气管和安全管，所述安全管上安装有安全阀，所述蒸汽罐内安装有分隔板，所述分隔板的上下层分别为蒸汽腔和储水腔，所述烟气管的内壁上对称安装有多个固定器，多个所述固定器上分别安装有多个螺旋热管，所述螺旋热管的上端口和下端口分别延伸至蒸汽腔和储水腔内，所述烟气管的内壁上环形安装有多个导流板，所述烟气管的内壁上安装有二级升温热管，所述二级升温热管包括进气口和出气口，所述一级排气管上安装有连接管，所述二级升温热管的进气口延伸至烟气管的外侧并与连接管连接，所述螺旋热管包括外管壁和内管壁，所述外管壁和内管壁之间设置有真空腔，所述真空腔内填充有超导热粉，所述螺旋热管的内管壁上等距安装有多个多孔缓流板；
螺旋热管置于烟气管内增加水与高温烟气换热的面积以及换热的时间，使得螺旋热管内的水能够被快速加热至临界态蒸发，增加蒸发的效率；
多孔缓流板能够使得水在螺旋热管内流动速度减缓，且对蒸汽的影响较小，减缓水的流速能够使得高温烟气在单位时间通过螺旋热管与较少量的水快速换热，增加换热速度以及蒸发速度，使得水蒸发更加高效；
二级升温热管通过U型结构安装在进气连接管的下方，使得蒸汽腔内的水蒸汽能够经过二级升温热管再次升温，转换为水蒸气，即提高了对高温烟气的余热利用，也能够避免在管道传输过程中温度流失导致管道内积液严重而引发危险或温度流失导致热量的利用率降低。
优选地，所述导流板的安装高度环绕递减，多个所述导流板与多个螺旋螺旋热管间次安装；
高温烟气通过环绕递减安装的导流板形成旋流烟气，旋流的烟气从烟气管流过使得高温烟气在烟气管内停留时间增加，增加了换热时间以及换热温度，即增加了换热效率，且旋流的烟气使得烟气中含有的杂质受离心力的影响在旋流烟气外侧旋流，即杂质沿着烟气管的内壁转动，减少烟气中的杂质对螺旋热管的撞击以及摩擦，增加螺旋热管的使用寿命以及螺旋热管的耐压性能。
优选地，所述二级升温热管的组成结构与螺旋热管的组成结构相同；
二级升温热管和螺旋热管均通过超导热粉进行纳米微粒震荡热量传导，其导热速度快，导热效率高，增加了导热换热的效率。
优选地，所述烟气管的外侧壁上等距安装有多个蒸汽罐，所述二级升温热管的进气口延伸至烟气管的外侧并安装有集气管，所述集气管上安装有多个支管，且多个支管分别连接多个一级排气管，每个所述支管上均安装有电磁阀，上层的所述进水管与下层的安全管连接；
多个蒸汽罐能够将水逐级蒸发，增加对高温烟气的热利用率，且能够在温度较低的烟气中将水逐级加热至高温临界态，分级加热能够在低温烟气下快速产出蒸汽，增加蒸汽发生器的效率；
电磁阀能够根据烟气温度的高低选择打开合适的数量，即烟气温度低，需要多级蒸发，则关闭较多的电磁阀，烟气温度高，能够快速蒸发，则打开较多的电磁阀，使得余热蒸汽发生器能够在不同烟气温度下均能够快速高效的产出蒸汽。
优选地，所述烟气管的下端内壁安装有气动液泵，所述气动液泵包括安装在烟气管内壁上的环形泵壳，所述环形泵壳的内环密封转动安装有内环壁圈，所述内环壁圈的内壁上安装有气流扇叶，所述内环壁圈的外壁上环形等距安装有多个泵叶，所述进水管的下端延伸至环形泵壳内，所述环形泵壳上安装有抽水管，所述抽水管远离环形泵壳的一端延伸至烟气管的外侧；
在烟气管内流动的烟气通过气流扇叶时，能够使得气流扇叶带动内环壁圈下环形泵壳内转动，则使得多个泵叶在环形泵壳内转动，使得环形泵壳内形成旋转气流，即使得与环形泵壳连通的抽水管和进水管内产生气流，即抽水管能够将水抽入并从环形泵壳送入进水管中，有效利用了烟气的动能，降低了向蒸汽罐内泵水的能耗，即降低了设备的能耗。
本发明具有以下有益效果：
1、通过螺旋热管安装在烟气管道内，增加螺旋热管内水与高温烟气换热的面积以及换热的时间，使得螺旋热管内的水能够快速加热至临界态蒸发，增加蒸发的速度以及蒸发的效率。
2、通过多孔缓流板使得螺旋热管内的向上流动的水流速减慢，即能够使得单位时间内高温烟气与较少量的水进行快速换热，使得较少量的水能够被快速蒸发，增加蒸发的速度，且多孔缓流板对蒸发后形成的水蒸汽阻通性较低，即对水蒸汽流动影响较低，增加水蒸汽产出以及排出的速度，即增加蒸汽发生器的效率。
3、通过二级升温热管将排出的水蒸汽再次在烟气管内换热升温，使得水蒸汽在二级升温热管内转换为高温水蒸气，即提高了对高温烟气的余热利用，也能够避免在管道传输过程中温度流失导致管道内积液严重而引发危险或温度流失导致热量的利用率降低。
4、通过环形高度递减安装的多个导流板使得高温烟气在通过烟气管时形成旋流烟气，旋流的烟气能够增加高温烟气在烟气管内的时间，即增加了换热时间，使得高温烟气能够充分通过螺旋热管将热量传递至水产生水蒸汽，即增加了换热效率，且旋流的烟气产生产生离心力使得烟气中的杂质沿烟气管内壁旋流排出，降低杂质对螺旋热管的撞击以及摩擦，增加螺旋热管的寿命以及耐压性能。
5、二级升温热管和螺旋热管均通过超导热粉进行纳米微粒震荡热量传导，其导热速度快，导热效率高，增加了热传递换热的效率。
6、通过多个蒸汽罐能够将水逐级蒸发，增加对高温烟气的热利用率，且能够在温度较低的烟气中将水逐级加热至高温临界态，分级加热能够在低温烟气下快速产出蒸汽，增加蒸汽发生器的效率。
7、通过电磁阀能够根据烟气温度的高低选择打开合适的数量，即烟气温度低，需要多级蒸发，则关闭较多的电磁阀，烟气温度高，能够快速蒸发，则打开较多的电磁阀，即能够在不同烟气温度下均能够快速高效的产出蒸汽。
8、通过气动液泵的气流扇叶将烟气管内流动的烟气的动能转换为内环壁圈的旋转机械能，然后通过泵叶在环形泵壳内产生旋转气流，从而使得抽水管将通过气动液泵和进水管输送到蒸汽罐中，有效利用烟气动能，节省电能消耗，
综上所述，本发明结构巧妙，通过螺旋热管和二级升温热管增加热传递效率以及对高温烟气余热的利用率，通过多个蒸汽罐分级加热增加低温烟气的余热利用率，通过气动液泵利用烟气动能泵入水，降低设备能耗。
附图说明
图1为本发明提出的一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器的结构示意图；
图2为本发明提出的一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器的烟气管部分放大图；
图3为本发明提出的一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器的螺旋热管部分结构放大图；
图4为实施例二的结构示意图；
图5为实施例三的结构示意图；
图6为实施例三的气动液泵部分立体结构放大图；
图7为实施例三的气动液泵部分平面结构放大图。
图中：1烟气管、11进气连接管、12出气连接管、101导流板、102固定器、2蒸汽罐、21分隔板、22蒸汽腔、221安全管、2211安全阀、222一级排气管、2221连接管、23储水腔、231进水管、3螺旋热管、31外管壁、32内管壁、321多孔缓流板、33真空腔、331超导热粉、4二级升温热管、41进气口、42出气口、5集气管、51支管、511电磁阀、6气动液泵、61环形泵壳、62内环壁圈、621气流扇叶、622泵叶、63抽水管。
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。
实施例一：
参照图1-3，一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器，包括烟气管1，烟气管1的上端和下端分别安装有进气连接管11和出气连接管12，烟气管1的外侧壁上环绕安装有蒸汽罐2，蒸汽罐2的下端安装有进水管231，蒸汽罐2的上方安装有一级排气管222和安全管221，安全管221上安装有安全阀2211，蒸汽罐2内安装有分隔板21，分隔板21的上下层分别为蒸汽腔22和储水腔23，烟气管1的内壁上对称安装有多个固定器102，多个固定器上分别安装有多个螺旋热管3，螺旋热管3的上端口和下端口分别延伸至蒸汽腔22和储水腔23内，烟气管1的内壁上环形安装有多个导流板101，烟气管1的内壁上安装有二级升温热管4，二级升温热管4包括进气口41和出气口42，一级排气管222上安装有连接管2221，二级升温热管4的进气口41延伸至烟气管1的外侧并与连接管2221连接，螺旋热管3包括外管壁31和内管壁32，外管壁31和内管壁32之间设置有真空腔33，真空腔33内填充有超导热粉331，螺旋热管3的内管壁32上等距安装有多个多孔缓流板321；
螺旋热管3置于烟气管1内增加水与高温烟气换热的面积以及换热的时间，使得螺旋热管3内的水能够被快速加热至临界态蒸发，增加蒸发的效率；
多孔缓流板321能够使得水在螺旋热管3内流动速度减缓，且对蒸汽的影响较小，减缓水的流速能够使得高温烟气在单位时间通过螺旋热管3与较少量的水快速换热，增加换热速度以及蒸发速度，使得水蒸发更加高效；
二级升温热管4通过U型结构安装在进气连接管11的下方，使得蒸汽腔22内的水蒸汽能够经过二级升温热管4再次升温，转换为水蒸气，即提高了对高温烟气的余热利用，也能够避免在管道传输过程中温度流失导致管道内积液严重而引发危险或温度流失导致热量的利用率降低。
导流板101的安装高度环绕递减，多个导流板101与多个螺旋螺旋热管3间次安装；
高温烟气通过环绕递减安装的导流板101形成旋流烟气，旋流的烟气从烟气管1流过使得高温烟气在烟气管1内停留时间增加，增加了换热时间以及换热温度，即增加了换热效率，且旋流的烟气使得烟气中含有的杂质受离心力的影响在旋流烟气外侧旋流，即杂质沿着烟气管1的内壁转动，减少烟气中的杂质对螺旋热管3的撞击以及摩擦，增加螺旋热管3的使用寿命以及螺旋热管3的耐压性能。
二级升温热管4的组成结构与螺旋热管3的组成结构相同；
二级升温热管4和螺旋热管3均通过超导热粉331进行纳米微粒震荡热量传导，其导热速度快，导热效率高，增加了导热换热的效率。
本实施例中，首先通过进水管231向储水腔23内加水，然后再通过进气连接管11通入高温烟气，储水腔23内水位不断上升，使得水通过螺旋热管3往上流动，流动的水流被多孔缓流板321阻挡减缓水的流速，高温烟气在流动过程中受换热高度递减安装的导流板101导流形成旋转的烟气流，则旋转的烟气流经过螺旋热管3开始换热，烟气热量传递至超导热粉331，超导热粉331高频震荡并将热量以极低的损耗传递至螺旋热管3内的水中，使得水快速升温并蒸发成水蒸汽，水蒸汽向沿螺旋热管3向上流入蒸汽腔22内，然后通过一级排气管222排出到连接管2221内，并沿连接管2221进入二级升温热管4内，进入二级升温热管4内的水蒸汽再次进行加热，使得水蒸汽转换为水蒸气并从出气口42排出，进一步增加了对烟气余热了利用率，避免了管道传输过程中的温度流失导致管道内积液严重而引发危险或温度流失导致热量的利用率降低。
实施例二：
参照图4，一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器，其与实施例一基本一致，区别在于：
烟气管1的外侧壁上等距安装有多个蒸汽罐2，二级升温热管4的进气口41延伸至烟气管1的外侧并安装有集气管5，集气管5上安装有多个支管51，且多个支管51分别连接多个一级排气管222，每个支管51上均安装有电磁阀511，上层的进水管231与下层的安全管221连接；
多个蒸汽罐2能够将水逐级蒸发，增加对高温烟气的热利用率，且能够在温度较低的烟气中将水逐级加热至高温临界态，分级加热能够在低温烟气下快速产出蒸汽，增加蒸汽发生器的效率；
电磁阀511能够根据烟气温度的高低选择打开合适的数量，即烟气温度低，需要多级蒸发，则关闭较多的电磁阀511，烟气温度高，能够快速蒸发，则打开较多的电磁阀511，使得余热蒸汽发生器能够在不同烟气温度下均能够快速高效的产出蒸汽。
本实施例中，在低温烟气利用中，关闭下层的多个蒸汽罐2上的一级排气管222，则水流沿进水管231进入最下层蒸汽罐2的储水腔23内，然后通过螺旋热管3导热使得螺旋热管3内的水蒸发部分进入蒸汽腔22内，且由于温度较低，蒸发速度较慢，部分水流升温后通过螺旋热管3进入蒸汽腔22内，则蒸汽腔22内为汽液混合，水蒸汽通过安全管221进入上一层蒸汽罐2内的储水腔23内，然后通过螺旋热管3再次加热并进入蒸汽腔22内，不断向上在多个蒸汽罐2内逐级加热蒸发，使得水蒸汽温度不断增加，即增加了对低温烟气的余热利用率，且受热的水不断上涨通过安全管221进入上一层蒸汽罐2内继续蒸发，进一步增加对低温烟气余热的利用率。
实施例三：
参照图5-7，一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器，其与实施例一基本一致，区别在于：
烟气管1的下端内壁安装有气动液泵6，气动液泵6包括安装在烟气管1内壁上的环形泵壳61，环形泵壳61的内环密封转动安装有内环壁圈62，内环壁圈62的内壁上安装有气流扇叶621，内环壁圈62的外壁上环形等距安装有多个泵叶622，进水管231的下端延伸至环形泵壳61内，环形泵壳61上安装有抽水管63，抽水管63远离环形泵壳61的一端延伸至烟气管1的外侧；
在烟气管1内流动的烟气通过气流扇叶621时，能够使得气流扇叶621带动内环壁圈62下环形泵壳61内转动，则使得多个泵叶622在环形泵壳61内转动，使得环形泵壳61内形成旋转气流，即使得与环形泵壳61连通的抽水管63和进水管231内产生气流，即抽水管63能够将水抽入并从环形泵壳61送入进水管231中，有效利用了烟气的动能，降低了向蒸汽罐2内泵水的能耗，即降低了设备的能耗。
本实施例中，换热后的烟气通过气动液泵6的气流扇叶621排出到出气连接管12，使得气流扇叶621在气流中转动，则使得内环壁圈62在环形泵壳61内转动，则使得多个泵叶622在环形泵壳61内转动产生旋转气流，旋转的气流在抽水管63内产生吸力以并在进水管231内产生推力，则旋转气流通过抽水管63将水吸入并通过进水管231排入到储水腔23内，有效利用了烟气动能，节省了泵水时的电能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器，包括烟气管(1)，其特征在于，所述烟气管(1)的外侧壁上环绕安装有蒸汽罐(2)，所述蒸汽罐(2)的下端安装有进水管(231)，所述蒸汽罐(2)的上方安装有一级排气管(222)和安全管(221)，所述一级排气管(222)上安装有连接管(2221)，所述蒸汽罐(2)内安装有分隔板(21)，所述分隔板(21)的上下层分别为蒸汽腔(22)和储水腔(23)，所述烟气管(1)的内壁上对称安装有多个固定器(102)，多个所述固定器上分别安装有多个螺旋热管(3)，所述螺旋热管(3)的上端口和下端口分别延伸至蒸汽腔(22)和储水腔(23)内，所述烟气管(1)的内壁上环形安装有多个导流板(101)，所述烟气管(1)的内壁上安装有二级升温热管(4)，所述二级升温热管(4)包括进气口(41)和出气口(42)，所述二级升温热管(4)的进气口(41)延伸至烟气管(1)的外侧并与连接管(2221)连接，所述螺旋热管(3)包括外管壁(31)和内管壁(32)，所述外管壁(31)和内管壁(32)之间设置有真空腔(33)，所述真空腔(33)内填充有超导热粉(331)，所述螺旋热管(3)的内管壁(32)上等距安装有多个多孔缓流板(321)。
2.根据权利要求1所述的一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器，其特征在于，所述导流板(101)的安装高度环绕递减，多个所述导流板(101)与多个螺旋螺旋热管(3)间次安装。
3.根据权利要求1所述的一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器，其特征在于，所述二级升温热管(4)的组成结构与螺旋热管(3)的组成结构相同。
4.根据权利要求1所述的一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器，其特征在于，所述烟气管(1)的外侧壁上等距安装有多个蒸汽罐(2)，所述二级升温热管(4)的进气口(41)延伸至烟气管(1)的外侧并安装有集气管(5)，所述集气管(5)上安装有多个支管(51)，且多个支管(51)分别连接多个一级排气管(222)，每个所述支管(51)上均安装有电磁阀(511)，上层的所述进水管(231)与下层的安全管(221)连接。
5.据权利要求1所述的一体式二级升温高效节能热管蒸汽发生器，其特征在于，所述烟气管(1)的下端内壁安装有气动液泵(6)，所述气动液泵(6)包括安装在烟气管(1)内壁上的环形泵壳(61)，所述环形泵壳(61)的内环密封转动安装有内环壁圈(62)，所述内环壁圈(62)的内壁上安装有气流扇叶(621)，所述内环壁圈(62)的外壁上环形等距安装有多个泵叶(622)，所述进水管(231)的下端延伸至环形泵壳(61)内，所述环形泵壳(61)上安装有抽水管(63)，所述抽水管(63)远离环形泵壳(61)的一端延伸至烟气管(1)的外侧。
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