蒸汽发生器的制作方法

1.本发明涉及热能设备技术领域，具体地，涉及一种蒸汽发生器。


背景技术：

2.相关技术中，常通过锅炉来生产蒸汽，具体使用时，首先需要加热锅炉的锅筒，然后，通过高温的锅筒对工质加热，由此，存在蒸汽的生成时间长、热量的传递效率低以及热量的利用率低的缺陷。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种蒸汽发生器，该蒸汽发生器具有蒸汽的生成时间短、热量的传递效率高以及热量的利用率高的优点。
4.根据本发明实施例的蒸汽发生器包括筒体和烧嘴，所述筒体具有用于容纳工质的容纳腔；所述烧嘴插设于所述容置腔内，所述烧嘴的至少部分位于所述工质的液面之下，所述烧嘴具有向所述工质内输入燃气的第一气道和向所述工质内输入助燃气的第二气道。
5.根据本发明实施例的蒸汽发生器，避免了中间导热介质的引入，高温烟气直接与液体水接触并换热，由此，热量的传递效率高，水蒸汽的生成时间短，同时，传热过程中的热损耗少，热量的利用率高，从而节约了能源。
6.在一些实施例中，所述第一气道的出气口邻近所述第二气道的出气口。
7.在一些实施例中，所述第一气道有多个并沿所述烧嘴的周向间隔分布，所述第二体气道有多个并在所述烧嘴的周向间隔分布，多个所述第二气道环绕多个所述第一气道。
8.在一些实施例中，所述第一气道的数量少于所述第二气道的数量，所述第一气道的横截面面积小于所述第二气道的横截面面积。
9.在一些实施例中，所述烧嘴上设有在其径向延伸的第一管段和第二管段，所述第一管段和多个所述第一气道的上端连通，所述第二管段和多个所述第二气道的上端连通。
10.在一些实施例中，所述蒸汽发生器还包括限流件，所述限流件和所述筒体相连并位于容置腔内，所述限流件置于所述烧嘴的下端的上方，所述限流件用于限制筒体内高温气体的排出流量。
11.在一些实施例中，所述限流件包括气流罩，所述气流罩为锥形罩，所述气流罩和所述烧嘴同轴，所述气流罩的壁面设有均匀分布的多个通气孔。
12.在一些实施例中，所述蒸汽发生器还包括套管，所述套管置于所述容纳腔内并套设于所述烧嘴上，所述套管的第一端和所述气流罩同轴相连，所述套管的第二端和所述筒体相连。
13.在一些实施例中，所述筒体顶部设有气体出口。
14.在一些实施例中，所述筒体上设有补水口，所述补水口上设有用于控制其开闭的阀门。
附图说明
15.图1是根据本发明实施例的蒸汽发生器的示意图。
16.图2是根据本发明实施例的蒸汽发生器的气流罩的示意图。
17.图3是根据本发明实施例的蒸汽发生器的气流罩的展开后的局部结构示意图。
18.图4是根据本发明实施例的蒸汽发生器的烧嘴的横截面示意图。
19.附图标记：1、筒体；11、容置腔；12、气体出口；13、补水口；2、烧嘴；21、第一气道；22、第二气道；23、第一管段；24、第二管段；3、限流件；31、气流罩；32、通气孔；4、套管。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.下面结合附图1-4描述根据本发明实施例的蒸汽发生器。
22.如图1和图4所示，根据本发明实施例的蒸汽发生器包括筒体1和烧嘴2，筒体1具有用于容纳工质的容置腔11。烧嘴2插设于容置腔11内，烧嘴2的至少部分位于工质的液面之下，烧嘴2具有向工质内输入燃气的第一气道21和向工质内输入助燃气的第二气道22。
23.需要说明地，第一气道21内的燃气和第二气道22内的助燃气体均为高速高压的气流，其中，工质是液体水。
24.根据本发明实施例的蒸汽发生器，首先，在烧嘴2出口处点燃燃气和助燃气体，燃气和助燃气体在此处燃烧反应并形成火焰，之后，将烧嘴2插设于容置腔11内，烧嘴2出口深入容置腔11内工质的液面以下，高速高压的燃气气流和助燃气体气流将会冲击烧嘴2出口附近的工质并在此形成气体空穴。
25.燃气和助燃气体在气体空穴内剧烈反应并释放大量热量，该热量使得液体水的温度急剧上升并迫使液体水汽化而形成水蒸汽。
26.本实施例中避免了中间导热介质的引入，高温烟气直接与液体水接触并换热，由此，热量的传递效率高，水蒸汽的生成时间短，同时，传热过程中的热损耗少，热量的利用率高，从而节约了能源。另外，气体空穴的外围被液体水包覆，换热面积大，加快了液体水的沸腾，从而进一步减少水蒸汽的生成时间。
27.具体地，燃气的主要成分可以是甲烷，助燃气体可以是空气。
28.具体地，第一气道21的长度方向在烧嘴2的长度方向延伸，第二气道22的长度方向在烧嘴2的长度方向延伸。
29.为了便于理解，图1中的a所示为工质/液体水的液面，图1中的箭头b所示为蒸汽发生器的上下方向。
30.在一些实施例中，第一气道21的出气口邻近第二气道22的出气口。
31.由此，便于由第一气道21的出气口喷出的燃气和由第二气道22的出气口喷出的助燃气体的混合，使得燃烧更加的充分，进一步提高能源的利用率。
32.具体地，第一气道21的出气口位于烧嘴2的底端，第二气道22的出气口位于烧嘴2的底端，第一气道21的出气口和第二气道22的出气口共同构成烧嘴2出口。
33.在一些实施例中，如图4所示，第一气道21有多个并沿烧嘴2的周向间隔分布，第二体气道有多个并在烧嘴2的周向间隔分布，多个第二气道22环绕多个第一气道21。
34.换言之，第一气道21相对于第二气道22更靠近烧嘴2的轴心。
35.由此，多个第一气道21可以将燃气分为多股喷出，多个第二气道22可以将助燃气体分为多股喷出，而喷出的单股燃气的气流直径更窄，更便于与助燃气体进行深层混合，由此，提高了两者之间的混合均匀度，提升了燃气的燃烧效率，加快了热量的释放和水温的升高，同时，进一步提高了燃气能源的利用率。
36.另外，多个第一气道21和多个第二气道22的分布方式扩大了气体空穴的形成区域，增加了高温气体和液体水的换热面积。
37.在一些实施例中，如图4所示，第一气道21的数量少于第二气道22的数量，第一气道21的横截面面积小于第二气道22的横截面面积。
38.以上设计使得燃气在气体空穴内的燃烧形式为贫燃料燃烧，也即燃气恰好完全反应所需的助燃气体量少于实际提供的助燃气体量，由此，进一步保证燃气的燃烧更加充分和完全，进一步提高了能源的利用率，另外，该设计也最大程度地避免了因燃气燃烧不完全而产生有害气体的问题。
39.具体地，第一气道21的数量有10个，第一气道21的直径为4mm。第二气道22的数量有11个，第二气道22的直径为12mm。
40.在一些实施例中，如图1所示，烧嘴2上设有在其径向延伸的第一管段23和第二管段24，第一管段23和多个第一气道21的上端连通，第二管段24和多个第二气道22的上端连通。
41.第一管段23和第二管段24均用于与进气系统相连，以便于经第一管段23向第一气道21通入燃气以及经第二管段24向第二管道通入助燃气体。
42.在一些实施例中，如图1所示.蒸汽发生器还包括限流件3，限流件3和筒体1相连并位于容置腔11内，限流件3置于烧嘴2的下端的上方，限流件3用于限制筒体1内高温气体的排出流量。
43.换言之，限流件3置于烧嘴2出口/第一气道21出气口/第二气道22出气口的上方。
44.燃烧形成的高温气体如烟气(燃烧产物)以及水蒸汽等，通过限流件3时，流量受到限制，减缓了高温气体的排出，从而增加了其在液体水中的停留时间和与液体水的接触换热的时间，进一步加剧了液体水的沸腾和蒸发，强化了液体水的汽化效果，从而提高了蒸发效率和能量的利用率。
45.另外，限流件3也减缓了燃气和助燃气体的排出，增加了两者在工质内的停留时间，提升了两者的反应率，进一步增大了燃烧的充分程度，加剧了热量的释放。从而提高了能量的利用率和蒸汽发生器的生产效率。
46.在一些实施例中，如图2和图3所示，限流件3包括气流罩31，气流罩31为锥形罩，气流罩31和烧嘴2同轴，气流罩31的壁面设有均匀分布的多个通气孔32。
47.多个通气孔32分布方式既保证了正常通气，又对高温气体的流动产生了阻尼，从而延长了高温气体在工质中的停留时间。
48.具体地，气流罩31的壁面与容置腔11的横截面大小匹配，即气流罩31的罩面基本上可以完全覆盖容置腔11的横截面区域。
49.具体地，通气孔32的直径为5mm。
50.可以理解地，多个通气孔32布满气流罩31的壁面。
51.在一些实施例中，如图1所示，蒸汽发生器还包括套管4，套管4置于容置腔11内并套设于烧嘴2上，套管4的第一端和气流罩31同轴相连，套管4的第二端和筒体1相连。
52.套管4用于隔开液体水和烧嘴2并用于连接气流罩31和筒体1，烧嘴2由套管4插入筒体1并将烧嘴2出口置于气流罩31的下方，由此，套管4的设计便于烧嘴2的准确对位和快速到位。
53.具体地，套管4的第二端和筒体1的顶壁相连，气流罩31通过套管4连接在筒体1上，筒体1用于承载套管4和气流罩31的重力。
54.其中，烧嘴2和筒体1可拆卸相连，具体可以是，烧嘴2和筒体1通过卡扣相连，或者，烧嘴2和筒体1通过法兰相连，或者烧嘴2和筒体1通过螺纹相连。
55.具体地，烧嘴2或套管4上可设置耐高温密封圈，当两者配合后，耐高温密封圈可以封堵两者之间的缝隙，由此，避免了容置腔11内的高温气体从烧嘴2和套管4的缝隙外溢。
56.在一些实施例中，如图1所示，筒体1顶部设有气体出口12。
57.气体出口12用于排出高温烟气和水蒸汽。
58.其中，气体出口12通过烟道或管道连接外部设备，以进行后续处理。
59.在一些实施例中，如图1所示，筒体1上设有补水口13，补水口13上设有用于控制其开闭的阀门。
60.补水口13用于容置腔11内水位下降时及时补充液体水，由此保证水蒸汽的继续产出。
61.需要说明地，在生产水蒸汽时，应通过阀门关闭补水口13，由此，避免水蒸汽通过补水口13外溢。另外，在补水时，应停止水蒸汽的产出过程。
62.具体地，阀门是电磁阀。
63.综上，根据本发明实施例的蒸汽发生器，高温水蒸汽的产出时间短，生产效率高，可以随用随生成，同时，本发明的蒸汽发生器能够最大程度地利用燃烧的反应热。
64.本发明的蒸汽发生器实现了浸没燃烧，即将燃气和助燃气体直接喷入液体水中，通过气体喷入的动能在水中形成气体空穴，燃气和助燃气体直接在气体空穴内燃烧，随后燃烧产生的高温气体直接与液体水接触换热。
65.气体的燃烧、蒸发直接在同一容器(即筒体1)内完成，相比于相关技术中设置燃烧室和结构室的蒸发器，本发明的蒸汽发生器的结构更加简洁和紧凑，制造成本低，占用空间小。
66.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
67.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
68.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
69.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征液体水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征液体水平高度小于第二特征。
70.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
71.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。