小型蒸汽发生装置及其工作方法与流程

1.本发明属于燃烧换热领域，具体涉及一种小型蒸汽发生装置及其工作方法。


背景技术：

2.当前，市场上以燃油或燃气为燃料的蒸汽发生装置主要有两种类型，一种为锅炉，另一种为小型蒸汽发生器。
3.锅炉主要应用于大型取暖及蒸汽需求大的应用环境，针对小型设备，所需蒸汽量一般时，多采用小型蒸汽发生器，但当前市场上以燃油或燃气为加热燃料的小型蒸汽发生器，其在产生蒸汽时，未对蒸汽和水进行空间分离，导致蒸汽湿度加大，需在外部管路加装汽水分离器，增加了成本，降低了蒸汽的热利用率，同时，燃油或燃气燃烧产生的高温烟气中热量未进行再次回收利用，导致热利用率不佳。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种小型蒸汽发生装置及其工作方法，一方面通过内部结构的合理设计，在不用汽水分离器、节省成本的前提下实现汽水分离，提升蒸汽热利用率；另一方面通过对烟道系统的合理设计，汇集高温烟气，二次利用高温烟气对冷水进行加热，提升装置的热利用率，节省燃料的使用。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：小型蒸汽发生装置，包括燃烧室、汽水分离换热室、烟囱冒和连接管；其中，
6.所述燃烧室为中空的柱状结构，其底部为燃烧器接口；燃烧室上方设置所述汽水分离换热室；烟囱冒安装在汽水分离换热室顶部，连接部位形成密封；
7.所述汽水分离换热室包括集水室底板、换热室外围圈、集水室上板、集气室内围圈、集气室上盖板、换热管、进水管、排蒸汽管、液位传感器ⅰ、液位传感器ⅱ；
8.集水室底板为圆板，集水室底板上开设有多个换热管连接孔ⅰ；集水室底板水平固定在换热室外围圈底部；换热室外围圈为柱状结构，其顶部一端开设有u型槽；在换热室外围圈的上部开设有排蒸汽管接口，远离排蒸汽管接口一端的换热室外围圈下部开设有进水管接口；在靠近集水室底板和靠近u型槽底部的换热室外围圈上各开设有1个液位传感器安装孔；集水室上板由一块圆板和一块环形板组成，在圆板上开设有多个换热管连接孔ⅱ，换热管连接孔ⅱ的位置与换热管连接孔ⅰ的位置相对应，且相对应的换热管连接孔ⅰ与换热管连接孔ⅱ之间连接有换热管；集气室内围圈为带开口的立式结构，其底部与集水室上板边沿连接，开口处两端与换热室外围圈连接；集气室上盖板为带开口的圆环结构，且集气室上盖板与环形板能连接为一个完整的圆环结构；集气室上盖板内边沿与集气室内围圈的顶部连接，外边沿与换热室外围圈的顶部连接；进水管安装在进水管接口上，排蒸汽管安装在排蒸汽管接口上，液位传感器ⅰ和液位传感器ⅱ各安装在1个液位传感器安装孔上；
9.所述烟囱冒由u型罩、上封板、吸热管及电动阀组成；u型罩两侧各设置有1个安装吸热管的弧形安装孔，u型罩一端设有向内凹的圆弧缺口，该圆弧缺口与环形板配合连接；
上封板由一块凹板和一块圆形板构成；上封板的凹板和u型罩固定连接，且圆形板与圆弧缺口位于同一侧；吸热管的两端为直管a和直管b，中部为u型管；吸热管的两端分别与对应的弧形安装孔连接，且u型管位于u型罩(31)带圆弧缺口的一端；电动阀设置在直管a上；直管b和进水管通过连接管进行连接。
10.进一步地，集水室上板圆板的直径小于集水室底板的直径；环形板的外径等于集水室底板的直径。
11.进一步地，换热管的长度与u型槽底端至集水室底板底部的距离相同。
12.进一步地，上封板的圆形板直径与换热室外围圈外径相等；上封板的凹板长度与集气室上盖板的开口长度相等。
13.本发明还公开了上述小型蒸汽发生装置的工作方法，当开机时，电动阀在控制器的控制下打开，微压冷水经电动阀、吸热管、连接管流至汽水分离换热室；当位于高位的液位传感器ⅰ检测到水时，电动阀关闭，控制器启动安装于燃烧室的燃烧器点火燃烧，对汽水分离换热室中集水室中的水进行加热，集水室中的水产生蒸汽，蒸汽流至集气室，沸腾向上的水与蒸汽在集气室由于重力的不同进行分离，蒸汽向上运动经排蒸汽管向外供应；当集水室中的水量降至液位传感器ⅱ以下时，控制器控制电动阀打开对集水室加水；燃烧器工作时，燃烧室中燃烧形成的高温烟气经换热管流至烟气收集槽，对流经吸热管中的冷水进行加热。
14.本发明至少具有以下有益效果：
15.(1)通过集水室与集气室的结构设计，在液位传感器的控制下，产生蒸汽的水只集中在下方的集水室中吸热，产生的蒸汽聚集在集气室中，利于汽水分离，可降低蒸汽出口蒸汽的湿度，利于蒸汽的热利用；
16.(2)通过烟气收集槽的结构设计，将冷水先导流通过烟气收集槽，充分吸收烟气余热后，再补充至集水室进行加热，如此对烟气热量进行二次利用，有利于降低烟温，提升热利用率，节约能源。
附图说明
17.图1为本发明的内部结构图；
18.图2为本发明的俯视图；
19.图3为汽水分离换热室的内部结构图；
20.图4为汽水分离换热室的俯视图；
21.图5为集水室底板的示意图；
22.图6为换热室外围圈的示意图；
23.图7为集水室上板的示意图；
24.图8为集气室上盖板的示意图；
25.图9为烟囱冒的主视图；
26.图10为烟囱冒的后视图；
27.图11为图9的a-a向剖视图；
28.图12为u型罩的主视图；
29.图13为u型罩的侧视图；
30.图14为上封板的示意图；
31.图15为吸热管的示意图。
具体实施方式
32.现在参考附图描述本发明的实施例，本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.下面结合附图对本发明的使用进行详细说明：
35.如图1和图2所示，本发明提供的小型蒸汽发生装置，包括燃烧室1、汽水分离换热室2、烟囱冒3和连接管4；其中，
36.所述燃烧室1为中空的柱状结构，其底部为燃烧器接口11，用来和燃烧器连接；燃烧室1上方设置所述汽水分离换热室2，具体为：燃烧室1的顶部与汽水分离换热室2的集水室底板201密封连接；烟囱冒3安装在汽水分离换热室2顶部，连接部位形成密封；
37.如图3-图8所示，所述汽水分离换热室2包括集水室底板201、换热室外围圈202、集水室上板203、集气室内围圈204、集气室上盖板205、换热管206、进水管207、排蒸汽管208、液位传感器ⅰ209、液位传感器ⅱ210；
38.集水室底板201为圆板，集水室底板201上开设有多个换热管连接孔ⅰ2011；集水室底板201直径等于换热室外围圈202内径，集水室底板201水平固定在换热室外围圈202底部；换热室外围圈202为柱状结构，其顶部一端开设有u型槽2021；在换热室外围圈202的上部开设有排蒸汽管接口2022，远离排蒸汽管接口2022一端的换热室外围圈202下部开设有进水管接口2023；在靠近集水室底板201和靠近u型槽2021底部的换热室外围圈202上各开设有1个液位传感器安装孔2024；集水室上板203由一块圆板2032和一块环形板2033组成，在圆板2032上开设有多个换热管连接孔ⅱ2031，换热管连接孔ⅱ2031的位置与换热管连接孔ⅰ2011的位置相对应，且相对应的换热管连接孔ⅰ2011与换热管连接孔ⅱ2031之间连接有换热管206，即集水室上板203通过多根换热管206固定在集水室底板201上方；集水室上板203顶面与u型槽2021底端面平齐；集气室内围圈204为带开口的立式结构，开口处形成外折弯，其底部与集水室上板203边沿连接，开口处两端与换热室外围圈202连接；集气室内围圈204的横截面形状与集水室上板203边沿去掉环形板2033外边沿的形状相同；集气室上盖板205为带开口2051的圆环结构，且集气室上盖板205与环形板2033能连接为一个完整的圆环结构；集气室上盖板205内边沿与集气室内围圈204的顶部连接，外边沿与换热室外围圈202的顶部连接；进水管207安装在进水管接口2023上，排蒸汽管208安装在排蒸汽管接口2022上，液位传感器ⅰ209和液位传感器ⅱ210各安装在1个液位传感器安装孔2024上；
39.本发明中，集水室底板201、换热室外围圈202、集水室上板203以及换热管206共同构成了集水室211，换热室外围圈202、集气室内围圈204以及集气室上盖板205共同构成了
集气室212；集水室211和集气室212在同一个密封的腔体内，由于液位传感器的存在，水只能够达到位于上方的液位传感器处。汽水分离换热室2工作时，通过液位传感器控制水量，使水集中在集水室211中产生蒸汽，蒸汽再向上流至集气室212聚集，实现汽水分离，降低了排蒸汽管208排出蒸汽的湿度。
40.如图9-图15所示，所述烟囱冒3由u型罩31、上封板32、吸热管33及电动阀34组成；u型罩31两侧各设置有1个安装吸热管33的弧形安装孔311，u型罩31一端设有向内凹的圆弧缺口312，该圆弧缺口312与环形板2033配合连接，即圆弧缺口312所在圆的直径与环形板2033的外径相等；上封板32由一块凹板321和一块圆形板322构成(形状像乒乓球拍)；上封板32的凹板321和u型罩31固定连接，且圆形板322与圆弧缺口312位于同一侧；吸热管33的两端为直管a331和直管b332，中部为u型管333，直管a331和直管b332分别通过圆弧过渡段与u型管333连成一体；吸热管33的两端分别与对应的弧形安装孔311连接，且u型管333位于u型罩31带圆弧缺口312的一端；电动阀34设置在直管a331上；直管b332和进水管207通过连接管4进行连接。
41.本发明安装时，u型罩31插入到u型槽2021中，燃烧室1、换热室外围圈202与上封板32的圆形板322同轴；集水室上板203、集气室内围圈204与上封板32共同构成烟气收集槽5，吸热管33的u型管333置于烟气收集槽5中吸收烟气热量；同时，烟气亦可为集气室212中的蒸汽进行加热。
42.具体地，集水室上板203圆板2032的直径小于集水室底板201的直径；环形板2033所在的圆的外径等于集水室底板201的直径；换热管206的长度与u型槽2021底端至集水室底板201底部的距离相同；组装时，换热管206顶端面与集水室上板203顶端面平齐，换热管206底端面与集水室底板201底端面平齐，且集水室底板201与集水室上板203的圆板2032同轴(圆板2032的直径小于集水室底板201的直径)；上封板32的圆形板322直径与换热室外围圈202外径相等；上封板32的凹板321长度与集气室上盖板205的开口2051长度相等。
43.当然了，本发明中还包括有控制器，所述控制器分别与电动阀34、液位传感器ⅰ209、燃烧器以及液位传感器ⅱ210连接。
44.实施例2
45.本发明还提供了一种实施例1中小型蒸汽发生装置的工作方法，当开机时，电动阀34在控制器的控制下打开，微压冷水经电动阀34、吸热管33、连接管4流至汽水分离换热室2；当位于高位的液位传感器ⅰ209检测到水时，电动阀34关闭，控制器启动安装于燃烧室1的燃烧器点火燃烧，对汽水分离换热室2中集水室211中的水进行加热，集水室211中的水产生蒸汽，蒸汽流至集气室212，沸腾向上的水与蒸汽在集气室211由于重力的不同进行分离(即水回落)，蒸汽向上运动经排蒸汽管208向外供应；当集水室211中的水量降至液位传感器ⅱ210以下时，控制器控制电动阀34打开对集水室211加水；燃烧器工作时，燃烧室1中燃烧形成的高温烟气经换热管206流至烟气收集槽5，对流经吸热管33中的冷水进行加热，起到余热的二次收集利用。
46.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。