一种膜式蒸汽发生器制造技术

本发明专利技术涉及膜式蒸汽发生器，由给水管道、膜式蒸发管、出汽回水管道组成，所述给水管道包括给水总管和给水支管，给水从给水总管进口端流至给水支管末端；出汽回水管道包括出汽回水总管和出汽回水支管；膜式蒸发管的一端承接给水总管和或给水支管，另一端接通出汽回水总管和或出汽回水支管；出汽回水支管内的蒸汽上行从高位出汽端输出汇入出汽回水总管，回水下行从低位回水端汇入出汽回水总管；出汽回水总管内的蒸汽进一步上行与回水分离，最后由蒸汽输出口输出，回水进一步下行与蒸汽分离，最后由回水出口输出集入给水循环罐，再得到补充后实现循环给水。兼顾了汽包式锅炉和直流式锅炉的优点，同时又避免了它们的缺点，具有推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种膜式蒸汽发生器
本专利技术属于蒸汽发生设备
，具体涉及一种膜式蒸汽发生器。
技术介绍
能源在国民经济生活中具有重要地位，各行各业都离不开能源。工业用水蒸汽（一下简称为蒸汽）是一种主要的能源载体（热能、势能、动能）；蒸汽生产的设备主要是工业锅炉，由工业锅炉将煤炭、燃气、燃油或生物质等各种燃料由化学能转化为热能、势能（动能），为生产设备、设施和生活设施等提供热能；电厂由锅炉为蒸汽轮机提供势能热能，转化为发电机组的动能发电。所以，作为生产蒸汽的工业锅炉在工业生产中具有重要作用。现有的工业锅炉以给水受热汽化方式分主要有锅筒式锅炉、自然（或强制）循环式锅炉、直流式（水平型、垂直型、水平垂直混合型三种形式）锅炉，如附图1至3和附图4至6中所示的五种情况。锅筒式锅炉和自然（或强制）循环式锅炉都带有水汽分离的锅筒，所以统称为汽包式锅炉；汽包式锅炉由于汽包的大直径大长度，要做到高温高压下安全可靠运行就必须加大筒体壁厚，设备造价成本高；锅炉运行时，系统必须保持一定的水量；以一台生产10t/h蒸汽的汽包式锅炉为例，其上下汽包及受热列管总容积为12m3，正常运行时上汽包内液位维持在40～80%，系统持液量约10～11t水，每次停车后冷炉启动到正常供给蒸汽，需要消耗1～2小时先把这10～11t水加热至饱和点在需求蒸汽压力以上，才能正常供汽；停炉则需要18～24小时冷却降压。自然（或强制）循环式锅炉结构复杂，为避免锅炉给水中带入的盐类在联箱内浓缩富集，需要设置多处排放点定期排污。汽包式锅炉在供汽负荷变化时，需要对整体给水进行调节，升降负荷需要一个缓慢的过程。直流锅炉没有汽包，系统持液量仅为汽包式锅炉的1/2～1/4，只需要吸收较少的热量就可以使给水达到供汽压力下的沸点；冷炉点火约40～45分钟即可供给额定温度和压力的蒸汽；停炉需要约25分钟。直流锅炉没有循环功能，给水从进入系统到蒸汽出系统一次性通过，在受热管中完成加热、汽化、过热过程，这就要求加热列管需做到足够长度才能实现；需要设置专门的系统，以便在启动锅炉时有足够的给水通过受热管，饱和受热管不会因过热烧坏；直流锅炉在受热管加热流程固定的情况下，若燃料和给水比例失调，直流锅炉就不能保证供给合格蒸汽；因此，直流锅炉对自动调节和控制系统要求较高；由于是一次性通过，直流锅炉不能进行排污，给水中的盐分会在受热管内壁结垢，影响锅炉的经济、安全运行，因此，直流锅炉给水要求高，水处理投资和运行费用较高；由于直流锅炉受热管内是一次性通过，工质（工业软水）完全依靠给水泵的压力流经所有受热面，并且具有较大的质量流量；所以，给水泵出口压力要很较高，消耗功率大。综合以上所述，现有的工业锅炉有以下不足：1、汽包式锅炉由于汽包沉重，特种金属用量大；汽包笨重，制造、安装、运输不便；2、汽包式锅炉系统持液量巨大，开停车时间长；3、汽包式锅炉升降负荷反应缓慢，开停车能源浪费大；4、汽包式锅炉结构复杂，系统循环有死角，需要设置多处排放点排污；5、汽包式锅炉开停车能源浪费大；6、直流锅炉受热管流程长；7、直流锅炉需要设置专门系统处理开车时受热管烧管问题；8、直流锅炉对自动调节和控制系统要求较高；9、直流锅炉对水处理投资和运行费用高；10、直流锅炉给水泵功耗大。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有工业锅炉设备笨重、造价成本高、开停车时间长、开停车能源浪费大、负荷反应缓慢、结构复杂、受热管流程长、自动调节和控制系统要求高、水处理投资和运行费用高、给水泵功耗大等不足，提供一种兼有汽包式锅炉和直流锅炉优点的一种膜式蒸汽发生器，具有轻型、特种金属用量少、开停车时间短、对负荷反应迅速、结构简单、开停车能源浪费小、受热管流不长、对自动调节和控制系统要求一般、给水要求和费用一般、给水泵功耗一般等主要运行特点。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种膜式蒸汽发生器，主要由给水管道、膜式蒸发管、出汽回水管道组成，所述给水管道包括给水总管和给水支管，给水从给水总管进口端流至给水支管末端，保持一个方向流动，没有死角；所述出汽回水管道包括出汽回水总管和出汽回水支管；所述膜式蒸发管的一端承接给水总管和或给水支管，另一端接通出汽回水总管和或出汽回水支管，给水由给水总管或给水支管分配到膜式蒸发管，给水在膜式蒸发管内壁呈液膜沿管壁流动，膜式蒸发管受热，液膜升温直接汽化成饱和蒸汽，蒸汽随液膜一起流动进入出汽回水总管或出汽回水支管，未汽化的给水作为回水；出汽回水支管内的蒸汽或蒸汽和部分回水的混合物上行从高位出汽端输出汇入出汽回水总管，回水或回水和部分蒸汽的混合物下行从低位回水端汇入出汽回水总管；出汽回水总管具有高位的蒸汽输出口，和低位的回水出口，出汽回水总管内的蒸汽进一步上行与回水分离，最后由蒸汽输出口输出，回水进一步下行与蒸汽分离，最后由回水出口输出集入给水循环罐，再得到补充后实现循环给水。上述给水循环罐外接补充水管道，回水与补充水（工业软水）在给水循环罐内混合，由给水泵以恒定的流量和压力输送至给水总管，如此循环。优选地，在回水管路上设有排污口，可根据回水水质的具体情况实施排污，在蒸发过程中，给水中杂质含量会逐渐升高，基于液膜是不断更新，不断流动的，杂质不易在管壁内形成盐霜，但回水相比给水，其盐度或者杂质含量要更高，因此，视具体实际作业情况，对回水有规律地进行净化排污就十分必要。优选地，给水压力与出汽回水总管输出的饱和蒸汽压差是恒定的，压差控制范围在0.1～0.4MPa，给水质量流量控制为额定蒸发量的2～5倍；给水与饱和蒸汽压差优选控制在0.2～0.3MPa。所以，给水泵的功耗平稳，不大，加上补水泵功耗，总功耗仅比汽包式锅炉多出约10～25%，而同等蒸发规模的直流锅炉给水泵功耗约为汽包式锅炉的5～8倍。根据膜式蒸发管在系统中各点所处的不同压力和该管所处热能分布密集度不同，设置不同形式和不同规格的膜式蒸发管；由于给水泵提供的流量和压力是恒定的，蒸发器各点的膜式蒸发管内液膜分布也是稳定的。由于膜式蒸发器给水是过量的，所以，受热管内壁液膜稳定，不会发生破裂或断流，不存在传热恶化现象，负荷的任意变动不会影响系统安全运行，所以，蒸发器系统不需要直流锅炉系统那样精确严格的控制系统。本申请的膜式蒸汽发生器仅由给水管道、膜式蒸发管道、出汽回水管道组成，没有笨重的汽包，在煤粉燃烧器、燃气燃油燃烧器供热的蒸发器系统中，可采用轻型构架，将整个蒸汽发生器系统轻量化设置；由于没有厚壁汽包和汽包内储水，在开停过程中，蒸汽发生器各部分加热和冷却都更容易达到均匀；在冷态开车情况下，燃料正常燃烧供热后，蒸发器仅需2～5分钟即可正常提供合格温度和压力的蒸汽；由于蒸发器系统中给水是循环加热的，所以，蒸发管不需要象直流锅炉那样需要足够长的加热、汽化过程而设置很长的加热管。膜式蒸发管内给水以0.1～0.3mm厚的膜态分布，所以，整个蒸发器内持液量非常少；以10t/h蒸发量的膜式蒸汽发生器为例，整个蒸发器内持液量约0.2～0.3m3，蒸发管内持液量约0.03～0.06m3，而10t/h汽包式锅炉总持液量为10.2～11.2m3，列管持液量约5.7m3，膜式蒸发器综合持液量仅为汽包式锅炉的1/100～1/200，系统开停车过程中热能损失很少。由于膜式蒸发管的加热目标水量极少，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜式蒸汽发生器，其特征在于：主要由给水管道、膜式蒸发管、出汽回水管道组成，所述给水管道包括给水总管和给水支管，给水从给水总管进口端流至给水支管末端；所述出汽回水管道包括出汽回水总管和出汽回水支管；所述膜式蒸发管的一端承接给水总管和或给水支管，另一端接通出汽回水总管和或出汽回水支管，给水由给水总管或给水支管分配到膜式蒸发管，给水在膜式蒸发管内壁呈液膜沿管壁流动，膜式蒸发管受热，液膜升温直接汽化成饱和蒸汽，蒸汽随液膜一起流动进入出汽回水总管或出汽回水支管，未汽化的给水作为回水；出汽回水支管内的蒸汽或蒸汽和部分回水的混合物上行从高位出汽端输出汇入出汽回水总管，回水或回水和部分蒸汽的混合物下行从低位回水端汇入出汽回水总管；出汽回水总管具有高位的蒸汽输出口，和低位的回水出口，出汽回水总管内的蒸汽进一步上行与回水分离，最后由蒸汽输出口输出，回水进一步下行与蒸汽分离，最后由回水出口输出集入给水循环罐，再得到补充后实现循环给水。

【技术特征摘要】
1.一种膜式蒸汽发生器，其特征在于：主要由给水管道、膜式蒸发管、出汽回水管道组成，所述给水管道包括给水总管和给水支管，给水从给水总管进口端流至给水支管末端；所述出汽回水管道包括出汽回水总管和出汽回水支管；所述膜式蒸发管的一端承接给水总管和或给水支管，另一端接通出汽回水总管和或出汽回水支管，给水由给水总管或给水支管分配到膜式蒸发管，给水在膜式蒸发管内壁呈液膜沿管壁流动，膜式蒸发管受热，液膜升温直接汽化成饱和蒸汽，蒸汽随液膜一起流动进入出汽回水总管或出汽回水支管，未汽化的给水作为回水；出汽回水支管内的蒸汽或蒸汽和部分回水的混合物上行从高位出汽端输出汇入出汽回水总管，回水或回水和部分蒸汽的混合物下行从低位回水端汇入出汽回水总管；出汽回水总管具有高位的蒸汽输出口，和低位的回水出口，出汽回水总管内的蒸汽进一步上行与回水分离，最后由蒸汽输出口输出，回水进一步下行与蒸汽分离，最后由回水出口输出集入给水循环罐，再得到补充后实现循环给水。2.根据权利要求1所述的膜式蒸汽发生器，其特征在于：所述膜式蒸发管由顶部给水分配布膜段，中部膜式蒸发段和下部汽液分离段组成，所述顶部给水分配布膜段包括布膜器，由所述布膜器控制给水进料方向和进料量使直接沿壁成膜，或者组合均膜器再分配均匀布膜，使液膜在初始流速和重力作用下沿壁接触受热面以均匀的水膜状流下；所述中部膜式蒸发段，受热管在管外热源以辐射和对流传导方式提供热能，液膜不断交替流动，使得液膜整体均匀受热，给水吸收热能后由液相蒸发汽化，汽化的汽相蒸汽直接扩散到受热管中心空间；所述下部汽液分离段由汽相出口和液相出口组成，汽相出口在液相出口的上部，且开口朝向不同；水蒸气与未汽化的水向不同方向引导，形成蒸汽流和液流通道。3.根据权利要求2所述的膜式蒸汽发生器，其特征在于：所述布膜器主要有几种形式：板孔式布膜器、壁孔式布膜器、板环式布膜器和螺旋式布...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，
申请(专利权)人：高峰，
类型：发明
国别省市：江苏,32