本發(fā)明涉及一種水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器及其蒸汽發(fā)生方法，屬于蒸汽發(fā)生器。
背景技術(shù)：
1、蒸汽發(fā)生器（steam?generator）是一種將水轉(zhuǎn)化為蒸汽的裝置，通過燃料燃燒、電能或其他能源將熱能傳遞給水，使其蒸發(fā)為蒸汽。其核心功能是高效、安全地產(chǎn)生符合要求的蒸汽，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、能源、醫(yī)療、食品加工等領(lǐng)域。
2、蒸汽發(fā)生器作為一種重要的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)、電力供應(yīng)、能源回收等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)蒸汽發(fā)生器需要通過儲水加熱產(chǎn)生蒸汽，產(chǎn)汽速度較慢，熱效率通常較低，且大多采用密閉結(jié)構(gòu)，一旦壓力超過臨界值，可能會發(fā)生爆炸。由于結(jié)構(gòu)緊湊，難以提供足夠的汽水分離空間，導(dǎo)致蒸汽干度低，濕蒸汽問題常見。濕蒸汽會降低熱交換效率，增加管道腐蝕風(fēng)險，甚至影響產(chǎn)品質(zhì)量。并且對于蒸汽系統(tǒng)中產(chǎn)生的不凝汽，容易附著在冷凝管表面形成氣膜，增加熱阻和能耗，并引發(fā)管道氧化和腐蝕等問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器及其蒸汽發(fā)生方法，采用水蓄能技術(shù)，水蓄能系統(tǒng)可迅速釋放儲存的熱能，短時間內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，滿足突增需求的同時緩沖外部能源輸入的波動（如可再生能源間歇性），確保蒸汽供應(yīng)連續(xù)穩(wěn)定。且通過水浴加熱，無明火燃燒，氮氧化物排放趨近于零，余熱回收率高且水浴介質(zhì)隔絕加熱元件與蒸汽的直接接觸，避免干燒爆炸風(fēng)險的同時配套泄壓閥保障系統(tǒng)安全。
2、為達到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：
3、第一方面，本發(fā)明提供了一種水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器，包括：
4、水浴蒸發(fā)器，所述水浴蒸發(fā)器頂部設(shè)有進熱室和過熱室，中部設(shè)有換熱室，底部設(shè)有汽水分離室，所述換熱室內(nèi)部設(shè)有換熱盤管和過熱管，所述換熱室外部設(shè)有流體進口和流體出口，所述換熱盤管兩端分別連接進熱室和汽水分離室，所述過熱管兩端分別連接過熱室和汽水分離室；所述過熱室設(shè)有過熱蒸汽出口，所述汽水分離室設(shè)有飽和蒸汽出口；所述進熱室設(shè)有純水入口；
5、循環(huán)泵，所述循環(huán)泵通過管路連接流體進口和流體出口，用于將高溫流體輸入換熱室并形成閉環(huán)循環(huán)；
6、泄壓閥，所述泄壓閥設(shè)置于水浴蒸發(fā)器頂部，與進熱室相連，用于在腔體壓力超過閾值時自動泄壓，并作為排放旁路將換熱過程中產(chǎn)生的不凝汽排出。
7、進一步的，還包括汽水隔板，所述汽水隔板安裝于水浴蒸發(fā)器頂部和底部，用于將腔體分隔為進熱室、過熱室、換熱室和汽水分離室。
8、進一步的，還包括氣水分離口，所述氣水分離口設(shè)置于水浴蒸發(fā)器底部，與汽水分離室相連，用于將分離后的液態(tài)水排出。
9、進一步的，還包括蓄能水箱，所述蓄能水箱一端與循環(huán)泵連接，另一端與流體出口連接，所述循環(huán)泵另一端與流體進口連接，所述蓄能水箱內(nèi)設(shè)置有液位傳感器和溫度傳感器，用于實時監(jiān)測液位高度及水溫。
10、進一步的，所述蓄能水箱、循環(huán)泵、流體進口以及流體出口組成的閉環(huán)管路中設(shè)有過濾裝置，用于去除流體中的雜質(zhì)，所述過濾裝置的過濾精度為10-50微米。
11、進一步的，所述泄壓閥的壓力閾值為系統(tǒng)工作壓力的1.2-1.5倍，且與外部報警裝置聯(lián)動，發(fā)出聲光報警。
12、進一步的，所述流體進口、流體出口、純水入口和蒸汽出口均采用標(biāo)準(zhǔn)化法蘭或卡箍式快接接頭。
13、進一步的，還包括自適應(yīng)控制單元，所述自適應(yīng)控制單元分別與液位傳感器、溫度傳感器循環(huán)泵以及泄壓閥電連接，所述自適應(yīng)控制單元內(nèi)置預(yù)置參數(shù)庫，用于根據(jù)接入流體進口的流量與溫度自動調(diào)節(jié)循環(huán)泵的功率及泄壓閥的壓力閾值。
14、第二方面，本發(fā)明提供一種前述任一項所述的水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器的蒸汽發(fā)生方法，包括：
15、通過循環(huán)泵將高溫流體經(jīng)流體進口輸入水浴蒸發(fā)器的換熱室，包裹換熱盤管進行間接加熱；
16、純水經(jīng)過純水入口進入換熱盤管受熱汽化形成飽和蒸汽，產(chǎn)出的飽和蒸汽進入汽水分離室分離后由飽和蒸汽出口排出，或者進入汽水分離室分離后進入過熱管二次過熱形成過熱蒸汽，隨即進入過熱室由過熱蒸汽出口排出；
17、其中，通過泄壓閥在腔體壓力超過閾值時自動泄壓，并作為排放旁路將換熱過程中產(chǎn)生的不凝汽排出。
18、進一步的，所述方法還包括：通過蓄能水箱內(nèi)設(shè)置的液位傳感器和溫度傳感器，實時監(jiān)測液位高度及水溫；根據(jù)液位上升速率與水溫變化趨勢，調(diào)整循環(huán)泵功率或啟動排水；當(dāng)液位達到上限且水溫大于設(shè)定閾值時，同步開啟氣水分離口和蓄能水箱上預(yù)設(shè)的冷卻旁路閥門，強制導(dǎo)出高溫水并注入低溫補水源。
19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果：
20、1、本發(fā)明提供一種水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器及其蒸汽發(fā)生方法，通過換熱盤管實現(xiàn)水浴加熱，無明火燃燒，氮氧化物排放趨近于零，余熱回收率高且水浴介質(zhì)隔絕加熱元件與蒸汽的直接接觸；
21、2、水蓄能技術(shù)可迅速儲存穩(wěn)定熱能，實時輸出穩(wěn)定蒸汽，實現(xiàn)即開即用；在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期（如夜間），利用低成本電能加熱水并儲存熱能，高峰期釋放蒸汽，顯著降低用電成本；
22、3、本發(fā)明蒸汽發(fā)生結(jié)構(gòu)生成高品質(zhì)的飽和蒸汽的同時可生成過熱蒸汽，蒸汽干度可達98%以上，飽和與過熱蒸汽可選，能夠滿足各種工業(yè)生產(chǎn)對蒸汽要求；
23、4、水蓄能水浴式結(jié)構(gòu)無爆炸，無干燒風(fēng)險，安全環(huán)保，并且能源節(jié)約率較高；
24、5、泄壓閥的設(shè)計可及時釋放腔內(nèi)壓力，使其腔內(nèi)壓力實時可調(diào)的同時增加安全保障；并作為排放旁路將換熱過程中產(chǎn)生的不凝汽排出，避免管道氧化和腐蝕等問題；
25、6、汽水隔板可有效隔絕水體，形成不同腔室以實現(xiàn)不同功能，使其產(chǎn)出干燥的飽和和過熱蒸汽，減少攜帶水分；
26、7、本發(fā)明采用模塊一體化設(shè)計，流體進口、流體出口、純水入口和蒸汽出口均采用標(biāo)準(zhǔn)化法蘭或卡箍式快接接頭；并且配有自適應(yīng)控制單元：內(nèi)置預(yù)置參數(shù)庫，根據(jù)接入管路的流量與溫度自動調(diào)節(jié)循環(huán)泵功率及泄壓閥閾值，無需人工校準(zhǔn)；實現(xiàn)即通即用，產(chǎn)出穩(wěn)定蒸汽。
1.一種水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器，其特征在于，還包括汽水隔板（9），所述汽水隔板（9）安裝于水浴蒸發(fā)器（1）頂部和底部，用于將腔體分隔為進熱室（11）、過熱室（15）、換熱室（13）和汽水分離室（14）。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器，其特征在于，還包括氣水分離口（8），所述氣水分離口（8）設(shè)置于水浴蒸發(fā)器（1）底部，與汽水分離室（14）相連，用于將分離后的液態(tài)水排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器，其特征在于，還包括蓄能水箱（17），所述蓄能水箱（17）一端與循環(huán)泵（16）連接，另一端與流體出口（4）連接，所述循環(huán)泵（16）另一端與流體進口（3）連接，所述蓄能水箱（17）內(nèi)設(shè)置有液位傳感器（18）和溫度傳感器（19），用于實時監(jiān)測液位高度及水溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述蓄能水箱（17）、循環(huán)泵（16）、流體進口（3）以及流體出口（4）組成的閉環(huán)管路中設(shè)有過濾裝置，用于去除流體中的雜質(zhì)，所述過濾裝置的過濾精度為10-50微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述泄壓閥（7）的壓力閾值為系統(tǒng)工作壓力的1.2-1.5倍，且與外部報警裝置聯(lián)動，發(fā)出聲光報警。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述流體進口（3）、流體出口（4）、純水入口（5）和蒸汽出口（6）均采用標(biāo)準(zhǔn)化法蘭或卡箍式快接接頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器，其特征在于，還包括自適應(yīng)控制單元，所述自適應(yīng)控制單元分別與液位傳感器（18）、溫度傳感器（19）循環(huán)泵（16）以及泄壓閥（7）電連接，所述自適應(yīng)控制單元內(nèi)置預(yù)置參數(shù)庫，用于根據(jù)接入流體進口（3）的流量與溫度自動調(diào)節(jié)循環(huán)泵（16）的功率及泄壓閥（7）的壓力閾值。
9.一種權(quán)利要求1-8任一項所述的水蓄能式水浴蒸汽發(fā)生器的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，所述方法還包括：通過蓄能水箱（17）內(nèi)設(shè)置的液位傳感器（18）和溫度傳感器（19），實時監(jiān)測液位高度及水溫；根據(jù)液位上升速率與水溫變化趨勢，調(diào)整循環(huán)泵（16）功率或啟動排水；當(dāng)液位達到上限且水溫大于設(shè)定閾值時，同步開啟氣水分離口（8）和蓄能水箱（17）上預(yù)設(shè)的冷卻旁路閥門，強制導(dǎo)出高溫水并注入低溫補水源。