真空熱水鍋爐制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種真空熱水鍋爐，包括至少一個蒸汽發(fā)生單元和蒸汽冷凝單元；蒸汽發(fā)生單元的爐膛和煙管設(shè)于真空鍋內(nèi)；煙管與爐膛相連通；真空鍋內(nèi)設(shè)有熱媒水；每個蒸汽冷凝單元的蒸汽冷凝換熱管束設(shè)于殼體內(nèi)且蒸汽冷凝換熱管束的一端與被加熱冷水的進(jìn)水管相連通，蒸汽冷凝換熱管束的另一端與被加熱冷水的出水管相連通；蒸汽發(fā)生單元與每個蒸汽冷凝單元之間分別通過蒸汽管道相連通；每個蒸汽冷凝單元與蒸汽發(fā)生單元之間分別通過冷凝回水管道相連接。該真空熱水鍋爐能減弱管束效應(yīng)、能增大蒸汽干度且能實現(xiàn)更靈活、更有效的多效換熱。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)公開了一種真空熱水鍋爐，包括至少一個蒸汽發(fā)生單元和蒸汽冷凝單元；蒸汽發(fā)生單元的爐膛和煙管設(shè)于真空鍋內(nèi)；煙管與爐膛相連通；真空鍋內(nèi)設(shè)有熱媒水；每個蒸汽冷凝單元的蒸汽冷凝換熱管束設(shè)于殼體內(nèi)且蒸汽冷凝換熱管束的一端與被加熱冷水的進(jìn)水管相連通，蒸汽冷凝換熱管束的另一端與被加熱冷水的出水管相連通；蒸汽發(fā)生單元與每個蒸汽冷凝單元之間分別通過蒸汽管道相連通；每個蒸汽冷凝單元與蒸汽發(fā)生單元之間分別通過冷凝回水管道相連接。該真空熱水鍋爐能減弱管束效應(yīng)、能增大蒸汽干度且能實現(xiàn)更靈活、更有效的多效換熱?！緦＠f明】真空熱水鍋爐
本專利技術(shù)涉及鍋爐
，更確切地說涉及一種真空熱水鍋爐。
技術(shù)介紹
真空熱水鍋爐就是內(nèi)部密閉腔通過真空抽氣后形成一個真空腔，燃燒使熱媒水在真空腔中沸騰汽化產(chǎn)生負(fù)壓水蒸氣，蒸汽在換熱管外凝結(jié)，將管內(nèi)冷水加熱升溫并通至用戶，水蒸氣凝結(jié)后形成水滴流回?zé)崦剿?，重新被加熱汽化，如此完成整個循環(huán)。真空熱水鍋爐分為蒸發(fā)和冷凝兩個單元。目前市場上的真空熱水鍋爐的蒸發(fā)單元和冷凝單元是一體式結(jié)構(gòu)，即蒸發(fā)單元和冷凝單元在一個真空腔內(nèi)。換熱管束完全裸露地布置在鍋爐內(nèi)的汽空間中。燃燒室和煙管浸沒在液體熱媒中加熱熱媒，熱媒沸騰蒸發(fā)的蒸汽在浮力的作用下上升至換熱管束，在管束外凝結(jié)成液體，液體又在自身重力的作用下滴落回到液體空間。這種結(jié)構(gòu)的真空熱水鍋爐雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但存在以下缺陷: 1、管外冷凝的管殼式換熱器中通常都有很強(qiáng)的管束效應(yīng)，即上層管子冷凝的液體在重力的作用下會脫離原本附著的表面，滴落到下層管子的表面，在下層管子的表面形成一道液膜，而液膜的存在增大了下層管子換熱過程中的熱阻。此種管束效應(yīng)使傳熱過程惡化，直接造成出水溫度不穩(wěn)定，從而影響用戶的正常使用。同時降低換熱系數(shù)，使單位面積的換熱量降低，要達(dá)到單位時間內(nèi)所要求的換熱量，就必須采用更多的管子，而管束的增加又會加重管束之間的負(fù)面影響。目前的一體式真空熱水鍋爐的管束效應(yīng)更加嚴(yán)重，即真空熱水鍋爐內(nèi)的熱媒在受熱沸騰蒸發(fā)為蒸汽時向上運動，具有向上的浮力，冷凝的液體在重力的作用下向下滴落，這兩種情況在鍋爐內(nèi)部同時發(fā)生，且沒有明顯的分界面。蒸汽對管外凝結(jié)水的浮力抵消了一部分重力，阻礙了液體及時從管子表面排出，下落的液體也阻礙了蒸汽上升，造成部分中間的管子沒有參與換熱，浪費了大量的換熱面積，也使部分管子中的被加熱冷水沒有加熱到需要的溫度，導(dǎo)致被加熱水的出水溫度波動很大。只有當(dāng)上層管子沒有參加換熱時，冷凝的液體減少，蒸汽才能正常擴(kuò)散到上層以及中間的換熱管周邊，與這些未參與換熱的換熱管束進(jìn)行換熱，當(dāng)換熱充分，冷凝的液體增多時，蒸汽通道再次被阻塞，開始了新一輪的循環(huán)。因此，傳熱過程總是忽強(qiáng)忽弱，循環(huán)冷水的出水溫度也會波動不定。2、這種傳熱強(qiáng)度的不穩(wěn)定也會導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部壓力的強(qiáng)烈波動。真空鍋爐在運行時，由于鍋內(nèi)被抽真空，熱媒需要蒸發(fā)一部分蒸汽維持蒸發(fā)壓力才能產(chǎn)生特定溫度下的蒸汽。因此，真空熱水鍋爐內(nèi)部汽空間的蒸汽一部分用來對換熱管束放熱冷凝成液體，一部分要用來維持真空鍋爐內(nèi)的壓力。為了獲取特定溫度的蒸汽，鍋內(nèi)需要維持壓力的穩(wěn)定，冷凝掉的氣體需要及時補(bǔ)充進(jìn)來才能維持壓力的平衡。研究表明，真空空間內(nèi)同時存在的沸騰與冷凝之間產(chǎn)生了很大的影響，導(dǎo)致原本單純的冷凝和沸騰變得更加復(fù)雜。換熱的強(qiáng)弱對壓力波動有直接影響。而真空熱水鍋爐內(nèi)部由于存在強(qiáng)烈的管束效應(yīng)，使傳熱過程忽強(qiáng)忽弱，導(dǎo)致了內(nèi)部壓力的持續(xù)波動。壓力的波動又會反過來影響飽和蒸汽的蒸發(fā)溫度。蒸發(fā)溫度不穩(wěn)定，又會加重傳熱過程的不穩(wěn)定。目前的一體式真空熱水鍋爐內(nèi)，這種特有的持續(xù)的壓力波動正是讓管束效應(yīng)表現(xiàn)更強(qiáng)烈的原因。由于壓力的不穩(wěn)定，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)真空熱水鍋爐中很大比例的蒸汽都是非飽和蒸汽，蒸汽中含有很多液滴，這些液滴會交雜在蒸汽中附著到換熱管表面時，不僅不能與換熱管發(fā)生相變換熱，而且會增加液膜的厚度，增大換熱熱阻。蒸汽的干度的不確定也是導(dǎo)致?lián)Q熱過程不穩(wěn)定的一個因素。 3、為實現(xiàn)多效換熱，市場上出現(xiàn)了多效真空熱水鍋爐，即在真空鍋爐內(nèi)的汽空間增加換熱器的管束，然后將不同部分管束的水引出作為不同的用處，但是目前的一體式真空熱水鍋爐的這些管束都設(shè)置在同一個汽空間內(nèi)。這種多效換熱真空熱水鍋爐靈活性較差，往往受到汽空間體積大小的限制而無法實現(xiàn)更多效的換熱。而且在同一個空間內(nèi)增設(shè)管束會影響整體的換熱效果。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是，提供一種能減弱管束效應(yīng)、能增大蒸汽干度且能實現(xiàn)更靈活、更有效的多效換熱的真空熱水鍋爐。本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的真空熱水鍋爐，包括蒸汽發(fā)生單元和蒸汽冷凝單元；所述的蒸汽冷凝單元為至少一個；所述的蒸汽發(fā)生單元包括封閉的真空鍋、爐膛及煙管；所述的爐膛和煙管設(shè)于所述的真空鍋內(nèi)；所述的煙管與爐膛相連通；所述的真空鍋內(nèi)設(shè)有熱媒水；每個蒸汽冷凝單元均包括殼體和蒸汽冷凝換熱管束，所述的蒸汽冷凝換熱管束設(shè)于所述的殼體內(nèi)且所述的蒸汽冷凝換熱管束的一端與被加熱冷水的進(jìn)水管相連通，所述的蒸汽冷凝換熱管束的另一端與被加熱冷水的出水管相連通；所述的蒸汽發(fā)生單元與每個蒸汽冷凝單元之間分別通過蒸汽管道相連通，每個蒸汽管道的入口均連接在所述的真空鍋的上側(cè)，每個蒸汽管道的出口一一對應(yīng)地連接在每個殼體的上側(cè)；每個蒸汽冷凝單元與所述的蒸汽發(fā)生單元之間分別通過冷凝回水管道相連接，每個冷凝回水管道的入口均連接在所述的殼體的下側(cè)，每個冷凝回水管道的出口均連接在所述的真空鍋的下側(cè)。采用以上結(jié)構(gòu)后，本專利技術(shù)的真空熱水鍋爐，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點: 由于本專利技術(shù)的真空熱水鍋爐將蒸汽發(fā)生單元和蒸汽冷凝單元分成兩個獨立的單元，蒸汽發(fā)生單元和蒸汽冷凝單元之間通過蒸汽管道和冷凝回水管道進(jìn)行連接，使蒸汽發(fā)生單元產(chǎn)生的蒸汽通過蒸汽管道達(dá)到蒸汽冷凝單元，蒸汽冷凝單元中產(chǎn)生的液態(tài)熱媒水再通過冷凝回水管道到達(dá)蒸汽發(fā)生單元中，如此循環(huán)的過程具有以下優(yōu)點:本專利技術(shù)是在真空熱水鍋爐原理的基礎(chǔ)上，徹底改變了已有真空熱水鍋爐的結(jié)構(gòu)，不僅可以利用原本的真空熱水相變高效換熱的原理，而且改變了現(xiàn)有鍋爐中蒸汽通道和冷凝回水通道混為一體的情況，使得熱媒水的沸騰過程和冷凝過程發(fā)生在不同的單元中，讓原本從下往上沖刷的蒸汽改為從上往下沖刷，使冷凝液下降和蒸汽上升不會再互相阻礙，可減弱蒸汽冷凝單元中的管束效應(yīng)。蒸汽通過蒸汽管道由蒸汽發(fā)生單元進(jìn)入蒸汽冷凝單元，此過程存在流動阻力，蒸汽冷凝單元的壓力通常要稍低于蒸汽發(fā)生單元，由于存在這種壓差，當(dāng)蒸汽由蒸汽發(fā)生單元進(jìn)入蒸汽冷凝單元時，壓力逐漸降低，原本未飽和的蒸汽經(jīng)過絕熱膨脹后可增大蒸汽的干度，提高了冷凝蒸汽的質(zhì)量。綜上所述，本專利技術(shù)的真空熱水鍋爐可提高真空熱水鍋爐的換熱系數(shù)；改善真空熱水鍋爐出水溫度不穩(wěn)定的情況；同時還可實現(xiàn)多個蒸汽冷凝單元與蒸汽發(fā)生單元并聯(lián)，多個蒸汽冷凝單元之間互相不受影響，實現(xiàn)更靈活、更有效的多效換熱。作為本專利技術(shù)的一種改進(jìn)，每個蒸汽冷凝單元的殼體縱向高度均高于所述的蒸汽發(fā)生單元的真空鍋的縱向高度。采用此種結(jié)構(gòu)后，蒸汽冷凝單元的安裝位置高于蒸汽發(fā)生單元中熱媒水的液面，這樣在虹吸原理和重力的作用下，熱媒水會自發(fā)回流至蒸汽發(fā)生單元，不需要額外安裝泵，降低成本，使真空熱水鍋爐結(jié)構(gòu)更加簡單。作為本專利技術(shù)的另本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種真空熱水鍋爐，包括蒸汽發(fā)生單元（1）和蒸汽冷凝單元（2）；所述的蒸汽冷凝單元（2）為至少一個；其特征在于：所述的蒸汽發(fā)生單元（1）包括封閉的真空鍋（1.1）、爐膛（1.2）及煙管（1.3）；所述的爐膛（1.2）和煙管（1.3）設(shè)于所述的真空鍋（1.1）內(nèi)；所述的煙管（1.3）與爐膛（1.2）相連通；所述的真空鍋（1.1）內(nèi)設(shè)有熱媒水（1.4）；每個蒸汽冷凝單元（2）均包括殼體（2.1）和蒸汽冷凝換熱管束（2.2），所述的蒸汽冷凝換熱管束（2.2）設(shè)于所述的殼體（2.1）內(nèi)且所述的蒸汽冷凝換熱管束（2.2）的一端與被加熱冷水的進(jìn)水管（6）相連通，所述的蒸汽冷凝換熱管束（2.2）的另一端與被加熱冷水的出水管（7）相連通；所述的蒸汽發(fā)生單元（1）與每個蒸汽冷凝單元（2）之間分別通過蒸汽管道（3）相連通，每個蒸汽管道（3）的入口均連接在所述的真空鍋（1.1）的上側(cè)，每個蒸汽管道（3）的出口一一對應(yīng)地連接在每個殼體（2.1）的上側(cè)；每個蒸汽冷凝單元（2）與所述的蒸汽發(fā)生單元（1）之間分別通過冷凝回水管道（4）相連接，每個冷凝回水管道（4）的入口均連接在所述的殼體（2.1）的下側(cè)，每個冷凝回水管道（4）的出口均連接在所述的真空鍋（1.1）的下側(cè)。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李建新，丁亞琪，王永川，胡長興，吳勇平，鄭皎，
申請(專利權(quán))人：浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33