[發明專利]一種分段式蒸汽發生器及其系統

有效

• 申請號: 201810039744.2
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108302516B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 葉爽;黃偉光
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: F22B1/30
• 分類號: F22B1/30;F22B35/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種分段式蒸汽發生器及其系統，一方面，通過計量泵控制水的流量；另一方面，通過分段式蒸汽發生器中的預熱段電控器控制預熱段加熱裝置及預熱段測溫元件，使得預熱段出口處的水液位的高度保持平穩，從而控制水和預熱段加熱裝置的接觸面積，保證汽化過程在一定換熱面積和換熱功率下進行，確保汽化過程的穩定性；通過分段式蒸汽發生器中的蒸發段電控器控制蒸發段加熱裝置、蒸發段測溫元件及蒸汽出口管測溫元件，使水蒸汽平穩蒸發并被逐漸加熱至蒸發段設定溫度，使得蒸汽出口管處獲得對水蒸汽的流量及溫度的高精度要求。

技術領域

本發明涉及一種用于產生蒸汽的加熱裝置，尤其涉及一種分段式蒸汽發生器及其系統。

背景技術

蒸汽發生器是現有技術中應用非常廣泛的一種加熱設備，是利用燃料或其他能源的能量把水加熱成水蒸汽的設備。蒸汽發生器制備的水蒸汽除了可應用于蒸汽動力裝置上，也可作為化學反應組分之一應用于很多領域，如應用于：鐵與水蒸汽反應制備氫汽、碳與水蒸汽反應制備水煤汽及甲烷與水蒸汽重整制氫等。然而，作為化學反應組分之一的水蒸汽在參與化學反應時，對水蒸汽的流量精度及溫度有較高的要求。以甲烷與水蒸汽重整制氫為例，水蒸汽的流量精度不僅對反應生成物的組分有重大的影響，而且如果水蒸汽的流量過少，還會引發積碳現象，從而導致催化劑損壞，反應無法繼續進行，因此，制備作為化學反應組分的水蒸汽對流量精度及溫度均有較為嚴格的要求。

目前，市面上存在多種蒸汽發生器，其特點是水蒸汽的流量及溫度波動大且無法精確控制。譬如管式電加熱蒸發器，其根據出口管處水蒸汽的溫度來控制管式電加熱蒸發器中的電加熱管的加熱功率。由于水蒸發過程中，不清楚電加熱管的加熱功率與水蒸汽的蒸發量是否匹配，往往造成如下現象：當電加熱管的加熱功率過高時，因水蒸汽的蒸發量大于進水量，而導致管式電加熱蒸發器中的水液位下降，相當于大幅度增加了管式電加熱蒸發器中的電加熱管的加熱功率，導致出口管處的水蒸汽的溫度過高；此后，通過控制器進行調節，使得電加熱管的加熱功率下降，然而因進水量與電加熱管的加熱功率的不匹配，管式電加熱蒸發器中的水液位又重新升高，即大幅度減少了管式電加熱蒸發器中電加熱管的加熱功率，導致出口管處的水蒸汽溫度又過低；如此出口管處的水蒸汽的流量及溫度波動的現象難以穩定，不能滿足作為化學反應組分的水蒸汽對流量及溫度的高精度要求。

綜上所述，開發一種在水蒸發過程中，可提供高精度的水蒸汽的流量及溫度的蒸汽發生器及其系統實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種分段式蒸汽發生器及其系統，用于解決現有技術中在水蒸發過程中，水蒸汽的流量及溫度難以精確控制的問題，實現了蒸汽發生器出口管處的水蒸汽的流量及溫度的精確控制，從而滿足作為化學反應組分的水蒸汽對流量及溫度的高精度要求。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種分段式蒸汽發生器，包括預熱段及位于所述預熱段上方的蒸發段，其中：

所述預熱段包含：

預熱段加熱裝置，所述預熱段加熱裝置被第一密封側壁所包圍，且所述預熱段加熱裝置與所述第一密封側壁間形成預熱段上升流道；

進水管，連接于所述第一密封側壁底部，所述預熱段上升流道的橫截面積小于所述進水管的橫截面積；

預熱段測溫元件，位于預熱段出口處，所述預熱段測溫元件在預熱段設定溫度下，將水轉換成水蒸汽，控制預熱段的水液位；以及

預熱段電控器，連接于所述預熱段測溫元件及所述預熱段加熱裝置，確保所述預熱段汽化過程的穩定；

所述蒸發段包含：

蒸發段加熱裝置，所述蒸發段加熱裝置被第二密封側壁所包圍，所述第二密封側壁與所述第一密封側壁連通，且所述蒸發段加熱裝置與所述第二密封側壁間形成蒸發段上升流道；

蒸發段測溫元件，位于蒸發段出口處，監控所述蒸發段水蒸汽的溫度；