[發明專利]一種帶有預熱器和過熱器的蒸汽發生器

有效

• 申請號: 201910856007.6
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110578915B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 王政偉;張鄭周;劉璇;紀國劍;李森
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: F22B1/02
• 分類號: F22B1/02;F22B1/18;F22D1/00;F22G1/00
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 于桂賢

本發明屬于熱能利用技術領域，涉及一種帶有預熱器和過熱器的蒸汽發生器，包括過熱器、蒸發器、預熱器。主要特征是利用一組U形蒸發管通過熱媒A、B分配室將過熱器、蒸發器、預熱器串連成一個整體式結構；U形蒸發管的進口直管和過熱器的換熱管A的出口端與熱媒A分配室連通，U形蒸發管的出口直管和預熱器換熱管B的進口端與熱媒B分配室連通。熱媒依次流經過熱器、熱媒A分配室、蒸發器、熱媒B分配室和預熱器來完成對蒸汽的過熱、水的蒸發和水的預熱過程，使冷熱流體逆向流動，增加傳熱溫差和熱媒的進出口溫差，提高熱媒的能源利用率。本發明具有結構緊湊、安裝空間少、提高熱能利用率和效率，可獲得良好的經濟社會效益。

技術領域

本發明涉及熱能利用技術領域，特別是涉及一種帶有預熱器和過熱器的蒸汽發生器。

背景技術

在太陽能光熱發電系統中，由于天氣、晝夜和季節的變化，使得太陽能接收器得到光熱負荷波動很大，而后續汽輪發電機組往往需要穩定的負荷來達到高效安全可靠運行，這就需要有容量足夠大的蓄熱放熱裝置來平衡兩者之間的差異。同樣在熱電聯產供熱系統，鍋爐及汽輪發電機組在穩定的熱負荷下才能獲得高效穩定運行，但是所需產生熱負荷和生活熱負荷由于受到產生周期和班次、居民生活習慣等原因存在著較大的差異，這種供需上的差異將造成供熱系統低效運行和能源的浪費。因此在這些能源生產及輸送領域需要大容量的儲熱裝置來穩定系統供需上的不平衡。目前蓄熱技術分為顯熱蓄熱、相變蓄熱以及熱化學蓄熱，而在光熱發電和熱電聯產供熱領域，應用最為廣泛的是顯熱和相變蓄熱。在熱量存儲和提取過程中存在的技術難題是，如何來提高蓄熱放熱過程的熱效率及效率，否則將造成較大的能源浪費及可能損失。

在現有光熱發電系統和熱電聯產系統中，為了提高蒸汽的發電效率和提高熱媒的利用率，需要將飽和蒸汽過熱為一定溫度的過熱蒸汽，同時也需要將低溫水進入預熱器加熱到接近對應壓力的飽和溫度后，再進入蒸汽發生器，這樣才能充分地利用蒸發器的換熱面積和熱媒的顯熱。但現有技術的蒸汽發生器由于本體結構上限制，一般只能產生飽和蒸汽，當需要用過熱蒸汽時，需加裝獨立的過熱器或其他輔助加熱設備，當需要將過冷水加熱到飽和水時，需加裝獨立的預熱器(也稱省煤器)，這樣過熱器和預熱器與主體蒸發器獨立安裝運行，需要用管道連接各設備進出管口，增加了安裝空間和制造成本，同時在熱量提取及傳遞過程中會造成更多的能源浪費及熱量品質降低，使整個發電供熱系統的熱效率和效率降低，本發明就是解決目前遇到的技術問題。

本發明提供一種帶有預熱器和過熱器的蒸汽發生器，具有結構緊湊，制造成本低和安裝空間少；同時在熱量交換過程中，水的預熱、蒸發、過熱三個階段均在一個主體設備中進行，能充分利用蒸發器的換熱面積和高溫熱媒的顯熱，使得低溫過冷水能夠生成更高溫度的過熱蒸汽，提高了蓄熱放熱的熱效率及效率，并且可調節過熱器上管板A和預熱器下管板B來調節各自的換熱面積，從而調節過熱蒸汽的出口溫度和水的預熱溫度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：減少換熱設備分散布置后帶來的能源浪費和品質的下降，降低可能損失，節約能源，提高蓄熱放熱系統使用效率，同時能使主體設備結構緊湊，節約空間和降低成本。

本發明解決其技術問題所要采用的技術方案是：一種帶有預熱器和過熱器的蒸汽發生器，包括過熱器、蒸發器、預熱器、熱媒A分配室和熱媒B分配室。所述的U形蒸發管由進口直管、U形管、出口直管三部分組成，且倒置于蒸發器的水空間殼體內，其進口直管穿過管板與熱媒A分配室連通，其出口直管穿過管板與熱媒B分配室內連通；而過熱器的換熱管A穿過上管板A與熱媒A分配室連通，預熱器的換熱管B穿過上管板B與熱媒B分配室連通，這樣利用一組U形蒸發管通過熱媒A、B分配室將過熱器、蒸發器、預熱器串連成整體式結構。同時在蒸發器上的汽空間殼體頂部裝有飽和蒸汽出口管并通過管道與過熱器上的蒸汽進口管連通，蒸發器上的水進口管通過管道與預熱器上的水出口管連通。