一种蒸汽发生系统及用于产生高温蒸汽的方法与流程

本发明属于蒸汽发生设备，具体地说，涉及一种蒸汽发生系统及用于产生高温蒸汽的方法。

背景技术：

1、现有技术中，现有的高温固态及相变储热装置大多采用空气等中间介质从储热体中取热，然后通过外置的换热装置(如余热锅炉)与给水交换热量产生蒸汽。由于增加了中间介质，最终产生的蒸汽品质较低，而且热损失大。并且由于空气的热容较小，导热系数小，造成风机的电耗以及换热器的成本很高。若直接通水与高温固态蓄热体换热，因蒸发产生过高的热流密度，会对高压换热管产生很高的热应力，而现有常规换热管材料无法抵抗如此高的热应力，造成失效。直接使用低品位蒸汽替代空气，因需持续性提供低品位蒸汽，工艺成本过高。

2、有鉴于此特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种蒸汽发生系统，该蒸汽发生系统可以直接稳定的产生高温高压蒸汽，避免因采用中间介质造成的蒸汽品位的下降，和额外新增换热装置及中间换热介质的循环动力系统，既提高了蒸汽品位又减少了系统成本。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

3、一种蒸汽发生系统，包括：

4、启动蒸发器，所述启动蒸发器的入口与设于所述系统上游的供水单元连接；

5、外置蒸发器，所述外置蒸发器的入口与所述供水单元连接，所述外置蒸发器内设置至少一个放热管路；

6、热源，所述热源内设置至少一个吸热管路，且一个所述吸热管路与一个所述放热管路连通形成同级循环管路，相邻两级循环管路之间相互连通，以使得上级循环管路中的蒸汽依次经过该级循环管路内的吸热管路和放热管路后，再依次进入下级循环管路内的所述吸热管路和所述放热管路以此循环，所述启动蒸发器的出口与所述吸热管路的进口连通，所述外置蒸发器的出口与所述吸热管路的进口连通，所述吸热管路的出口与蒸汽出口管路连通。

7、在一些可选的实施方式中，所述同级循环管路内，所述吸热管路的出口与所述放热管路的进口连通，相邻两级循环管路间，所述上级循环管路内的放热管路出口与所述下级循环管路内的吸热管路进口连通。

8、在一些可选的实施方式中，所述外置蒸发器的出口和第一级所述吸热管路的进口连通，和/或所述启动蒸发器的出口和第一级所述吸热管路的进口连通。

9、在一些可选的实施方式中，所述循环管路的级数n满足下述条件；

10、

11、式中：h0ut为外置蒸发器出口的焓值；hin为外置蒸发器进口的焓值；hhi为由热源提供热量的第i级换热管组出口的焓值；chi为由热源提供热量的第i级换热管组进口的焓值。

12、在一些可选的实施方式中，任一所述吸热管路的出口与所述蒸汽出口管路连通。

13、进一步的，所述供水单元包括依次连通的除盐水供给装置、除氧器、给水泵。

14、在一些可选的实施方式中，所述给水泵通过第一阀门与所述启动蒸发器的进口连通；所述给水泵通过第二阀门与所述外置蒸发器的进口连通。

15、在一些可选的实施方式中，所述启动蒸发器的出口与所述除氧器连通；所述外置蒸发器的出口与所述除氧器连通。

16、在一些可选的实施方式中，所述蒸汽出口管路与所述除氧器连通。

17、在一些可选的实施方式中，任一所述吸热管路与所述蒸汽出口管路连通。

18、在一些可选的实施方式中，所述启动蒸发器包括电加热式蒸发器。

19、在一些可选的实施方式中，所述外置蒸发器包括立式自然循环中央换热管式蒸发器。

20、在一些可选的实施方式中，所述热源包括储热装置。

21、进一步的，所述储热装置中的储热材料包括相变储热材料。

22、本发明还提供了一种用于产生高温蒸汽的方法，包含上述蒸汽发生系统，包括以下步骤：

23、(1)输入由启动蒸发器产生的低温蒸汽至循环管路内的吸热管路，低温蒸汽被加热为次高温蒸汽；

24、(2)次高温蒸汽经过循环管路内的放热管路，加热外置蒸发器产生循环蒸汽，循环蒸汽汇入循环管路内，与次高温蒸汽在循环管路内混合后循环；

25、(3)当循环管路中的蒸汽达到预设条件时，由蒸汽出口管路向外稳定输出高温蒸汽。

26、上述方法中的预设条件可以是蒸汽量、蒸汽温度，或者即为循环管路的级数n所满足的条件。

27、在一些可选的实施方式中，外置蒸发器和启动蒸发器产生的循环蒸汽和次高温蒸汽总是从第一级吸热管路汇入循环管路中参与循环。

28、在一些可选的实施方式中，次高温蒸汽在吸热管路和放热管路中循环时，通过末级吸热管路(如设置n级循环管路时，末级吸热管路为第n+1级吸热管路)后通过旁路回到除氧器加热给水除氧。

29、在一些可选的实施方式中，稳定输出高温蒸汽时，外置蒸发器多余的蒸汽通过进入除氧器加热给水除氧。

30、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

31、本发明提供一种蒸汽发生系统，该蒸汽发生系统的蒸发所需的热量由自身产生的循环蒸汽从热源吸取，不通过中间换热介质，直接产生高温高压蒸汽，避免了因为采用中间介质造成的蒸汽品位的下降，和额外新增换热装置及中间换热介质的循环动力系统。既提高了蒸汽品位又减少了系统成本。可广泛应用于高温固体储热及高温相变储热系统的蒸汽发生。

技术特征：

1.一种蒸汽发生系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所示的蒸汽发生系统，其特征在于，所述同级循环管路内，所述吸热管路的出口与所述放热管路的进口连通，相邻两级循环管路间，所述上级循环管路内的放热管路出口与所述下级循环管路内的吸热管路进口连通。

3.根据权利要求1或2所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述外置蒸发器的出口和第一级所述吸热管路的进口连通，和/或所述启动蒸发器的出口和第一级所述吸热管路的进口连通。

4.根据权利要求1所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述循环管路的级数n满足下列条件；

5.根据权利要求1所述的蒸汽发生系统，其特征在于，任一所述吸热管路的出口与所述蒸汽出口管路连通。

6.根据权利要求1所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述供水单元包括依次连通的除盐水供给装置、除氧器、给水泵。

7.根据权利要求6所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述给水泵通过第一阀门与所述启动蒸发器的进口连通；所述给水泵通过第二阀门与所述外置蒸发器的进口连通。

8.根据权利要求6所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

10.一种用于产生高温蒸汽的方法，包含如权利要求1至9任一所述的蒸汽发生系统，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种蒸汽发生系统及用于产生高温蒸汽的方法，所述蒸汽发生系统包括启动蒸发器、外置蒸发器和热源，外置蒸发器内设置至少一个放热管路，热源内设置至少一个吸热管路，且一个所述吸热管路与一个所述放热管路连通形成同级循环管路，相邻两级循环管路之间相互连通，以使得所述同级循环管路中的蒸汽依次经过该级循环管路内的吸热管路和放热管路后，再依次进入下级循环管路内的所述吸热管路和所述放热管路以此循环，所述启动蒸发器的出口与所述吸热管路的进口连通，所述外置蒸发器的出口与所述吸热管路的进口连通，所述吸热管路的出口与蒸汽出口管路连通。本申请的蒸汽发生系统可直接稳定产生满足需求的蒸汽。技术研发人员：王金梁,陆向迅,欧伟宝,王锋,朱江,梁成都受保护的技术使用者：杭州圣钘能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/19