一种冷凝水冷超低氮燃烧免检蒸汽发生装置及其控制系统的制作方法

本发明涉及清洁高效能源利用，特别是涉及一种冷凝水冷超低氮燃烧免检蒸汽发生装置及其控制系统。

背景技术：

1、蒸汽作为工业成产过程中的重要能源利用形式是必不可少的，被广泛应用于食品加工、酿酒、汽车制造、酒店业杀菌消毒、制药、机电产品制造和电子产品制造等各行各业，越来越多的企业对便捷安全式的蒸汽发生设备需求越来越强烈。

2、传统的蒸汽锅炉设备因其保有水量大，较高压力下运行内部存储能量较大，具有较大的安全隐患属于特种设备需要专业人员进行专业管理和监管，这对于企业来说在人员成本和设备成本上是负担较重的，传统的直流式蒸汽发生器因其为直流式一根盘管通入汽水分离装置依据tsg11-2020《锅炉安全技术监察》1.1.3条无固定汽水分界线属特种设备，且直流锅炉一根盘管在快速蒸发受热时若出现水质异常时极易发生结垢局部过热造成盘管报废问题，同时在30l水容积形成炉膛空间范围内布置燃烧器，传统燃烧器输出热负荷不能在如此小空间内做到超低氮排放，总得来看现有蒸发器采用传统锅炉设计结构和燃烧器难以实现保有水量在30l以内的安全容水量，易腐蚀、寿命短、蒸汽干度差、效率低和超低氮排放难以实现等问题，对不同地方规范理解不同情况下对固定汽水分界线认定不同导致对产品免检认证存在分歧。

3、因此，急需发明一种冷凝水冷超低氮燃烧免检蒸汽发生装置，解决现有技术中难以实现保有水量在30l以内的安全容水量，易腐蚀、寿命短、蒸汽干度差、效率低和超低氮排放难以实现的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种冷凝水冷超低氮燃烧免检蒸汽发生装置及其控制系统，旨在解决难以实现保有水量在30l以内的安全容水量，易腐蚀、寿命短、蒸汽干度差、效率低和超低氮排放难以实现的技术问题的问题。

2、一方面，本发明实施例中提供了一种冷凝水冷超低氮燃烧免检蒸汽发生装置，包括：

3、鼓风机，设置为发生装置的进气口处，用于提供燃烧所需的氧气；

4、中央控制器，所述中央控制器为控制室或控制中心，用于监控和控制系统的燃烧器和给水管道内的运行，并与其他设备进行通信；

5、后预混混合器，设置在所述燃烧器的一侧，用于将燃料和空气预先混合，且所述后预混混合器与所述燃烧器相连；

6、点火枪，设置在所述燃烧器内部；

7、火焰检测器，设置在所述燃烧器内部或附近，用于监测和检测燃烧过程中的火焰状态；

8、混合气混合仓，设置在所述燃烧器附近，用于混合燃料和空气以供给燃烧器使用；

9、多功能常压冷凝器，设置在发生装置的排气处中，用于冷却废气和回收热能；

10、承压给水止回阀，设置在所述给水管道上，用于控制给水流量并防止倒流；

11、炉体补水泵，设置在炉体的附近，用于补充和调节炉体的水位。

12、优选的，所述多功能常压冷凝器内设置有冷凝器补水泵、双金属耦合翅片管和冷凝器高温水储水箱，所述多功能常压冷凝器的底部设置有下部侧水箱；

13、冷凝器补水泵止回阀，设置在所述冷凝器补水泵的出口处；

14、冷凝器补水管，连接所述冷凝器补水泵和所述下部侧水箱，用于输送补充冷凝水；

15、液位感知传感器，安装在所述冷凝器高温水储水箱内部，用于监测冷凝水的液位变化。

16、优选的，所述多功能常压冷凝器还包括冷凝器烟道、冷凝器烟气进口法兰、承压炉体给水泵补水口、冷凝器高温水储水箱、大气连通口、水波阻尼器、冷凝器水侧集箱入口和冷凝器补水泵止回阀，其中，

17、ro水经所述控制冷凝器补水泵增压后经所述双金属耦合翅片管加热后水温升高至92℃，进入所述冷凝器高温水储水箱，加热后ro水析出溶解氧气所述经大气连通口排除实现了除氧功能，降低炉体氧腐蚀。

18、所述多功能常压冷凝器中设置有所述水波阻尼器，所述水波阻尼器用于避免经所述双金属耦合翅片管加热后由所述冷凝器补水入口进入的高温热水冲击水面产生水浪干扰所述液位感知传感器确保液位感知准确；

19、所述多功能常压冷凝器的烟气由上部的所述冷凝器烟气进口法兰进入后经所述双金属耦合翅片管吸热降温度烟气温度达到水蒸气露点，水蒸气在放热后冷凝成水滴后在重力作用与烟气同向前进在所述冷凝器烟道出口处低落会积，水滴重力方向与烟气方向相同用于避免水滴在所述双金属耦合翅片管表面附着形成水膜增加热阻。

20、优选的，该装置还包括：

21、下集箱，位于所述的燃烧器下方，所述下集箱用于收集和排出燃烧后的废气和灰尘，与所述燃烧器相连；

22、炉体连续液位传感器，设置在炉体内部，所述炉体连续液位传感器用于监测所述炉体内的液位变化；

23、超低氮水冷燃烧器，与所述燃烧器相连，并位于所述燃烧器的一侧，所述超低氮水冷燃烧器用于实现低氮燃烧，减少氮氧化物的排放；

24、激光焊接一体翅片管，位于所述燃烧器和烟气管之间，所述激光焊接一体翅片管用于增加换热面积，提高热效率；

25、上集箱，设置在所述燃烧器的上方，用于收集和排出燃烧后的废气和灰尘；

26、其中，在设置所述超低氮水冷燃烧器的内部水容积以及所述激光焊接一体翅片管的内部水容积，及所述下集箱的内部水容积和所述上集箱的内部水容积和所述炉体连续液位传感器的内水容积中，所有承压部件总容积小于30l。

27、优选的，所述激光焊接一体翅片管一体成型，设置在高温受热面，取用内径为dn15翅片管可在有限水容积下布置15平方米受热面用于满足1.2吨蒸发量需求，对应设置所述超低氮水冷燃烧器制造墙式平面火焰，用于保炉体排烟温度小于250℃。

28、优选的，所述上集箱内设置有上集箱蒸汽分离板、微型高效汽水分离器和主蒸汽阀；

29、在给水过程中，所述下集箱在所述激光焊接一体翅片管、吸热汽化后进入所述上集箱，所述上集箱蒸汽分离板实现对汽水混合物进行一次分离，分离后蒸汽进入经设置的所述微型高效汽水分离器完成二次分离后高干度蒸汽经所述主蒸汽阀外输。

30、优选的，所述上集箱中的所述微型高效汽水分离器的内外两层经有限元分析计算设置导流孔，通过有限元分析，对导流孔的形状和尺寸进行优化，以实现高效分离饱和水并获取高干度蒸汽的目标。

31、优选的，所述炉体补水泵经所述承压炉体的给水泵补水口吸入热力，进行除氧后进入所述冷凝器高温水储水箱中，高温水进入所述激光焊接一体翅片管继续吸热蒸发成蒸汽。

32、另一方面，本发明实施例中还提供了一种冷凝水冷超低氮燃烧免检蒸汽发生控制系统，适用于如上述各发明实施例的一种冷凝水冷超低氮燃烧免检蒸汽发生装置中，包括：

33、中央控制器通过对燃气阀组和鼓风机控制下实现燃气与助燃风在后预混混合器中完成混合，混合完毕后进入混合器混合仓经内部设置均气装置后进入超低氮水冷燃烧器实现超低氮燃烧在燃烧器前形成均匀平面火焰辐射输出化学能热量；

34、所述中央控制器控制ro水经给水管道进入冷凝器补水泵，加压后由冷凝器补水泵止回阀进入多功能常压冷凝器依次经过下部侧水箱、双金属耦合翅片管，吸收烟气余热后经冷凝器补水管后进入冷凝器高温水储水箱当液位到达液位感知传感器时信号传至所述中央控制器补水停止，并且所述中央控制器控制程序中设置有延迟定时器避免水浪引起传感器误报信号导致异常补水；

35、所述中央控制器还感知所述冷凝器高温水储水箱满水后启动所述炉体补水泵将加热升温后的ro水经所述承压给水止回阀补入所述下集箱后进入所述激光焊接一体翅片管吸收水冷燃烧器释放辐射热和对流热，水位经炉体经连续液位传感器感知后传至所述中央控制器通过变频器控制所述炉体补水泵保持液位稳定，吸热后ro水达到饱和状态后持续吸热汽化上行进入所述上集箱蒸汽经内置汽水分离装置分离后高干度蒸汽经主蒸汽阀外输；

36、所述中央控制器还通过所述炉体连续液位传感器和所述常压液位感知传感器控制所述炉体补水泵和所述冷凝器补水泵实现双联动液位控制确保装置液位稳定高效运行。

37、本发明实施例一种冷凝水冷超低氮燃烧免检蒸汽发生装置及其控制系统与现有技术相比，其有益效果在于：

38、(1)设计总承压部件容积小于30l可确保任何情况下水容积小于30l，严格满足免检安全要求。

39、(2)通过中央控制器设计实现双联动液位控制确保装置常压冷凝器补水温度始终为冷水，整体排烟温度低于50℃实现冷凝，热效率最高达到102％。

40、(3)通过在上集箱和下集箱设置特殊隔板在30升保有水容积情况布置双重汽水分离装置确保有足够的蒸汽干度。

41、(4)冷ro水经常压冷凝器加热后水温达到92℃实现高温除氧，极大降低炉体补水溶氧量。

42、(5)可以实现炉体连续液位感知与连续补水，同时实现常压冷凝器的液位感知与控制，确保发生装置水稳定。

43、(6)采用水冷超低氮燃烧形成墙式平面火焰耦合无炉膛激光焊接管束实现强化换热确保30l以内有足够的蒸发量。

44、(7)上集箱中设置的微型高效汽水分离器可实现有限空间内的高效率蒸汽分离确保蒸汽干度。