一种蒸汽发生装置及其控制方法与流程

本发明涉及换热器，尤其涉及一种蒸汽发生装置及其控制方法。

背景技术：

1、蒸汽发生器是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。现有的蒸汽发生器主要分为两种。

2、第一种是采用电加热的方案。通过前期预热器将水温升至90℃左右，然后通过电加热器将水转化为水蒸气，再继续通过soec电堆排气继续加热蒸气、电加热进行蒸气过热。这种方案的缺点在于水由液态加热至过热状态过程中，涉及多个零部件，管道相连导致布置复杂；同时由于水由90℃左右加热至110℃水蒸气固定由电加热方式，在系统稳态运行过程中，会造成一定的热损失的同时，还会增加电耗，降低系统运行效率。

3、第二种是采用不同热源将水由液态直接加热至过热水蒸气状态。通过一个换热器直接将水由液态加热至过热水蒸气状态，这种方案的缺点在于仅在系统稳态运行情况下能够满足实际使用条件，在系统启动过程或者是变工况运行中，由于热源热量与实际需求不匹配，容易造成系统启动时间延长或者是热源热量利用不充分的情况，从而降低系统运行效率。

技术实现思路

1、本发明提供一种蒸汽发生装置及其控制方法，用以解决现有技术中蒸汽发生器运行效率低，热量损失大且热源热量利用不充分等问题。

2、第一方面，本发明提供一种蒸汽发生装置，包括：

3、换热机构，设有预热区和过热区，所述预热区与所述过热区连通；

4、分配机构，包括传感器、第一调节阀、第一分配组件、第二调节阀和第二分配组件，所述第一分配组件的换热端设置在所述预热区，所述第二分配组件的换热端设置在所述过热区，所述第二分配组件的换热端与所述第一分配组件的换热端连通，所述第一分配组件的供热端以及所述第二分配组件的供热端用于与所述供热设备连通；

5、电加热器，设置在所述过热区；

6、其中，所述传感器与所述电加热器、所述第一调节阀和所述第二调节阀电连接，所述传感器设置在所述第一分配组件和/或所述第二分配组件，用于检测所述供热设备的排气温度；所述第一调节阀设置在所述第一分配组件，用于根据所述排气温度调节所述第一分配组件的流量；所述第二调节阀设置在所述第二分配组件，用于根据所述排气温度调节所述第二分配组件的流量。

7、根据本发明提供的一种蒸汽发生装置，所述换热机构包括换热管，所述换热管设有相互连通的预热管段和过热管段，所述预热管段设置在所述预热区，所述过热管段设置在所述过热区。

8、根据本发明提供的一种蒸汽发生装置，所述第一分配组件包括：第一套管、第一分配管和排气管；

9、所述第一套管套设在所述预热管段外，所述第一套管在所述预热管段上构造有第一换热腔，所述第一换热腔的一端的通过所述第一分配管与所述供热设备连通，所述第一换热腔的另一端与所述排气管连通，所述第一调节阀设置在所述第一分配管上。

10、根据本发明提供的一种蒸汽发生装置，所述第一分配组件还包括：导向翅片；所述导向翅片缠绕于所述预热管段，位于所述第一换热腔内，将所述第一换热腔分隔成多个依次连通的环形腔室，多个所述环形腔室中两端的所述环形腔室分别与所述供热设备和所述排气管连通。

11、根据本发明提供的一种蒸汽发生装置，所述第二分配组件包括：第二套管和第二分配管；

12、所述第二套管套设在所述过热管段外，所述第二套管在所述过热管段上构造有第二换热腔，所述第二换热腔的一端通过所述第二分配管与所述供热设备连通，所述第二换热腔的另一端与所述第一换热腔连通，所述第二调节阀设置在所述第二分配管上，所述电加热器设置在所述第二换热腔中。

13、根据本发明提供的一种蒸汽发生装置，所述传感器包括温度传感器和压力传感器；

14、所述温度传感器设置在所述第一分配管或所述第二分配管；

15、所述压力传感器设置在所述第一分配管或所述第二分配管。

16、根据本发明提供的一种蒸汽发生装置，所述电加热器缠绕于所述过热管段，所述电加热器由所述第二换热腔的一端延伸至所述第二换热腔的另一端。

17、根据本发明提供的一种蒸汽发生装置，所述第二套管上设有两个安装孔，两个所述安装孔中均设有绝缘套管，所述电加热器的两端穿过相应的所述绝缘套管与电源连通。

18、第二方面，本发明还提供一种蒸汽发生装置的控制方法，包括：

19、获取供热设备的排气温度以及预热区的第一预设温度、过热区的第二预设温度；

20、根据排气温度、第一预设温度和第二预设温度，调节第一分配组件和第二分配组件的流量并控制所述电加热器。

21、根据本发明提供的蒸汽发生装置的控制方法，所述根据排气温度、第一预设温度和第二预设温度，调节第一分配组件和第二分配组件的流量的步骤，包括：

22、若排气温度小于第一预设温度，则开启第一调节阀和电加热器，关闭第二调节阀；

23、若排气温度大于等于第一预设温度且小于等于第二预设温度，则开启第一调节阀、第二调节阀和电加热器；

24、若排气温度大于第二预设温度，则开启第一调节阀和第二调节阀，关闭电加热器。

25、本发明提供的一种蒸汽发生装置及其控制方法，通过电加热水蒸气汽化与余热利用耦合，利用第一调节阀和第二调节阀基于传感器获取的排气温度联动控制回流的余热，并通过温度压力的参数反馈控制电加热器的开启，适配变化的运行工况，通过第一调节阀和第二调节阀控制余热流量分配，满足与之适配的系统对应的不同运行条件，提高余热利用效率的同时降低能耗，提高系统运行效率。而且该蒸汽发生装置启动与稳态运行工况适配，在系统启动过程中，由于余热不够，采用电加热能够加快系统启动运行速度。此外，该蒸汽发生装置通过将加热进行分区，使得预热与水汽化过程分开，一定程度上能够削减水蒸气产生对对流换热的影响。

技术特征：

1.一种蒸汽发生装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述换热机构包括换热管，所述换热管设有相互连通的预热管段和过热管段，所述预热管段设置在所述预热区，所述过热管段设置在所述过热区。

3.根据权利要求2所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述第一分配组件包括：第一套管、第一分配管和排气管；

4.根据权利要求3所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述第一分配组件还包括：导向翅片；所述导向翅片缠绕于所述预热管段，位于所述第一换热腔内，将所述第一换热腔分隔成多个依次连通的环形腔室，多个所述环形腔室中两端的所述环形腔室分别与所述供热设备和所述排气管连通。

5.根据权利要求3所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述第二分配组件包括：第二套管和第二分配管；

6.根据权利要求5所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述传感器包括温度传感器和压力传感器；

7.根据权利要求5所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述电加热器缠绕于所述过热管段，所述电加热器由所述第二换热腔的一端延伸至所述第二换热腔的另一端。

8.根据权利要求7所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述第二套管上设有两个安装孔，两个所述安装孔中均设有绝缘套管，所述电加热器的两端穿过相应的所述绝缘套管与电源连通。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的蒸汽发生装置的控制方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的蒸汽发生装置的控制方法，其特征在于，所述根据排气温度、第一预设温度和第二预设温度，调节第一分配组件和第二分配组件的流量的步骤，包括：

技术总结本发明提供一种蒸汽发生装置及其控制方法，该蒸汽发生装置包括：换热机构，设有预热区和过热区；分配机构，包括传感器、第一调节阀、第一分配组件、第二调节阀和第二分配组件，第一分配组件的换热端设置在预热区，第二分配组件的换热端设置在过热区，第二分配组件与第一分配组件连通，第一分配组件以及第二分配组件的供热端用于与供热设备连通；电加热器，设置在过热区；传感器与电加热器、第一调节阀和第二调节阀电连接。本发明提供的蒸汽发生装置，第一调节阀和第二调节阀基于传感器获取的排气温度联动控制回流的余热，通过温度压力的参数反馈控制电加热器的开启，适配变化的运行工况，提高余热利用效率的同时降低能耗，提高运行效率。技术研发人员：姜丰,辛小超,刘瑛受保护的技术使用者：紫金矿业新能源新材料科技（长沙）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/16