专利名称：可自动控制的蒸汽发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可自动控制的蒸汽发生装置。
背景技术：
过去，大多数蒸汽发生装置是间接式的蒸汽发生装置，燃料间接燃烧盛有水的锅炉或列管式锅炉从而产生蒸汽，这类蒸汽发生装置热效率低，装置笨重，污染环境。近年来世界各国正在开发直接式蒸汽发生装置，将燃料和空气燃烧后直接与水接触，燃烧产生热量传递给水而产生蒸汽的装置，这种装置由于大量水喷入火焰周围和中心而因控制不当易被熄灭，装置顶部及出口处上部附近温度过高，材质要求高，热量利用率低；发生蒸汽量小，装置效率低，限制了直接式蒸汽发生装置的应用推广。
本实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述缺陷，经发明人多年从事开发研究及长期实践，开发提供一种操作简便灵活，热效率高，维持费低的可自动控制的蒸汽发生装置。
本实用新型提供的可自动控制的蒸汽发生装置，其特征在于包括一外圆筒体和一内圆筒体，内圆筒体与外圆筒体间有一通水内腔；内外圆筒体有一个共同圆顶，圆顶中心有一燃料入口，燃料入口上方设混合器，通过管线与燃料入口相连，燃料入口下方设燃料入口喷嘴与点火组件；内圆筒体和外圆筒体的底部为锥形，锥底为蒸汽出口；在所述内圆筒体上下沿着圆周截面设有多层水入口喷嘴；该喷嘴与内圆筒体壁呈20-80°的角，每层喷嘴设4-60个喷嘴；在圆筒体上设有多个测温和测压装置及自动调节阀，并与计算机相联实现自动控制。
按照本实用新型提供的可自动控制的蒸汽发生装置中，所述内外圆筒体的尺寸大小取决于该装置的能力与所需发生蒸汽的量，以及各操作参数如燃料、水、空气的压力和体积及流量等，通常其长径(指内圆筒体内径与长之比)之比为1∶5，优选为2-4。
所述通水内腔是指内圆筒体与外圆筒体之间所包围的空间，一般为2-5厘米径向差，所述径向差是指内圆筒体的外径与外圆筒体内径之差。根据本装置在内圆筒体所设水入口喷嘴的层数，在内腔内可分别设有相应数目支腔，可方便分别控制进入每层喷嘴的水量，从而可调节和控制火焰及火焰温度，内圆筒体内的温度，产生蒸汽量，以及提高热效率。
所述内外圆筒体构成材料可采用铝、不锈钢或陶瓷涂敷的钢材料等，因为本装置结构设计合理、独特，装置的内外圆筒体，特别是与白灼火焰包封可能接触的内圆筒体，燃料在内圆筒体内燃烧区点火燃烧时，形成高温白灼火焰包封，火焰外部温度高于火焰内部温度，在一分钟内可使整个内圆筒体内温度升至高达2000℃；当各层喷嘴喷水时，喷雾水与白灼火焰包封均匀充分接触后，热传递效应以及受到水温及汽化吸热作用，使白灼火焰包封变成外部温度低于内部温度；而且内圆筒体外表面始终与水接触，相当于进行热交换接触面，由此靠近内圆筒体内表面附近温度始终远低于白灼火焰包封温度的所谓低温区，故可以采用上述这些材料，并在其内表面不需耐高温材料。
所述内圆筒体上的水入口喷嘴是在内圆筒体从上到下间隔一定距离沿着圆筒体的圆周截面设置多层水入口喷嘴层，一般设置1-5层，优选2-4层，每层间的距离可以相同或不同，最上层喷嘴层优选设在燃料喷嘴组件下方附近，可避免圆筒体顶附近造成高温区。每层设置的喷嘴数目可以相同或不同，一般为4-60个喷嘴。喷嘴的类型和尺寸与喷水压力和流量，装置能力，燃料燃烧形成白灼火焰包封的温度以及内圆筒体内的温度和压力等的因素相关，可以选择通用型喷嘴或雾化喷嘴或通用型喷嘴和雾化喷嘴混合使用。这些类型的喷嘴是公知的市售产品。各层喷嘴以及每一层各喷嘴设置角度可以相同或不同，但要相互配合，使水与白灼火焰包封全方位接触充分均匀，一般与内圆筒体壁之间夹角为20-80°，最低层喷嘴的角度在＞45-＜90°之间，不同角度的设置有利于水与白灼火焰包封接触充分与均匀，热能在瞬间传递给水而产生蒸汽。冷水通过各层喷嘴以不同角度进入燃烧区，立刻与形成白灼火焰包封(温度高达1800-2000℃)充分接触，使高温白灼火焰包封的温度由原来的外部高内部低变成外部低内部高，热量传递给水，水迅速升温汽化发生蒸汽，然后随着带压流通过底部圆锥体出口导出外部供使用者使用。
所述混合器是燃料和空气进入蒸汽发生器燃烧区之前首先进行充分混合的设备，以便确保燃料在燃烧区内充分完全燃烧，产生的白灼火焰包封约1分钟内迅速使内圆筒体内达到1800-2000℃温度，混合器为公知市售混合器。在混合器的燃料与空气入口管线设有可自动调节的阀，并与计算机控制系统相联，接受来自计算机的信号，从而调节进入混合器中燃料和空气的压力和流量，即调节流速或流量。
所述燃料可以是气体燃料如天然气、煤气、液化石油气等；液体燃料如丙烷、丁烷等；固体粉末燃料或固液混合燃料如水煤浆或油煤浆或水油煤浆等；进入混合器的燃料和空气预先根据生产蒸汽量、压力、流量等燃烧化学热量平衡计算预定量，同时可通过与其相联的计算机根据来自测温和测压装置测得的数据信号来调整控制经由自动调节阀的燃料和空气进入量。
所述燃料入口喷嘴组件位于圆筒体顶部内圆筒体中心燃料入口处下方，水入口喷嘴层上方。该组件有多个喷嘴，优选为3-5个喷嘴和点火装置组成，其一个喷嘴在中心，其它2至4个喷嘴围绕中心喷嘴排列在圆面上。这些喷嘴和点火装置均为公知设备、燃料通过燃料喷嘴进入燃烧区时通过点火装置如电火花点火燃烧，形成外部温度高内部温度低的白灼火焰包封，白灼火焰包封温度高达2000℃，并释放大量热能；与水充分接触时，大量热能传递给水，产生混有N2和CO2的蒸汽，使白灼火焰包封温度变成内部高外部低，含有氮和二氧化碳的蒸汽经由底部锥形出口排出。燃料进入燃料入口喷嘴通常压力为1.0-1.5Mpa，以利于燃烧火焰形成的白灼火焰包封与水接触，产生大量蒸汽，在压力下自然顺利通过蒸汽排出口。与此同时，位于每层喷嘴附近的测温和测压装置测得信号反馈计算机，从而进行整个体系控制和调节。所述测温装置为热敏传感器，也可以用热电偶或红外线测温装置；测压装置为通常市售测压装置。
本实用新型提供的可自动控制蒸汽发生装置可以各种方式安装，例如立式或斜向式或卧式安装等，或者几个蒸汽发生装置并联一起使用。
本实用新型提供的可自动控制蒸汽发生装置特点为1、小型轻便，成本低，投资少，操作简便，可自动控制操作。
2、热效率高，为90-100％；维修费低。
3、燃料适应性强，可使用气体、液体和固体粉末燃料或固液混合燃料。
4、装置开停方便，可调性强，通过计算机随时调节蒸汽发生量、并可几个并联一起使用。
按照本实用新型提供的蒸汽发生装置可被广泛应用于加热、蒸汽、热水、制冷、干燥、化学反应中，油田采油，推动机械设备和发电；用作制作蒸馏水、水处理装置、水淡化装置、灭菌消毒等等。
图1为蒸汽发生装置的结构示意简图，图2为蒸汽发生装置的水入口喷嘴层剖面布置示意图，图3为蒸汽发生装置的内外圆筒体剖面示意图，图4为蒸汽发生装置的混合燃料入口喷嘴和点火组件示意图。
图中代号说明1圆顶 2外圆筒体 3内圆筒体4燃料入口喷嘴组件5水入口喷嘴层6混合器7空气调节阀 8燃料调节阀 9进水调节阀10测温装置 11测压装置 12内腔或及支腔具体实施方式
本实用新型用下列具体实施方案结合附图来进一步说明本实用新型，但本实用新型保护范围并不限于具体实施方案。
本实用新型提供的可自动控制的蒸汽发生装置包括一外圆筒体2和一个内圆筒体3，内圆筒体与外圆筒体间有一通水内腔12，构成内腔的径向差为内圆筒体外径与外圆筒体的内径差为5厘米，圆筒体的长径比，即指内圆筒体的长径比为3，圆筒体长1.8米，圆筒体直径60厘米。内外圆筒体的圆顶1的中心燃料入口为5厘米直径，设置在该燃料入口上方的混合器7为市售通用型混合器，进入混合器的燃料和空气首先通过预先燃烧化学热量平衡计算量，但通常采用空气过量约1.2-1.3倍的化学计算的空气。
首先将上述预定计算量通过与计算机相联的自动调节阀6、8，燃料和空气的压力分别为1.36Mpa，锥底出口为8厘米直径。设在燃料入口下方的燃料入口喷嘴和点火装置组件4包括5个喷嘴和一个电火花装置，如图4，燃料和空气通过混合器混合后进入燃料入口喷嘴，同时用电火花装置点燃燃料形成白灼火焰包封，在一分钟内使内圆筒体内温度迅速升高，白灼火焰包封呈外部温度高于内部温度，达到2000℃。在内圆筒体上自上至下沿着内圆筒体圆周截面设四层水入口喷嘴，距圆顶分别10、60、120、160厘米，各层喷嘴数目分别36、36、24、24，喷嘴角度约45°-60°不等，各层喷嘴喷入水通过各层支腔12(自动调节阀未示出)来控制喷入的水量，当燃料点燃后约1分钟进行喷水，使高温白灼火焰包封瞬时与水均匀充分接触，热量迅速传递给水而产生大量蒸汽，每小时产生含氧和二氧化碳蒸汽约法40-60吨，该蒸汽然后不断在带压下导出装置外，与此同时设在各喷嘴层附近的热敏元件和测压装置及时测得燃烧区内的温度和压力，反馈于计算机；以便及时调整控制燃料、空气及水的进入速度。经测试计算热效率为97.8％。
权利要求1.一种可自动控制的蒸汽发生装置，其特征在于包括一外圆筒体(2)和一内圆筒体(3)，内圆筒体与外圆筒体间有一通水内腔(12)；内外圆筒体有一个共同圆顶(1)，圆顶中心有一燃料入口，燃料入口上方设混合器(7)，通过管线与燃料入口相连，燃料入口下方设燃料入口喷嘴和点火组件(4)；内圆筒体和外圆筒体的底部为锥形，锥底为蒸汽出口；在所述内圆筒体上下沿着圆周截面设有多层水入口喷嘴(5)；该喷嘴与内圆筒体壁呈20-80°的角，每层喷嘴设4-60个喷嘴；在圆筒体上设有多个测温(10)和测压装置(11)，以及自动调节阀(2、6、13)，并与计算机相联实现自动控制。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于所述圆筒体的长径比为1∶5。
3.根据权利要求2所述的蒸汽发生装置，其特征在于所述圆筒体的长径比为1∶3-4。
4.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于所述燃料入口喷嘴和点火组件中燃料喷嘴为3-5个喷嘴，围绕着中心喷嘴排列。
5.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于所述水入口喷嘴为2-4层。
专利摘要本实用新型涉及一种可自动控制的蒸汽发生装置，包括一个外圆筒体和一个内圆筒体，两圆筒体之间有一个通水内腔，并具有同一的圆顶和锥形底部，其中心各设有一个燃料进入口和蒸气流出口；在燃料入口下方设有燃料入口喷嘴和点火组件；上方设有混合器；所述内圆筒体上自上至下沿着圆周截面设有多层水入口喷嘴，喷嘴与内圆筒体壁呈20－80°的角，每层喷嘴设4－60个喷嘴；通过相联的计算机进行自动控制。该装置小型轻便，操作简便、热效率高，大于90％，维修费低，燃料适应性强，可自动控制，广泛被用于加热、蒸汽、热水、致冷、干燥、化学反应、油田采油等领域中。
文档编号F22B35/18GK2591418SQ0229451
公开日2003年12月10日 申请日期2002年12月16日 优先权日2002年12月16日
发明者王逢旦, 罗贝尔 申请人:王逢旦