将蒸汽锅炉容器爆炸减至最小程度的方法及其装置与流程

本发明涉及蒸汽锅炉容器的安全方法及其装置，尤其涉及将蒸汽锅炉容器爆炸减至最小程度的方法及其装置。

背景技术：

锅炉是一种承受高温、高压，具有爆炸危险的特种设备，一旦发生爆炸，其危害性特别大，造成的后果极其严重。据统计，1976年至1987年期间，国内共发生锅炉爆炸2710起，死亡1532人，受伤5754人。

锅炉是一个盛有水，具有压力的封闭容器，当锅炉内的蒸汽压力比锅炉外壳抗拉能力大的时候，就会发生爆炸事故。当锅炉爆炸时，汽鼓破裂，锅炉内的压力突然降低到与外界大气压力相同，在压力降低的情况下，锅炉内的高压蒸气迅速膨胀，温度很高的水，立即变为蒸汽。据估算，60公斤的水，在5个大气压的时候，就相当于1公斤火药的爆炸能力；一个20吨水容量的锅炉，在5个大气压的时候就有330多公斤火药的爆炸能力。因此，锅炉的爆炸力量，和它盛水量多少，温度多高、压力多大有关系。盛水越多，温度越高，压力越大，爆炸力就越大。通常功率越大的锅炉，其体积越大，水容积也越大，爆炸危险性也就越大。

我国特种设备安全技术规范tsgg0001-2012《锅炉安全技术监察规程》第4条规定：“设计正常水位时水容积小于30升的承压蒸汽锅炉，不适用于本规程”，也就是设计正常水位时水容积小于30升的承压蒸汽锅炉国家免检。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种将蒸汽锅炉容器爆炸减至最小程度的方法及其装置，实质性地减轻或克服锅炉的爆炸危害。

为达到上述目的，本发明提供的一种将蒸汽锅炉容器爆炸减至最小程度的方法，其特征在于：至少在蒸汽锅炉容器的加热部分的容器内壁与置于蒸汽锅炉压力容器内腔的电加热器外壁之间充填实心的、耐高温的、耐高压的、导热性好的、不吸水的固体颗粒，充分排挤出所述压力容器内大部分的高温、高压的水，从而充分降低了所述压力容器内高温、高压水所蕴藏着的多余的爆炸能量，将锅炉容器爆炸减至最小程度。

本发明还提供一种实施以上方法的一种将蒸汽锅炉容器爆炸减至最小程度的装置，包括压力容器，置于所述压力容器内的加热器、流入所述压力容器内的水、与所述压力容器相连通的进水口、出蒸汽口、或排污口，其特征在于：至少在所述压力容器的加热部分的容器内壁与置于压力容器内的加热器的外壁之间充填有实心的、无弹性的、耐高温的、导热性好的、不吸水的、固体颗粒，且在所述进水口、排污口与出蒸汽口内侧设有挡住所述充填在所述压力容器内的实心的、不吸水的、固体颗粒的栅栏，且所述充填的实心的、不吸水的固体颗粒之间的间隙能疏水通汽，在所述固体颗粒中至少掺有一个耐高温的、耐高压的、吸水的、可抵消所述固体颗粒热胀冷缩的、实心的弹性颗粒或片状物。

所述固体颗粒为金属的；或非金属的。

所述固体颗粒外形为规则的；或不规则的。

所述固体颗粒为大小相同的；或大小不等的。

所述进水口、排污口及出蒸汽口内侧设有挡住所述固体颗粒，防止漏出所述压力容器之外的透汽疏水的栅栏。

所述栅栏由内层为钢丝网，外层为硬质网板组成，其中硬质网板固定在进水口、出蒸汽口、或排污口的压力容器上。

由于采用以上结构，所述固体颗粒充填了锅炉容器内的水容积，排挤出了大部分水，使锅炉内的水容积充分减少，同时还不使加热器以及周围固体颗粒与水的热交换的有效面积减少。这样使锅炉压力容器的水容积减少到最低程度，也就充分降低了锅炉压力容器内的高温、高压水所具有的爆炸能量，实现了本发明的目的。如果将锅炉压力容器内的水容积降到30升以下的话，也就可成为国家免检蒸汽锅炉了。

通常情况下的电蒸汽锅炉，由于电功率大，电加热器的体积就相对加大，电蒸汽锅炉的体积也就增大，电蒸汽锅炉的水容积也就增大。而采用了本发明上述结构后，能实现大功率电加热器，小水容积的承压蒸汽锅炉，充填的固体颗粒排挤出大部分高温、高压水，最大限度地降低了相同功率电蒸汽锅炉的爆炸危险性，所以本发明电蒸汽锅炉更安全。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明大功率电蒸汽锅炉电加热器、压力容器、充填固体颗粒、进水口、排污口、出蒸汽口、栅栏结构示意图。

图2为图1中a-a剖面图。

图中：

1、压力容器2、电加热器

3、固体颗粒4、进水口

5、出蒸汽口6、栅栏

7、钢丝网8、硬质网板

9、弹性颗粒或片状物10、排污口

11、安全阀12、电源接线柱

13、汽水分离14、水位控制器

15、泄压阀16、单向阀

17、进水压力表18、三通

19、电磁阀20、增压泵

21、水源22、水位测量装置

23、蒸汽压力测量装置24、温度测量装置

25、软质耐高温压力容器的内胆26、水

27、蒸汽28、保温装置

29、电蒸汽锅炉30、固定支撑网架螺丝

31、控制部分的容器32、加热部分的容器

33、电源盖34、螺丝

35、电源箱36、法兰

37、撑脚38、支撑网架

m、n为上水位干簧管两端引出线e、f为下水位干簧管两端引出线

j、k为缺水位干簧管两端引出线

具体实施方式

图1中，电蒸汽锅炉29，包括：压力容器1，电加热器2，硬质固体颗粒3，与所述压力容器相连通的进水口4，出蒸汽口5，或排污口10，栅栏6，弹性颗粒或片状物9，或软质耐高温压力容器内胆25，安全阀11，电源接线柱12，汽水分离器13，水位控制器14，泄压阀15，单向阀16，或进水压力表17，或三通18，电磁阀19，或增压泵20，水源21，或水位测量装置22，蒸汽压力测量装置23，温度测量装置24，或保温装置28，其中栅栏6或由钢丝网7与硬质网板8组成，其特征在于：至少在所述压力容器1的加热部分的容器32的内壁与电加热器2之间，或充填有紧贴加热部分的容器32的内壁的软质耐高温的压力容器的内胆25；在软质耐高温压力容器的内胆25与电加热器2的外壁之间，充填有至少一个耐高温的、耐高压的、实心的、不吸水的、导热性好的、硬质固体颗粒3，或充填有至少一个耐高温的、实心的、不吸水的、可抵消所述实体颗粒热胀冷缩的弹性颗粒或片状物9，且在所述进水口4，出蒸汽口5，排污口10的内侧设有挡住所述充填在压力容器内的实心的、不吸水的、耐高温的、硬质颗粒3，或弹性颗粒或片状物9，所述充填的实心的、不吸水的固体颗粒3或弹性颗粒或片状物9之间的间隙能疏水26通蒸汽27。图中固定支撑网架螺丝30或用丝杆垂直焊接在加热部分容器32的内侧，穿过软质高温压力容器的内胆25，用螺母固定，这样不破坏压力容器的坚固性。

所述耐高温的、实心的、不吸水的、导热性好的、硬质固体颗粒3可选择陶瓷块、石子、砂子、金属块、钢球等。

所述耐高温的、实心的、不吸水的、可抵消所述固体颗粒热胀冷缩的弹性颗粒或片状物9，以及软质耐高温压力容器的内胆25的材质，可选用聚四氟乙烯或硅胶材料。聚四氟乙烯温度在-20℃～200℃之间能够具有良好的耐介质性能，使用压力范围是60mpa。聚四氟乙烯制成的压力容器内胆25，还可以起到压力容器1的内层保温作用；硅胶材料稳定性好，特别耐高温和低温，高温加热后不变形，仍有弹性，不释放有毒物质，不燃烧，其弹性可以抵消加热部分的压力容器32、电加热器2、以及硬质固体颗粒3的热胀冷缩所产生的应力变化。

本发明所述压力容器1，包括下面的加热部分的容器32和上面的控制部分的容器31，这两部分的容器通过出蒸汽口5连通起来，其中两部分的容器尽量设计的很小。

本发明所述电加热器2包括：电热管式电加热器、红外线式电加热器、电磁感应式电加热器等所有电加热方式的电加热器，可用两相电源，或三相电源供电。其结构和加水控制电路，加热电路、防干烧电路，均为已有技术，工作原理不影响本发明的充分公开，这里不详述。

本发明所述蒸汽锅炉包括电蒸汽锅炉和燃料加热蒸汽锅炉。

由于在电蒸锅炉29的压力容器1与电加热器2之间充填了实心的不吸水的耐高温的、耐高压的、硬质固体颗粒3，或不吸水的、耐高温的、耐高压的、弹性颗粒或片状物9，使压力容器1中的正常水位时水容积大大减小，也就使得压力容器1内的高温高压水所具有的爆炸能量充分减少，将蒸汽锅炉容器爆炸减至最小程度，从而使电蒸汽锅炉29更安全。

如果将大功率的电蒸汽锅炉水容积降到30升以下，国家也就免检了。同样采用此技术方案，也就可以使锅炉的等级降低。

尽管已经指出和描述了本发明的实施例，这些实施例并不对本发明构成保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下，对这些实施例进行多种替代方案、修改形式、变化形式、改进形式、及实质等效形式的变换，都应视为本发明的保护范围之内。