一体铸造模块组合式蒸汽发生器及其生产方法与流程

本发明涉及一种一体铸造模块组合式蒸汽发生器及其生产方法，属于蒸汽发生器技术领域。

背景技术：

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，目前在工业以及民用领域应用广泛。常见的有电加热、煤加热及燃气加热蒸汽锅炉，随着国家对环保的严格规范，燃煤锅炉已逐步退出主流应用领域，电加热由于采用的是二次能源，其能耗也远高于燃气锅炉，因此，燃气蒸汽发生器以其使用方便、耗气量小、运行成本低、使用清洁能源无污染的特点得到了广泛应用。

由于蒸汽发生器属于压力容器，大容积的蒸汽发生器在使用过程中具有一定危险性，当容积大于30l则属于《特种设备安全监察条例》中锅炉的范畴。在工业及一些民用场所，对大容积蒸汽发生器的安全问题得到了越来越广泛的关注。

目前常用的蒸汽发生器一般采用层燃、室燃以及沸腾燃烧的形式，其结构均为在锅筒下方加热使锅筒内部的水汽化产生蒸汽，这种结构锅炉的热效率低，一般在75%左右，并且大容量锅炉需要预热，蒸汽产生时间长而且需要预热，对于间歇用气的场合，这种锅炉浪费了很大的资源。锅炉属于承压容器，由于铸造技术所限，大体积、大容量的蒸汽锅炉目前无法采用铸造方法进行生产，从而限制了铸铝等导热性能优良的材料在蒸汽锅炉上的应用。而且目前的燃料锅炉为回收烟气中的余热，还需要设置空气预热器进行热回收，不仅增加了设备体积及成本，当使用含硫燃料时还容易发生材料低温腐蚀，大大缩短了设备寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种一体铸造模块组合式蒸汽发生器，可以模块化组装，出口烟气温度低，热效率高，蒸汽产生速度快，无需预热过程即可直接产生蒸汽，可采用铸造方法生产，无需余热回收设备，符合目前的环保要求及设备管理规范，适用于大部份需要蒸汽的应用场所。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一体铸造模块组合式蒸汽发生器，所述一体铸造模块组合式蒸汽发生器包括多个片状蒸汽发生器，多个片状蒸汽发生器平行组合连接，各个片状蒸汽发生器的连接处密封设置，相邻两个片状蒸汽发生器连接后的中间间隙上下贯通形成烟气换热通道；多个片状蒸汽发生器包括一个前端片、中间片以及一个后端片，中间片可以为一个或多个中间片，前端片、中间片及后端片依次平行连接，所述前端片、后端片和中间片内部均设置有空腔，空腔顶部设置有蒸气出口，空腔内从上至下依次设置有蒸汽发生室以及余热回收腔，蒸汽出口连接外部的蒸汽管路及蒸汽发生室，余热回收腔下部连接有进水口；其中前端片或后端片的进水口其中一个为两端开放的通孔，另一个为一端闭合的进水盲孔；前端片、中间片以及后端片的进水口相互联通形成进水管道，进水管道位于前端片或后端片进水盲孔处的一端封闭、另一端为蒸汽发生器进水口；前端片及所有的中间片的上部镂空设置有燃烧室空腔，前端片及所有的中间片的燃烧室空腔封闭连接后形成互相联通成一体的燃烧室，燃烧室位于后端片的一端封闭，位于前端片的一端设置有燃烧器入口；进一步的，所有中间片的下方设置有镂空的排烟室空腔，前端片或后端片上开设有烟气出口，烟气出口与所有中间片的排烟室空腔封闭连接后形成互相联通成一体的排烟通道，所述排烟通道一端封闭，排烟通道底部设置有冷凝水出口；进一步的，前端片或后端片及所有的中间片的下方可拆卸连接有排烟通道，排烟通道上端与前端片或后端片及所有中间片的排烟室空腔封闭连接后形成互相联通成一体的排烟通道，所述排烟通道一端封闭，排烟通道的另一端开设有烟气出口，排烟通道底部设置有冷凝水出口；进一步的，前端片、后端片及所有的中间片上设置的燃烧室空腔下方设置有隔离片，隔离片设置在烟气换热通道内，隔离片与烟气换热通道的侧壁之间设置有烟气间隙；进一步的，所述中间片及前端片及后端片的壁部均向烟气换热通道内延伸有换热结构；进一步的，所述中间片、前端片及后端片中余热回收腔、蒸汽发生室之一内部或余热水箱及蒸汽发生室内部均设置有多个加强换热柱，多个加强换热柱两端分别与箱体相对的两个侧壁连接；进一步的，所述中间片、前端片及后端片的壁部向烟气换热通道内延伸的换热结构为多个导热柱，多个导热柱位于余热回收腔、蒸汽发生室之一的侧壁上或余热水箱及蒸汽发生室的侧壁上均设置有多个导热柱，相邻两个中间片、中间片与前端片、中间片与后端片上设置的导热柱末端面之间留有间隙；进一步的，相邻两个中间片、前端片与中间片、中间片与后端片上导热柱末端面之间的间隙小于5毫米；位于上方的导热柱柱体高度低于下方的导热柱柱体高度，并且下方的导热柱密度高于上方的导热柱密度；进一步的，所述隔离片为圆弧形隔离片，圆弧形隔离片的弧面朝下。

本发明还提供了用于生产本发明中一体铸造模块组合式蒸汽发生器的方法，包括以下步骤：

步骤1：以型砂制成铸型，射芯机以芯砂制成型芯；

步骤2：烘干铸型及型芯；

步骤3：检查、清理砂型，将砂芯装入砂型，固紧铸型，检查冒口及冒口圈；

步骤4：放置浇口杯，采用铸造合金为浇注材料进行浇注；

步骤5：清理铸件上的黏砂、毛刺，清理分型面，切除冒口；

步骤6：对铸件进行机加工，组合装配为蒸汽发生器。

本发明的积极有益效果在于：本发明提供的一体铸造模块组合式蒸汽发生器，采用模块化安装，可按需配能，不浪费燃料能源，可选择不同长度的燃烧器或改变中间片的数量在不改变整体结构的情况下控制加热功率，使用安全简便；本发明中的单片蒸汽发生器的水容积小，并且换热效率高，出气时间单位以秒计，特别适合需要蒸汽快而又无需连续工作的应用场所，并且单片模块体积小，可以使用铸铝等材料采用铸造方式制造，为大容量蒸汽锅炉的制造方法提供了一种全新的生产思路；本发明采用预混式燃烧方式，无需预热结构，设备整体体积小，可与用气设备就近安装，也可安装在地下室，楼梯间等狭窄场所，应用场合广泛；相较于普通锅炉排烟温度在250度以上，本发明的排烟温度低于80度，使热能得到了充份利用，因此热效率高达98%以上，无需尾气热能回收装置，减小了设备投资及设备体积，并且避免了尾气中硫、磷等元素对设备的腐蚀，设备寿命远远长于目前的普通蒸汽锅炉。

附图说明

图1为本发明一个实施例的剖视结构示意图。

图2为本发明一个实施例中间片的剖视结构示意图。

图3为本发明一个实施例中间片的侧视示意图。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，以下提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。

结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中标记为：1.前端片；2.中间片；3.后端片；4.蒸汽管道；5.蒸汽发生室；6.燃烧室；7.蒸汽出口；8.燃烧器入口；9.冷凝水出口；10.余热回收腔；11.排烟通道；12.烟气出口；13.导热柱；14.蒸汽管道；15.进水口；16.加强换热柱；17.排烟室空腔；18.燃烧室空腔；19.隔离片；20.烟气间隙；21.烟气换热通道；22.蒸汽发生器进水口；23.蒸汽出口。

如图所示：一体铸造模块组合式蒸汽发生器，由多个片状蒸汽发生器平行连接组合而成，各个片状蒸汽发生器的连接处密封设置，相邻两个片状蒸汽发生器连接后的中间间隙上下贯通形成烟气换热通道21；多个片状蒸汽发生器包括一个前端片1、中间片2以及一个后端片3，按实际需要的加热功率，中间片可以从一个至多个随意调整，本实施中包括了六个中间片，前端片、中间片及后端片依次平行连接，前端片、后端片和中间片内部均设置有空腔，空腔分为上下两个部份，上部为蒸汽发生室5，下部为余热回收腔10，本实施例中，中间片、前端片及后端片中余热回收腔、蒸汽发生室内部均设置有多个加强换热柱16，多个加强换热柱两端分别与中间片、前端片及后端片相对的两个侧壁连接，视使用环境需要，加强换热柱也可只设置在余热回收腔或蒸汽发生室内；蒸汽发生室顶部设置有蒸汽出口7，蒸汽出口通向蒸汽管道4，蒸汽管道可以同片状蒸汽发生器铸造为一体，也可以分体设置，蒸汽管道上设置有蒸汽出口23。如图2所示，余热回收腔下部连接有进水口15；其中前端片或后端片的进水口一个为两端开放的通孔，另一个为一端闭合的进水盲孔，本实施例中，进水盲孔位于后端片上，组装后前端片、中间片以及后端片的进水口相互联通形成进水管道，蒸汽发生器进水口22位于前端片上；如图2及图3所示，前端片及所有的中间片的上部镂空设置有燃烧室空腔18，前端片及所有的中间片的燃烧室空腔封闭连接后形成互相联通成一体的燃烧室6，燃烧室位于后端片的一端封闭，位于前端片的一端设置有燃烧器入口8；本实施例中，排烟通道与片状蒸汽发生器整体铸造，如图2及图3所示，所有中间片的下方设置有镂空的排烟室空腔17，前端片或后端片上开设有烟气出口12，烟气出口与所有中间片的排烟室空腔封闭连接后形成互相联通成一体的排烟通道11，排烟通道底部设置有冷凝水出口9；排烟通道也可以单独铸造并且与蒸汽发生器可拆卸连接。如图3所示，前端片、后端片及所有的中间片的燃烧室空腔下方设置有隔离片19，隔离片设置在烟气换热通道内，本实施例中，隔离片为圆弧形隔离片，隔离片的弧面朝下，开口朝上。隔离片与烟气换热通道的侧壁之间设置有烟气间隙20，隔离片可将燃烧热量集中在蒸汽发生室用于蒸汽气化，余热由余热回收腔中的水吸收。为加强吸热效果，中间片及前端片及后端片的壁部均向烟气换热通道内延伸有多个导热柱13，相邻两个中间片、中间片与前端片、中间片与后端片上设置的导热柱末端面之间留有间隙，本实施例中，导热柱位于余热回收腔侧壁上，视工艺要求，导热柱也可设置在蒸汽发生室的侧壁上或余热水箱及蒸汽发生室的侧壁上均设置导热柱。相邻两个中间片、前端片与中间片、中间片与后端片上导热柱末端面之间的间隙小于5毫米；如图1及图2所示，位于上方的导热柱柱体高度低于下方的导热柱柱体高度，并且下方的导热柱密度高于上方的导热柱密度。

本发明还提供了用于生产本发明中一体铸造模块组合式蒸汽发生器的方法，包括以下步骤：

步骤1：以型砂制成铸型，射芯机以芯砂制成型芯；

步骤2：烘干铸型及型芯；

步骤3：检查、清理砂型，将砂芯装入砂型，固紧铸型，检查冒口及冒口圈；

步骤4：放置浇口杯，采用铸造合金为浇注材料进行浇注；

步骤5：清理铸铝铸件上的黏砂、毛刺，清理分型面，切除冒口。

本发明的铸造过程与一般铸件生产工序相同，采用砂型铸造方法，但本发明采用的分体模块化结构可以采用铸铝材质以铸造工艺生产片状蒸汽发生器后组装为大容量的蒸汽锅炉，解决了业内长期以来无法以铸造方法生产大容量蒸汽锅炉的难题，为大容量蒸汽锅炉生产提供了新的生产方法和思路。

在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

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