一体式缠绕管蒸汽发生器的制作方法

本实用新型属于蒸汽发生装置技术领域，具体涉及一种一体式缠绕管蒸汽发生器。

背景技术：

传统的蒸汽发生器大多采用卧式(bku)结构，且从过冷加热至过热并汽液分离，需要的换热面积及设备体积较大，同时需要预热器、蒸发器、分离器、过热器四台设备才能实现。

为此，申请号为201210190421.6的发明专利申请《一种直流式蒸汽发生器》(申请公布号为cn102721031a)公开了一种直流式蒸汽发生器，包括壳体和换热管，壳体由下到上依次划分为进油腔室、出油腔室、预热腔室、蒸发腔室、除湿腔室和过热腔室，进油腔室上设有导热油进口，进油腔室和出油腔室之间设有内管板，出油腔室上设有导热油出口，出油腔室和预热腔室之间设有外管板，预热腔室上设有给水进口，过热腔室上设有蒸汽出口；换热管为若干根，每根换热管由内管和外管构成，内管的底端延伸至进油腔室并固定在内管板上，内管的顶端延伸至外管的上部，外管的底端延伸至出油腔室并固定在外管板上，外管的顶端为封闭结构，外管的顶端延伸至过热腔室，内管和外管构成夹层结构。该蒸汽发生器具有稳定、可靠、安全、换热效率高等特点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构紧凑、换热效率高的一体式缠绕管蒸汽发生器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种一体式缠绕管蒸汽发生器，包括竖向设置的壳程筒体；设置在壳程筒体内的换热芯体；所述壳程筒体从上至下依次包括有用于过热加热及气液分离的过热分离段、蒸发段、预热段；

其特征在于：

所述预热段和蒸发段之间通过中间管板相分隔；所述预热段的上部侧壁上设有第一管板、设于第一管板上的与蒸发段相连通的第一管箱，下部设有第二管板、设于第二管板上的第二管箱，所述第二管箱为供待汽化的冷流进入的冷流入口；所述过热分离段上设有第三管板、设于第三管板上的第三管箱，该第三管箱为供热流进入的热流入口；所述预热段的底部设有供换热后的热流流出的热流出口；所述过热分离段的上部设有供汽化后的冷流输出的汽相出口；

所述换热芯体包括有第一芯体和第二芯体，所述第一芯体包括有从内而外缠绕成具有多个管层的第一换热管，该第一换热管的两端支撑在第一管板、第二管板上，并分别与蒸发段、第二管箱相连通，以供第一换热管内预热后的冷流进入蒸发段内作为壳程介质与热流进行换热以实现汽化；

所述第二芯体包括有从内而外缠绕成具有多个管层的第二换热管，该第二换热管的两端支撑在第三管板、中间管板上，并分别与第三管箱、预热段相连通，以供第二换热管内的热流经过过热分离段、蒸发段换热后进入预热段内作为壳程介质预热第一换热管内的冷流。

作为改进，所述过热分离段的内壁口径尺寸大于所述蒸发段的内壁口径尺寸。由于过热分离段的内壁口径尺寸较大，可根据实际工况缩短过热分离段的高度，使得结构更紧凑。

进一步改进的是，所述蒸发段的内壁口径尺寸大于所述预热段的内壁口径尺寸。有利于气体的上升和气液分离。

为了监测壳程筒体内液体的高度，所述蒸发段的侧壁上设有至少一个第一液位计接口；所述过热分离段的侧壁上设有至少一个第二液位计接口。

在上述方案中，预热段可参考单股流进行设计，第二换热管的的层间距需要考虑产生的气泡的大小及壳程介质阻力降情况进行设计，相邻层的第二换热管间的层间距优选为3～12mm。

最后，各换热管的管径需要根据预热段、蒸发段的换热量及介质流量及允许压降进行选择，优选的是，所述第一换热管和/或第二管热管的管径为6～32mm。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过在预热段内设置第一换热管、在蒸发段、过热分离段内设置第二换热管，且第二换热管通过中间管板与预热段相连通，第一换热管通过第一管箱与蒸发段相连通，使得热流从过热分离段上的第三管箱走管程进入，经过蒸发段换热后，从中间管板出来直接走壳程预热第一换热管内的冷流；需要汽化的冷流从第二管箱走管程进入进行预热，预热至饱和温度后进入蒸发段进行蒸发(或产蒸汽)，且蒸汽在蒸发段内由下而上运动，进入过热分离段后实现过热加热和在重力作用下气液分离，最终从汽相出口排出干燥的蒸汽。故而，本实用新型利用绕管的特点针对性设计可提高换热优势，减小设备占地及配管，实现预热、蒸发、气液分离及过热于一体的缠绕管蒸汽发生器。且本实用新型结构简单、便于实施。

附图说明

图1为本实用新型实施例的主视图；

图2为本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1和2所示，为本实用新型的一体式缠绕管蒸汽发生器的一个优选实施例，该一体式缠绕管蒸汽发生器包括有竖向设置的壳程筒体1，设置在壳程筒体内的换热芯体2。

其中，壳程筒体1从上至下依次包括有用于过热加热及气液分离的过热分离段11、蒸发段12、预热段13。

预热段13和蒸发段12之间通过中间管板3相分隔；预热段13的上部侧壁上设有第一管板4、设于第一管板4上的与蒸发段12相连通的第一管箱5，下部设有第二管板6、设于第二管板6上的第二管箱7，第二管箱7为供待汽化的冷流进入的冷流入口；过热分离段11上设有第三管板8、设于第三管板8上的第三管箱9，该第三管箱9为供热流进入的热流入口；预热段13的底部设有供换热后的热流流出的热流出口a；过热分离段11的上部设有供汽化后的冷流输出的汽相出口b。(本实施例中，汽相出口b设于过热分离段11的顶部，第三管板8设于过热分离段11的侧壁上，当然，两者不限于上述的位置关系，也可将汽相出口b设于过热分离段11的侧壁上，第三管板8设于过热分离段11的顶部上，或者其它的位置关系，只要能使蒸汽在过热分离段11内过热加热并气液分离后从汽相出口b排出均可。)

上述换热芯体2包括有第一芯体和第二芯体，第一芯体包括有从内而外缠绕成具有多个管层的第一换热管21，该第一换热管21的两端支撑在第一管板4、第二管板上6，并分别与蒸发段12、第二管箱7相连通，以供第一换热管21内预热后的冷流进入蒸发段12内作为壳程介质与热流进行换热以实现汽化；本实施例中，第一管箱5与蒸发段12的底部相连通，以使预热后的冷流从蒸发段12的底部开始加热汽化，并在往上运动的过程中持续加热。

第二芯体包括有从内而外缠绕成具有多个管层的第二换热管22，该第二换热管22的两端支撑在第三管板8、中间管板3上，并分别与第三管箱9、预热段13相连通，以供第二换热管22内的热流经过过热分离段11、蒸发段12换热后进入预热段13内作为壳程介质预热第一换热管21内的冷流。

本实施例中，第一换热管21、第二换热管22的管径根据预热段13、蒸发段12的换热量及介质流量及允许压降进行选择，常规有φ6～32。预热段13可参考单股流进行设计(即具有一个管程、一个壳程的常规换热器)，过热分离段11、蒸发段12可参考双股流或多股流进行设计(本实施例中过热分离段11、蒸发段12参考双股流进行设计，即第三管箱9有两个，分别位于过热分离段11的左右两侧上，第二换热管22有两组，第一组第二换热管的上端与其中一个第三管箱相连通，下端与预热段13相连通；第二组第二换热管的上端与另外一个第三管箱相连通，下端同样与预热段13相连通)，第二换热管22的层间距的选择需考虑产生气泡的大小及介质阻力降情况，一般层间距为3～12mm。

本实施例中，过热分离段11的内壁口径尺寸大于蒸发段12的内壁口径尺寸。蒸发段12的内壁口径尺寸大于预热段13的内壁口径尺寸。过热分离段11、蒸发段12和预热段13的高度需根据冷流种类及其流速等参数进行设计，以使冷流在预热段内能加热至饱和温度，在蒸发段内进行蒸发和持续加热，在过热分离段内实现过热加热和气液分离，本实施例中冷流选用水，蒸发段12的高度高于过热分离段11和预热段13的高度。过热分离段11靠近热流入口，温度较高，蒸汽在蒸发段12内从下至上运动实现持续加热，进入过热分离段11后实现过热加热和气液分离。(当然，过热分离段11、蒸发段12的内壁口径尺寸也可以相同，同样能实现蒸发、过热和气液分离，本实施例中将过热分离段11的内壁口径尺寸设计为大于蒸发段12的内壁口径尺寸，主要是为了缩短过热分离段11的高度，使得结构更紧凑。)

为监测壳程筒体1内液体的高度，蒸发段12的侧壁上设有至少一个第一液位计接口100；过热分离段11的侧壁上设有至少一个第二液位计接口200。本实施例中，第一液位计接口100和第二液位计接口200分别为一个，当然，也可以有多个，并沿着壳程筒体1的高度方向分布。

上述热流的流动行程为：热流从第三管箱9进入第二换热管22内走管程，经过过热分离段11、蒸发段12换热后，从中间管板3出来直接作为预热段13的壳程介质走壳程，并与第一换热管21内的冷流换热后，从预热段13底部的热流出口a流出。

上述需要汽化的冷流的流动行程为：冷流从第二管箱7进入第一换热管21内走管程，与预热段13内的热流换热而实现预加热，预加热至饱和温度后通过第一管箱5进入蒸发段12内作为壳程介质与第二换热管22的热流换热而进行蒸发(或产蒸汽)，蒸发段12内的蒸汽往上运动并持续加热，进入过热分离段11后实现过热加热和气液分离，最终气液分离后的蒸汽从汽相出口输出。

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