[发明专利]一种分段式蒸汽发生器及其系统

说明书

本发明提供一种分段式蒸汽发生器及其系统，一方面，通过计量泵控制水的流量；另一方面，通过分段式蒸汽发生器中的预热段电控器控制预热段加热装置及预热段测温元件，使得预热段出口处的水液位的高度保持平稳，从而控制水和预热段加热装置的接触面积，保证汽化过程在一定换热面积和换热功率下进行，确保汽化过程的稳定性；通过分段式蒸汽发生器中的蒸发段电控器控制蒸发段加热装置、蒸发段测温元件及蒸汽出口管测温元件，使水蒸汽平稳蒸发并被逐渐加热至蒸发段设定温度，使得蒸汽出口管处获得对水蒸汽的流量及温度的高精度要求。

技术领域

本发明涉及一种用于产生蒸汽的加热装置，尤其涉及一种分段式蒸汽发生器及其系统。

背景技术

蒸汽发生器是现有技术中应用非常广泛的一种加热设备，是利用燃料或其他能源的能量把水加热成水蒸汽的设备。蒸汽发生器制备的水蒸汽除了可应用于蒸汽动力装置上，也可作为化学反应组分之一应用于很多领域，如应用于：铁与水蒸汽反应制备氢汽、碳与水蒸汽反应制备水煤汽及甲烷与水蒸汽重整制氢等。然而，作为化学反应组分之一的水蒸汽在参与化学反应时，对水蒸汽的流量精度及温度有较高的要求。以甲烷与水蒸汽重整制氢为例，水蒸汽的流量精度不仅对反应生成物的组分有重大的影响，而且如果水蒸汽的流量过少，还会引发积碳现象，从而导致催化剂损坏，反应无法继续进行，因此，制备作为化学反应组分的水蒸汽对流量精度及温度均有较为严格的要求。

目前，市面上存在多种蒸汽发生器，其特点是水蒸汽的流量及温度波动大且无法精确控制。譬如管式电加热蒸发器，其根据出口管处水蒸汽的温度来控制管式电加热蒸发器中的电加热管的加热功率。由于水蒸发过程中，不清楚电加热管的加热功率与水蒸汽的蒸发量是否匹配，往往造成如下现象：当电加热管的加热功率过高时，因水蒸汽的蒸发量大于进水量，而导致管式电加热蒸发器中的水液位下降，相当于大幅度增加了管式电加热蒸发器中的电加热管的加热功率，导致出口管处的水蒸汽的温度过高；此后，通过控制器进行调节，使得电加热管的加热功率下降，然而因进水量与电加热管的加热功率的不匹配，管式电加热蒸发器中的水液位又重新升高，即大幅度减少了管式电加热蒸发器中电加热管的加热功率，导致出口管处的水蒸汽温度又过低；如此出口管处的水蒸汽的流量及温度波动的现象难以稳定，不能满足作为化学反应组分的水蒸汽对流量及温度的高精度要求。

综上所述，开发一种在水蒸发过程中，可提供高精度的水蒸汽的流量及温度的蒸汽发生器及其系统实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种分段式蒸汽发生器及其系统，用于解决现有技术中在水蒸发过程中，水蒸汽的流量及温度难以精确控制的问题，实现了蒸汽发生器出口管处的水蒸汽的流量及温度的精确控制，从而满足作为化学反应组分的水蒸汽对流量及温度的高精度要求。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种分段式蒸汽发生器，包括预热段及位于所述预热段上方的蒸发段，其中：

所述预热段包含：

预热段加热装置，所述预热段加热装置被第一密封侧壁所包围，且所述预热段加热装置与所述第一密封侧壁间形成预热段上升流道；

进水管，连接于所述第一密封侧壁底部，所述预热段上升流道的横截面积小于所述进水管的横截面积；

预热段测温元件，位于预热段出口处，所述预热段测温元件在预热段设定温度下，将水转换成水蒸汽，控制预热段的水液位；以及

预热段电控器，连接于所述预热段测温元件及所述预热段加热装置，确保所述预热段汽化过程的稳定；

所述蒸发段包含：

蒸发段加热装置，所述蒸发段加热装置被第二密封侧壁所包围，所述第二密封侧壁与所述第一密封侧壁连通，且所述蒸发段加热装置与所述第二密封侧壁间形成蒸发段上升流道；

蒸发段测温元件，位于蒸发段出口处，监控所述蒸发段水蒸汽的温度；