[发明专利]一种超高温水蒸气制备装置及方法

权利要求书

1.一种超高温水蒸气制备装置，其特征在于，包括设置在支架(7)上的蒸汽发生器(1)和蒸汽过热炉(5)，蒸汽发生器(1)的蒸汽出口与蒸汽过热炉(5)的蒸汽入口相连接；蒸汽过热炉(5)包括内设双层螺旋管(23)的炉壳(24)，炉壳(24)与双层螺旋管(23)之间设有炉衬(18)；双层螺旋管(23)的中心位置设有加热装置(22)，双层螺旋管(23)的内层管道蒸汽入口与蒸汽过热炉(5)的蒸汽入口相连接，双层螺旋管(23)的外层管道蒸汽出口与蒸汽过热炉(5)的高温蒸汽出口(20)相连接；蒸汽过热炉(5)还包括设置在炉壳(24)上的炉盖(19)，炉盖(19)上设有用于测量炉膛温度的炉膛测温热电偶(4)；

支架(7)上还设有控制装置(6)，炉膛测温热电偶(4)通过AD转化器与控制装置(6)相连接，控制装置(6)通过第一加热控制器与加热装置(22)相连接；控制装置(6)上设有控制单元和电源接口，炉膛测温热电偶(4)将检测的温度数据通过AD转化器发送给控制单元，控制单元将操作指令发送给第一加热控制器，第一加热控制器控制加热装置(22)的启停。

2.根据权利要求1所述的超高温水蒸气制备装置，其特征在于，所述的蒸汽发生器(1)包括水箱(17)和蒸汽罐(12)，水箱(17)的出口通过水泵(14)与蒸汽罐(12)的入口相连接；蒸汽罐(12)内设有电加热管(13)，电加热管(13)通过第二加热控制器与控制单元相连接；蒸汽罐(12)的蒸汽出口管道上设有压力表(10)、球阀(11)和泄压阀(9)；蒸汽罐(12)上还设有与控制单元相连接的水位探测器(8)。

3.根据权利要求2所述的超高温水蒸气制备装置，其特征在于，当所述的炉膛测温热电偶(4)采集到的温度值高于预设温度值时，控制单元向第二加热控制器发送指令，第二加热控制器驱动电加热管(13)开始加热。

4.根据权利要求2所述的超高温水蒸气制备装置，其特征在于，所述的水位探测器(8)通过AD转化器与控制单元相连接，控制单元通过注水电磁阀与水泵(14)相连接；所述的水位探测器(8)将检测到的蒸汽罐(12)内水位信号通过AD转化器发送给控制单元，控制单元通过注水电磁阀控制水泵(14)的启停；

当水位探测器(8)检测到蒸汽罐(12)内水位到达水位探测器(8)的长探头位置时，水位探测器(8)将水位信号通过AD转化器发送给控制单元，控制单元向注水电磁阀发出开启指令，水泵(14)启动，向蒸汽罐(12)内注水；

当水位探测器(8)检测到蒸汽罐(12)内水位到达水位探测器(8)的短探头位置时，水位探测器(8)将水位信号通过AD转化器发送给控制单元，控制单元向注水电磁阀发出停止指令，水泵(14)停止工作。

5.根据权利要求1所述的超高温水蒸气制备装置，其特征在于，所述的炉膛测温热电偶(4)采集炉壳(24)内的温度值，通过AD转化器将温度值转化为数字信号并传输给控制单元，控制单元将温度值与预设温度值进行比较；

当温度值低于预设温度值时，控制单元向第一加热控制器发送指令，第一加热控制器驱动加热装置(22)开始加热；

当温度值高于预设温度值时，控制单元向第一加热控制器发送指令，第一加热控制器驱动加热装置(22)停止加热。

6.根据权利要求1所述的超高温水蒸气制备装置，其特征在于，所述的双层螺旋管(23)由耐高温无缝钢管绕制而成，双层螺旋管(23)的管道入口位于其管道出口的下方。

7.根据权利要求1所述的超高温水蒸气制备装置，其特征在于，所述的高温蒸汽出口(20)的管道上设有用于测量高温蒸汽出口温度的蒸汽测温热电偶(3)。

8.根据权利要求1所述的超高温水蒸气制备装置，其特征在于，所述的蒸汽发生器(1)的蒸汽出口通过蒸汽接管(2)与蒸汽过热炉(5)的蒸汽入口相连接。

9.根据权利要求8所述的超高温水蒸气制备装置，其特征在于，所述的蒸汽过热炉(5)上还设有用于保护蒸汽接管(2)的保护罩(21)。

10.一种基于权利要求2所述的超高温水蒸气制备装置的超高温水蒸气的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将水箱注满水，并将水箱与自来水或自动供水系统连接，水压大于0.2MPa；

(2)将控制装置与外部电源接通；

(3)启动水泵，水泵将水注入蒸汽罐；

(4)启动蒸汽过热炉的加热装置，控制加热温度在1150～1200℃；

(5)启动电加热管，待蒸汽发生器内蒸汽压力达到0.15MPa时，开启球阀，将水蒸气传输至蒸汽过热炉中的双层螺旋管进行过热加热；

(6)从蒸汽过热炉的高温蒸汽出口得到超高温蒸汽。