[发明专利]一种热管式蒸汽发生装置

说明书

本发明涉及余热利用技术领域，且公开了一种热管式蒸汽发生装置，包括蒸汽室、烟气室和分形热管阵列；所述蒸汽室包括补水口、蒸汽口和水；所述烟气室包括烟气通道和烟囱；所述分形热管阵列包括蒸发段和冷凝段，所述蒸发段位于烟气室内部，所述冷凝段位于蒸汽室内部。本发明能够解决蒸汽发生器内部温度不均的问题，利用二次沸腾元体强化了热管分支顶部的传热系数。此外，利用分形热管阵列代替高温热管有效解决了民用高温烟气余热利用领域的经济性与安全可靠性的要求。

技术领域

本发明涉及余热利用技术领域，具体为一种热管式蒸汽发生装置。

背景技术

目前获取蒸汽一般是使用锅炉直接加热液体水的方式，在加热过程中需要耗费较大的能源。利用设备产生的高温烟气的余热进行加热可以满足蒸汽发生器的经济性要求。在余热利用领域，高温热管由于其特有的优势逐渐受到人们的关注。高温热管以液态金属(钠、钾等)为工质、不锈钢或其它耐热钢为管壳和吸液芯、能在1000℃以上高温烟气中工作的热管。

然而，由于高温热管一般采用碱金属作为工质，其性质较为活泼，对于热管管壳的密封性有着较高要求，一旦热管发生泄露会产生较大危害，且液态金属价格高昂，对于民用余热利用产品而言成本太高，此外，由于饱和水蒸气的温度最高可达374℃，热管内采用水作为工作介质，可以很好地满足蒸汽发生器中的温度需求，且水相较于其他工质成本低廉，易于获得。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种热管式蒸汽发生装置，具备保证装置运行的安全性与稳定性等优点，解决了上述背景技术中提到的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热管式蒸汽发生装置，包括蒸汽室、烟气室、分形热管阵列，所述蒸汽室包括补水口、蒸汽口、水和蒸汽空间，所述烟气室包括烟气通道和烟囱，所述分形热管阵列包括热管阵列蒸发段和热管阵列冷凝段，所述热管阵列蒸发段位于烟气室内部，所述热管阵列冷凝段位于蒸汽室内部。

优选的，所述蒸汽室内部装有三分之二的水，所述蒸汽室上部留有三分之一的蒸汽空间，所述热管阵列冷凝段的热量传递至所述蒸汽室内部的水中，所述补水口可以及时补充所述蒸汽室内部的水量。

优选的，所述热管阵列冷凝段顶部设置有环状布置的小管。

优选的，所述环状布置的小管包括第一层小管、第二层小管、第三层小管和第四层小管。

与现有技术相比，本发明提供了一种热管式蒸汽发生装置，具备以下有益效果：

1、该热管式蒸汽发生装置，通过具有分形结构的热管阵列吸收高温烟气的余热，保证了蒸汽室内部水的均温性，通过在热管冷凝段顶部设置环状阵列小管，使得形核开始于小管的底部，并扩展到小管顶部，出现二次沸腾现象，壁面过热温度在临界热流度附近明显降低，通过选择水作为热管工作介质，可以很好地满足蒸汽发生器中的温度需求，且成本低廉，易于获得，保证了热管式蒸汽发生装置运行的安全性与稳定性。

附图说明

图1为本发明热管式蒸汽发生装置示意图；

图2为本发明热管式蒸汽发生装置原理图；

图3为本发明热管阵列俯视图结构示意图；

图4为本发明热管工作原理图；

图5为本发明热管冷凝段顶部结构示意图；

图6为本发明热管冷凝段顶部二次沸腾原理图。

其中：1、蒸汽室；2、烟气室；3、分形热管阵列；4、补水口；5、蒸汽口；6、水；7、蒸汽空间；8、烟气通道；9、烟囱；10、热管阵列蒸发段；11、热管阵列冷凝段；12、环状布置的小管；13、第一层小管；14、第二层小管；15、第三层小管；16、第四层小管。