[发明专利]一种基于热媒水的蒸汽加热系统及其方法

权利要求书

1.一种基于热媒水的蒸汽加热系统，其特征在于：包括炉体(5)，所述炉体(5)内包括有蒸汽冷凝腔(31)、热媒水腔(39)和过渡腔(33)；

所述蒸汽冷凝腔(31)位于热媒水腔(39)上侧，且所述蒸汽冷凝腔(31)的腔底为斜面(26)结构，所述斜面(26)的高侧横向阵列设置有若干蒸汽导通孔(25)，所述蒸汽导通孔(25)将所述热媒水腔(39)上端和所述蒸汽冷凝腔(31)相互导通；

所述热媒水腔(39)中还包括燃烧箱(27)，所述燃烧箱(27)为与所述斜面(26)倾斜角度相同的长矩形箱体结构；所述燃烧箱(27)外部浸没于所述热媒水腔(39)内填充的热媒水中；

其中位于所述燃烧箱(27)上侧的热媒水腔(39)为上热媒水腔(39.1)，位于所述燃烧箱(27)下侧的热媒水腔(39)为下热媒水腔(39.2)；

所述蒸汽冷凝腔(31)的斜面(26)矮侧凹陷设置有蓄水槽(38)；还包括若干耐热型热媒水导管(37)，所述热媒水导管(37)纵向穿过所述燃烧箱(27)，且所述热媒水导管(37)上端导通连接所述蓄水槽(38)槽底，下端导通连接所述过渡腔(33)，所述过渡腔(33)与所述下热媒水腔(39.2)通过热媒水导孔(35)导通连接；

所述燃烧箱(27)内部沿长度方向的高端为烟气排出端(27.2)，沿长度方向的矮端为助燃空气入口端(27.1)；所述烟气排出端(27.2)处设置有若干烟气溢出孔群(32)，所述助燃空气入口端(27.1)导通连接助燃空气供给通道(11)的出气端，所述助燃空气供给通道(11)的进气端连接外部的助燃空气供给管(7)；

在所述燃烧箱(27)的内腔中靠近助燃空气入口的一侧设置辐射板(23)，所述辐射板(23)与所述燃烧箱(27)的长度方向垂直，且所述辐射板(23)将所述燃烧箱(27)内部分隔成主燃烧室(19)和助燃空气室(36)，其中所述助燃空气室(36)导通所述助燃空气供给通道(11)；所述辐射板(23)的上侧均匀横向阵列有若干排助燃空气溢出孔(34)，各所述助燃空气溢出孔(34)将所述主燃烧室(19)和助燃空气室(36)相互导通；若干所述热媒水导管(37)穿过所述助燃空气室(36)，且辐射板(23)可向所述热媒水导管(37)辐射传导热量；

还包括燃气供给管(9)、燃气分流箱(10)和燃气导入管(30)；所述燃气分流箱(10)为气室箱体结构；所述燃气分流箱(10)设置于所述热媒水腔(39)下方，所述燃气供给管(9)与所述燃气分流箱(10)供气连接，所述燃气导入管(30)为竖向设置的硬质耐热管结构，若干所述燃气导入管(30)成束状分布，若干所述燃气导入管(30)下端导通所述燃气分流箱(10)，若干所述燃气导入管(30)上端穿过所述下热媒水腔(39.2)并伸入所述主燃烧室(19)中；

若干阵列分布的所述燃气导入管(30)的燃气出口端(22)沿燃烧箱(27)的倾斜上升方向逐次增高分布，所述主燃烧室(19)的上壁的内外两侧分别横向阵列设置有上换热片(28)和下换热片(29)，其若干所述下换热片(29)与下方的各燃气出口端(22)对应设置；

所述炉体(5)内还包括纵向副燃烧室(16)，所述纵向副燃烧室(16)竖向设置于所述燃烧箱(27)的烟气排出端(27.2)一侧，且所述纵向副燃烧室(16)下端导通所述燃烧箱(27)烟气排出端(27.2)处的若干烟气溢出孔群(32)，所述纵向副燃烧室(16)上端设置有副燃烧室排烟口(16.1)；所述纵向副燃烧室(16)正下方还设置有蓄热水腔(20)；

所述炉体(5)外部还包括待加热进水管(3)、分流水箱(2)、分流水管(4)和已加热出水管(15)；所述炉体(5)内部还包括冷凝管(24)和竖向加热水管(18)；水平设置的若干所述冷凝管(24)横向阵列排布于所述蒸汽冷凝腔(31)中；

所述待加热进水管(3)导通连接所述分流水箱(2)，所述分流水箱(2)的出水端分流至若干所述分流水管(4)中，若干所述分流水管(4)的出水端分别连接若干所述冷凝管(24)的进水端，若干所述冷凝管(24)的出水端分别导通连接若干所述竖向加热水管(18)的上端；若干所述竖向加热水管(18)竖向穿过所述纵向副燃烧室(16)，且若干所述竖向加热水管(18)的下端出水端伸入所述蓄热水腔(20)中，所述蓄热水腔(20)导通连接所述已加热出水管(15)；

所述冷凝管(24)包括四层同轴心设置的管壁，从内至外依次包括第一层管壁(24.1)、第二层管壁(24.2)、第三层管壁(24.3)和第四层管壁(24.4)，所述第一层管壁(24.1)形成换热烟管(6)，所述第一层管壁(24.1)和第二层管壁(24.2)之间形成内层水通道(45)，所述第二层管壁(24.2)和第三层管壁(24.3)之间形成隔热间隙层(47)，所述第三层管壁(24.3)和第四层管壁(24.4)之间形成外层水通道(44)；

所述冷凝管(24)一端的内层水通道(45)和外层水通道(44)通过若干导通弯管(46)导通，且若干导通弯管(46)沿所述冷凝管(24)呈圆周阵列分布；所述冷凝管(24)另一端的内层水通道(45)和外层水通道(44)分别导通竖向加热水管(18)和分流水管(4)；

还包括导烟管(14)、烟气分流箱(13)、集烟箱(1.1)和总排烟管(1)；

所述纵向副燃烧室(16)上端的副燃烧室排烟口(16.1)通过所述导烟管(14)连接所述烟气分流箱(13)，所述烟气分流箱(13)的出烟端分流至若干所述换热烟管(6)的一端，若干所述换热烟管(6)的另一端共同导通连接集烟箱(1.1)，所述集烟箱(1.1)导通连接总排烟管(1)；

换热烟管(6)管内的中部通过支撑部件(50)同轴心支撑设置有被动风机座(49)，所述风机座(49)两端同轴心转动设置有两被动风机叶片(48)；所述被动风机叶片(48)外圈一体化设置有跟随被动风机叶片(48)一同旋转的转环(51)，所述转环(51)外侧还沿离心方向延伸有弹性棒(54)，所述弹性棒(54)的离心端还固定连接有硬质空心敲击球(52)，所述换热烟管(6)的管内壁还沿长度方向凸出设置有若干硬质敲击片(53)，被动风机叶片(48)旋转可带动硬质空心敲击球(52)间歇性敲击所述硬质敲击片(53)。

2.一种基于热媒水的蒸汽加热系统的方法，其特征在于：

待加热水流向：在水泵装置的作用下，冷水源中的水连续通过待加热进水管(3)进入到分流水箱(2)中，然后进入分流水箱(2)中的水分流至各分流水管(4)中，进而各分流水管(4)中的水分别导入到各冷凝管(24)的外层水通道(44)中，然后外层水通道(44)中的水通过导通弯管(46)导入到冷凝管(24)的内层水通道(45)中，然后各内层水通道(45)中的水导入到各竖向加热水管(18)中，然后各竖向加热水管(18)中共同导入到蓄热水腔(20)中，最后蓄热水腔(20)中的水导出到已加热出水管(15)中；

燃烧过程：助燃空气供给管(7)连续向助燃空气供给通道(11)供给助燃空气，进而助燃空气导入至助燃空气室(36)中，然后助燃空气室(36)中的空气透过辐射板(23)上的各助燃空气溢出孔(34)均匀溢出至主燃烧室(19)中；与此同时：燃气供给管(9)连续向燃气分流箱(10)供给燃气，进而燃气分流箱(10)中的燃气分流至各燃气导入管(30)中，进而燃气从各燃气导入管(30)上端的燃气出口端(22)连续向上喷出，此时启动打火装置，主燃烧室(19)中燃烧，且各燃气出口端(22)形成喷射形火焰，并对其上方的各下换热片(29)加热，在热传导作用下热量传递给各上换热片(28)；由于燃烧膨胀且助燃空气的不断补充，主燃烧室(19)中的烟气、火焰和残余空气迅速通过若干烟气溢出孔群(32)溢出至纵向副燃烧室(16)中，并且在副燃烧室(16)继续燃烧残余燃料，然后产生的烟气通过纵向副燃烧室(16)上端的副燃烧室排烟口(16.1)排出至烟气分流箱(13)中，然后烟气分流箱(13)中的烟气分流至各换热烟管(6)中，然后各换热烟管(6)中的烟气共同导入到集烟箱(1.1)中，最终集烟箱(1.1)中的烟气排出至总排烟管(1)中；

炉体(5)内部的加热过程：热媒水腔(39)中的热媒水受到燃烧箱(27)加热后沸腾，并产生大量水蒸气，其水蒸气通过斜面(26)的高侧的若干蒸汽导通孔(25)溢出至蒸汽冷凝腔(31)中，其高温水蒸气遇到蒸汽冷凝腔(31)中的冷凝管(24)时，由于冷凝管(24)温度较低，产生的蒸汽液化现象，进而液化放热，对冷凝管(24)上的外层水通道(44)中的水进行第一次加热，在冷凝管(24)上液化的水随即滴下至斜面(26)，然后顺着斜面(26)下坡方向流至斜面(26)矮端，然后进入蓄水槽(38)中，此时蓄水槽(38)中的水通过热媒水导管(37)导入到过渡腔(33)中，在此过程中，热媒水导管(37)受到辐射板(23)的辐射热量传导，热媒水导管(37)中的水连续被初步加热；进而过渡腔(33)中被初步加热的水通过热媒水导孔(35)重新回到热媒水腔(39)中，如此形成热媒水循环；

与此同时烟气分流至各换热烟管(6)中的烟气连续对冷凝管(24)上的内层水通道(45)中的水进行第二次加热，此时由于各换热烟管(6)中的烟气形成一定的流速，流动的烟气带动其各换热烟管(6)中的被动风机叶片(48)旋转，进而造成其硬质空心敲击球(52)间歇性敲击硬质敲击片(53)，进而造成整个冷凝管(24)发生闲歇性震荡，致使冷凝管(24)外侧冷凝出来的液体水滴受到震荡，进而促进水滴快速掉落，进而促进新的冷凝反应，提高冷凝管的冷凝效率；与此同时副燃烧室(16)连续对竖向加热水管(18)中的水进行第三次加热，最终被加热的水导出至已加热出水管(15)中。