蒸汽生产装置及蒸汽生产方法与流程

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1.本发明涉及光热生产蒸汽技术领域，具体涉及一种蒸汽生产装置及蒸汽生产方法。

背景技术：

2.蒸汽的主要用途有生产动力、驱动机器、加热和加湿等，在工业生产中经常会需要大量的蒸汽供应。大型发电厂或供热厂一般通过大型锅炉、以燃煤的方式生产蒸汽，具有大规模生产蒸汽的能力，这些发电厂或供热厂生产出的蒸汽一般用于发电或供热，此外还可以用于工业生产。因此，许多依赖于蒸汽供应的工厂通常建立在大型发电厂或供热厂的附近。
3.然而，在某些偏远或者地形比较复杂的地区，大型的发电厂或供热厂无法建立，在这些区域，蒸汽供应成了工业生产的一大难题。为此，人们提出一种通过太阳能直接生产蒸汽的方法，具体原理是，通过反射镜来反射太阳光直接对水进行加热，以产生蒸汽。然而，通过上述方法直接生产出的蒸汽温度和压力较低，且温度和压力不易于调节，难以适应工业生产。

技术实现要素：

4.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：在偏远地区或者地形复杂的地区往往没有大型的发电厂或供热厂，因此在这些区域内，工业生产无法得到大规模的蒸汽供应，而直接通过太阳能生产出的蒸汽温度和压力较低且蒸汽的温度和压力不便于调节。
5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
6.为此，本发明实施例提出一种蒸汽生产装置，该蒸汽生产装置能够通过太阳能集热生产出具有较高温度的蒸汽，且蒸汽的温度和压力便于调节。
7.本发明实施例还提出一种蒸汽生产方法。
8.本发明实施例的蒸汽生产装置包括第一集热器、第二集热器、调压器和供汽管路。所述第一集热器包括第一集热件和第一镜场，所述第一集热件包括给水端和供汽端，所述第一集热件内装有水，所述第一镜场适于反射太阳光以加热所述第一集热件内的水，所述第一集热器适于输出第一蒸汽；所述第二集热器包括第二集热件和第二镜场，所述第二集热件与所述第一集热件的供汽端相连，所述第二镜场适于加热进入所述第二集热件内的所述第一蒸汽，所述第二集热器适于输出第二蒸汽，且所述第二蒸汽的压力和温度大于所述第一蒸汽的压力和温度；所述调压器具有第一进口、第二进口和出口，所述第一进口与所述第一集热件的供汽端相连，所述第二进口与所述第二集热件相连，且所述调压器适于混合所述第一蒸汽和所述第二蒸汽并输出第三蒸汽；所述供汽管路包括第一供汽管路和第二供汽管路，所述第一供汽管路与所述第一集热件的供汽端连接并适于输送第一蒸汽，所述第二供汽管路与所述调压器的出口连接并适于输送第三蒸汽。
9.在一些实施例中，所述第一镜场包括多个平面反射镜，多个所述平面反射镜布置在所述第一集热件的两侧并朝远离所述第一集热件的方向倾斜，且在远离集热管方向上，多个所述平面反射镜倾斜的斜率逐渐变大。
10.在一些实施例中，所述第一集热件为第一集热管，所述第二集热件为第二集热管。
11.在一些实施例中，所述第一集热器包括多个支撑杆，多个所述支撑杆间隔布置，所述支撑杆与所述第一集热管连接并适于支撑所述第一集热管。
12.在一些实施例中，所述第二镜场包括曲面反射镜，所述曲面反射镜的反射面为凹面，且所述凹面的母线与所述第二集热管的延伸方向平行。
13.在一些实施例中，所述调压器包括第一容器和第二容器，所述第一进口和所述出口设于所述第一容器；所述第二进口设于所述第二容器，且所述第二容器包括喷嘴，所述喷嘴装配于所述第一容器。
14.在一些实施例中，所述第一进口处设有第一流量阀，所述第二进口处设有第二流量阀。
15.在一些实施例中，所述第一集热器设置有多个，且多个所述第一集热器的所述第一集热件并联连接。
16.本发明实施例的蒸汽生产方法包括以下步骤：
17.s1：在工厂周边建造所述蒸汽生产装置，并将所述供汽管路与所述工厂内的用汽设备连接；
18.s2：当所述用汽设备为供热设备时，通过所述第一供汽管路为所述供热设备供应所述第一蒸汽；
19.s3：当所述用汽设备为动力设备时，通过所述第二供汽管路为所述动力设备供应所述第三蒸汽。
20.在一些实施例中，当所述用汽设备需要设定压力或设定温度的蒸汽时，调整所述调压器的所述第一进口和所述第二进口的蒸汽流量，以使所述调压器的所述出口处的蒸汽压力达到设定压力或蒸汽温度达到设定温度，并使用第二供汽管路为所述用汽设备供应所述第三蒸汽。
21.本发明实施例的蒸汽生产装置和蒸汽生产方法具有以下技术效果：
22.1、通过设置第二集热器对第一集热器中产生的第一蒸汽进行再次加热，使得蒸汽的压力和温度进一步升高，能够满足工业生产对蒸汽的需要。
23.2、通过设置调压器将第一蒸汽和第二蒸汽混合，能够对蒸汽的压力和温度进行调节，具体地，可以通过调整第一蒸汽和第二蒸汽的流量来调节调压器出口处的蒸汽的压力或温度，使得生产出的蒸汽能够适应工业生产中不同的用汽设备。
附图说明
24.图1是本发明实施例的蒸汽生产装置的第一集热器的正视图。
25.图2是本发明实施例的蒸汽生产装置的第一集热器的侧视图。
26.图3是本发明实施例的蒸汽生产装置的平面反射镜的结构示意图。
27.图4是本发明实施例的蒸汽生产装置的第二集热器的示意图。
28.图5是本发明实施例的蒸汽生产装置的调压器的结构示意图。
29.附图标记：
30.100、第一集热器；11、第一镜场；111、平面反射镜；12、第一集热管；13、支撑杆；
31.200、第二集热器；21、曲面反射镜；22、第二集热管；
32.300、调压器；31、第一容器；311、第一进口；312、外气室；313、扩散室；32、第二容器；321、第二进口；322、内气室；323、喷嘴。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.如图1-图5所示，本发明实施例的蒸汽生产装置包括第一集热器100、第二集热器200、调压器300和供汽管路。
35.如图1所示，第一集热器100包括第一集热件和第一镜场11，第一集热件包括给水端和供汽端，第一集热件内装有水，第一镜场11适于反射太阳光以加热第一集热件内的水，第一集热器100适于输出第一蒸汽。
36.第一集热件可以为第一集热管12，第一镜场11可以包括多个反射镜，反射镜朝向集热管，将太阳光反射并汇聚在第一集热件上。第一集热件可以从给水端装入水，第一集热件内的水从第一集热件吸热并转化为第一蒸汽，第一蒸汽可以从第一集热件的供汽端流出。
37.在其它实施例中，第一集热件还可以为集热板。
38.如图2-图4所示，第二集热器200包括第二集热件和第二镜场，第二集热件与第一集热件的供汽端相连，第二镜场适于加热进入第二集热件内的第一蒸汽，第二集热器200适于输出第二蒸汽，且第二蒸汽的压力和温度大于第一蒸汽的压力和温度。
39.第二集热件可以为第二集热管22，第二镜场可以包括曲面反射镜21，曲面反射镜21对阳光的汇聚效果更好，能够将第二集热管22内的蒸汽加热到较高的压力和温度。第二集热管22可以与第一集热管12相连，第一集热管12内产生的第一蒸汽进入第二集热管22内继续加热以提升压力和温度。
40.如图5所示，调压器300具有第一进口311、第二进口321和出口，第一进口311与第一集热件的供汽端相连，第二进口321与第二集热件相连，且调压器300适于混合第一蒸汽和第二蒸汽并输出第三蒸汽。
41.调压器300可以包括容器，第一进口311和第二进口321设置在容器上，第一蒸汽可以通过第一进口311进入到容器中，第二蒸汽可以通过第二进口321进入到容器中，第一蒸汽和第二蒸汽可以在容器内混合后从容器的出口处排出。
42.供汽管路包括第一供汽管路和第二供汽管路，第一供汽管路与第一集热件的供汽端连接并适于输送第一蒸汽；第二供汽管路与调压器300的出口连接并适于输送第三蒸汽。设置供汽管路便于将生产的蒸汽输送至用汽设备。
43.本发明实施例的蒸汽生产装置中，通过设置第二集热器对第一集热器中产生的第一蒸汽进行再次加热，使得蒸汽的压力和温度进一步升高，蒸汽的内能增大，做功能力变强，能够满足工业生产用蒸汽的需要。通过设置调压器将第一蒸汽和第二蒸汽混合，能够对蒸汽的压力和温度进行调节，具体地，可以通过调整第一蒸汽和第二蒸汽的流量比值来调
节调压器出口处的蒸汽的压力或温度，使得生产出的蒸汽能够适应于工业生产中不同的用汽设备。
44.在一些实施例中，第一镜场11包括多个平面反射镜111，多个平面反射镜111布置在第一集热件的两侧并朝远离第一集热件的方向倾斜，且在远离集热管方向上，多个平面反射镜111倾斜的斜率逐渐变大。如图1所示，第一集热件可以为集热管，平面反射镜111设置有多个，且平面反射镜111分别布置在集热管的两侧，平面反射镜111朝向远离集热管的方向倾，使得平面反射镜111的反射面朝向集热管，并用于将太阳光反射至集热管以加热集热管内的水。
45.在远离集热管的方向上，即图1中所示出的左右方向上，平面反射镜111的斜率逐渐变大，使得多个平面反射镜111的反射面近似地拟合为曲面，对阳光的反射效果更好，同时，平面反射镜111的成本相较于曲面反射镜21更低。
46.在一些实施例中，第一集热件为第一集热管12，第二集热件为第二集热管22。如图1、图2和图4所示，第一集热管12构成第一集热件，第二集热管22构成第二集热件。集热管具有技术成熟，使用方便的优点。在其它实施例中，第一集热件或第二集热件还可以为集热板。
47.在一些实施例中，第一集热器100包括多个支撑杆13，多个支撑杆13间隔布置，支撑杆13与第一集热管12连接并适于支撑第一集热管12。如图2所示，支撑杆13沿第一集热管12延伸的方向间隔排列，设置多个支撑杆13对第一集热管12进行支撑，使得第一集热管12更为稳定，不容易发生晃动。在其它实施例中，还可以通过设置支撑架的方式对第一集热管12进行固定。
48.在一些实施例中，第二镜场包括曲面反射镜21，曲面反射镜21的反射面为凹面，且凹面的母线与第二集热管22的延伸方向平行。如图4所示，曲面反射镜21的截面为圆弧状，且曲面反射镜21沿第二集热管22的延伸方向延伸。上述布置曲面反射镜21使得反射面积较大，且对阳光的汇聚效果更好，能够将来自第一集热件中的第一蒸汽加热到较高的压力和温度，以适应工业生产中对蒸汽的要求。
49.在一些实施例中，调压器300包括第一容器31和第二容器32，第一进口311和出口设于第一容器31；第二进口321设于第二容器32，且第二容器32包括喷嘴323，喷嘴323装配于第一容器31。如图5所示，第一容器31的内腔构成外气室312和扩散室313，第一蒸汽能够进入到外气室312中。第二容器32的内腔构成内气室322，喷嘴323与内气室322连通并伸入到外气室312中，第二进口321设置在第二容器32上，第二蒸汽能够通过第二进口321进入内气室322。
50.调压器300工作时，具有较高压力和温度的第二蒸汽进入内气室322后通过喷嘴323喷射至外气室312中，使外气室312中形成负压，随后第一进口311处的第一蒸汽便被进一步吸入外气室312，随后第一蒸汽和第二蒸汽在扩散室313内充分混合，形成第三蒸汽。在这个过程中，第二蒸汽起到对第一蒸汽进行升压、升温的效果。相较于直接通过镜场将一定量的第一蒸汽加热至第三蒸汽，上述方式节约了所需镜场的面积，降低了成本。
51.在一些实施例中，第一进口311处设有第一流量阀，第二进口321处设有第二流量阀。通过设置第一流量阀和第二流量阀，使得能够精密地调控第一蒸汽和第二蒸汽的混合比例，进而实现对调压器300出口处蒸汽参数的控制。能够满足不同用汽设备对蒸汽参数的
需求。
52.在一些实施例中，第一集热器设置有多个，且多个第一集热器的第一集热件并联连接。如图1所示，第一集热器100可以设置有两个，两个第一集热器的100的第一集热管12并联连接。具体地，可以根据建设场地的地形情况布置第一集热器100，在其它实施例中，第一集热器的数量还可以为三个、五个等。
53.在一些实施例中，蒸汽生产装置包括冷凝器、回水管路和给水泵，冷凝器适于冷却放热后或做功后的第一蒸汽或第三蒸汽；回水管路连接于冷凝器和第一集热件的给水端之间；给水泵串接于回水管路，并适于将冷凝器产生的水泵送至第一集热件。上述设置使得水能够被循环利用，节约了水资源，同时降低了整套装置的运行成本。
54.下面描述本发明实施例的蒸汽生产方法。
55.本发明实施例的蒸汽生产方法包括以下步骤：
56.s1：在工厂周边建造蒸汽生产装置，并将供汽管路与工厂内的用汽设备连接。
57.s2：当用汽设备为供热设备时，通过第一供汽管路为供热设备供应第一蒸汽。第一蒸汽的压力和温度较低，能够应用于工业生产中的供热领域，如作为换热器的热流体对冷流体进行加热。
58.s3：当用汽设备为动力设备时，通过第二供汽管路为动力设备供应第三蒸汽。第三蒸汽的压力和温度较高，能够驱动动力设备，例如动力设备可以为汽轮机，第三蒸汽驱动汽轮机转动输出轴功。
59.在一些实施例中，当用汽设备需要设定压力或设定温度的蒸汽时，调整调压器300的第一进口311和第二进口321的蒸汽流量，以使调压器300的出口处的蒸汽压力达到设定压力或蒸汽温度达到设定温度，并使用第二供汽管路为用汽设备供应第三蒸汽。具体地，可以在调压器300的第一进口311和第二进口321处设置流量阀来调节第一蒸汽和第二蒸汽的流量，进而控制第三蒸汽的压力和温度。
60.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
61.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
62.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
63.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
64.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
65.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种蒸汽生产装置，其特征在于，包括：第一集热器，所述第一集热器包括第一集热件和第一镜场，所述第一集热件包括给水端和供汽端，所述第一集热件内装有水，所述第一镜场适于反射太阳光以加热所述第一集热件内的水，所述第一集热器适于输出第一蒸汽；第二集热器，所述第二集热器包括第二集热件和第二镜场，所述第二集热件与所述第一集热件的供汽端相连，所述第二镜场适于加热进入所述第二集热件内的所述第一蒸汽，所述第二集热器适于输出第二蒸汽，且所述第二蒸汽的压力和温度大于所述第一蒸汽的压力和温度；调压器，所述调压器具有第一进口、第二进口和出口，所述第一进口与所述第一集热件的供汽端相连，所述第二进口与所述第二集热件相连，且所述调压器适于混合所述第一蒸汽和所述第二蒸汽并输出第三蒸汽；供汽管路，所述供汽管路包括第一供汽管路和第二供汽管路，所述第一供汽管路与所述第一集热件的供汽端连接并适于输送第一蒸汽，所述第二供汽管路与所述调压器的出口连接并适于输送第三蒸汽。2.根据权利要求1所述的蒸汽生产装置，其特征在于，所述第一镜场包括多个平面反射镜，多个所述平面反射镜布置在所述第一集热件的两侧并朝远离所述第一集热件的方向倾斜，且在远离集热管方向上，多个所述平面反射镜倾斜的斜率逐渐变大。3.根据权利要求1所述的蒸汽生产装置，其特征在于，所述第一集热件为第一集热管，所述第二集热件为第二集热管。4.根据权利要求3所述的蒸汽生产装置，其特征在于，所述第一集热器包括多个支撑杆，多个所述支撑杆间隔布置，所述支撑杆与所述第一集热管连接并适于支撑所述第一集热管。5.根据权利要求3所述的蒸汽生产装置，其特征在于，所述第二镜场包括曲面反射镜，所述曲面反射镜的反射面为凹面，且所述凹面的母线与所述第二集热管的延伸方向平行。6.根据权利要求1所述的蒸汽生产装置，其特征在于，所述调压器包括：第一容器，所述第一进口和所述出口设于所述第一容器；第二容器，所述第二进口设于所述第二容器，且所述第二容器包括喷嘴，所述喷嘴装配于所述第一容器。7.根据权利要求6所述的蒸汽生产装置，其特征在于，所述第一进口处设有第一流量阀，所述第二进口处设有第二流量阀。8.根据权利要求1所述的蒸汽生产装置，其特征在于，所述第一集热器设置有多个，且多个所述第一集热器的所述第一集热件并联连接。9.一种蒸汽生产方法，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的蒸汽生产装置，所述蒸汽生产方法包括以下步骤：s1：在工厂周边建造所述蒸汽生产装置，并将所述供汽管路与所述工厂内的用汽设备连接；s2：当所述用汽设备为供热设备时，通过所述第一供汽管路为所述供热设备供应所述第一蒸汽；s3：当所述用汽设备为动力设备时，通过所述第二供汽管路为所述动力设备供应所述
第三蒸汽。10.根据权利要求9所述的蒸汽生产方法，其特征在于，当所述用汽设备需要设定压力或设定温度的蒸汽时，调整所述调压器的所述第一进口和所述第二进口的蒸汽流量，以使所述调压器的所述出口处的蒸汽压力达到设定压力或蒸汽温度达到设定温度，并使用第二供汽管路为所述用汽设备供应所述第三蒸汽。

技术总结

本发明公开了一种蒸汽生产装置和蒸汽生产方法，该装置包括第一集热器、第二集热器、调压器和供汽管路。第一集热器适于输出第一蒸汽；第二集热器适于对第一蒸汽再次加热，并适于输出第二蒸汽；调压器适于混合第一蒸汽和第二蒸汽并输出第三蒸汽，且第二蒸汽的压力和温度大于第一蒸汽的压力和温度；供汽管路适于输送第一蒸汽或第三蒸汽。该装置和方法通过二次加热的方式能够生产出较高压力温度的蒸汽，以满足工业生产对蒸汽的需求，设置调压器使得能够对蒸汽的压力、温度进行调节，提高了整套装置的适用性。置的适用性。置的适用性。