一种高效节能型蒸汽发生器及使用方法与流程

本发明是关于蒸汽发生器，特别是关于一种高效节能型蒸汽发生器及使用方法。

背景技术：

1、蒸汽发生器是一种加热水并消耗燃料和其他能源以产生蒸汽的机械装置，通常分为电蒸，燃气，燃料，生物质蒸汽发生器等。

2、蒸汽发生器在水汽系统方面，给水在加热器中加热到一温度，经给水管道进入省煤器，进一步加热以后送入锅筒，与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中，由汽水分离装置使水、汽分离。分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往蒸汽机过热器，继续吸热成为450℃的过热蒸汽，然后送往汽轮机。在燃烧和烟风系统方面，送风机将空气送入空气预热器加热到一温度。在磨煤机中被磨成细度的煤粉，由来自空气预热器的一部分热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧，放出大量热量。燃烧后的热烟气顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、省煤器和空气预热器后，再经过除尘装置，除去其中的飞灰，然后由引风机送往烟囱排向大气。

3、在蒸汽发生器的使用过程中，需要采用加热管对内部存水的内胆进行加热，对内胆的水源加热后产生的蒸汽从蒸汽管导出进行利用，其主要的结构为采用加热管加热，若是加热管出现破损或者需要对加热管更换时，传统蒸汽发生器在位于加热管表壁设有防护板，防护板与箱体连接，需要将防护板拆卸才能对内部的加热管进行维修或者更换，但是在拆卸防护板时，需要采用专用的工具，并且该蒸汽发生器在运行时其本身具备较高的温度以及湿度，导致防护板与箱体连接处出现上锈等问题，从而出现防护板拆卸不便的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有的问题，本技术实施例提供一种高效节能型蒸汽发生器及使用方法，本发明中在防护组件位于内胆的一侧设有防护组件，其包括第一防护板以及第二防护板，并且第一防护板位于第二防护板设有竖杆，竖杆位于第一防护板内部设有弹簧圈，在安装限位组件时，挤压第一防护板以及第二防护板，对内部的弹簧圈挤压，使得第一防护板和第二防护板相互靠近，之后将限位组件卡接在防护组件内部，从而对内部的加热管进行防护，并且在拆卸时，可以通过挤压第一防护板以及第二防护板，快速方便的将限位组件与防护组件拆卸，避免了由于蒸汽发生器本身温度较高出现限位组件拆卸不便的问题。

2、本技术实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种高效节能型蒸汽发生器，包括防护组件以及设置于所述防护组件内部的内胆，所述内胆表壁设有用于加热的加热管，用于对所述内胆的水源加热；

4、其中，所述防护组件位于所述加热管对应位置处设有限位组件，所述限位组件与所述防护组件连接，用于对所述加热管防护，所述限位组件包括第一防护板以及第二防护板，所述第一防护板以及所述第二防护板为可拉伸结构，需要对加热管维修更换时，通过挤压第一防护板以及第二防护板，第一防护板和第二防护板相互靠近，对内部的弹簧圈挤压，使得第一防护板和第二防护板分别与卡槽和凹槽分离，快速方便的将限位组件与防护组件拆卸，避免了由于蒸汽发生器本身温度较高出现限位组件拆卸不便的问题。

5、优选的，所述第一防护板以及第二防护板相交处设有竖杆，所述竖杆与所述第二防护板为固定连接；

6、其中，所述第一防护板与所述竖杆相交处开设有孔洞，且孔洞内部嵌设有弹簧圈，所述竖杆底端与所述弹簧圈抵接连接，第一防护板位于第二防护板设有竖杆，竖杆位于第一防护板内部设有弹簧圈，在安装限位组件时，挤压第一防护板以及第二防护板，对内部的弹簧圈挤压，使得第一防护板和第二防护板相互靠近，之后将限位组件卡接在防护组件内部，从而对内部的加热管进行防护。

7、优选的，所述防护组件包括侧板，所述侧板内部位于所述加热管开设有贯穿槽，所述贯穿槽的尺寸大于所述加热管的尺寸，所述侧板顶端设有竖板，所述侧板与所述竖板相交处设有卡槽；

8、其中，所述侧板底端开设有凹槽，所述凹槽与所述卡槽尺寸相同，在防护组件顶端设有卡槽，在其底端设有凹槽，在将限位组件安装时，将限位组件内部的第一防护板卡接在凹槽内部，限位组件顶端的第二防护板卡接在卡槽内部，通过凹槽以及卡槽的限位下，使得限位组件与防护组件连接紧密，不会出现脱落的问题。

9、优选的，所述防护组件底端设有底座，所述防护组件与所述底座为固定连接，所述防护组件顶端设有压力开关，所述防护组件位于所述压力开关一侧设有压力表，所述压力表另一侧设有蒸汽管，所述蒸汽管另一侧设有安全阀，在加热过程中，一旦发现水位过低，应立即进行补水，并进行安全阀试验，以确保安全阀正常工作，压力表可以实时监测到内胆内部的压力，若是内胆内部的压力较高，这时压力开关开启，将内胆内部的压力排出。

10、优选的，所述防护组件表壁设有柜门，所述柜门表壁设有液晶屏，所述柜门位于所述液晶屏底端设有若干个档位开关，通过液晶屏可以显示该蒸汽发生器正在运行的程序，而且通过档位开关，可以对该蒸汽发生器进行不同开关的设定；

11、其中，所述柜门的表壁设有安全锁，用于将所述柜门与所述防护组件连接，安全锁可以使得柜门与防护组件相互固定稳定，若是没有钥匙则无法将柜门打开，提升运行的稳定性。

12、优选的，所述防护组件一侧设有水箱，所述水箱表壁设有进水管，所述水箱底端设有水泵；

13、其中，所述水泵的一端通过连接座与防护组件连接，所述水泵与所述水箱相交处设有连接管路，通过进水管将外界的水源导入到水箱内部，之后水泵运行，将水箱内部的水源泵送到内胆内部即可，而且水泵与防护组件相互固定，在水泵运行时更加稳定。

14、优选的，所述防护组件位于所述内胆顶端设有微电脑控制器，在微电脑控制器的控制下，对该蒸汽发生器进行系统的设定，并且以及微电脑控制器的程序进行运行，所述微电脑控制器与电源电连接，所述防护组件内部位于所述内胆侧壁设有控制器组件，控制器组件背面设有散热器，通过散热器可以将控制器组件的热量排出。

15、优选的，所述防护组件位于所述水泵底端设有排污管，通过排污管可以将内胆内部的杂质排出，避免内胆内部由于长时间未清理出现污垢堆积的问题，所述排污管的一端与所述内胆连接，并且排污管的一端与内胆连接，另一端贯穿防护组件，且设有截止阀，通过打开与关闭截止阀将排污管开启，将内胆内部的杂质排出。

16、本发明的高效节能型蒸汽发生器的使用方法如下：

17、步骤一、在加热前，首先排空水箱内的空气，保持蒸汽系统内部干燥；

18、步骤二、通过进水管给水箱加水，并且保持水箱内部正常水位，用于确保安全阀和水位检测装置正常工作；

19、步骤三、接通电源，加热管运行，对内部的内胆内水源加热，加热时产生的蒸汽进入到蒸汽管内部，通过蒸汽管排出；

20、步骤四、在加热过程中，一旦发现水位过低，应立即进行补水，并进行安全阀试验，以确保安全阀正常工作。

21、优选的，所述的一种高效节能型蒸汽发生器的使用方法，通过智能控制算法实现对步骤三到步骤四的智能控制，其具体过程如下：

22、步骤1、传感器的安装与数据预处理：

23、安装多个温度和湿度传感器在蒸汽发生器的关键部位，包括加热管和蒸汽输出口；定期收集温度、湿度、操作时间、能耗数据；

24、使用标准化输入数据以提高模型的稳定性和收敛速度：

25、

26、其中，x原始数据；μ数据的平均值；σ数据的标准差；xnorm标准化后的数据；

27、将时间序列数据转换为可供lstm网络学习的特征序列；

28、x＝[x(t-n)，x(t-n+1)，...，x(t-1)]

29、y＝x(t)

30、其中n是时间窗口大小，x输入向量，表示时间序列中用于预测的部分；x时间序列的值；t当前时间点；n输入向量的长度，表示向前回溯的时间步数；x(t-i)：时间t-i时刻的时间序列值，其中i从n到1逐步递减，y是时间序列x在时间t的目标变量值；

31、步骤2、lstm预测：

32、采用lstm用于处理和预测时间序列数据，利用遗忘门控制着遗忘上一个时间步的记忆细胞中部分信息：

33、ft＝σ(wf·[ht-1，xt]+bf)

34、其中ft为遗忘门输出，wf为遗忘门的权重矩阵，ht-1为上一个时间步t-1的隐藏状态，xt为当前时间步t的输入，bf为遗忘门的偏置项，σ为sigmoid激活函数；

35、利用输入门控制着新信息进入记忆细胞的数量：

36、it＝σ(wi·[ht-1，xt]+bi)

37、其中it为输入门输出，wi为输入门的权重矩阵，ht-1为上一个时间步的隐藏状态，xt为当前时间步的输入，bi为输入门的偏置项，σ为sigmoid激活函数；

38、新信息用于更新记忆细胞的内容：

39、

40、其中为新信息，wc为计算新信息的权重矩阵，ht-1为上一个时间步的隐藏状态，xt为当前时间步的输入，bc为新信息的偏置项，tanh双曲正切函数，为隐藏层的激活函数；

41、更新记忆细胞，计算新的记忆细胞状态：

42、

43、其中ct为记忆细胞状态，ft为遗忘门输出，ct-1为上一个时间步的记忆细胞状态，it为输入门输出，为新信息；

44、输出门控制着隐藏状态中信息将被传递到下一个时间步：

45、ot＝σ(wo·[ht-1，xt]+bo)

46、其中ot为输出门输出，wo为输出门的权重矩阵，ht-1为上一个时间步的隐藏状态，xt为当前时间步的输入，bo为输出门的偏置项；

47、隐藏状态更新：

48、ht＝ot·tanh(ct)

49、ht为当前时间步的隐藏状态，ot为输出门输出，ct为当前时间步的记忆细胞状态，tanh双曲正切函数，为隐藏层的激活函数；

50、使用均方根误差rmse来评估模型的预测性能：

51、

52、其中，l损失值；yi第i个样本的实际值；第i个样本的预测值；n样本数量，对所有n个样本进行求和，rmse均方根误差；

53、步骤3、能效优化算法

54、定义环境状态为蒸汽发生器的当前运行参数，包括温度、压力、水位，根据能效设定奖励函数，奖励函数旨在最大化能效和生产效率；

55、

56、其中，qnew(s，a)是状态s和动作a对应的新q值，qold(s，a)是状态s和动作a对应的更新前的q值；α是学习率，用于控制新旧值之间的权重；r是当前状态s下采取动作a后收到的即时奖励；γ是折扣因子，用于权衡当前奖励和未来奖励的重要性；s′是动作a导致的下一个状态，是在新状态s′下所有可能动作a′对应的最大q值；

57、在使用dqn进行强化学习时，主要的优化目标是最小化预测q值和目标q值之间的差异；这是通过均方误差损失函数实现：

58、

59、其中，l(θ)是损失函数，表示当前参数θ下的均方误差；是期望值，表示对所有样本的平均；r是即时奖励；γ是折扣因子，权衡当前奖励和未来奖励的重要性；s是当前状态；a是当前动作；s′是下一个状态；a′是下一步可能的动作；q(s，a；θ)是当前参数θ下的预测q值；q(s′，a′；θ-)是目标网络参数θ-下的q值maxa′q(s′，a′；θ-)是表示在状态s′下，通过目标网络参数θ-计算得出的所有动作a′对应的q值中的最大值；

60、步骤4、参数更新：

61、采用随机梯度下降来最小化损失函数，更新网络参数θ：

62、

63、其中，θ-表示更新后的参数向量；θ表示当前的参数向量；α学习率，用于控制参数更新的步长；表示损失函数l对参数θ的梯度，即损失函数关于参数的变化率。

64、蒸汽发生器有以下两个主要操作参数：水泵速率：高和低；加热温度：高和低；

65、状态s：基于水位和当前温度来定义，低水位-低温，低水位-高温，高水位-低温，高水位-高温；

66、动作a：结合水泵和加热设置分为：(水泵高，加热高)，(水泵高，加热低)，(水泵低，加热高)，(水泵低，加热低)；

67、假如当前状态是：低水位-低温：选取的动作是(水泵高，加热高)，并且这个动作导致了状态变为：高水位-高温。

68、本技术实施例的优点是：

69、1、本发明中在防护组件位于内胆的一侧设有防护组件，其包括第一防护板以及第二防护板，并且第一防护板位于第二防护板设有竖杆，竖杆位于第一防护板内部设有弹簧圈，在安装限位组件时，挤压第一防护板以及第二防护板，对内部的弹簧圈挤压，使得第一防护板和第二防护板相互靠近，之后将限位组件卡接在防护组件内部，从而对内部的加热管进行防护，并且在拆卸时，可以通过挤压第一防护板以及第二防护板，快速方便的将限位组件与防护组件拆卸，避免了由于蒸汽发生器本身温度较高出现限位组件拆卸不便的问题。

70、2、本发明中在限位组件安装在防护组件内部时，限位组件内部第一防护板的顶端位于防护组件贯穿槽上方，在限位组件与防护组件相互连接后，使得在限位组件的限位下对防护组件内部的贯穿槽防护，避免外界的杂质进入到防护组件内部。

71、3、本发明中在防护组件顶端设有卡槽，在其底端设有凹槽，在将限位组件安装时，将限位组件内部的第一防护板卡接在凹槽内部，限位组件顶端的第二防护板卡接在卡槽内部，通过凹槽以及卡槽的限位下，使得限位组件与防护组件连接紧密，不会出现脱落的问题。

72、4、智能算法可以根据实时数据和历史性能数据动态调整操作参数，如加热级别和水泵速率。通过预测热负载需求并相应地调节加热管的输出，可以最大限度地减少能源浪费。这种精确的调控可以显著降低能源消耗，同时保持所需的蒸汽产出，实现更高的能源利用效率。随着能源效率的提高，相应地，运行成本也会下降。智能算法可以减少过度加热和不必要的水泵操作，这些通常是能源浪费的主要来源。减少能耗意味着降低了能源费用，从而直接影响到运营预算。智能控制系统能实时监控设备的关键参数，包括压力、水位和温度，并能在参数达到危险阈值之前自动调整或关闭系统，从而显著提高操作安全性。此外，系统可以实时检测异常行为，预防潜在的安全隐患。

技术特征：

1.一种高效节能型蒸汽发生器，其特征在于，包括防护组件(2)以及设置于所述防护组件(2)内部的内胆(15)，所述内胆(15)表壁设有用于加热的加热管(17)，用于对所述内胆(15)的水源加热；

2.如权利要求1所述的一种高效节能型蒸汽发生器，其特征在于，所述第一防护板(31)以及第二防护板(33)相交处设有竖杆(32)，所述竖杆(32)与所述第二防护板(33)为固定连接；

3.如权利要求1所述的一种高效节能型蒸汽发生器，其特征在于，所述防护组件(2)包括侧板(21)，所述侧板(21)顶端设有竖板(22)，所述侧板(21)与所述竖板(22)相交处设有卡槽(23)；

4.如权利要求3所述的一种高效节能型蒸汽发生器，其特征在于，所述侧板(21)内部位于所述加热管(17)开设有贯穿槽(25)，所述贯穿槽(25)的尺寸大于所述加热管(17)的尺寸。

5.如权利要求1所述的一种高效节能型蒸汽发生器，其特征在于，所述防护组件(2)底端设有底座(1)，所述防护组件(2)与所述底座(1)为固定连接，所述防护组件(2)顶端设有压力开关(7)，所述防护组件(2)位于所述压力开关(7)一侧设有压力表(6)，所述压力表(6)另一侧设有蒸汽管(5)，所述蒸汽管(5)另一侧设有安全阀(19)。

6.如权利要求1所述的一种高效节能型蒸汽发生器，其特征在于，所述防护组件(2)表壁设有柜门(4)，所述柜门(4)表壁设有液晶屏(14)，所述柜门(4)位于所述液晶屏(14)底端设有若干个档位开关(13)；

7.如权利要求1所述的一种高效节能型蒸汽发生器，其特征在于，所述防护组件(2)一侧设有水箱(8)，所述水箱(8)表壁设有进水管(9)，所述水箱(8)底端设有水泵(10)；

8.如权利要求1所述的一种高效节能型蒸汽发生器，其特征在于，所述防护组件(2)位于所述内胆(15)顶端设有微电脑控制器(18)，所述微电脑控制器(18)与电源电连接，所述防护组件(2)内部位于所述内胆(15)侧壁设有控制器组件(16)。

9.如权利要求7所述的一种高效节能型蒸汽发生器，其特征在于，所述防护组件(2)位于所述水泵(10)底端设有排污管(11)，所述排污管(11)的一端与所述内胆(15)连接。

10.一种高效节能型蒸汽发生器的使用方法，适用于权利要求1-9所述的一种高效节能型蒸汽发生器，其特征在于，所述高效节能型蒸汽发生器的使用方法如下：

11.如权利要求10所述的一种高效节能型蒸汽发生器的使用方法，其特征在于：还包括，通过智能控制算法实现对步骤三到步骤四的智能控制，其具体过程如下：

技术总结
本申请提供了一种高效节能型蒸汽发生器及使用方法，包括防护组件以及设置于防护组件内部的内胆，内胆表壁设有用于加热的加热管，用于对内胆的水源加热；其中，防护组件位于加热管对应位置处设有限位组件，限位组件与防护组件连接，用于对加热管防护，限位组件包括第一防护板以及第二防护板，第一防护板以及第二防护板为可拉伸结构，涉及蒸汽发生器技术领域，其中，在安装限位组件时，挤压第一防护板以及第二防护板，对内部的弹簧圈挤压，从而对内部的加热管进行防护，并且在拆卸时，可以通过挤压第一防护板以及第二防护板，快速方便的将限位组件与防护组件拆卸，避免了由于蒸汽发生器本身温度较高出现限位组件拆卸不便的问题。

技术研发人员：沈大伟,庞飞跃
受保护的技术使用者：扬州红耀锅炉有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23