用於發電站的蒸汽發生罐的製作方法

2023-05-28 18:45:01

本發明涉及太陽能發電領域，具體是指用於發電站的蒸汽發生罐。

背景技術：

利用太陽能發電有兩大類型，一類是太陽光發電（亦稱太陽能光發電），另一類是太陽熱發電（亦稱太陽能熱發電）。太陽能光發電是將太陽能直接轉變成電能的一種發電方式。它包括光伏發電、光化學發電、光感應發電和光生物發電四種形式，在光化學發電中有電化學光伏電池、光電解電池和光催化電池。太陽能熱發電是先將太陽能轉化為熱能，再將熱能轉化成電能，它有兩種轉化方式。一種是將太陽熱能直接轉化成電能，如半導體或金屬材料的溫差發電，真空器件中的熱電子和熱電離子發電，鹼金屬熱電轉換，以及磁流體發電等。另一種方式是將太陽熱能通過熱機（如汽輪機）帶動發電機發電，與常規熱力發電類似，只不過是其熱能不是來自燃料，而是來自太陽能。

在太陽熱能在與介質進行熱交換後，在通過熱機帶動發電機發電，但在熱能轉化過程中，局部介質蒸汽在進入熱機前聚集成水滴在導管內堆積，使得熱能的傳遞在導管內出現較大的損失，進而減小熱機的發電效率。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供用於發電站的蒸汽發生罐，減小太陽熱能在介質發生形態轉換以及傳遞過程中的損失，提高熱機的發電效率。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

用於發電站的蒸汽發生罐，包括罐體以及太陽能外熱管，所述罐體的底部通過導管與太陽能外熱管的底部連通，罐體的中部通過導管與太陽能外熱管的頂部連通，所述罐體的側壁上開有進液管，且在罐體的頂端側壁上開有兩個相互對稱的出氣管，在兩個所述出氣管內壁上轉動設置有噴嘴，且在噴嘴內壁上安裝有多個螺旋凸起，在罐體的頂端固定有導流板，所述導流板的中部向下突出形成一個倒錐形，且該倒錐的外錐面沿其中心線向內彎曲，所述出氣管的軸線正對該彎曲的外錐面，還包括多個太陽能內熱管，所述太陽能內熱管通過法蘭盤固定在太陽能外熱管內。本發明工作時，通過水泵向進液管中注入一定量的原料水，原料水通過導管進入到太陽能內熱管中，向太陽能外熱管與太陽能內熱管之間注滿熱交換介質，利用太陽能聚集產生的熱量開始對熱交換介質進行加熱，而原料水在由太陽能內熱管向罐體內運動過程中，被加熱到高溫狀態下的太陽能內熱管直接汽化，形成的水蒸汽被牽引入罐體內，最後由出氣管中排至熱機中以進行發電，整個過程中原料水至水蒸汽的轉變只在太陽能外熱管與罐體之間進行，大大優化了設備的空間布局，同時利用太陽能進行熱交換達到了生成物以及中間產物的無害排放，符合綠色節能環保的宗旨；並且在罐體內，隨著水蒸汽熱能的減少，部分水汽會相互融合且在其自身重力因素的作用下下滑至罐體的底部，與泵入的原料水一起重新輸送至太陽能外熱管中，進而實現原料水的循環利用，同時減小罐體內部壓力以降低外部水泵的工作負荷；

其中在水蒸汽排至罐體內後，罐體的頂部設置有中部向下凸起形成倒錐形的導流板，且該倒錐形的外錐面沿其中心線向內彎曲，即該倒錐形的縱截面為倒置的山脊形，即導流板為水蒸汽的運動提供一個曲面的路線指引，加快水蒸汽排出的同時，防止水蒸汽在罐體頂部堆積而導致部分水汽相互融合後自由下降，並且罐體的兩側外壁對稱設置兩個出氣管，而在出氣管的內壁上轉動設置噴嘴，且噴嘴內壁固定有多個螺旋凸起，蒸汽進入噴嘴後與螺旋凸起相互作用，帶動噴嘴自由轉動，即增大了蒸汽在出氣管內的動能，同時將分散狀的蒸汽匯聚成一個蒸汽噴射柱，使其快速注入熱機內，可進一步提高水蒸汽的外排效率，提高熱機的發電效率。

進一步地，還包括調節閥，所述調節閥設置在罐體與太陽能外熱管之間的導管上。在太陽能內熱管中，熱交換介質的放熱量與原料水的吸熱量需保持一致以實現原料水汽化的最佳效果，然而在實際操作中，原料水的通過量往往超過等量熱交換中的熱交換介質的放熱量，即出現部分原料水未被完全汽化則直接被牽引至罐體內，增加了原料水形態轉化的無用功，本發明在罐體與太陽能外熱管之間設置調節閥，對原料水在進行熱交換前實行間歇性調節排放，進而滿足太陽能外熱管與太陽能內熱管之間的等量熱交換，以提高罐體內水蒸汽注入的效率。

進一步地，多個所述太陽能內熱管呈環形且陣列分布在法蘭盤上。多個太陽能內熱管呈環形分布，即使得太陽能內熱管與太陽能外熱管內的熱交換介質充分接觸，保證原料水的充分受熱，提高太陽能內熱管中的水蒸氣的生成量。

進一步地，所述出氣管的縱截面為直角梯形，且出氣管的內徑沿其軸線向外遞減。經過噴嘴內螺旋凸起的旋轉加速，蒸汽柱進入到出氣管中，作為優選將出氣管的內徑設置為沿其軸線向外遞減，使得蒸汽柱的運動速度在出氣管中進一步加速，避免由噴嘴中流出的蒸汽柱形成霧狀後直接與出氣管發生大面積的碰撞，降低出氣管的磨損。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、本發明在水蒸汽排至罐體內後，罐體的頂部設置有中部向下凸起形成倒錐形的導流板，且該倒錐形的外錐面沿其中心線向內彎曲，即該倒錐形的縱截面為倒置的山脊形，即導流板為水蒸汽的運動提供一個曲面的路線指引，加快水蒸汽排出的同時，防止水蒸汽在罐體頂部堆積而導致部分水汽相互融合後自由下降，並且罐體的兩側外壁對稱設置兩個出氣管，可進一步提高水蒸汽的外排效率，提高熱機的發電效率；

2、本發明在罐體與太陽能外熱管之間設置調節閥，對原料水在進行熱交換前實行間歇性調節排放，進而滿足太陽能外熱管與太陽能內熱管之間的等量熱交換，以提高罐體內水蒸汽注入的效率；

3、本發明中多個太陽能內熱管呈環形分布，即使得太陽能內熱管與太陽能外熱管內的熱交換介質充分接觸，保證原料水的充分受熱，提高太陽能內熱管中的水蒸氣的生成量。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為噴嘴的結構示意圖；

附圖中標記及相應的零部件名稱：

1-太陽能外熱管、2-太陽能內熱管、3-導流板、4-出氣管、5-罐體、6-進氣管、7-調節閥、8-進液管、10-噴嘴、11-螺旋凸起。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。

實施例1

如圖1和圖2所示，本實施例包括罐體5以及太陽能外熱管1，所述罐體5的底部通過導管與太陽能外熱管1的底部連通，罐體5的中部通過導管與太陽能外熱管1的頂部連通，所述罐體5的側壁上開有進液管8，且在罐體5的頂端側壁上開有兩個相互對稱的出氣管4，在兩個所述出氣管4內壁上轉動設置有噴嘴9，且在噴嘴9內壁上安裝有多個螺旋凸起10，在罐體5的頂端固定有導流板3，所述導流板3的中部向下突出形成一個倒錐形，且該倒錐的外錐面沿其中心線向內彎曲，所述出氣管4的軸線正對該彎曲的外錐面，還包括多個太陽能內熱管2，所述太陽能內熱管2通過法蘭盤固定在太陽能外熱管1內。

本發明工作時，通過水泵向進液管8中注入一定量的原料水，原料水通過導管進入到太陽能內熱管2中，向太陽能外熱管1與太陽能內熱管2之間注滿熱交換介質，利用太陽能聚集產生的熱量開始對熱交換介質進行加熱，而原料水在由太陽能內熱管2向罐體5內運動過程中，被加熱到高溫狀態下的太陽能內熱管2直接汽化，形成的水蒸汽被牽引入罐體5內，最後由出氣管4中排至熱機中以進行發電，整個過程中原料水至水蒸汽的轉變只在太陽能外熱管1與罐體5之間進行，大大優化了設備的空間布局，同時利用太陽能進行熱交換達到了生成物以及中間產物的無害排放，符合綠色節能環保的宗旨；並且在罐體5內，隨著水蒸汽熱能的減少，部分水汽會相互融合且在其自身重力因素的作用下下滑至罐體5的底部，與泵入的原料水一起重新輸送至太陽能外熱管1中，進而實現原料水的循環利用，同時減小罐體5內部壓力以降低外部水泵的工作負荷；其中在水蒸汽通過進氣管6排至罐體5內後，罐體5的頂部設置有中部向下凸起形成倒錐形的導流板3，且該倒錐形的外錐面沿其中心線向內彎曲，即該倒錐形的縱截面為倒置的山脊形，即導流板3為水蒸汽的運動提供一個曲面的路線指引，加快水蒸汽排出的同時，防止水蒸汽在罐體5頂部堆積而導致部分水汽相互融合後自由下降，並且罐體5的兩側外壁對稱設置兩個出氣管4，而在出氣管4的內壁上轉動設置噴嘴9，且噴嘴9內壁固定有多個螺旋凸起10，蒸汽進入噴嘴9後與螺旋凸起10相互作用，帶動噴嘴9自由轉動，即增大了蒸汽在出氣管4內的動能，同時將分散狀的蒸汽匯聚成一個蒸汽噴射柱，使其快速注入熱機內，可進一步提高水蒸汽的外排效率，提高熱機的發電效率。

還包括調節閥7，所述調節閥7設置在罐體5與太陽能外熱管1之間的導管上。在太陽能內熱管2中，熱交換介質的放熱量與原料水的吸熱量需保持一致以實現原料水汽化的最佳效果，然而在實際操作中，原料水的通過量往往超過等量熱交換中的熱交換介質的放熱量，即出現部分原料水未被完全汽化則直接被牽引至罐體5內，增加了原料水形態轉化的無用功，本發明在罐體5與太陽能外熱管1之間設置調節閥7，對原料水在進行熱交換前實行間歇性調節排放，進而滿足太陽能外熱管1與太陽能內熱管2之間的等量熱交換，以提高罐體5內水蒸汽注入的效率。

作為優選，多個太陽能內熱管2呈環形分布，即使得太陽能內熱管2與太陽能外熱管1內的熱交換介質充分接觸，保證原料水的充分受熱，提高太陽能內熱管2中的水蒸氣的生成量。

作為優選，經過噴嘴9內螺旋凸起10的旋轉加速，蒸汽柱進入到出氣管4中，將出氣管4的內徑設置為沿其軸線向外遞減，使得蒸汽柱的運動速度在出氣管4中進一步加速，避免由噴嘴9中流出的蒸汽柱形成霧狀後直接與出氣管4發生大面積的碰撞，降低出氣管4的磨損。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。