一種風能蒸汽鍋爐機組的製作方法

2023-10-05 03:22:39 3

專利名稱：一種風能蒸汽鍋爐機組的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蒸汽鍋爐，尤其是利用環境能量的蒸汽鍋爐。
背景技術：
蒸汽鍋爐是利用燃料燃燒釋放的熱能或其他熱能加熱水或其他工質，以生產規定參數(溫度、壓力)和品質的蒸汽、熱水或其他工質的設備，一種能量轉換設備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學能、電能、高溫煙氣的熱能等形式，而經過鍋爐轉換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或者有機熱載體。傳統的蒸汽鍋爐在製取蒸汽的時候需要消耗大量的高品位能源，而且燃盡的然劉通常會遺留燃料渣需要集中處理，不利於環保節能。

發明內容
為了克服現有的用高品位能驅動的蒸汽鍋爐，本發明的目的在於提供一種無需利用高品位能驅動的蒸汽鍋爐。一種風能蒸汽鍋爐，有蒸發室和預熱室，其特徵在於風能蒸汽鍋爐由風能動力單元、熱泵機組、蒸汽鍋爐、冷卻塔和脫水器組成，其中風能動力單元包括風葉和行星齒輪變速器，熱泵機組包括壓縮機、蒸發器、冷凝器和節流單元，風吹動風葉帶動行星齒輪變速器， 變速器連帶壓縮機運行，壓縮機實現工質氣相變化，利用工質汽化吸熱、液化放熱的性質， 在蒸發器一端與環境交換熱量，在冷凝器一端放熱，冷凝器和蒸汽鍋爐耦合在一起，把熱量傳導給蒸汽鍋爐，蒸發器與冷卻塔通過換熱器耦合在一起，間接與室外環境換熱，冷凝塔的工質採用一定濃度範圍的低冰點的某種物質的水溶液，配合一個脫水器以保持其工質濃度。本發明的有益效果是，本發明的蒸汽爐在使用過程中，相比電加熱蒸汽，可以節省 2/3的電能損耗，其COP ^ 3. 0，吸收的是空氣中蘊涵的低品位熱量，有效利用起風能直接應用到蒸汽鍋爐，省去大量高品位能源加熱至去蒸汽，或者一些因先利用風能發電，再用電能驅動蒸汽鍋爐的中間冗雜環節和弊端，除脫水器需要少量電能驅動以外全部能量來自環境風能，因為室外機蒸發器與室外空氣間接換熱，蒸發器與冷卻塔耦合避免了熱泵機組冬季制熱與環境直接接觸而產生霜凍，所以冬季蒸汽鍋爐制蒸汽不會結霜，在確保正常運行的同時又提高了制蒸汽效率，乙二醇水溶液作為載冷劑冰點較低，冬季室外溫度不足以使其凝固，以保證蒸發器與環境持續換熱，脫水器確保乙二醇溶液的濃度保持在一定的範圍內， 從而穩定其凝點。


附圖1是本發明蒸汽鍋爐機組的工作原理圖。其中1，風葉；2，行星齒輪變速器；3，壓縮機；4，蒸汽機；5，節流單元；6，蒸發器； 7，冷卻塔；8，脫水器。
附圖2是本發明蒸汽鍋爐爐腔的工作原理圖。其中9，浮球；10，蒸發室；11，保溫材料；12，連通管；13，空氣能加熱單元；14，空
氣能冷卻單元；15，預熱室；16，進水管。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對發明進一步說明。在附圖1中，環境風吹動風葉(1)，風葉轉動帶動行星齒輪變速器(2)，行星齒輪變速器將風葉的轉動擴大化，高速率的機械能帶動壓縮機(3)的運轉，壓縮機將工質壓縮實現工質的氣相變化，汽態工質進入蒸汽鍋爐(4)內液化放熱，製造蒸汽，而後經節流閥(5)進入蒸發器(6)內，在節流閥節流的作用下工質變為高壓液態，在蒸發器內蒸發汽化吸熱，與冷卻塔(7)強制換熱，吸收環境能量，再進入壓縮機內壓縮，完成一個循環；蒸發器與冷卻塔耦合，蒸發器通過換熱器與冷卻塔強制換熱；冷凝塔的工質採用一定濃度範圍的低冰點的某種物質的水溶液，冷卻塔配合設置脫水器(8)，在冷卻塔內溶液濃度低於20%時，脫水器工作過濾除水分，使溶液濃度提高，被濾除的水分被排出。在附圖2中，冷水由進水管(16)進入預熱室(1 被冷卻單元(14)進行預熱，然後通過連接管(1 和浮球(9)進入蒸發室(10)，液態水繼續吸收熱量，然後變成蒸汽從噴氣孔噴出，預熱室(15)和蒸發室(10)用保溫材料(11)相隔開，蒸發室(10)內的空氣能加熱單元(1 與預熱室(1 內的空氣能冷卻單元(14)連通，加熱工質經過加熱單元(15)然後進入冷卻單元(14)，這樣加工工質溫度會進一步降低，可以從環境中吸收更多的熱量，提高C0P，達到更好的節能效果。其中，蒸汽鍋爐的爐腔於由浮球、蒸發室、保溫外殼、連通管、空氣能加熱單元、空氣能冷卻單元、預熱室、進水管組成，冷水由進水管進入預熱室，然後通過連接管和浮球進入蒸發室，預熱室和蒸發室用保溫材料相隔開，蒸發室內的空氣能加熱單元與預熱室內的空氣能冷卻單元連通，加熱工質經過加熱單元然後進入冷卻單元。風能動力單元由風葉和行星齒輪變速器組成，風葉負責採集風能，把風能變為驅動壓縮機工作的機械能，通過行星齒輪變速器傳導給熱泵機組的壓縮機。熱泵機組的壓縮機採用離心式壓縮機，離心式壓縮機的氣量大、運轉率高，能夠滿足本發明高要求的壓縮。蒸發器與冷卻塔利用導熱單元通過聯通或者其他方式耦合在一起，聯通方式時， 導熱單元採用套管式換熱器，利用換熱器與冷凝塔換熱，採用耦合式時，蒸發器設置在冷卻塔內，在傳遞的過程中不會外洩熱量，沒有熱量損失。冷卻塔內的工質採用20 50%濃度的乙二醇溶液，其冰點隨著乙二醇在水溶液中的濃度變化而變化，濃度在59%以下時，水溶液中乙二醇濃度升高冰點降低，但濃度超過 59%後，隨著乙二醇濃度的升高，其冰點呈上升趨勢。冷卻塔配合設置脫水器，脫水器有兩種蒸髮式和滲透式，蒸髮式脫水器利用環境能蒸發水分，使乙二醇水溶液中的水分受熱蒸發或利用水分子的自由運動蒸發水分以提高水溶液濃度；滲透式脫水器利用滲透膜施以滲透壓力，從而濾除乙二醇溶液當中的水分，使溶液保持在一定的濃度範圍內，穩定乙二醇水溶液的冰點，確保冬季正常工作。
權利要求
1.一種風能蒸汽鍋爐，有蒸發室和預熱室，其特徵在於風能蒸汽鍋爐由風能動力單元、 熱泵機組、蒸汽鍋爐、冷卻塔和脫水器組成，其中風能動力單元包括風葉和行星齒輪變速器，熱泵機組包括壓縮機、蒸發器、冷凝器和節流單元，風吹動風葉帶動行星齒輪變速器，變速器連帶壓縮機運行，壓縮機實現工質氣相變化，利用工質汽化吸熱、液化放熱的性質，在蒸發器一端與環境交換熱量，在冷凝器一端放熱，冷凝器和蒸汽鍋爐耦合在一起，把熱量傳導給蒸汽鍋爐，蒸發器與冷卻塔通過換熱器耦合在一起，間接與室外環境換熱，冷凝塔的工質採用一定濃度範圍的低冰點的某種物質的水溶液，配合一個脫水器以保持其工質濃度。
2.根據權利要求1所述的風能蒸汽鍋爐機組，蒸汽鍋爐爐腔由浮球、蒸發室、保溫外殼、連通管、空氣能加熱單元、空氣能冷卻單元、預熱室、進水管組成，冷水由進水管進入預熱室，然後通過連接管和浮球進入蒸發室，預熱室和蒸發室用保溫材料相隔開，蒸發室內的空氣能加熱單元與預熱室內的空氣能冷卻單元連通，加熱工質經過加熱單元然後進入冷卻單元。
3.根據權利要求1所述的風能蒸汽鍋爐機組，風能動力單元由風葉和行星齒輪變速器組成，風葉負責採集風能，把風能變為驅動壓縮機工作的機械能，通過行星齒輪變速器傳導給熱泵機組的壓縮機。
4.根據權利要求1所述的風能蒸汽鍋爐機組，熱泵機組的壓縮機採用離心式壓縮機， 離心式壓縮機的氣量大、運轉率高，能夠滿足本發明高要求的壓縮。
5.根據權利要求1所述的風能蒸汽鍋爐機組，蒸發器與冷卻塔利用導熱單元通過聯通或者其他方式耦合在一起，聯通方式時，導熱單元採用套管式換熱器，利用換熱器與冷凝塔換熱，採用耦合式時，蒸發器設置在冷卻塔內，在傳遞的過程中不會外洩熱量，沒有熱量損失。
6.根據權利要求1所述的風能蒸汽鍋爐機組，冷卻塔內的工質採用20 50%濃度的乙二醇溶液，其冰點隨著乙二醇在水溶液中的濃度變化而變化，濃度在59%以下時，水溶液中乙二醇濃度升高冰點降低，但濃度超過59%後，隨著乙二醇濃度的升高，其冰點呈上升趨勢。
7.根據權利要求1所述的風能蒸汽鍋爐機組，冷卻塔配合設置脫水器，脫水器有兩種 蒸髮式和滲透式，蒸髮式脫水器利用環境能蒸發水分，使乙二醇水溶液中的水分受熱蒸發或利用水分子的自由運動蒸發水分以提高水溶液濃度；滲透式脫水器利用滲透膜施以滲透壓力，從而濾除乙二醇溶液當中的水分，使溶液保持在一定的濃度範圍內，穩定乙二醇水溶液的冰點，確保冬季正常工作。
全文摘要
一種風能蒸汽鍋爐機組，涉及到風能到蒸汽鍋爐的應用發麵，利用風能動力單元直接將採集到的風能用在蒸汽鍋爐的運行，節省大量因加熱工質所需的高品位能，風能蒸汽鍋爐機組由風能動力單元、熱泵機組、蒸汽鍋爐、冷卻塔和脫水器組成，其中風能動力單元包括風葉和行星齒輪變速器，熱泵機組包括壓縮機、蒸發器、節流單元和冷凝器，蒸發器耦合冷卻塔間接與環境換熱，避免冬季制熱蒸發器結霜，本發明適用於一些大中小型辦公、生活、娛樂場所的取暖供熱、空氣加溼，以及需求蒸汽的相關單位，例如遊泳池、乳製品加工、啤酒釀造、冷軋鍛造、冷庫及室內種植和恆溫養殖等行業。
文檔編號F03D9/00GK102261639SQ201110147629
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月2日 優先權日2011年6月2日
發明者楊貽方 申請人:楊貽方