CN102261639A

CN102261639A - 一种风能蒸汽锅炉机组

Info

Publication number: CN102261639A
Application number: CN2011101476295A
Authority: CN
Inventors: 杨贻方
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2011-11-30

Abstract

一种风能蒸汽锅炉机组，涉及到风能到蒸汽锅炉的应用发面，利用风能动力单元直接将采集到的风能用在蒸汽锅炉的运行，节省大量因加热工质所需的高品位能，风能蒸汽锅炉机组由风能动力单元、热泵机组、蒸汽锅炉、冷却塔和脱水器组成，其中风能动力单元包括风叶和行星齿轮变速器，热泵机组包括压缩机、蒸发器、节流单元和冷凝器，蒸发器耦合冷却塔间接与环境换热，避免冬季制热蒸发器结霜，本发明适用于一些大中小型办公、生活、娱乐场所的取暖供热、空气加湿，以及需求蒸汽的相关单位，例如游泳池、乳制品加工、啤酒酿造、冷轧锻造、冷库及室内种植和恒温养殖等行业。

Description

一种风能蒸汽锅炉机组

技术领域

本发明涉及一种蒸汽锅炉，尤其是利用环境能量的蒸汽锅炉。

背景技术

蒸汽锅炉是利用燃料燃烧释放的热能或其他热能加热水或其他工质，以生产规定参数(温度、压力)和品质的蒸汽、热水或其他工质的设备，一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或者有机热载体。

传统的蒸汽锅炉在制取蒸汽的时候需要消耗大量的高品位能源，而且燃尽的然刘通常会遗留燃料渣需要集中处理，不利于环保节能。

发明内容

为了克服现有的用高品位能驱动的蒸汽锅炉，本发明的目的在于提供一种无需利用高品位能驱动的蒸汽锅炉。

一种风能蒸汽锅炉，有蒸发室和预热室，其特征在于风能蒸汽锅炉由风能动力单元、热泵机组、蒸汽锅炉、冷却塔和脱水器组成，其中风能动力单元包括风叶和行星齿轮变速器，热泵机组包括压缩机、蒸发器、冷凝器和节流单元，风吹动风叶带动行星齿轮变速器，变速器连带压缩机运行，压缩机实现工质气相变化，利用工质汽化吸热、液化放热的性质，在蒸发器一端与环境交换热量，在冷凝器一端放热，冷凝器和蒸汽锅炉耦合在一起，把热量传导给蒸汽锅炉，蒸发器与冷却塔通过换热器耦合在一起，间接与室外环境换热，冷凝塔的工质采用一定浓度范围的低冰点的某种物质的水溶液，配合一个脱水器以保持其工质浓度。

本发明的有益效果是，本发明的蒸汽炉在使用过程中，相比电加热蒸汽，可以节省2/3的电能损耗，其COP≥3.0，吸收的是空气中蕴涵的低品位热量，有效利用起风能直接应用到蒸汽锅炉，省去大量高品位能源加热至去蒸汽，或者一些因先利用风能发电，再用电能驱动蒸汽锅炉的中间冗杂环节和弊端，除脱水器需要少量电能驱动以外全部能量来自环境风能，因为室外机蒸发器与室外空气间接换热，蒸发器与冷却塔耦合避免了热泵机组冬季制热与环境直接接触而产生霜冻，所以冬季蒸汽锅炉制蒸汽不会结霜，在确保正常运行的同时又提高了制蒸汽效率，乙二醇水溶液作为载冷剂冰点较低，冬季室外温度不足以使其凝固，以保证蒸发器与环境持续换热，脱水器确保乙二醇溶液的浓度保持在一定的范围内，从而稳定其凝点。

附图说明

附图1是本发明蒸汽锅炉机组的工作原理图。

其中：1，风叶；2，行星齿轮变速器；3，压缩机；4，蒸汽机；5，节流单元；6，蒸发器；7，冷却塔； 8，脱水器。

附图2是本发明蒸汽锅炉炉腔的工作原理图。

其中：9，浮球；10，蒸发室；11，保温材料；12，连通管；13，空气能加热单元；14，空气能冷却单元；15，预热室；16，进水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进一步说明。

在附图1中，环境风吹动风叶（1），风叶转动带动行星齿轮变速器（2），行星齿轮变速器将风叶的转动扩大化，高速率的机械能带动压缩机（3）的运转，压缩机将工质压缩实现工质的气相变化，汽态工质进入蒸汽锅炉（4）内液化放热，制造蒸汽，而后经节流阀（5）进入蒸发器（6）内，在节流阀节流的作用下工质变为高压液态，在蒸发器内蒸发汽化吸热，与冷却塔（7）强制换热，吸收环境能量，再进入压缩机内压缩，完成一个循环；蒸发器与冷却塔耦合，蒸发器通过换热器与冷却塔强制换热；冷凝塔的工质采用一定浓度范围的低冰点的某种物质的水溶液，冷却塔配合设置脱水器（8），在冷却塔内溶液浓度低于20%时，脱水器工作过滤除水分，使溶液浓度提高，被滤除的水分被排出。

在附图2中，冷水由进水管（16）进入预热室(15)被冷却单元(14)进行预热，然后通过连接管(12)和浮球（9）进入蒸发室(10)，液态水继续吸收热量，然后变成蒸汽从喷气孔喷出，预热室(15)和蒸发室(10)用保温材料(11)相隔开，蒸发室(10)内的空气能加热单元(13)与预热室(15)内的空气能冷却单元(14)连通，加热工质经过加热单元(15)然后进入冷却单元(14)，这样加工工质温度会进一步降低，可以从环境中吸收更多的热量，提高COP，达到更好的节能效果。

其中，蒸汽锅炉的炉腔于由浮球、蒸发室、保温外壳、连通管、空气能加热单元、空气能冷却单元、预热室、进水管组成，冷水由进水管进入预热室，然后通过连接管和浮球进入蒸发室，预热室和蒸发室用保温材料相隔开，蒸发室内的空气能加热单元与预热室内的空气能冷却单元连通，加热工质经过加热单元然后进入冷却单元。

风能动力单元由风叶和行星齿轮变速器组成，风叶负责采集风能，把风能变为驱动压缩机工作的机械能，通过行星齿轮变速器传导给热泵机组的压缩机。

热泵机组的压缩机采用离心式压缩机，离心式压缩机的气量大、运转率高，能够满足本发明高要求的压缩。

蒸发器与冷却塔利用导热单元通过联通或者其他方式耦合在一起，联通方式时，导热单元采用套管式换热器，利用换热器与冷凝塔换热，采用耦合式时，蒸发器设置在冷却塔内，在传递的过程中不会外泄热量，没有热量损失。

冷却塔内的工质采用20～50%浓度的乙二醇溶液，其冰点随着乙二醇在水溶液中的浓度变化而变化，浓度在59％以下时，水溶液中乙二醇浓度升高冰点降低，但浓度超过59％后，随着乙二醇浓度的升高，其冰点呈上升趋势。

冷却塔配合设置脱水器，脱水器有两种：蒸发式和渗透式，蒸发式脱水器利用环境能蒸发水分，使乙二醇水溶液中的水分受热蒸发或利用水分子的自由运动蒸发水分以提高水溶液浓度；渗透式脱水器利用渗透膜施以渗透压力，从而滤除乙二醇溶液当中的水分，使溶液保持在一定的浓度范围内，稳定乙二醇水溶液的冰点，确保冬季正常工作。

Claims

1.一种风能蒸汽锅炉，有蒸发室和预热室，其特征在于风能蒸汽锅炉由风能动力单元、热泵机组、蒸汽锅炉、冷却塔和脱水器组成，其中风能动力单元包括风叶和行星齿轮变速器，热泵机组包括压缩机、蒸发器、冷凝器和节流单元，风吹动风叶带动行星齿轮变速器，变速器连带压缩机运行，压缩机实现工质气相变化，利用工质汽化吸热、液化放热的性质，在蒸发器一端与环境交换热量，在冷凝器一端放热，冷凝器和蒸汽锅炉耦合在一起，把热量传导给蒸汽锅炉，蒸发器与冷却塔通过换热器耦合在一起，间接与室外环境换热，冷凝塔的工质采用一定浓度范围的低冰点的某种物质的水溶液，配合一个脱水器以保持其工质浓度。

2.根据权利要求1所述的风能蒸汽锅炉机组，蒸汽锅炉炉腔由浮球、蒸发室、保温外壳、连通管、空气能加热单元、空气能冷却单元、预热室、进水管组成，冷水由进水管进入预热室，然后通过连接管和浮球进入蒸发室，预热室和蒸发室用保温材料相隔开，蒸发室内的空气能加热单元与预热室内的空气能冷却单元连通，加热工质经过加热单元然后进入冷却单元。

3.根据权利要求1所述的风能蒸汽锅炉机组，风能动力单元由风叶和行星齿轮变速器组成，风叶负责采集风能，把风能变为驱动压缩机工作的机械能，通过行星齿轮变速器传导给热泵机组的压缩机。

4.根据权利要求1所述的风能蒸汽锅炉机组，热泵机组的压缩机采用离心式压缩机，离心式压缩机的气量大、运转率高，能够满足本发明高要求的压缩。

5.根据权利要求1所述的风能蒸汽锅炉机组，蒸发器与冷却塔利用导热单元通过联通或者其他方式耦合在一起，联通方式时，导热单元采用套管式换热器，利用换热器与冷凝塔换热，采用耦合式时，蒸发器设置在冷却塔内，在传递的过程中不会外泄热量，没有热量损失。

6.根据权利要求1所述的风能蒸汽锅炉机组，冷却塔内的工质采用20～50%浓度的乙二醇溶液，其冰点随着乙二醇在水溶液中的浓度变化而变化，浓度在59％以下时，水溶液中乙二醇浓度升高冰点降低，但浓度超过59％后，随着乙二醇浓度的升高，其冰点呈上升趋势。

7.根据权利要求1所述的风能蒸汽锅炉机组，冷却塔配合设置脱水器，脱水器有两种：蒸发式和渗透式，蒸发式脱水器利用环境能蒸发水分，使乙二醇水溶液中的水分受热蒸发或利用水分子的自由运动蒸发水分以提高水溶液浓度；渗透式脱水器利用渗透膜施以渗透压力，从而滤除乙二醇溶液当中的水分，使溶液保持在一定的浓度范围内，稳定乙二醇水溶液的冰点，确保冬季正常工作。