CN102644914A - 水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其是将水采用高压静电场或高梯度磁场处理，形成电离水或磁化水；然后将所述电离水或磁化水采用机械方法形成细小的雾滴分散相，最后将所述的雾滴分散相喷至热管的冷凝传热段上，与热管的冷凝传热段直接快速接触闪蒸成过热蒸汽。本发明还公开了该方法的应用。本发明产生过热蒸汽要比锅炉靠单纯传热提高蒸汽的能量密度达到一定温度和压力的过热蒸汽容易得多，安全得多，运行成本低得多。
Description
技术领域
本发明涉及过热蒸汽生产技术领域，特别涉及一种水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法及用途。
背景技术
由水转化成蒸汽尽管所用能源不同，但基本上都是传统的锅炉方法。为了增加锅炉的热效率，传统的锅炉方法无外乎有以下三种：一种是扩大与水的接触面积，设置锅外管式锅内管；第二种是设置空气预热器，省煤器以回收余热，降低烟气温度；第三种是设置过热器，将饱和蒸汽通过过热器三次加热形成不含水分的过热蒸汽。传统的锅炉方法的原理是完全靠通过燃料燃烧传热来解决蒸汽所需要的温度和压力，靠近传热介质的水先变成蒸汽，蒸汽通过克服水分子的阻力而沸腾逸出，包含部分水分的蒸汽再通过过热器将其中的水分蒸发掉转化成不含水分的过热蒸汽，由于全部的水转化成过热蒸汽需要一段较长的时间，因此需要消耗大量的燃料。传统的锅炉模式只在提高燃料热值达到完全燃烧和增加与水的接触面积，余热回收，从来没有以改变小分子的状态入手来提高热效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于针对传统的锅炉模式所存在的能耗高的问题而提供一种水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法。该方法是将水先经高压静电场或高梯度磁场进行处理，以减弱小分子的内能，减弱小分子的结合键和静电引力，然后采用机械能的方法将处理后的水转化成细小的雾分散相，雾分散相再通过与热源加热管的冷凝段进行热交换，闪蒸成过热蒸汽。
本发明所要解决的技术问题之二在于提供上述方法的应用。
作为本发明第一方面的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，是将水采用高压静电场或高梯度磁场处理，形成电离水或磁化水；然后将所述电离水或磁化水采用机械方法形成细小的雾滴分散相，最后将所述的雾滴分散相喷至热管的冷凝传热段上，与热管的冷凝传热段直接快速接触闪蒸成过热蒸汽。
所述将水采用高压静电场处理是将水用直流电压为1kV～10kV、电流为微安级～毫安级的高压静电场处理1～10min,处理时水温控制在常温～60℃；
所述将水采用高梯度磁场处理是将水用高梯度磁场处理1～10min；其中高梯度磁场的磁场强度为1000高斯-5000高斯，磁场方向N-S或S-N改变次数为5次-15次。
本发明形成高梯度磁场的磁极为加工成对应的尖端锯齿状，其中尖端锯齿状每一齿的齿顶角为30°～90°，齿高位3mm～10mm，齿间距为4mm～10mm。
所述磁极为永久磁场或电磁铁。
所述细小的雾滴分散相采用喷嘴喷出形成，所述喷嘴的喷雾角为30°～60°。
所述细小的雾滴分散相中雾滴直径为50mm～300mm。
本发明采用机械方法形成细小的雾滴分散相的压力≥0.1Mpa。
本发明所述热管采用纯水、萘、导热姆-A、非金属钠中的一种作为传热工质。
本发明所述热管的冷凝传热段总累积长度为10m～50m。
所述热管的冷凝传热段所占据累积总容积同产生过热蒸汽所占的总容积之比为1：1—8。
本发明所述热管的蒸发段用于加热的热源为煤、油、气、生物质、太阳能中的一种所产生的热源。
作为本发明第二方面的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法的应用是可用于各种形式的锅炉。
由于采用了如上的技术方案，本发明采用热管进行导热，热管中的工质在蒸发段受热蒸发后，快速传热到冷凝传热段发热，其传热速度为铜的20多倍。本发明利用机械能将经过采用高压静电场或高梯度磁场处理的水形成具有一定压力的细小雾滴分散相直接快速喷至热管的冷凝传热段上，不经饱和蒸汽阶段就能形成过热蒸汽，产生过热蒸汽的速度非常快，而通过调节细小雾滴分散相的压力即可调节过热蒸汽的温度，打破了过去蒸汽产生的温度靠锅炉传热产生的传统模式，本发明形成过热蒸汽所消耗的能量总和要比锅炉同等规模产汽消耗的能量减少了50%以上，显著节能。同时本发明水经高压静电场或高梯度磁场处理后用机械能雾化再直接快速产生过热蒸汽，其水分子与热管的冷凝传热段换热面积比锅炉导热介质与水的接触面积要高出数十倍之多，因此采用本发明方法的锅炉要比常规锅炉的造价节省50%以上。
本发明产生过热蒸汽要比锅炉靠单纯传热提高蒸汽的能量密度达到一定温度和压力的过热蒸汽容易得多，安全得多，运行成本低得多。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
参见图1，该实施例的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，是将水采用直流电压为3000V、电流为100微安培的高压静电场处理10min，处理时水温控制在常温～60℃，形成电离水；本实施例的高压静电场耗电不高，电耗很少，电费很低。
然后将电离水采用机械方法经喷雾角为45°的喷嘴喷出形成雾滴直径为150mm的雾滴分散相，其中机械方法可以用水泵的推动力、液压系统的推动力、气压系统的推动力等常规机械增压方法来实现，技术成熟，比常规锅炉通过传热和增压来增加蒸汽的能量密度所付出的代价要小得多，操作灵活压力可调。水泵的推动力、液压系统的推动力、气压系统的推动力的动力可以由变频电机来实现，推动力可以通过调整变频电机调速来实现。该实施例采用高压泵来产生推动力，高压泵的压力为1.5Mpa, 喷嘴流速为30m/s。
该实施例的推动力即为过热蒸汽的出口压力，过热蒸汽的出口压力低压为0.1Mpa-1.6Mpa，中压为1.6Mpa-3.82Mpa，高压为9.8Mpa以上，超高压为13.7Mpa以上。由于水的临界压力为22.13Mpa，接近于水的临界压力为亚临界压力，大于此数值为超临界压力，该实施例的过热蒸汽的出口压力可以达30Mpa-35Mpa，为超超临界压力。
上述亚临界压力、超临界压力、超超临界压力都有对应的过热蒸汽温度，其中水的临界温度为374.15℃，过热蒸汽的亚临界温度为538℃，超临界温度为566℃，超超临界温度达到593℃-600℃或更高。在这个范围内过热蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗就可下降0.25%-0.30%。虽然用常规锅炉方式达亚临界温度、超临界温度、超超临界温度发电，热效率高，热耗低，发电率也高。但该实施例采用机械力加热管技术在达到超监界温度发电的代价要小得多，运行成本也大大降低，节能效果显著。该实施例采用热管传热，在常压下很容易实现。
最后将雾滴分散相喷至热管的冷凝传热段上，与热管的冷凝传热段直接快速接触闪蒸成过热蒸汽。本实施例形成过热蒸汽需要热管可以为多根，组成一个系统，热管积累总长度30m，所占据累积总容积同产生过热蒸汽所占的总容积之比为1：4。热管的蒸发段用于加热的热源为油、气混合做燃料所产生的热源，油气比为1:2，油气燃烧形成的火焰喷入燃烧室，使置于燃烧室上部的热管的受热段加热，受热段温度控制在200℃±10℃。
本实施例热管的工质为纯水，热管的冷凝传热段的温度为190℃±10℃。
本实施例先将水进行高压静电场处理或高梯度磁化处理后，用机械力通过喷咀将处理后水雾化成分散相再同用不同热源加热的热管的冷凝传热段进行热交换亲，闪蒸形成过热蒸汽，用此工艺方法可以改造各种各样的锅炉，利用不同能源的锅炉，使之节能20%以上，包括超临界发电锅炉和核发电锅炉。
本实施例形成每小时1吨的过热蒸汽，过热蒸汽的温度为180℃±10℃，压力为1.5Mpa。
实施例2
本实施例的水采用磁场强度为2000高斯的高梯度磁场处理10min，形成高梯度磁场的磁极为10对，N-S、S-N一正一反布置，高梯度磁场磁场方向N-S或S-N改变次数为10次。磁极加工成对应的尖端锯齿状，其中尖端锯齿状每一齿的齿顶角为45°，齿高位5mm，齿间距为6mm。产生的磁场也可以是永久磁铁也可以是电磁铁。应用电磁铁改变磁场方向选用开关通过改变电流方法来达到改变磁场方向的目的。
然后将电离水采用机械方法经喷雾角为60°的喷嘴喷出形成雾滴直径为100mm的雾滴分散相，其中机械方法可以用水泵的推动力、液压系统的推动力、气压系统的推动力等常规机械增压方法来实现，技术成熟，比常规锅炉通过传热和增压来增加蒸汽的能量密度所付出的代价要小得多，操作灵活压力可调。水泵的推动力、液压系统的推动力、气压系统的推动力的动力可以由变频电机来实现，推动力可以通过调整变频电机调速来实现。该实施例采用高压泵来产生推动力，高压泵的压力为2Mpa, 喷嘴流速为50m/s。
最后将雾滴分散相喷至热管的冷凝传热段上，与热管的冷凝传热段直接快速接触闪蒸成过热蒸汽。本实施例形成过热蒸汽需要热管可以为多根，组成一个系统，热管积累总长度30m，所占据累积总容积同产生过热蒸汽所占的总容积之比为1：4。热管的蒸发段用于加热的热源为煤做燃料所产生的热源，使置于燃烧室上部的热管的受热段加热，受热段温度控制在300℃±10℃。
本实施例热管的工质为萘，热管的冷凝传热段的温度为280℃±10℃。
本实施例形成每小时1吨的过热蒸汽，过热蒸汽的温度为250℃±10℃，压力为2Mpa。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (13)
1.水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征是将水采用高压静电场或高梯度磁场处理，形成电离水或磁化水；然后将所述电离水或磁化水采用机械方法形成细小的雾滴分散相，最后将所述的雾滴分散相喷至热管的冷凝传热段上，与热管的冷凝传热段直接快速接触闪蒸成过热蒸汽。
2.如权利要求1所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征在于，所述将水采用高压静电场处理是将水用直流电压为1kV～10kV、电流为微安级～毫安级的高压静电场处理1～10min,处理时水温控制在常温～60℃。
3.如权利要求1所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征在于，所述将水采用高梯度磁场处理是将水用高梯度磁场处理1～10min；其中高梯度磁场的磁场强度为1000高斯-5000高斯，磁场方向N-S或S-N改变次数为5次-15次。
4.如权利要求3所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征在于，形成高梯度磁场的磁极为加工成对应的尖端锯齿状，其中尖端锯齿状每一齿的齿顶角为30°～90°，齿高位3mm～10mm，齿间距为4mm～10mm。
5.如权利要求3所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征在于，所述磁极为永久磁场或电磁铁。
6.如权利要求1所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征在于，所述细小的雾滴分散相采用喷嘴喷出形成，所述喷嘴的喷雾角为30°～60°。
7.如权利要求1所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征在于，所述细小的雾滴分散相中雾滴直径为50mm～300mm。
8.如权利要求1所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征在于，采用机械方法形成细小的雾滴分散相的压力≥0.1Mpa。
9.如权利要求1所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征在于，所述热管采用纯水、萘、导热姆-A、非金属钠中的一种作为传热工质。
10.如权利要求1所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征在于，所述热管的冷凝传热段总累积长度为10m～50m。
11.如权利要求3所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征在于，所述热管的冷凝传热段所占据累积总容积同产生过热蒸汽所占的总容积之比为1：1—8。
12.如权利要求1所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法，其特征在于，所述热管的蒸发段用于加热的热源为煤、油、气、生物质、太阳能中的一种所产生的热源。
13.一种权利要求1所述的水经处理后直接闪蒸成过热蒸汽的方法的应用，其用于各种形式的锅炉。
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Effective date of registration: 20131128 Address after: Jinshan District Fengjing town Shanghai city 201501 No. 1 Bridge northbound side of No. 2 hall No. 14 room 18 Applicant after: Shanghai Muliang Industrial Co., Ltd. Address before: 201501 Shanghai city Jinshan District Fengjing Industrial Park money Ming Road No. 1958 Applicant before: Liu Wenzhi Applicant before: Song Hui Applicant before: Wang Lirong Applicant before: Lai Zhengping |
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Granted publication date: 20161207 Termination date: 20210218 |
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