CN102853415B - 一种相变热机及利用相变热机加热的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相变热机，在回水箱（3）的出水口（5）与相变加热器（1）的进水口（6）与之间设有高压能水管路（7），高压水泵（2）位于高压能水管路（7）上，在每个相变加热器（1）的侧面和底部分别设有出汽口（8）和回水口Ⅰ（9），出汽口（8）通过主汽管（9）与用汽设备（10）相连通，在用汽设备（10）的底部设有回水口Ⅱ（11），回水口Ⅱ（11）和回水口Ⅰ（9）通过回水冷凝管（12）与回水箱（3）相连通。本发明还公开了利用相变热机加热的方法，将回水箱（3）内的水经过雾化器(16)形成细小分子颗粒的雾化水汽完成水的相变过程，将相变后的蒸汽输送给用汽设备（10）。

Description

一种相变热机及利用相变热机加热的方法

技术领域

本发明提供了一种相变热机及利用相变热机加热的方法。

背景技术

除了发电厂和大型用汽设备外，一般使用蒸汽设备都是按工艺流程设置，由锅炉房用蒸汽管网把汽输送到各用汽设备上，管道纵横交错地在空中地下配置，热损很大，维护费用高，锅炉用水要求软化处理，要符合标准，都增加配套费用和能源消耗，在环保上有严格要求，对制造和运行锅炉有严格法规和使用年限。

生产企业中用汽设备的工艺参数、温度压力要求不同，而锅炉只能提供一定比例关系压力和温度的蒸汽，根据生产工艺要求温度高时，只有提高锅炉的压力来满足温度要求，由于用汽设备工艺不同（不统一性）对温度压力均有不同要求，因此要做技术上的元件配套来满足工艺要求，加大损耗和投资费用。对一些小型锅炉而言，普遍工作压力较低，为了提高温度而增加压力造成的事故不在少数，另外对一些用汽的生产设备，实际上用汽量较低，而没有这种小容量锅炉。因而，锅炉负荷持续率很低，一般不超过30%，能耗大排污不达标是小型锅炉的通病，是安全节能减排的难题。

由于节能减排规定，有些区域实施集中供热，其中包括使用蒸汽用户，要有蒸汽锅炉运行来保证，通常这些用汽企业用汽特点是用汽量不大，时间不定，对蒸汽的温度压力不统一，为了满足需要，采取一定技术措施来控制压力温度，用汽单位的不集中，更设大量的蒸汽和回水管网，由于不是连续负荷，外网的使用年限很短，并且伴有大量外网热损，实际上从经济、环保、城建规划要求都是不合理的。

由于要理条件和已有建筑群，把锅炉建立在中心位置，保证系统均衡，实际上是不可能的，有很多供热外网是线性结构，保证不了末端网技术要求。

发明内容

本发明提供了一种相变热机及利用相变热机加热的方法，它不但具有节能、零污染的特性，能效比可达1：1.5~3 ，符合节能减排规定，而且节省成本。

本发明采用了以下技术方案：一种相变热机系统，它包括若干相变热机单元和供电自动控制系统，每个相变热机单元包括相变加热器、高压水泵和回水箱，供电自动控制系统分别与每个相变热机单元的相变加热器的控制端和高压水泵的控制端连接，在回水箱的出水口与相变加热器的进水口与之间设有高压能水管路，回水箱的出水口通过高压能水管路与相变加热器的进水口相连通，高压水泵位于高压能水管路上，在每个相变加热器的侧面和底部分别设有出汽口和回水口Ⅰ，出汽口通过主汽管与用汽设备相连通，供电自动控制系统与用汽设备的控制端连接，在用汽设备的底部设有回水口Ⅱ，回水口Ⅱ和回水口Ⅰ通过回水冷凝管与回水箱相连通。

所述的相变加热器设置为内热式相变器，内热式相变器设有壳体，在壳体内腔的下部设有法兰盘，在法兰盘上插有若干干烧不锈钢电热管，在整个壳体外表面包裹有硅酸铝保温层，壳体顶部的进水口处设有雾化器，出汽口位于壳体的侧面，回水口Ⅰ位于壳体的底部。所述的壳体为碳钢钢管或不锈钢钢管。所述的供电自动控制系统通过电力线Ⅰ与高压水泵的控制端连接，所述的供电自动控制系统通过电力线Ⅱ和温度信号线Ⅰ与相变加热器的加热控制端的连接。所述的供电自动控制系统通过温度信号线Ⅱ和压力信号线Ⅰ与用汽设备连接。所述的供电自动控制系统设置为PLC控制系统或集成电路板。

本发明还公开了一种利用相变热机加热的方法，它包括以下步骤：将回水箱内的水通过高压水泵抽出后经过雾化器形成细小分子颗粒的雾化水汽，雾化水汽产生很强的内能，然后将雾化后的雾化水汽喷入相变加热器内经过干烧不锈钢电热管的加热形成水分子膨胀颗粒，当相变加热器内干烧不锈钢电热管产生得温度达到100-400℃的高温时对水分子膨胀颗粒进行加热，水分子膨胀颗粒瞬间变成蒸汽，完成水的相变过程，将相变后的蒸汽输送给用汽设备，通过相变把水的内能和相变加热器所施加的热量之间的能效比达到1:1.5-3，用汽设备和相变加热器内剩余的水蒸气经过回水冷凝管后排入回水箱内。

所述的水分子膨胀颗粒瞬间变成蒸汽时干烧不锈钢电热管产生得温度为200℃。所述的内能和相变加热器所施加的热量之间的能效比达到1:1.8。

本发明具有以下有益效果：本发明设有高压水泵和相变加热器，通过一个高压水泵给水一个极高的压力成为有很大内能的水，进入相变加热器后变成几微米的水分子膨体颗粒，在相变发生器内高温状态吸热提高温度瞬间变成蒸汽，完成水的相变过程，通过相变技术把水的内能和相变发生器所施加热量使它的能量成倍增加，能效比可达到1:1.5~3，它可以将蒸汽输送给用汽设备使用，不但大大节约了能源，零污染，符合节能减排规定，而且可靠近用汽设备安装，且节省大量投资和占地，不用锅炉房和和蒸汽回水管网，极大降低了投资运行费用。本发明设有供电自动控制系统，它能全自动控制监测用汽设备的温度压力参数，设定温度压力后，自动跟踪调整，机电一体化机组。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例一的结构框图。

图3为本发明相变加热器的结构示意图。

具体实施方式

实施例一，在图1、图2和图3中，本发明提供了一种相变热机系统，它包括若干相变热机单元和供电自动控制系统4，供电自动控制系统4设置为PLC控制系统或集成电路板，本实施例包括一个相变热机单元，每个相变热机单元包括相变加热器1、高压水泵2和回水箱3，供电自动控制系统4分别与每个相变热机单元的相变加热器1的控制端和高压水泵2的控制端连接，供电自动控制系统4通过电力线Ⅰ15与高压水泵2的控制端连接，供电自动控制系统4通过电力线Ⅱ16和温度信号线Ⅰ17与相变加热器1的加热控制端的连接，在回水箱3的出水口5与相变加热器1的进水口6与之间设有高压能水管路7，回水箱3的出水口5通过高压能水管路7与相变加热器1的进水口6相连通，高压水泵2位于高压能水管路7上，在每个相变加热器1的侧面和底部分别设有出汽口8和回水口Ⅰ9，出汽口8通过主汽管9与用汽设备10相连通，供电自动控制系统4与用汽设备10的控制端连接，供电自动控制系统4通过温度信号线Ⅱ18和压力信号线Ⅰ19与用汽设备10连接，在用汽设备10的底部设有回水口Ⅱ11，回水口Ⅱ11和回水口Ⅰ9通过回水冷凝管12与回水箱3相连通，所述的相变加热器1设置为内热式相变器，内热式相变器设有壳体13，壳体13为碳钢钢管或不锈钢钢管，在壳体13内腔的下部设有法兰盘14，在法兰盘14上插有十二根干烧不锈钢电热管15，在整个壳体13外表面包裹有硅酸铝保温层，壳体13顶部的进水口6处设有雾化器16，出汽口8位于壳体13的侧面，回水口Ⅰ9位于壳体13的底部。

在图2中，本发明还公开了一种利用相变热机加热的方法，它包括以下步骤：将回水箱3内的水通过高压水泵2抽出后经过雾化器16形成细小分子颗粒的雾化水汽，雾化水汽产生很强的内能，然后将雾化后的雾化水汽喷入相变加热器1内经过干烧不锈钢电热管15的加热形成水分子膨胀颗粒，当相变加热器1内干烧不锈钢电热管15产生得温度达到200℃的高温时对水分子膨胀颗粒进行加热，水分子膨胀颗粒瞬间变成蒸汽，完成水的相变过程，将相变后的蒸汽输送给用汽设备10，通过相变把水的内能和相变加热器1所施加的热量之间的能效比达到1:1.8，用汽设备10和相变加热器1内剩余的水蒸气经过回水冷凝管12后排入回水箱3内。

Claims (2)

1.一种相变热机，其特征是它包括若干相变热机单元和供电自动控制系统（4），每个相变热机单元包括相变加热器（1）、高压水泵（2）和回水箱（3），供电自动控制系统（4）分别与每个相变热机单元的相变加热器(1)的控制端和高压水泵（2）的控制端连接，在回水箱（3）的出水口（5）与相变加热器（1）的进水口（6）与之间设有高压能水管路（7），回水箱（3）的出水口（5）通过高压能水管路（7）与相变加热器（1）的进水口（6）相连通，高压水泵（2）位于高压能水管路（7）上，在每个相变加热器（1）的侧面和底部分别设有出汽口（8）和回水口Ⅰ（9），出汽口（8）通过主汽管（9）与用汽设备（10）相连通，供电自动控制系统（4）与用汽设备（10）的控制端连接，在用汽设备（10）的底部设有回水口Ⅱ（11），回水口Ⅱ（11）和回水口Ⅰ（9）通过回水冷凝管（12）与回水箱（3）相连通，所述的相变加热器(1)设置为内热式相变器，内热式相变器设有壳体（13），壳体(13)为碳钢钢管或不锈钢钢管，在壳体（13）内腔的下部设有法兰盘（14），在法兰盘（14）上插有若干干烧不锈钢电热管（15），在整个壳体（13）外表面包裹有硅酸铝保温层，壳体（13）顶部的进水口（6）处设有雾化器（16），出汽口（8）位于壳体（13）的侧面，回水口Ⅰ（9）位于壳体（13）的底部，供电自动控制系统（4）通过电力线Ⅰ（15）与高压水泵（2）的控制端连接，所述的供电自动控制系统（4）通过电力线Ⅱ（16）和温度信号线Ⅰ（17）与相变加热器（1）的加热控制端的连接，所述的供电自动控制系统（4）通过温度信号线Ⅱ（18）和压力信号线Ⅰ（19）与用汽设备（10）连接，所述的供电自动控制系统（4）设置为PLC控制系统或集成电路板，它的加热的方法如下：将回水箱（3）内的水通过高压水泵（2）抽出后经过雾化器（16）形成细小分子颗粒的雾化水汽，雾化水汽产生很强的内能，然后将雾化后的雾化水汽喷入相变加热器（1）内经过干烧不锈钢电热管（15）的加热形成水分子膨胀颗粒，当相变加热器（1）内干烧不锈钢电热管（15）产生得温度达到100—400℃的高温时对水分子膨胀颗粒进行加热，水分子膨胀颗粒瞬间变成蒸汽，完成水的相变过程，将相变后的蒸汽输送给用汽设备（10），通过相变把水的内能和相变加热器（1）所施加的热量之间的能效比达到l：1.5—3，用汽设备（10）和相变加热器（1）内剩余的水蒸气经过回水冷凝管（12）后排入回水箱（3）内。

2.根据权利要求1所述的相变热机，其特征是所述的所述的水分子膨胀颗粒瞬间变成蒸汽时干烧不锈钢电热管（15）产生得温度为200℃，所述的内能和相变加热器（1）所施加的热量之间的能效比达到l：1.8。