CN105804815A - 能源利用率较高的发电系统的工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能源利用率较高的发电系统的工作方法，发电系统包括：多个耐压的封闭容器，设于热源上方或热源中；喷雾装置，用于向各封闭容器内定量喷水雾，该水雾在所述热源的作用下瞬间生成高压蒸汽；蒸汽汽包，与各封闭容器相连通，用于存储来自各封闭容器的高压蒸汽；多个汽缸，与所述蒸汽汽包相连，蒸汽汽包输出的高压蒸汽可驱动各汽缸中的活塞连续做功。本发明的蒸汽机工作时，利用多个高温的封闭容器将喷入水雾汽化为高压蒸汽，并通过该高压蒸汽驱动各汽缸中的活塞连续做功。本发明的高压蒸汽生成方式，具有速度快、热效率高且高压蒸汽的量可控等优点；工作时，若所述封闭容器的温度足够高，即可通过控制水雾喷射量，即可控制活塞的输出功率的大小。

Description

能源利用率较高的发电系统的工作方法

技术领域

本发明涉及一种油蒸汽机及蒸汽发电系统的工作方法。

背景技术

火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

上述现有技术的火力发电厂的能源利用率较低，且污染较大。

蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、能源利用率较高且可大幅节能的油蒸汽机及蒸汽发电系统的工作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的蒸汽机，其包括：多个耐压的封闭容器，设于热源上方或热源中；喷雾装置，用于向各封闭容器内定量喷水雾，该水雾在所述热源的作用下瞬间生成高压蒸汽；蒸汽汽包，与各封闭容器相连通，用于存储来自各封闭容器的高压蒸汽；多个汽缸，与所述蒸汽汽包相连，蒸汽汽包输出的高压蒸汽可驱动各汽缸中的活塞连续做功。

进一步，所述的各喷雾装置与用于定量供水的计量高压水泵相连。

进一步，为提高各封闭容器的吸、放热效率，所述封闭容器为空心的板状体或空心翅片、或管体、或翅片管构成的蒸发器，优选矩形空心板体，且较长的一边水平设置，较短的一边垂直设置，利于充分、快速吸热。

进一步，所述热源为一燃烧炉；各封闭容器设于该燃烧炉上方，燃烧炉中设有用于输送燃烧物(如燃煤、可燃垃圾等)或高温炉渣或高温物料的炉排；各封闭容器从该炉排的入料口沿所述炉排的送料方向均匀相间排列；为充分利用炉排上燃料放出的热能，所述的多个封闭容器设置在保温罩内，所述炉排的下方设有用于向各封闭容器送热风的第一风机组，所述保温罩顶部的排气口与所述第一风机组的入风口相连，以使热风循环，并充分利用热能，利于节能。

进一步，所述的各封闭容器处于所述炉排的高温段的上方；所述炉排的其余段上方设有高温高压水发生装置；各汽缸输出的热蒸汽送入热交换器，该热交换器包括依次串联的多个；各热交换器的出水口依次经疏水器、水泵与所述高温高压水发生装置的入水口相连，所述高温高压水发生装置的出水口与所述计量高压水泵的入口相连，以使计量高压水泵内的水具有较高温度和压力，并在高温的封闭容器的作用下，使喷于其中的水雾能瞬间转换为高压蒸汽。各汽缸输出的热蒸汽经过热交换器转换为水，水再依次经过所述高温高压水发生装置、计量高压水泵和封闭容器后，转换为蒸汽，如此循环，即水的损耗较小。

进一步，为充分利用燃烧炉的热能，以生成高温高压水送至所述计量高压水泵，所述炉排的其余段至少包括中温段和低温段;所述高温高压水发生装置至少包括设于所述炉排的中温段和低温段上方的热水容器组，各热水容器组中的热水容器彼此连通,一热水容器组上方连通有一高温高压水箱，相邻的高温高压水箱依次串联，水温最高的一高温高压水箱和所述计量高压水泵相连，邻近所述炉排出料口的热水容器组的入水口与所述水泵相连；各热水容器设置在至少一个集热罩内，所述炉排的下方设有用于向各热水容器送热风的第二风机组，所述集热罩顶部的排气口与所述第二风机组中的各风机入风口相连，以使热风循环，并充分利用热能，利于节能。

进一步，第一、第二风机组中的各风机具有两个进气口；当所述炉排上输送的物料为燃烧物时,所述的第一、第二风机组上的联动阀动作，使各风机的两个进气口同时开启，以在进行所述热风循环的同时，还使外界空气从所述串联的热交换器的末级送入，从首级的热交换器的出风口进入第一风机组，以使送入所述炉排的高温段的新鲜空气具有较高的温度，利于提高燃料燃烧的热值，利于节能；同时使所述第二风机组中的各风机分别从非首级的热交换器抽风；作为进一步的优选，所述第二风机组中的各风机沿所述炉排的送料方向相间排列，并依次按照出风口温度高低分别与各非首级的热交换器连接，以使送入的新鲜空气的温度，与相应风机的出风口的温度差值控制在合理范围内，利于提高燃料燃烧的热值，利于节能。

进一步，所述活塞设置在一曲轴上；邻近所述汽缸底部设有进、排气阀或门，一凸轮轴与所述曲轴通过同步带传动配合，且该凸轮轴用于控制所述进、排气阀或门交替开闭，以使活塞连续做功。

应用上述蒸汽机的蒸汽发电系统，所述的多个汽缸中的活塞驱动一曲轴旋转，该曲轴与一发电机组传动配合，以发电。

上述蒸汽发电系统的工作方法，包括：

A、热源加热多个耐压的封闭容器至200℃以上；

B、喷雾装置向各封闭容器内定量喷水雾，该水雾瞬间转换成高压蒸汽并进入蒸汽汽包；

C、蒸汽汽包内的高压蒸汽分别进入多个汽缸，并驱动各汽缸中的活塞驱动一曲轴旋转，该曲轴与一发电机组传动配合，实施发电。

上述蒸汽机的工作方法，包括：

a、热源加热多个耐压的封闭容器至200℃以上；

b、喷雾装置向各封闭容器内定量喷水雾，该水雾瞬间转换成高压蒸汽并进入蒸汽汽包；

c、蒸汽汽包内的高压蒸汽分别进入多个汽缸，并驱动各汽缸中的活塞连续做功。

本发明具有的技术效果：

（1）本发明的蒸汽机工作时，利用多个高温的封闭容器（一般要求不低于200℃，优选300℃以上）将喷入水雾汽化为高压蒸汽，并通过该高压蒸汽驱动各汽缸中的活塞连续做功。相对于传统的锅炉生成高压蒸汽的方式，本发明的高压蒸汽生成方式，具有速度快、热效率高且高压蒸汽的量可控等优点；

（2）本发明的蒸汽机工作时，若所述封闭容器的温度足够高（始终不低于200℃），即可通过控制水雾喷射量，即可控制活塞的输出功率的大小，即操控性能好。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是实施例中的油蒸汽机的部分结构示意图，其中，接头A与A’相连，B与B’相连，C与C’相连，D与D’相连；

图2是实施例中的蒸汽发电系统的部分结构示意图；

图3是另一的蒸汽发电系统的部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

实施例1

如图1，本实施例的油蒸汽机，其包括：四周设有保温层（优选真空隔热板制成的保温层）的燃烧炉1，设于该燃烧炉1上方的多个封闭容器3，燃烧炉1中设有用于输送燃煤或其他可燃物的炉排2；所述的各封闭容器3处于所述炉排2的高温段的上方；所述炉排2的其余段上方设有高温高压水发生装置；各封闭容器3从该炉排的入料口沿所述炉排2的物料输送方向均匀相间排列；设于各封闭容器3内的喷雾装置用于定量喷水雾，该水雾在所述封闭容器3的高温（一般高于300℃）的作用下瞬间生成高压蒸汽；一蒸汽汽包7与各封闭容器3相连通，用于存储来自各封闭容器3的高压蒸汽；邻近所述汽缸4底部设有进、排气阀或门8，各汽缸4的进气阀或门与所述蒸汽汽包7相连，各汽缸4中的活塞9设置在一曲轴上；一凸轮轴与所述曲轴通过同步带传动配合，且该凸轮轴用于控制所述进、排气阀或门8交替开闭，以使蒸汽汽包7输出的高压蒸汽驱动各汽缸4中的活塞9连续做功。

各汽缸4输出的热蒸汽送入热交换器，该热交换器包括依次串联的多个；各热交换器的出水口依次经疏水器5、水泵6与所述高温高压水发生装置的入水口相连。

所述高温高压水发生装置的出水口与一外裹有保温层的计量高压水泵相连，各喷雾装置与用于定量供水的所述计量高压水泵相连。

为提高各封闭容器3的吸、放热效率，所述封闭容器3为空心的板状体，其优选空心矩形板体，两侧面设有翅片，且较长的一边水平设置，较短的一边垂直设置，利于充分、快速吸热。各封闭容器3平行相间排列。

为充分利用炉排2上燃料放出的热能，所述的多个封闭容器3设置在至少一个覆盖有保温层的保温罩内，所述炉排的下方设有用于向各封闭容器送热风的第一风机组10，所述保温罩11顶部的排气口与所述第一风机组10的入风口相连，以使热风循环。

优选地，为充分利用燃烧炉的热能，以生成高温高压水送至所述计量高压水泵，所述高温高压水发生装置包括设于所述炉排的中温段、次中温段和低温段的上方设有多个热水容器12（外裹有保温层），低温段的各热水容器12彼此连通，次中温段中的各热水容器12彼此连通，中温段中的各热水容器12彼此连通；低温段、次中温段和中温段中的各热水容器的上方分别连通有第一、第二和第三高温高压水箱，第三高温高压水箱和所述计量高压水泵相连通；各热水容器设置在至少一个集热罩13内，集热罩13外设有保温层；所述炉排2的下方设有用于向各热水容器3送热风的第二风机组14，所述集热罩13顶部的排气口与所述第二风机组14中的各风机入风口相连，以使热风循环。低温段、次中温段和中温段中的各热水容器中的水，分别与第一、第二和第三高温高压水箱中的水上下循环换热；第一、第二和第三高温高压水箱中的水温依次增高；第一高温高压水箱中的水进入第二高温高压水箱后，与次中温段的各热水容器中的水上下循环换热升温，然后进入第三高温高压水箱，然后与中温段的各热水容器中的水上下循环换热升温并生成所需的高温高压水（此时水温一般不低于200℃），最后进入所述计量高压水泵。高温高压水以水雾的方式送入高温封闭容器中，利于该水雾瞬间生成高压蒸汽。第一、第二和第三高温高压水箱之间的串联的管路上串设有单向阀或止回阀，以防止较高的水温流入温度较低的水箱中。

外界空气从所述串联的热交换器的末级送入，从首级的热交换器的出风口进入第一风机组，以使送入所述炉排2的高温段的新鲜空气具有较高的温度，利于提高燃料燃烧的热值，利于节能；所述第二风机组中的各风机入风口还分别与所述的多个热交换器的出风口相连，以使送入所述炉排2的其余段的新鲜空气具有较高的温度，利于提高燃料燃烧的热值，利于节能。作为进一步的优选，所述第二风机组中的各风机沿所述炉排的送料方向相间排列，并依次按照出风口温度高低分别与各非首级的热交换器连接，以使送入的新鲜空气的温度，与相应风机的出风口的温度差值控制在合理范围内，利于提高燃料燃烧的热值，利于节能。

作为进一步的优选方案，由首级和次级的热交换器上的疏水器输出的热水（一般为90℃左右）仅通过另一泵6’送入所述次中温段或中温段的热水容器中，以避免出现因低温段的热交换器中的水温低于上述热水，而浪费能源。

相关的汽路、水路和阀体上用保温材料包裹，优选真空隔热板。

所述蒸汽汽包7、各高温高压水箱上设有安全阀，末级的热交换器上设有蒸汽平衡口15。所述蒸汽汽包7的入口设有单向阀，第三高温高压水箱的出水口设有止回阀。

相对于现有技术，生成同量的高压蒸汽，采用本实施例的蒸汽机，可以节约煤炭20%-30%，且高压蒸汽生成的速度较快。

上述权利要求1所述的蒸汽机的工作方法，包括：

a、热源加热多个耐压的封闭容器至600℃；

b、喷雾装置向各封闭容器内定量喷水雾，该水雾瞬间转换成高压蒸汽并进入蒸汽汽包；

c、蒸汽汽包内的高压蒸汽分别进入多个汽缸，并驱动各汽缸中的活塞连续做功。

实施例2

应用上述实施例1的蒸汽机的蒸汽发电系统，所述的多个汽缸中的活塞驱动一曲轴旋转，该曲轴与一发电机组传动配合，以发电。

该蒸汽发电系统的工作方法，包括：

A、热源加热多个耐压的封闭容器至300℃以上；

B、喷雾装置向各封闭容器内定量喷水雾，该水雾瞬间转换成高压蒸汽并进入蒸汽汽包；

C、蒸汽汽包内的高压蒸汽分别进入多个汽缸，并驱动各汽缸中的活塞驱动一曲轴旋转，该曲轴与一发电机组传动配合，实施发电。

实施例3

在上述实施例1的基础上，本实施例存在如下变型：

第一、第二风机组中的各风机具有两个进气口；当所述炉排上输送的物料为燃烧物时,所述的第一、第二风机组上的联动阀动作，使各风机的两个进气口同时开启至适当的开度，以在进行所述热风循环的同时，还使外界空气从所述串联的热交换器的末级送入，从首级的热交换器的出风口进入第一风机组，以使送入所述炉排的高温段的新鲜空气具有较高的温度，利于提高燃料燃烧的热值，利于节能；同时使所述第二风机组中的各风机分别从非首级的热交换器抽风；作为进一步的优选，所述第二风机组中的各风机沿所述炉排的送料方向相间排列，并依次按照出风口温度高低分别与各非首级的热交换器连接，以使送入的新鲜空气的温度，与相应风机的出风口的温度差值控制在合理范围内，利于提高燃料燃烧的热值，利于节能。

当所述炉排上输送的物料为非燃烧物（例如黄磷炉输出的磷渣或炼钢炉渣，温度一般在1000℃以上）时,各联动阀动作，使所述次中温段和低温段下方的各风机仅实施所述热风循环。

实施例4

在上述实施例1的基础上，本实施例存在如下变型：

如图3，所述炉排2上的热源是高温炉渣或高温物料（即非燃烧物，例如黄磷炉输出的磷渣或炼钢炉渣，温度一般在1000℃以上）；各热交换器加热的新鲜空气仅送至所述次中温段和低温段中，或仅送至所述低温段中。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种蒸汽发电系统的工作方法，蒸汽发电系统包括蒸汽机，其特征在于，该蒸汽机包括：

多个耐压的封闭容器，设于热源上方或热源中；

喷雾装置，用于向各封闭容器内定量喷水雾，该水雾在所述热源的作用下瞬间生成高压蒸汽；

蒸汽汽包，与各封闭容器相连通，用于存储来自各封闭容器的高压蒸汽；

多个汽缸，与所述蒸汽汽包相连，蒸汽汽包输出的高压蒸汽可驱动各汽缸中的活塞连续做功，所述的各喷雾装置与用于定量供水的计量高压水泵相连；所述封闭容器为由空心翅片构成的蒸发器；

所述热源为一燃烧炉；各封闭容器设于该燃烧炉上方，燃烧炉中设有用于输送燃烧物或高温炉渣或高温物料的炉排；各封闭容器从该炉排的入料口沿所述炉排的送料方向均匀相间排列；

所述的多个封闭容器设置在保温罩内，所述炉排的下方设有用于向各封闭容器送热风的第一风机组，所述保温罩顶部的排气口与所述第一风机组的入风口相连，以使热风循环；

所述的各封闭容器处于所述炉排的高温段的上方；所述炉排的其余段上方设有高温高压水发生装置；各汽缸输出的热蒸汽送入热交换器，该热交换器包括依次串联的多个；各热交换器的出水口依次经疏水器、水泵与所述高温高压水发生装置的入水口相连，所述高温高压水发生装置的出水口与所述计量高压水泵的入口相连；所述炉排的其余段至少包括中温段和低温段;所述高温高压水发生装置至少包括设于所述炉排的中温段和低温段上方的热水容器组，各热水容器组中的热水容器彼此连通,一热水容器组上方连通有一高温高压水箱，相邻的高温高压水箱依次串联，水温最高的一高温高压水箱和所述计量高压水泵相连，邻近所述炉排出料口的热水容器组的入水口与所述水泵相连；

各热水容器设置在至少一个集热罩内，所述炉排的下方设有用于向各热水容器送热风的第二风机组，所述集热罩顶部的排气口与所述第二风机组中的各风机入风口相连，以使热风循环；

所述的蒸汽发电系统的工作方法，包括：

A、热源加热多个耐压的封闭容器至200℃以上；

B、喷雾装置向各封闭容器内定量喷水雾，该水雾瞬间转换成高压蒸汽并进入蒸汽汽包；

C、蒸汽汽包内的高压蒸汽分别进入多个汽缸，并驱动各汽缸中的活塞驱动一曲轴旋转，该曲轴与一发电机组传动配合，实施发电。