CN203823715U - 一种分布式全天候太阳能蒸汽机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分布式全天候太阳能蒸汽机组，太阳能蒸汽机组由软水设备、循环泵、温控流量阀、太阳能真空管、U形管、射流雾化连接装置、保温蓄热罐、辅助加热机组组成；本实用新型为一种分布式全天候太阳能蒸汽装置，通过辅助加热机组，可替换蒸汽锅炉，取消锅炉房和司炉工，改变锅炉集中供汽方式，终端即用即开，也可以用太阳能蒸汽驱动低沸点有机介质汽化膨胀，推动膨胀机输出机械能发电，同时利用有机介质降温产生热水，实现太阳能蒸汽热电联产，高效利用。本实用新型以普通太阳能真空管集热器为载体，开发出屋顶太阳能蒸汽能源，就地使用，放大了节能效应，具有产品成熟，结构简单，操作方便，实用性强的特点。

Description

一种分布式全天候太阳能蒸汽机组

技术领域

本实用新型涉及一种分布式全天候太阳能蒸汽机组，属于太阳能蒸汽工业应用技术领域。 

背景技术

目前，采用真空太阳能管利用太阳能源进行发电越来越受到更多的人注意，它的使用，一方面节约了能源，使能源所产生的热能得到最大化的利用，另一方面也可以充分利用太阳能这种清洁环保的能源。但是由于太阳能热传导过程中不可避免地存在较多的热损失，真空管集热温度不高，存在着热能利用率低，不能充分利用资源的缺点。 

而现有的太阳能蒸汽装置，通常包括有软水装置、太阳能集热装置和蒸汽传输装置。此类结构中，输入水流缺乏控制，水流吸热升温缓慢，热能吸收率低，汽液相变不充分，达不到为工业生产提供蒸汽动力的要求。 

现有的蒸汽动力多采用燃煤锅炉提供，但是锅炉耗能大，污染重，热量损耗严重，与节能减排、绿色环保不相适应，如何更加有效地使用太阳能快速产出蒸汽，如何使太阳能蒸汽取代燃煤锅炉，向雾霾宣战，为工业生产提供蒸汽动力是我们目前急需解决的问题。 

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种分布式全天候太阳能机组，在加热的过程中，利用多级射流，逐级对水进行射流雾化处理，将水流打散为水团，最后形成水分子，在吸收热量后形成汽体分子，使水中的热量由显热变为潜热，从而储存大量的热能，形成高热蒸汽；本设备为分布式太阳能蒸汽装置，通过辅助加热，可替代锅炉房集中供热，为工业耗能设备提供动力。同时，节约了热能输送时的损耗，杜绝了锅炉的污染、排放，为淘汰燃煤锅炉提供替代方案，本实用新型还具有产品成熟，结构简单，操作方便，实用性强的特点。 

本实用新型采用的技术方案： 

所述的太阳能蒸汽机组太阳能蒸汽机组包括软水设备1、温控流量阀2、太阳能真空管3、U形管4、U形管射流雾化连接装置5、保温蓄热罐6、辅助加热装置7、截止阀9、循环泵10、流量阀11、二次蒸汽射流装置12、在线检测装置13和安全阀14；软水设备1通过循环泵10与U形管4的进水口相连，循环泵10和U形管4间设有温控流量阀2，U形管4由换热片固定安装在太阳能真空管3内，U形管4呈多级串联连接，相邻两组的U形管4连接处均设置有U形管射流雾化连接装置5，U形管射流雾化连接装置5的管道内径小于管道的外径，U形管4末端的出口通过温度检测装置13和截止阀9与保温蓄热罐6的进汽端连接，保温蓄热罐的顶部设有安全阀14，保温蓄热罐6出口安装有流量阀11，通过二次蒸汽射流装置12与辅助加热装置7相连接，辅助加热装置7的蒸汽出口直接与负载设备8相连。

所述的U形管射流雾化连接装置5包括进口螺管15、出口螺管16、固定管17和射流雾化管18，射流雾化管18内嵌于固定管17内腔中，进口螺管15和出口螺管16通过螺纹进行匹配连接将固定管封装在内腔，射流雾化管18为喇叭形管状结构，喇叭形管上还设置有锥状小孔。 

所述的保温蓄热罐6为辅助加热结构，可直接储存蒸汽，由于储热比储电热能损失小，保温蓄热罐6具有高效聚热、快速升温的特点，所述的保温蓄热罐6的顶部设有安全阀14，保温蓄热罐6出口安装有流量阀11，通过U形管射流雾化连接装置5与辅助加热装置7相连接，当阴雨天或夜晚，太阳能蒸汽热能不足时，可利用电能，天然汽等对保温蓄热罐6内的蒸汽进行热量补偿，对水蒸汽的温度压力随时加温调节，全天候供汽。 

所述的辅助加热装置7除了使用油、气能源外还包括电磁加热管，电磁加热管入口通过射流雾化装置连接，所述的电磁加热管为两个或两个以上串联连接。 

所述的保温蓄热罐6内设置有感温探头和压力探头,可对保温蓄热罐6内环境进行监测，保温蓄热罐6上设置有流量计。 

所述的太阳能真空管3可为两个或两个以上并联结构。 

所述的U形管4为两个或两个以上串联结构。          

本实用新型的有益效果：本实用新型在加热的过程中，由温控装置控制输入水量，由循环泵把水流高压输入射流装置，将水流多级射流，进行雾化处理，扩大吸热表面积，水雾在吸收热量以后形成高温汽体分子，由显热变为潜热，从而吸收大量热能，形成高温蒸汽。

本设备为安装在车间屋面的分布式太阳能蒸汽装置，就地产出蒸汽使用或存储于蓄热罐中，通过辅助加热装置，全天候提供蒸汽。可替代锅炉房集中供热，节约了蒸汽管道输送时的热损，杜绝了锅炉的污染、排放，为淘汰燃煤锅炉提供可替代方案，本实用新型还具有产品成熟，结构简单，操作方便，实用性强的特点。 

本实用新型的软水由循环泵在温控流量阀控制下，根据太阳能真空管温度适量输入串联在真空管内的U形管中，U形管用换热片连接固定在真空管内，为软水吸收太阳热量，软水通过连接U形管的射流雾化装置，被多级射流，雾化为分子结构较小的水雾，扩大水分子的表面积，串联流动，高效吸收太阳能真空管闷晒的高温热能，快速把软水温度由显热提升为潜热，从而利用太阳能热量直接把水转换为蒸汽使用，或进入保温蓄热罐存储，通过燃气、电辅助加热，全天候产出低成本蒸汽，并由温度检测装置计量蒸汽量。本实用新型为一种分布式全天候太阳能蒸汽装置，通过辅助加热机组，可替换蒸汽锅炉，取消锅炉房和司炉工，改变锅炉集中供汽方式，终端即用即开；也可以用太阳能蒸汽驱动低沸点有机介质汽化膨胀，推动膨胀机输出机械能发电，同时利用有机介质降温产生热水，实现太阳能蒸汽高效热电联产。 

本实用新型以普通太阳能真空管集热器为载体，开发出屋顶太阳能蒸汽能源，就地使用，放大了节能效应，具有产品成熟，结构简单，操作方便，实用性强的特点。 

附图说明：               

图1为本实用新型的结构图；

图2为本实用新型射流雾化连接装置的结构图。

图中：1-软水设备、2-温控流量阀、3-太阳能真空管、4-U形管、5- U形管射流雾化连接装置、6-保温蓄热罐、7-辅助加热装置、8-负载设备、9-截止阀、10-循环泵、11-流量阀、12-二次蒸汽射流装置、13-温度检测装置、14-安全阀 、15-进口螺管、16-出口螺管、17-固定管、18-射流雾化管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步说明，以方便技术人员理解。 

如图1所示：所述的太阳能蒸汽机组括软水设备1、温控流量阀2、太阳能真空管3、U形管4、U形管射流雾化连接装置5、保温蓄热罐6、辅助加热装置7、截止阀9、循环泵10、流量阀11、二次蒸汽射流装置12、在线检测装置13和安全阀14。 

软水设备1是将水进行软化处理后进入温控流量阀2，一方面可以避免长期使用时水垢的产生，另一方面便于后续加热过程中产出饱和蒸汽，软水设备1通过温控流量阀2与安装于太阳能真空管3内的U形管4进水口相连，温控流量阀2可监控太阳能真空管3中的温度，调整输入U形管4软化水的流量大小，U形管4通过换热片，吸收太阳能真空管3在真空闷晒后所产生的240℃热能，作为生产蒸汽的热源。 

所述的温控流量阀2自动控制软水设备的进水量使太阳能真空管3中水量根据温度在合适的范围内，实现水蒸汽的高效快速产生。 

U形管4由换热片固定在太阳能真空管3内，呈多级串联连接，U形管4末端的出口通过温度检测装置与保温蓄热罐6连接，U形管4之间的连接处以及U形管4与保温蓄热罐6的连接处均设置有U形管射流雾化连接装置5，U形管射流雾化连接装置5为管道结构，U形管射流雾化连接装置5采用管道两端内径大于管道中间的内径的拉法尔管状结构，如图2所示，U形管射流雾化连接装置5包括进口螺管15、出口螺管16、固定管17和射流雾化管18，射流雾化管18内嵌于固定管17内腔中，进口螺管15和出口螺管16通过螺纹进行匹配连接将固定管封装在内腔，U形管射流雾化连接装置5结构简单，所述的U形管射流雾化连接装置5无需焊接，通过螺纹快速密封连接U形管4，既可方便的使管道进行密封连接，又根据拉法尔管的原理，将水流射流雾化为水分子，同时，由于U形管4是多级串联的，在蒸汽的传送过程中，U形管射流雾化连接装置5为多级设置，多次对水进行射流雾化处理，将水流打散，形成水团，最后形成水分子，从而扩大吸热面积，在串联运行中吸收热量后形成高温汽体分子，由显热变为潜热，形成高温蒸汽。 

根据云南特种设备检测院对本实用新型420支蒸汽管组成的太阳能蒸汽装置检测报告：当太阳辐射功率1000w/㎡，水流量为130L/h，进口水温度为25℃时，出口温度175℃，压力0.8MPa，热效率56.32%。 

通过实验可知，太阳辐射能量1000w/㎡=1kJ/s·㎡，换热量0.5632 kJ/s·㎡，换热水量0.57g/㎡/ s，由25℃升至175℃吸收热能0.3591kJ，理论换热率63.8%；0.57g的水分子=0.032mol=0.032NA（NA—阿伏伽德罗常数）。水分子通过U形管射流雾化连接装置5多级射流雾化后，由6.02×1023，射流雾化为2.0×1022，表面积增加约30倍，吸收显热相变为潜热，密度由1kg/L下降为4.7g/L，体积膨胀约213倍，表面积的增大，扩大了吸热面积，水由液态到汽态，由显热变为潜热，吸收大量热能产生高温蒸汽；同时，由于出水口的压力达到0.8MPa，从而可以替代蒸汽锅炉，为工业使用提供蒸汽动力，消除锅炉的污染排放，节能减排，提供了淘汰燃煤锅炉的可替代方案。 

所述的U形管4末端的出口通过温度检测装置13和截止阀9与保温蓄热罐6的进汽端连接，保温蓄热罐6出口安装有流量阀11，通过二次蒸汽射流装置12与辅助加热装置7相连接，辅助加热装置7的蒸汽出口直接与负载设备8相连，通过二次蒸汽射流进入辅助加热装置，即用即开，实现全天候低能耗提供蒸汽。 

所述的保温蓄热罐6为辅助加热结构，可直接储存蒸汽，由于储热比储电热能损失小，保温蓄热罐6具有高效聚热、快速升温的特点，保温蓄热罐6顶部设置有安全阀14，保温蓄热罐6出口安装有流量阀11，通过U形管射流雾化连接装置5与辅助加热装置7相连接，当阴雨天或夜晚，太阳能蒸汽热能不足时，可利用电能，天然汽等对保温蓄热罐6内的蒸汽进行热量补偿，对水蒸汽的温度压力随时加温调节，全天候供汽。 

所述的辅助加热装置7除了使用油、气能源外还包括电磁加热管，电磁加热管入口通过射流雾化装置连接，所述的电磁加热管14为两个或两个以上串联连接。 

所述的保温蓄热罐6内设置有感温探头和压力探头,可对保温蓄热罐6内环境进行监测，保温蓄热罐6上设置有流量计。 

所述的太阳能真空管3可为两个或两个以上并联结构，增加短时间内蒸汽的产量。 

所述的U形管4为两个或两个以上串联结构，实现多级连接。 

所述的辅助加热机组7与蓄热罐一体或分体设置，辅助能源为天然气、油、电、生物质能等，电加热或采用电磁加热。 

作为优选，本装置还可以通过无线传输设备与控制设备相连，实现对设备的远距离监控。    

本实用新型的具体实施过程: 

软水设备1将水进行软化处理，防止结垢，产出饱和蒸汽，通过温控流量阀2控制循环泵10将软化水送入太阳能真空管3内的U形管4中，温控流量阀2可监控太阳能真空管3中的温度，根据太阳能真空管3中的温度来调整U形管4中软化水的流量大小，避免过多水量进入；水流通过多级串联的U形管4以及U形管射流雾化连接装置5，进行多级射流雾化，多次把水流打散，形成水团，最后形成水分子，在吸收热量以后形成汽体分子，由显热变为潜热，吸收大量的热能，快速形成高温蒸汽，保温蓄热罐6为储能装置，保温蓄热罐6通过U形管射流雾化连接装置5与辅助加热装置7连接，当阴雨天或夜晚，太阳能蒸汽热能不足时，可利用辅助能源（天然气、油、电、生物质等）对保温蓄热罐6内的蒸汽进行热量补偿，对水蒸汽的温度和压力随时加温调节，全天候供汽，所述的辅助加热装置7除了使用油、气能源外还包括电磁加热管，电磁加热管与射流雾化装置连接，所述的电磁加热管为两个或两个以上串联连接，对保温蓄热罐6进一步进行加热处理。

本实用新型在吸收太阳能热量的过程中，利用多级射流雾化对水进行处理，将水流打散，形成水团，最后形成水分子，吸收热量以后形成汽体分子，由显热变为潜热，快速形成高温蒸汽。本设备为分布式太阳能蒸汽装置，可替代蒸汽锅炉供汽，为工业耗能设备提供动力，同时，节约了蒸汽管道输送的热损，消除了锅炉的污染、排放，为淘汰燃煤锅炉提供可替代方案，本实用新型还具有产品成熟，结构简单，操作方便，实用性强的特点，可以驱动低压汽轮机发电，还可以激活低沸点有机介质汽液相变，驱动膨胀机产生机械能发电，利用低沸点介质冷凝产生热水，实现太阳能蒸汽热电联产。 

本实用新型通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型专利进行各种变换及等同代替，因此，本实用新型专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本实用新型专利权利要求范围内的全部实施方案。 

Claims (7)

1.一种分布式全天候太阳能蒸汽机组，其特征在于：所述的太阳能蒸汽机组软水设备、温控流量阀、太阳能真空管、U形管、U形管射流雾化连接装置、保温蓄热罐、辅助加热装置、截止阀、循环泵、流量阀、二次蒸汽射流装置、在线检测装置和安全阀；软水设备通过循环泵与U形管的进水口相连，循环泵和U形管间设有温控流量阀；软水设备通过循环泵与U形管的进水口相连，循环泵和U形管间设有温控流量阀，U形管由换热片固定安装在太阳能真空管内，U形管呈多级串联连接，相邻两组的U形管连接处均设置有U形管射流雾化连接装置，U形管射流雾化连接装置的管道内径小于管道的外径，U形管末端的出口通过温度检测装置和截止阀与保温蓄热罐的进汽端连接，保温蓄热罐出口安装有流量阀，通过二次蒸汽射流装置与辅助加热装置相连接，辅助加热装置的蒸汽出口直接与负载设备相连。

2.根据权利要求1所述的一种分布式全天候太阳能蒸汽机组，其特征在于：所述的U形管射流雾化连接装置包括进口螺管、出口螺管、固定管和射流雾化管，射流雾化管内嵌于固定管内腔，进口螺管和出口螺管通过螺纹进行匹配连接将固定管和射流雾化管封装在内腔中。

3.根据权利要求1所述的一种分布式全天候太阳能蒸汽机组，其特征在于：所述的保温蓄热罐为辅助能源辅助加热机组结构，保温蓄热罐内设置有感温探头和压力探头。

4.根据权利要求2所述的一种分布式全天候太阳能蒸汽机组，其特征在于：连接U形管的射流雾化管为喇叭形管状结构，喇叭形管上还设置有锥状小孔。

5.根据权利要求2所述的一种分布式全天候太阳能蒸汽机组，所述的辅助加热装置除了使用油、气能源外还包括电磁加热管，电磁加热管入口通过射流雾化装置连接，所述的电磁加热管为两个或两个以上串联连接。

6. 根据权利要求1所述的一种分布式全天候太阳能蒸汽机组，其特征在于：所述的太阳能真空管可为两个或两个以上并联结构。

7.根据权利要求1所述的一种分布式全天候太阳能蒸汽机组，其特征在于：所述的U形管为两个或两个以上串联结构。