CN203823715U - 一种分布式全天候太阳能蒸汽机组 - Google Patents
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Abstract
Description
一种分布式全天候太阳能蒸汽机组
技术领域
[0001] 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
[0002]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。
[0003] 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。
[0004] 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
[0005] 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。
[0006] 本实用新型采用的技术方案:
[0007] 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I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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 所述的太阳能真空管3可为两个或两个以上并联结构。
[0013] 所述的U形管4为两个或两个以上串联结构。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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，实现太阳能蒸汽闻效热电联广。
[0017] 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。
[0018] 附图说明:
[0019] 图1为本实用新型的结构图；
[0020] 图2为本实用新型射流雾化连接装置的结构图。
[0021] 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
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 软水设备I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I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°C热能，作为生产蒸汽的热源。
[0025] 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。
[0026] 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。
[0027] 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100w/ m2，水流量为130L/h，进口水温度为25°C时，出口温度175。。，压力 0.8MPa,热效率 56.32%。
[0028] 通过实验可知，太阳辐射能量100w/ m2 =lkj/s.m2，换热量0.5632 kj/s.m2，换热水量0.57g/ rtf / s，由25°C升至175°C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 X 1023，射流雾化为2.0 X 1022，表面积增加约30倍，吸收显热相变为潜热，密度由lkg/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。
[0029] 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。
[0030] 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。
[0031] 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。
[0032] 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。
[0033] 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。
[0034] 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。
[0035] 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。
[0036] 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。
[0037] 本实用新型的具体实施过程:
[0038] 软水设备I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。
[0039] 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。
[0040] 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。
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