一种无凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统及方法与流程

1.本公开属于节能技术领域，具体是涉及一种无凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统及方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.由于环保的原因，燃煤、燃气小锅炉逐渐取缔，取而代之的只有热泵或者电锅炉，特别是需要用到蒸汽的工业领域，电蒸汽锅炉是最可靠方便的设备。
4.然而，电锅炉消耗高品位能源，制造品位相对较低的低压蒸汽，没有做到温度对口，梯级利用，虽然在转化效率上可以接近100％的效率，但是不可逆损失较大，经济性不高，迫切需要提高利用效率。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的技术问题，本公开提供了一种无凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统及方法，一般工况下可获得9％左右的节能收益，长期运行可节约大量电能，经济效益显著。
6.本公开至少一实施例提供了一种无凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统，该系统包括软化水装置、预热节能器、电蒸汽锅炉以及喷射式压力混合器；
7.软化水装置的出口与预热节能器的入口相连通；所述预热节能器内设有冷凝器，该冷凝器能够向浸没其外表面的液体散热；预热节能器的第一出口通过水泵与电蒸汽锅炉相连接，电蒸汽锅炉与喷射式压力混合器的动力蒸汽口相连通；预热节能器的第二出口与喷射式压力混合器的引射蒸汽口相连通。
8.进一步地，在电蒸汽锅炉的顶端通过第一管路与喷射式压力混合器动力蒸汽口相连通。
9.进一步地，预热节能器的第二出口通过第二管路与喷射式压力混合器引射蒸汽口相连通。
10.进一步地，所述喷射式压力混合器的出汽孔连接蒸汽包。
11.进一步地，喷射式压力混合器的出汽口通过蒸汽包与用热设备相连接。
12.进一步地，所述冷凝器的入口连接压缩机，冷凝器的出口通过膨胀阀与空气能热泵蒸发器；所述空气能热泵蒸发器与压缩机连接。
13.进一步地，所述冷凝器中流通着制冷剂。
14.进一步地，所述电蒸汽锅炉设有电热器。
15.本公开至少一实施例还提供了基于上述任一项所述一种无凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统的节能方法，该方法包括如下过程：
16.经过软化装置软化的水进入预热节能器中进行低压汽化形成负压蒸汽，将所述负压蒸汽通过喷射式压力混合器的引射蒸汽口送入其内部；
17.在预热节能器中未被汽化的软化水通过水泵增压送入到电蒸汽锅炉中进行加热形成高压蒸汽，所述高压蒸汽通过喷射式压力混合器的动力蒸汽口进入其内部；
18.在喷射式压力混合器中高压蒸汽与负压蒸汽形成混合蒸汽。
19.进一步地，将所述混合蒸汽送入到蒸汽包中供用电设备使用。
20.上述公开的实施例取得的有益效果如下：
21.本公开的电蒸汽锅炉节能系统通过软化水装置将软化的水送入预热节能器内进行加热形成负压蒸汽，未形成负压蒸汽的软化水通过水泵加压送至电蒸汽锅炉再次进行加热形成高参数饱和蒸汽，最终该高参数的饱和蒸汽在喷射式压力混合器内预热节能器中产生负压蒸汽混合形成混合蒸汽，这样可获得9％左右的节能收益，长期运行可节约大量电能，经济效益显著。
附图说明
22.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
23.图1为本公开实施例提供的一种无凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统结构图。
24.图中：1、自来水，2、软化水装置，3、软化水，4、预热节能器，5、液态水界面，6、负压蒸汽，7、空气能热泵的冷凝器，8、水泵，9、电蒸汽锅炉，10、电加热器，11、液态水界面，12、高压蒸汽，13、动力蒸汽，14、喷射式压力混合器，15、蒸汽包，16、外供蒸汽，17、制冷剂，18、空气能热泵蒸发器，19、压缩机，20、膨胀阀。
具体实施方式
25.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
26.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
27.如图1所示，本公开实施例提供了一种无凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统，该系统主要包括用软化水装置2、预热节能器4、电蒸汽锅炉9以及喷射式压力混合器14。
28.其中流经软化水装置中的自来水1经过处理变成软化水3，所述软化水直接流入预热节能器中进行加热见图1中的液态水界面5。
29.所述预热节能器内设有空气能热泵的冷凝器7。
30.其中空气能热泵的冷凝器7与预热节能器外部的膨胀阀20、空气能热泵蒸发器18、空气压缩机19组成空气能热泵系统，在所述空气热能泵系统中流通着制冷剂17，通过这个空气热能泵系统可以为预热节能器提供55℃左右的热量用于将流入预热节能器中软化水被加热至55℃，这些软化水部分转化为负压蒸汽6，另一部分成为饱和凝水通过水泵8增压到电蒸汽锅炉9中见图1中的液态水界面11。
31.进一步地，本实施例中的电蒸汽锅炉设有电加热器10，通过该电加热器对流入锅
炉中的饱和凝水进行加热生成高压蒸汽12作为动力蒸汽13进入喷射式压力混合器中，同时电蒸汽锅炉的顶部与喷射式压力混合器右端的动力蒸汽口a通过第一管路相连通，这样通过电加热器产生的高压蒸汽12可以进入喷射式压力混合器中。
32.进一步地，所述预热节能器的顶端通过第二管路与喷射式压力混合器的外壁上的引射蒸汽口b相连接，用于将预热节能器中产生的负压蒸汽6输送至喷射式压力混合器14中，与电蒸汽锅炉产生的高压饱和蒸汽12形成混合蒸汽，并且在进入压力混合器中的高压蒸汽引射的作用下获得用户需求的低参数蒸汽，最终通过混合蒸汽出口c进入蒸汽包15中最终作为外供蒸汽16供用热设备进行使用。
33.上述的凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统的工作原理为：
34.将制冷剂17为工作介质，通过空气能热泵蒸发器18、压缩机19、空气能热泵的冷凝器7和膨胀阀20构成空气能热泵系统，消耗一小部分电能，从空气中吸收热能，在预热节能器4里将软化水从常温预热到55℃左右；由电蒸汽锅炉9通过电加热器10产生高参数饱和蒸汽(例如：0.6mpa以上)作为动力蒸汽13，通过压力混合器14使得预热节能器4里可以产生负压蒸汽6，并吸入引射蒸汽口b，最终形成混合蒸汽，从而获得满足用户需求的低参数蒸汽(例如：0.4mpa以上)。
35.除此之外，本公开一些实施例还提供了一种上述无凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统的节能方法，该方法包括如下过程
36.经过软化装置软化的水进入预热节能器中进行低压汽化形成负压蒸汽，将所述负压蒸汽通过喷射式压力混合器的引射蒸汽口送入其内部；
37.在预热节能器中未被汽化的软化水通过水泵增压送入到电蒸汽锅炉中进行加热形成高压蒸汽，所述高压蒸汽通过喷射式压力混合器的动力蒸汽口进入其内部；
38.在喷射式压力混合器中高压蒸汽与负压蒸汽形成混合蒸汽，将所述混合蒸汽送入到蒸汽包中供用电设备使用。
39.下面以以流入软化水装置中的自来水(25℃，焓值为104.83kj/kg，流量0.0111kg/s)为例进行能源转化：
40.上述自来水经过软化处理装置2变成软化水3，在预热节能器4被加热至55℃，并且有0.0011kg/s转化为负压蒸汽6，饱和蒸汽压力0.016mpa，蒸汽的焓值为2600.1kj/kg，水的焓值为230.26kj/kg，热泵冷凝器的加热功率应为4.00kw，按照热泵的制热cop为3.0计算，热泵压缩机的消耗电功率1.33kw。另外0.01kg/s的软化水经过加压到1.0mpa，按等熵压缩，焓值增加1kj/kg，水泵功耗应不超过0.2kw，进入电蒸汽锅炉9升温至180℃，并变为1.0mpa饱和蒸汽，也就是动力蒸汽13，焓值2777.1kj/kg，消耗电功率25.47kw。180℃、1.0mpa的动力蒸汽引射55℃、0.016mpa的负压蒸汽，获得0.4mpa、153℃的过热蒸汽，引射系数为0.11，也就说，动力蒸汽0.01kg/s，负压蒸汽0.0011kg/s，混合蒸汽0.0111kg/s，即外供蒸汽160.0111kg/s。由自来水到外供蒸汽的过程，总耗电量是27.00kw。如果用蒸汽锅炉直接从25℃的软化水产生0.4mpa、153℃的蒸汽，焓值为2759.2kj/kg，电功率为29.67kw，其中包括水泵的功率，可见，本实施例可以节约2.67kw的电能，节能率为9.0％。该系统的能耗，受环境温度影响，冬季和夏季有所区别，但都有较好的节能效果，除了特别严寒的一些地区不适用外，适用于我国大部分地区。
41.所以本公开提出的种无凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统及方法，一般工况下可获
得9％左右的节能收益，长期运行可节约大量电能，经济效益显著。
42.上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。