一种双相节能锅炉系统的制作方法

1.本实用新型涉及工业锅炉技术领域，具体涉及一种双相节能锅炉系统。


背景技术：

2.锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体；锅炉的主要工作原理是一种利用燃料燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水达到所需要的温度或一定压力蒸汽的热力设备。锅炉在“锅”与“炉”两部分同时进行，水进入锅炉以后，在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水，使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，被引出应用。在燃烧设备部分，燃料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热的传播，将热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐渐降低，最后由烟囱排出，现有技术中，普通锅炉的加热速度较慢，热量损失较高。
3.现有燃气锅炉的热效率较高，尾部烟气中的可回收能量也较多。在现有条件下提高热效率，需要在尾部布置较多受热面，而且受锅炉回水温度的限制，烟温无法降至较低水平，限制了燃气锅炉能效的提高。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种双相节能锅炉系统，解决了以上所述的在现有条件下提高锅炉的热效率，需要在尾部布置较多受热面，而且受锅炉回水温度的限制，烟温无法降至较低水平，限制了燃气锅炉能效的提高的技术问题。
5.本实用新型为解决上述技术问题提供了一种双相节能锅炉系统，包括：蒸汽发生器、蒸汽热泵及水处理装置；
6.所述蒸汽发生器用于加热冷工质生产热蒸汽，并将热蒸汽作为驱动能源送入蒸汽热泵；
7.所述蒸汽热泵在热蒸汽的驱动下从锅炉尾部烟气中吸热并工作以加热锅炉炉膛回水；
8.所述水处理装置用于将蒸汽热泵中形成的蒸汽凝结水处理成冷工质再送入所述蒸汽发生器以形成蒸汽工质循环。
9.可选的，所述蒸汽发生器通过吸收锅炉炉膛内的高温烟气的热量来对冷工质进行加热。
10.可选的，所述蒸汽发生器为余热蒸汽锅炉或者是导热油炉。
11.可选的，所述蒸汽热泵还用于对冷水进行加热输出热水用以形成水工质循环，所述水工质循环与所述蒸汽工质循环相互独立。
12.可选的，所述蒸汽发生器的对流部分与尾部受热面作为锅炉正常布置的受热面。
13.可选的，所述锅炉炉膛内排出的烟气依次经过蒸汽发生器、对流部分、尾部受热面后进入到蒸汽热泵，并通过蒸汽热泵排出低温烟气。
14.可选的，所述双相节能锅炉系统采用单纵水火管锅炉、角管单横锅炉、强循锅炉、双横锅炉或双纵锅炉中的一种。
15.有益效果：本实用新型提供了一种双相节能锅炉系统，包括：蒸汽发生器、蒸汽热泵及水处理装置；所述蒸汽发生器用于加热冷工质生产热蒸汽，并将热蒸汽作为驱动能源送入蒸汽热泵；所述蒸汽热泵在热蒸汽的驱动下从锅炉尾部烟气中吸热并工作以加热锅炉炉膛回水；所述水处理装置用于将蒸汽热泵中形成的蒸汽凝结水处理成冷工质再送入所述蒸汽发生器。通过布置热泵系统，回收锅炉尾部余热，达到提高锅炉效率的效果。且可产出双相工质，降低排烟温度，利于烟气的消白，还能加热锅炉回水，降低尾部受热面腐蚀程度。
16.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1为本实用新型双相节能锅炉系统的烟气流程图；
19.图2为本实用新型双相节能锅炉系统的功能原理示意图；
20.图3为图2的双相节能锅炉结构为单纵水火管态时的结构示意图；
21.图4为图2的双相节能锅炉结构为角管单横态时的结构示意图；
22.图5为图2的双相节能锅炉结构为强循态时的结构示意图；
23.图6为图2的双相节能锅炉结构为双横态时的结构示意图；
24.图7为图2的双相节能锅炉结构为双纵态时的结构示意图。
25.附图标记说明：锅炉炉膛1，蒸汽发生器2，对流部分3，尾部受热面4，蒸汽热泵5，水处理装置6。
具体实施方式
26.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
27.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为
了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.如图1和图2所示，本实用新型提供了一种双相节能锅炉系统，包括：蒸汽发生器2、蒸汽热泵5及水处理装置6；所述蒸汽发生器2用于加热冷工质生产热蒸汽，并将热蒸汽作为驱动能源送入蒸汽热泵5；所述蒸汽热泵5在热蒸汽的驱动下从锅炉尾部烟气中吸热并工作以加热锅炉炉膛1回水；所述水处理装置6用于将蒸汽热泵5中形成的蒸汽凝结水处理成冷工质再送入所述蒸汽发生器2以形成蒸汽工质循环。通过布置热泵系统，回收锅炉尾部余热，达到提高锅炉效率的效果。且可产出双相工质，降低排烟温度，利于烟气的消白，还能加热锅炉回水，降低尾部受热面4腐蚀程度。
30.具体地的工作原理如下：
31.从锅炉炉膛1出来的高温烟气进入蒸汽发生器2，蒸汽发生器2从高温烟气中吸热并加热冷工质；蒸汽发生器2将冷工质加热为热蒸汽，再将热蒸汽作为驱动能源送入蒸汽热泵5；蒸汽热泵5在热蒸汽驱动下，从锅炉尾部烟气中吸热，加热锅炉回水即冷水；在蒸汽热泵5中形成的蒸汽凝结水被送回水处理装置6，经过水处理装置6处理的合格的冷工质再进入蒸汽发生器2，进行蒸汽工质循环。而蒸汽热泵5则可以将尾部热烟气进行降温后形成尾部低温烟气排出。冷水经过蒸汽热泵5加热后形成热水再流入锅炉内形成水工质循环。蒸汽工质循环与水工质循环为两个独立的循环系统，互不干扰。
32.可选的方案，所述蒸汽发生器2通过吸收锅炉炉膛1内的高温烟气的热量来对冷工质进行加热。节约能源，有效提高锅炉的热量利用率。
33.可选的方案，所述蒸汽发生器2为余热蒸汽锅炉或者是导热油炉。高温烟气先进入余热蒸汽锅炉的炉膛，再进入前烟箱的余热回收装置，接着进入烟火管，最后进入后烟箱烟道内的余热回收装置，高温烟气变成低温烟气经烟囱排入大气。余热锅炉大大地提高了燃料燃烧释放的热量的利用率，十分节能。导热油炉也是如此，在此不再赘述。
34.可选的方案，蒸汽热泵5还用于对冷水进行加热，并将加热后的热水与热蒸汽一起作为双相工质输出。其中，输出热水用以形成水工质循环，所述水工质循环与所述蒸汽工质循环相互独立。烟气从锅炉炉膛1出来进入蒸汽发生器2，蒸汽发生器2从高温烟气中吸热并加热工质。蒸汽发生器2将冷工质加热为蒸汽以形成蒸汽工质循环，再将蒸汽作为驱动能源送入蒸汽热泵5。蒸汽可以与热水作为双相工质输出。
35.可选的方案，蒸汽发生器2的对流部分3与尾部受热面4作为锅炉正常布置的受热面。对流部分3是余热锅炉的一部分，余热锅炉一般都采用辐射—对流型，主要由辐射部、对流部分3、汽包三部分组成，辐射部提供反应工艺所需热量，对流部分3为蒸汽或热油提供热量。
36.可选的方案，锅炉炉膛1内排出的烟气依次经过蒸汽发生器2、对流部分3、尾部受热面4后进入到蒸汽热泵5，并通过蒸汽热泵5排出低温烟气。对流部分3与尾部受热面4作为锅炉正常布置的受热面，降低进入蒸汽热泵5前的烟温，保证锅炉的原有热效率。蒸汽发生器2将热蒸汽作为驱动能源送入蒸汽热泵5，蒸汽热泵5在热蒸汽驱动下，从锅炉尾部烟气中吸热，加热锅炉回水即冷水(冷工质)。
37.在一个具体的实施场景中，如图3至图7所示，双相节能锅炉系统采用单纵水火管锅炉、角管单横锅炉、强循锅炉、双横锅炉或双纵锅炉中的一种。其中，蒸汽发生器2均位于
锅炉内，蒸汽对流部分3与尾部受热面4一起作为锅炉正常布置的受热面，降低进入蒸汽热泵5前的烟温。
38.本实用新型还提供了一种利用如前所述的双相节能锅炉系统的方法，包括：
39.高温烟气从锅炉炉膛1出来进入蒸汽发生器2，蒸汽发生器2从高温烟气中吸热并加热冷工质；
40.蒸汽发生器2将冷工质加热为热蒸汽，再将热蒸汽作为驱动能源送入蒸汽热泵5；
41.蒸汽热泵5在热蒸汽驱动下，从锅炉尾部烟气中吸热，加热锅炉回水；
42.在蒸汽热泵5中形成的蒸汽凝结水被送回水处理装置6，经过水处理装置6处理的合格的冷工质再进入蒸汽发生器2，进行循环。
43.具体地工作原理如下：
44.烟气从锅炉炉膛1出来进入蒸汽发生器2，蒸汽发生器2从高温烟气中吸热并加热工质。蒸汽发生器2可采用余热蒸汽锅炉，或者是导热油炉。蒸汽发生器2将冷工质加热为蒸汽，再将蒸汽作为驱动能源送入蒸汽热泵5。蒸汽可以与热水作为双相工质输出。
45.对流部分3与尾部受热面4作为锅炉正常布置的受热面，降低进入蒸汽热泵5前的烟温，保证锅炉的原有热效率。
46.热泵系统中，蒸汽发生器2将将热蒸汽作为驱动能源送入蒸汽热泵5，蒸汽热泵5在热蒸汽驱动下，从锅炉尾部烟气中吸热，加热锅炉回水(冷工质)。
47.在蒸汽热泵5中形成的蒸汽凝结水被送回水处理装置6，经过水处理装置6处理的合格工质进入蒸汽发生器2，进行循环。
48.有益效果：
49.(1)提高锅炉效率。
50.(2)可产出双相工质。
51.(3)降低排烟温度，利于烟气的消白。
52.(4)加热锅炉回水，降低尾部受热面腐蚀程度。
53.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。