專利名稱：一種可使蒸汽發(fā)生器增效節(jié)能的方法——熱能直接傳遞法的制作方法
本方法適用于各種蒸汽發(fā)生器，屬于熱力工程領域。
現(xiàn)在應用的各種蒸汽發(fā)生器(鍋爐)，給工質(水)加熱的方法都采用有介質的間接加熱，就是通過介質(爐壁)將燃燒熱以對流的方式傳給工質，使工質達到所需溫度，即熱能的間接傳遞。這種傳遞方式有著很大的缺點，即由于火焰與燃氣向工質傳熱時需形成很大的溫差，至使所排放的煙氣帶走了燃料的很大一部分燃燒熱(據《工程熱力學和傳熱學》中介紹鍋爐的煙氣和鍋爐的其它部分損失燃燒熱約56％)。這樣即浪費了大量的燃料，也使大氣受到很大程度的污染。
本發(fā)明的目的在于提供一種可使各種蒸汽發(fā)生器能夠充分利用燃料的燃燒熱，提高蒸汽發(fā)生器的熱效率，節(jié)約能源，化簡蒸汽發(fā)生器的結構，降低制造成本，且減少對大氣污染的一種方法——熱能直接傳遞法。
“熱能直接傳遞法”的基本內容是把原有的蒸汽發(fā)生器(鍋爐)改制成以一個燃燒室和一個汽化室為主體的新型蒸汽發(fā)生器，使燃料在所述燃燒室中充分燃燒，其高溫燃氣、煙氣通過汽化屏進入汽化室，再將水霧噴入汽化室，水霧將迅速吸熱汽化成所需蒸汽，即燃料的燃燒熱不通過任何介質而直接傳遞給工質(水)，從而完成熱能傳遞過程。
應用本方法，不僅可使所排放煙氣的溫度大大降低，充分利用了燃料的燃燒熱，將現(xiàn)有蒸汽發(fā)生器(鍋爐)的熱效率提高一倍以上，而且還可大大化簡現(xiàn)有鍋爐的結構，降低制造成本，而且能大大凈化所排放的煙氣，減小對大氣的污染。
下面結合附圖將“熱能直接傳遞法”應用于燃料為燃油、燃氣、燃煤之新型蒸汽發(fā)生器的基本結構和熱能傳遞方法、熱循環(huán)的過程作具體說明一、工質為熱水、燃料為燃油或燃氣的新型蒸汽發(fā)生器及熱循環(huán)系統(tǒng)見

圖1。首先燃料經噴咀1噴入燃燒室2，空氣由空氣射流孔3噴入燃燒室2，與燃料混合燃燒，燃燒完畢的高溫燃氣和煙氣由汽化屏4的魚鱗孔及紊流器6與汽化屏4之間的縫隙進入汽化室8。水由水泵7加壓后經水霧噴咀5噴向汽化屏4，大部分的水霧被汽化屏汽化，小部分水霧則未到達汽化屏就已被高溫燃氣汽化，蒸汽在汽化室內與高溫燃氣、煙氣充分混合并變?yōu)檫^熱蒸汽，而后經管道進入熱交換器。熱交換器中設有蒸汽減速擴散器9、水霧噴頭10若干個，水霧噴頭分層排列并噴出水霧，蒸汽與水霧換熱后共同變?yōu)樗锜崴凰屯脽崽?4，工質水放熱后由回水泵12將其送回到水泵7和水霧噴咀10。CO2與NOx等廢氣經廢氣排放閥11排入大氣，用熱處14與回水泵12之間設有水并13，至此完成一個熱能傳遞與熱循環(huán)過程二、工質為蒸汽、燃料為燃油或燃氣的新型蒸汽發(fā)生器，及熱循環(huán)系統(tǒng)參見圖2，該蒸汽發(fā)生器的基本結構與所述工質為熱水的燃油、燃氣的新型蒸汽發(fā)生器的結構相同，所不同的是因工質是蒸汽，所以在熱循環(huán)系統(tǒng)中不用熱交換器，而是將所產生的蒸汽直接送至用熱處12，并在用熱處12的末端設置熱水井10和廢氣排放口11。
應用“熱能直接傳遞法”的燃油、燃氣的新型蒸汽發(fā)生器應注意以下幾點1、水霧的棵粒要盡可能細小。
2、水霧的噴射要有足夠的速度。
3、汽化室要有足夠的紊流強度。
三、工質為熱水燃料為煤粉或水煤漿的新型蒸汽發(fā)生器及熱循環(huán)系統(tǒng)，參見圖3，其基本結構為由燃燒器1，燃燒室2，汽化屏3，紊流器4，水霧噴咀5，汽化室7，排渣室8，排渣器17，除塵器9，過濾器10等構成新型蒸汽發(fā)生器。由蒸汽減速擴散器11，低壓水霧噴射裝置12等構成熱交換器。其熱能傳遞的方式和熱循環(huán)的過程是燃料與空氣經燃燒器1噴入燃燒室2，充分燃燒后的灰渣落入排渣室8A，再經排渣器17送入排渣室8B，剩余的灰塵與高溫燃氣、煙氣通過汽化屏3進入汽化室7，水霧經噴咀5噴向汽化屏3，汽化室如前所述將水霧變成高溫蒸汽，蒸汽中的灰塵經除塵器9，過濾器10濾出落入排渣室8B，高溫蒸汽與煙氣通過蒸汽減速擴散器11在熱交換器中與水霧換熱后變?yōu)闊崴?，經管道進入用熱處16，CO2、NOx等廢氣經熱交換器末端的排氣閥13排入大氣。熱水經過用熱處放熱后回到水井15，再經回水泵14供給噴咀12和水泵6，至此完成熱能的直接傳遞和熱循環(huán)過程。
四、工質為蒸汽、燃料為煤粉或水煤漿的新型蒸汽發(fā)生器及熱循環(huán)系統(tǒng)見圖4，其新型蒸汽發(fā)生器的結構與工作方式與“三”中所述工質為熱水、燃料為煤粉或水煤漿的新型蒸汽發(fā)生器的結構及工作方式相同，而在熱循環(huán)中，因工質為蒸汽，所以不需熱交換器把蒸汽熱再傳給水，而是將所產生的蒸汽直接送往用熱處13，并在用熱處的末端設置廢氣排放口12。蒸氣經用熱處放熱后降溫凝結成水流入水井11，再由水泵6提出供給噴咀5，從而完成了熱能的傳遞和熱循環(huán)過程。
應用“熱能直接傳遞法”，燃料為煤粉或水煤漿的新型蒸汽發(fā)生器應注意以下幾點1、燃燒室應采取正壓燃燒。
2、排渣室的排渣工作不可影響燃燒室的正常燃燒，并使排渣室與外環(huán)境呈隔絕狀態(tài)。
3、采取必要措施防止汽化屏的魚鱗孔被灰塵堵塞。
4、應用本方法應做除硫處理。
5、其它注意事項與前所述相同。
應用“熱能直接傳遞法”的優(yōu)點，可從以上所述的新型蒸汽發(fā)生器的結構、熱能傳遞的方式和熱循環(huán)的過程不難看出，由于燃料的燃燒熱直接傳遞給工質(水)，而排放的廢氣量很少且溫度較低(溫度不會超過100℃)，所以燃料的燃燒熱將被充分利用，大大提高了熱效率。另外新型的蒸汽發(fā)生器結構比較簡單，降低了制造成本，節(jié)省了占地空間，還有燃燒所產生廢氣經層層過濾后無粉塵狀物質，很好地凈化了大氣環(huán)境。
權利要求
1.一種可使蒸汽發(fā)生器增效節(jié)能的方法——熱能直接傳遞法，本方法的主要特征在于把現(xiàn)有的鍋爐改制成以一個燃燒室和一個汽化室為主體的新型蒸汽發(fā)生器，使各種燃料在燃燒室中充分燃燒，其高溫燃氣或煙氣由燃燒室進入汽化室，水霧由噴咀噴入汽化室，水霧在汽化室迅速吸熱汽化為所需蒸汽，即燃料的燃燒不再通過任何介質而直接傳遞給工質水，從而完成熱能傳遞過程。
2.根據權利要求1所述的“熱能直接傳遞法”，其特征還在于工質為水時，在所述蒸汽發(fā)生器的末端設置熱交換器。
3.根據權利要求2所述的熱交換器的特征還在于在熱交換器的內部設有蒸汽減速擴散器和若干個水霧噴咀。
4.根據權利要求2所述的熱交換器其特征還在于工質水的加熱方式是由蒸汽與煙氣對其直接進行熱傳遞。
5.根據權利要求1所述的“熱能直接傳遞法”其特征還在于本方法應用于燃料為煤粉或水煤漿的新型蒸汽發(fā)生器時，在汽化室內設有除塵器。
6.根據權利要求1所述的“熱能直接傳遞法”其特征還在于本方法應用于燃料為煤粉或水煤漿的新型蒸汽發(fā)生器時，在汽化室的末端設有蒸汽過濾器。
7.根據權利要求1所述的“熱能直接傳遞法”其特征還在于本方法應用于燃料為煤粉或水煤漿的新型蒸汽發(fā)生器時，排渣室與外環(huán)境呈隔絕狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可使蒸汽發(fā)生器增效節(jié)能的方法——熱能直接傳遞法。本方法改變了以往蒸汽發(fā)生器給工質加熱所采用的有介質間接加熱形式,而改變?yōu)閷⑷剂系娜紵裏嵩跓o介質狀態(tài)下直接傳遞給工質的方式,燃料的燃燒熱得以充分利用,熱效率得以大大提高(約可提高一倍左右),并且降低了蒸汽發(fā)生器的制造成本,還凈化了排放的廢氣,減小了對大氣的污染。
文檔編號F22B1/00GK1328231SQ0011827
公開日2001年12月26日 申請日期2000年6月11日 優(yōu)先權日2000年6月11日
發(fā)明者郭躍生, 張聿龍 申請人:郭躍生