一種雙重作用熱泵式太陽能工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種雙重作用熱泵式太陽能工業(yè)鍋爐系統(tǒng)，補水泵與軟化水箱進口相連，軟化水箱第一出口、給水泵、高壓蒸汽發(fā)生器、一級噴射器第一入口、二級噴射器第一入口順次相連，軟化水箱第二出口、節(jié)流閥、冷凝式蒸發(fā)器、蓄熱水箱第一入口、第一電磁閥、太陽能集熱器、第二電磁閥、太陽能蒸發(fā)器入口、二級噴射器第二入口順次相連，太陽能蒸發(fā)器的冷凝水出口經(jīng)第三電磁閥與蓄熱水箱第二入口相連，二級噴射器第一出口與一級噴射器第二入口順次相連。本實用新型利用熱蒸汽再壓縮的雙重作用，進一步減少鍋爐高溫高壓蒸汽的需求量，大大提高泵系統(tǒng)的熱效率，將太陽能及排煙余熱的低品位熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楣嵊玫闹衅肺稛崮堋?br> 【專利說明】—種雙重作用熱泵式太陽能工業(yè)鍋爐系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種雙重作用熱泵式太陽能工業(yè)鍋爐系統(tǒng)，屬于清潔能源利用的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界正在面臨著一次能源日益緊缺枯竭的問題，大力發(fā)展可再生能源無疑為此提供了一條新的出路。我國陸地面積960萬km2，居世界第三位，太陽能輻射能力約為
1.59 X IO11KWh,相當(dāng)于陸地表面積每年接受太陽能量約有69000億噸煤炭。其中年日照時略大于2200h，每年太陽能輻射總量高于5016MJ/m2的面積占全國總面積的2/3以上。相當(dāng)于每年有4500-5000億噸標(biāo)煤可以用太陽能光熱技術(shù)來獲取。太陽能熱利用是可再生能源利用的重要領(lǐng)域，技術(shù)成熟，應(yīng)用前景廣闊。在能源替代，減少排放、安全用等等方面優(yōu)勢明顯。目前太陽能熱利用僅僅限于低溫?zé)崴鳎懈邷責(zé)崂蒙形唇槿?，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)中高溫利用的項目無雷聲也無雨點。阻礙我國光熱發(fā)展最為顯著的挑戰(zhàn)是現(xiàn)階段國內(nèi)尚未成熟適合大規(guī)模推廣的本地化光熱綜合利用技術(shù)，也沒有商業(yè)化太陽能熱利用整套系統(tǒng)集成和運行經(jīng)驗。太陽能與鍋爐結(jié)合不僅可替代鍋爐供汽還可以利用鍋爐煙道尾部余熱回收能量供太陽能配套，節(jié)能效果更顯著。
[0003]太陽能熱發(fā)電中分成槽式、塔式、碟式。太陽能聚光鏡場規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)要求高,安裝難度較大，在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中占整個系統(tǒng)投資的60%以上，因此，開發(fā)低成本、高效率的太陽能聚光鏡場是關(guān)鍵所在。與以上三種鏡場相比，槽式系統(tǒng)單位面積所需鋼和玻璃鏡材料最少，造價成本低、容量可大可小、地面放置維護安裝方便，所有的聚光集熱器可同步跟蹤，成本大大降低。因此，槽式太陽能熱發(fā)電具有規(guī)模大，壽命長，成本低，安裝維護方便等特點，非常適合商業(yè)并網(wǎng)發(fā)電。
[0004]熱泵式太陽能生物質(zhì)鍋爐是熱泵式工業(yè)鍋爐的另一種形式，其特點是保持原有鍋爐的單純產(chǎn)熱特性，利用熱泵技術(shù)與槽式太陽能集熱器相結(jié)合，使系統(tǒng)具有直接轉(zhuǎn)換為更多熱量的功能。通過提高系統(tǒng)的效率，大幅度提高泵系統(tǒng)的熱效率。熱泵利用蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生高品位熱能作為動力，將環(huán)境(太陽能)及廢熱(排煙余熱)的低品位熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楣嵊玫闹衅肺稛崮?，從而實現(xiàn)“熱能增值”。利用熱蒸汽再壓縮的雙重作用，可以進一步減少鍋爐高溫高壓蒸汽的需求量，從而進一步降低一次能源消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型目的在于提高鍋爐系統(tǒng)熱效率，促進清潔能源利用，提供一種高效率、充分利用煙氣余熱和可再生能源(太陽能)降低一次燃料消耗的雙重作用熱泵式太陽能工業(yè)鍋爐系統(tǒng)。
[0006]雙重作用熱泵式太陽能工業(yè)鍋爐系統(tǒng)包括給水泵、軟化水箱、節(jié)流閥、蓄熱水箱、鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器、一級熱泵噴射器、二級熱泵噴射器、太陽能蒸發(fā)器、槽式太陽能集熱器、冷凝式蒸發(fā)器、補水泵、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥；補水泵與軟化水箱進口相連，軟化水箱設(shè)有兩出口，軟化水箱的第一出口、給水泵、鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器、一級熱泵噴射器第一入口、二級熱泵噴射器第一入口順次相連，軟化水箱的第二出口、節(jié)流閥、冷凝式蒸發(fā)器、蓄熱水箱第一入口、第一電磁閥、槽式太陽能集熱器、第二電磁閥、太陽能蒸發(fā)器入口、二級熱泵噴射器第二入口順次相連，太陽能蒸發(fā)器的冷凝水出口經(jīng)第三電磁閥與蓄熱水箱第二入口相連，二級熱泵噴射器設(shè)有兩個出口，二級熱泵噴射器第一出口與一級熱泵噴射器第二入口相連，二級熱泵噴射器第二出口為輸出口。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0008]1、本實用新型加入反饋調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，可以方便地根據(jù)實際使用要求調(diào)節(jié)回流蒸汽流量，達到對輸出蒸汽流量和參數(shù)控制的目的。
[0009]2、本實用新型利用熱蒸汽再壓縮的雙重作用，進一步減少鍋爐高溫高壓蒸汽的需求量，大大提高泵系統(tǒng)的熱效率，降低了一次能源消耗。
[0010]3、采用槽式太陽能集熱器對蓄熱水箱中的水進行加熱，充分利用了清潔無污染的太陽能，有利于環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展。
[0011]4、本實用新型中對鍋爐排煙煙氣余熱進行了有效的利用，從而降低了煙氣排放的溫度，提高了鍋爐整體的熱效率。
[0012]5、本實用新型所使用的噴射器可以根據(jù)高、低壓蒸汽的參數(shù)可以對設(shè)備進行不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，得到各種壓力等級的蒸汽，滿足不同熱用戶的要求。通過蒸汽噴射式熱泵吸入的低壓蒸汽既可以是放散的廢蒸汽，也可以是凝結(jié)水產(chǎn)生的閃蒸汽，使低焓熱能得到充分利用，達到節(jié)約能源的目的。
[0013]6、本實用新型使用的噴射器可保證供汽壓力穩(wěn)定，具有很好的實用性，節(jié)能效益顯著。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1雙重作用熱泵式太陽能工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的主結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2雙重作用熱蒸汽再壓縮能流圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，雙重作用熱泵式太陽能工業(yè)鍋爐系統(tǒng)包括給水泵1、軟化水箱2、節(jié)流閥3、蓄熱水箱4、鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器5、一級熱泵噴射器6、二級熱泵噴射器7、太陽能蒸發(fā)器8、槽式太陽能集熱器9、冷凝式蒸發(fā)器10、補水泵11、第一電磁閥12、第二電磁閥13、第三電磁閥14 ;補水泵11與軟化水箱2進口相連，軟化水箱2設(shè)有兩出口，軟化水箱2的第一出口、給水泵1、鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器5、一級熱泵噴射器6第一入口、二級熱泵噴射器7第一入口順次相連，軟化水箱2的第二出口、節(jié)流閥3、冷凝式蒸發(fā)器10、蓄熱水箱4第一入口、第一電磁閥12、槽式太陽能集熱器9、第二電磁閥13、太陽能蒸發(fā)器8入口、二級熱泵噴射器7第二入口順次相連，太陽能蒸發(fā)器8的冷凝水出口經(jīng)第三電磁閥14與蓄熱水箱4第二入口相連，二級熱泵噴射器7設(shè)有兩個出口，二級熱泵噴射器7第一出口與一級熱泵噴射器6第二入口相連，二級熱泵噴射器7第二出口為輸出口。
[0017]圖1中，Ql為燃料熱量，Qy為鍋爐排煙熱量，Q01為太陽能供高溫?zé)崴疅崃?，Q0為吸收廢熱量，Qh為過熱蒸汽熱量，Q02為補充水帶進熱量，Qf為太陽能吸熱量，Tyl、Ty2分別為煙氣進、出口溫度，Th為鍋爐過熱蒸汽溫度，Ph為鍋爐過熱蒸汽壓力，T0為軟化水溫度，Ty0為蓄熱水箱出口溫度，Tst為輸出蒸汽溫度，Pst為輸出蒸汽壓力，Gw為過熱蒸汽流量，G為輸出蒸汽流量，Gs1為回流蒸汽流量，Ps1為回流蒸汽壓力，Gs2為太陽能蒸發(fā)器蒸汽流量，Ts2為太陽能蒸發(fā)器蒸汽溫度，Ps2為太陽能蒸發(fā)器蒸汽壓力，Gst1為一級噴射器出口蒸汽流量，Pst1為一級噴射器出口蒸汽壓力，Gst2為二級噴射器出口蒸汽流量，Pst2為二級噴射器出口蒸汽壓力。
[0018]系統(tǒng)裝置內(nèi)所述軟化水箱2分別于與鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器5和冷凝式蒸發(fā)器10相連，軟化水箱2與鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器5連接的管路中安裝有給水泵I用于供水，軟化水箱2與冷凝式蒸發(fā)器10連接的管路中安裝有節(jié)流閥3用于調(diào)節(jié)流量，此外還為軟化水箱2裝有一補水泵11用于補水。
[0019]所述冷凝式蒸發(fā)器10連接有排煙煙氣管道，由軟化水箱2流出的部分水經(jīng)冷凝式蒸發(fā)器10進入蓄熱水箱4。
[0020]所述蓄熱水箱4與槽式太陽能集熱器9相連，經(jīng)過槽式太陽能集熱器9加熱所產(chǎn)生的高溫水進入太陽能蒸發(fā)器8蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸汽，太陽能蒸發(fā)器8中的一部分水蒸汽被吸入二級熱泵噴射器7，一部分冷凝下來，由冷凝管道通過第三電磁閥14控制送回蓄熱水箱4。
[0021]所述鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器5由給水泵I直接供水，并直接與一級熱泵噴射器6相連，將鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽送入一級熱泵噴射器6內(nèi)。
[0022]所述一級熱泵噴射器6進口端通過管道分別與高壓蒸汽發(fā)生器5和回流蒸汽管道相連，出口端與二次熱泵噴射器7相連。
[0023]所述二次熱泵噴射器7進口端通過管道分別與一級熱泵噴射器6和太陽能蒸發(fā)器8相連，出口端通過管道輸出蒸汽，部分輸出蒸汽由管道回流至一級熱泵噴射器。
[0024]雙重作用熱泵式太陽能工業(yè)鍋爐的方法是:補水泵11抽取常溫常壓下的水進入軟化水箱2，軟化水箱2中的一路水經(jīng)給水泵I提供動力直接進入鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器5，鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器5由燃料直接供給熱量，從而在鍋爐內(nèi)產(chǎn)生溫度Th為260-320°C，壓力PhS 1.5-2.5MPa的高溫高壓過熱水蒸汽，之后高溫高壓的水蒸汽經(jīng)管道進入一級熱泵噴射器6供使用；軟化水箱2中的另一路水則是經(jīng)節(jié)流閥3進入冷凝式蒸發(fā)器10，利用從鍋爐排出的溫度Tyl為110-180°C的高溫?zé)煔鈱M入冷凝式蒸發(fā)器10中的水進行加熱，排煙溫度Ty2為60-80°C，從而充分利用了煙氣余熱，大大降低了煙氣的排煙溫度和余熱損失，流經(jīng)冷凝式蒸發(fā)器10的水再進入蓄熱水箱，接著在槽式太陽能集熱器9中進行加熱，產(chǎn)生溫度TqiS 140-180°C的高溫水經(jīng)第二電磁閥(13)進入蒸發(fā)器8蒸發(fā)產(chǎn)生溫度Ts2為180_200°C，壓力Ps2約為0.3-0.5MPa的水蒸汽，蒸發(fā)器8內(nèi)的水蒸汽的溫度和壓力相對鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器5內(nèi)的高溫高壓蒸汽都要低，故稱為低溫低壓蒸汽，高溫高壓蒸汽進入一級熱泵噴射器6后進行噴射，從而產(chǎn)生壓力差，將回流的部分輸出蒸汽吸入一級熱泵噴射器6，兩部分蒸汽匯合產(chǎn)生，直至一級噴射器出口蒸汽進入二級熱泵噴射器7。一級噴射器6出口蒸汽進入二級噴射器7后繼續(xù)高速噴射，產(chǎn)生的壓力差將蒸發(fā)器8內(nèi)的低溫低壓水蒸汽吸入二級噴射器7，從而實現(xiàn)了兩部分蒸汽的匯合，最終混合產(chǎn)生溫度Tst為220-260°C，壓力Pst為0.45-0.7MPa的輸出蒸汽輸出，部分輸出蒸汽將會通過回流管道回流至一級噴射器6以供使用。蒸發(fā)器8內(nèi)的部分水蒸汽會冷凝成水，這些水通過第三電磁閥14控制送回蓄熱水箱。
[0025]如圖2所示，高溫高壓蒸汽進入一級熱泵噴射器后進行噴射，從而產(chǎn)生壓力差，將回流的部分輸出蒸汽吸入一級熱泵噴射器，兩部分蒸汽匯合產(chǎn)生，直至產(chǎn)生一級噴射器出口蒸汽進入二級熱泵噴射器。一級噴射器出口蒸汽進入二級噴射器后繼續(xù)高速噴射，產(chǎn)生的壓力差將蒸發(fā)器內(nèi)的低溫低壓水蒸汽吸入二級噴射器，從而實現(xiàn)了兩部分蒸汽的匯合，最終混合產(chǎn)生符合一定參數(shù)要求的輸出蒸汽輸出，部分輸出蒸汽將會通過回流管道回流至一級噴射器以供使用。
實施例
[0026]以下結(jié)合具體實例對本實用新型進行闡述，但不會以任何方式限制本實用新型。
[0027]本實例中的第一級熱泵驅(qū)動蒸汽參數(shù)分別為:溫度Th=300°C，壓力P=2.5Mpa，流量Gw=5t/h，吸入蒸汽參數(shù)為溫度1^=2181:，壓力P,1=。.49Mpa，流量輸出蒸汽參數(shù)為溫度 1^=2501:，壓力 Ρ^=0.98Mpa，流量 &/=8七/11。
[0028]第二級熱泵驅(qū)動蒸汽參數(shù)分別為:驅(qū)動蒸汽參數(shù)即為第一次熱泵輸出蒸汽參數(shù)，吸入蒸汽參數(shù)為溫度TS2=180°C，壓力Ps2=0.3Mpa，流量Gs2=4.48t/h，輸出蒸汽參數(shù)為溫度Tst=230°C，壓力Pst=0.45Mpa，流量Gst=12.48t/h。雙重作用引射系數(shù)達到0.936，對外供氣量為9.48t/h，相對單級熱泵節(jié)能量Λ E占20.8%，說明采用雙重作用熱泵噴射器能進一步減少一次能源消耗，增加了清潔`能源(太陽能)利用比例，進一步體高系統(tǒng)熱效率。
【權(quán)利要求】
1.一種雙重作用熱泵式太陽能工業(yè)鍋爐系統(tǒng)，其特征在于包括給水泵(I)、軟化水箱(2)、節(jié)流閥(3)、蓄熱水箱(4)、鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器(5)、一級熱泵噴射器(6)、二級熱泵噴射器(7)、太陽能蒸發(fā)器(8)、槽式太陽能集熱器(9)、冷凝式蒸發(fā)器(10)、補水泵(11)、第一電磁閥(12)、第二電磁閥(13)、第三電磁閥(14);補水泵(11)與軟化水箱(2)進口相連，軟化水箱(2)設(shè)有兩出口，軟化水箱(2)的第一出口、給水泵(I)、鍋爐高壓蒸汽發(fā)生器(5)、一級熱泵噴射器(6)第一入口、二級熱泵噴射器(7)第一入口順次相連，軟化水箱(2)的第二出口、節(jié)流閥(3)、冷凝式蒸發(fā)器(10)、蓄熱水箱(4)第一入口、第一電磁閥(12)、槽式太陽能集熱器(9)、第二電磁閥(13)、太陽能蒸發(fā)器(8)入口、二級熱泵噴射器(7)第二入口順次相連，太陽能蒸發(fā)器(8)的冷凝水出口經(jīng)第三電磁閥(14)與蓄熱水箱(4)第二入口相連，二級熱泵噴射器(7)設(shè)有兩個出口，二級熱泵噴射器(7)第一出口與一級熱泵噴射器(6)第二入口相連，二級熱泵噴射器(7)第二出口為輸出口。
【文檔編號】F22B1/00GK203628595SQ201320651414
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】肖剛, 倪明江, 駱仲泱, 高翔, 岑可法, 方夢祥, 周勁松, 施正倫, 程樂鳴, 王勤輝, 王樹榮, 余春江, 王濤 申請人:浙江大學(xué)