一种蒸汽发生器系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种蒸汽发生器系统及方法，系统包括水蒸汽发生器，水蒸汽发生器内部设置高温换热器和相变耦合换热器，水蒸汽发生器侧面设置入水口、出水口和回水口，水蒸汽发生器顶部设置蒸汽出口，蒸汽出口通过管道与一级压缩机的入口连接，一级压缩机的出口经管道与级间冷却器连接，级间冷却器的输出端与二级压缩机入口连接，二级压缩机的出口通过管道与调温换热器连接。方法为通过将输入水蒸汽发生器的水进行热交换和逐步压缩后提升蒸汽压力，最终进行压力与温度调节形成工况所需温度与压力的蒸汽。本发明专利技术提供的系统极大降低了蒸汽发生器的能耗，是一种新型蒸汽发生器系统，系统热效率可提高数倍。

【技术实现步骤摘要】
一种蒸汽发生器系统及方法
本专利技术涉及一种蒸汽发生器系统及方法，属于锅炉的节能增效

技术介绍
未来相当长的一段时间内，燃煤工业锅炉仍将是我国的主导产品，但燃煤锅炉会产生严重的环境污染，随着能源供应结构的变化和节能环保要求日益严格，天然气开发应用将进入高速发展时期。小型燃煤工业锅炉将退出中心城区。因此采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是产品发展的趋势。工业锅炉行业如何努力在节能减排硬指标的约束下，通过转型升级，努力使我国工业锅炉行业由制造大国向制造强国迈进，对整个行业来说既是挑战也是机遇。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种蒸汽发生器(锅炉)系统及方法，利用余热与电能制备所需蒸汽，实现无需燃烧任何燃料，零排放、零污染，且使锅炉的热效率大于100％。本专利技术的技术方案如下：一种蒸汽发生器系统，包括水蒸汽发生器，水蒸汽发生器内部设置高温换热器和相变耦合换热器，水蒸汽发生器侧面设置入水口、出水口和回水口，水蒸汽发生器顶部设置蒸汽出口，蒸汽出口通过管道与一级压缩机的入口连接，一级压缩机的出口经管道与级间冷却器连接，级间冷却器的输出端与二级压缩机入口连接，二级压缩机的出口通过管道与调温换热器连接。进一步地，水蒸汽发生器的入水口连接进水管。进一步地，第一换热热源通过管道与高温换热器的输入端连接，高温换热器的输出端通过管道通向水蒸汽发生器外部。进一步地，水蒸汽发生器的出水口通过供水管道分别与级间冷却器和调温换热器连接，供水管道上设置水泵；级间冷却器和调温换热器的冷却水通过冷却水侧出口管道连接至水蒸汽发生器内部，或级间冷却器和调温换热器中的冷却水以热质交换的方式直接喷射至回级间冷却器和调温换热器内部对水蒸汽冷却降温。进一步地，蒸汽出口与一级压缩机连接的管道上设置有阀门。进一步地，一级压缩机和二级压缩机之间设置电动机，电动机分别与一级压缩机和二级压缩机连接为其提供动力。更进一步地，第二换热热源通过管道与蒸发器连接，蒸发器与制冷压缩机连接，制冷压缩机通过管道与相变耦合换热器的输入端连接，相变耦合换热器的输出端通过管道再与蒸发器连接形成换热回路。更进一步地，第一换热热源输出端设置有两路分支支路，第一支路通过管道与高温换热器的输入端连接，第二支路通过管道与蒸发器连接。更进一步地，高温换热器的输出端通过管道通向水蒸汽发生器外部后分成两个支路，第一个支路通过控制阀控制直接排放；第二个支路通过管道连接至蒸发器。更进一步地，相变耦合换热器的输出端通与蒸发器连接的管道上设置有节流膨胀机构。以上所述的蒸汽发生器系统制备蒸汽的方法，通过进水管将水通入水蒸汽发生器中，利用高温换热器和相变耦合换热器中的热量与水进行热交换形成水蒸汽，水蒸汽通过水蒸汽发生器的蒸汽出口进入一级压缩机压缩形成过饱和水蒸汽，然后进入级间冷却器进行降温，降温后的水蒸汽再经过二级压缩机压缩升压增温，使蒸汽压力达到工况压力，然后通过调温换热器调节至所需工况温度后排出。本专利技术第一换热热源和第二换热热源可采用余热热源或环境热源等热源形式。本专利技术提出了一种新型的蒸汽发生器系统，将颠覆传统工业蒸汽锅炉的热效率总是低于100％的概念，基本原理利用锅炉吸收环境能量或余热制取蒸汽、再压缩蒸汽调理温度达到所需参数，只需电能或其他动力能量输入，无需燃烧任何燃料，0排放、0污染，且使锅炉的热效率远大于100％，与传统工业锅炉(Ⅰ型锅炉)相比，我们将此种新型的蒸汽发生器(锅炉)系统谓之为Ⅱ型锅炉。本专利技术的蒸汽发生器系统(Ⅱ型锅炉)采取的是将給水先加热汽化再加压的过程达到供汽状态，即“先热后压”的模式，为最关键的核心技术。本专利技术依靠给水在低温低压下吸收环境热源或其他余热热量，给水由液态汽化成汽态，再通过压缩机将水蒸汽压缩到所需工况的压力状态，而蒸汽工况温度可以通过热交换器调理，其中第一换热热源和第二换热热源可通过热泵系统提温，该系统极大降低了蒸汽发生器的能耗，是一种新型蒸汽发生器，其热效率可提高数倍。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的蒸汽发生器系统示意图；图2是本专利技术实施例2提供的蒸汽发生器系统示意图；图3是本专利技术热力循环原理压焓图。图1-图2中：1为进水管，2为水蒸汽发生器，3为第一换热热源，4为高温换热器，5为相变耦合换热器，6为制冷压缩机，7为蒸发器，8为第二换热热源，9为节流膨胀机构，10为水泵，11为阀门，12为一级压缩机，13为电动机，14为二级压缩机，15为级间冷却器，16为调温换热器；图3中：1为压缩机入口状态点，2为压缩机出口状态点，3为相变耦合换热器(冷凝器)出口状态点，4为蒸发器入口状态点；1’为给水状态点，2’为饱和水状态点，3’为饱和水蒸汽状态点，4’为一级压缩机出口点，5’为级间冷却器出口状态点，6为二级压缩机出口状态点，7为供汽状态点；01为环境热源状态点，02为高余热源状态点，03为低余热源状态点。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1如图1所示，为本实施例提供的蒸汽发生器系统示意图，包括水蒸汽发生器2，水蒸汽发生器2内部设置高温换热器4和相变耦合换热器5，水蒸汽发生器2侧面设置入水口、出水口和回水口，水蒸汽发生器2顶部设置蒸汽出口，蒸汽出口通过管道与一级压缩机12的入口连接，蒸汽出口与一级压缩机12连接的管道上设置有阀门11，一级压缩机12的出口经管道与级间冷却器15连接，级间冷却器15的输出端与二级压缩机14入口连接，二级压缩机14的出口通过管道与调温换热器16连接，水蒸汽发生器2的入水口连接进水管1。一级压缩机12和二级压缩机14之间设置电动机13，电动机13分别与一级压缩机12和二级压缩机14连接为其提供动力。水蒸汽发生器2的出水口通过供水管道分别与级间冷却器15和调温换热器16连接，供水管道上设置水泵10；级间冷却器15和调温换热器16的冷却水通过冷却水侧出口管道连接至水蒸汽发生器2内部。在实际使用过程中，级间冷却器15和调温换热器16中的冷却水也可以热质交换的方式直接喷射至级间冷却器15和调温换热器16内部对水蒸汽冷却降温，进而循环使用。以上系统进行制备蒸汽的方法如下：进水管1通过锅炉给水进入水蒸汽发生器2中，吸收相变耦合换热器4、高温换热器5的热量，由过冷水状态加热为饱和水，逐步气化成低压饱和水蒸汽，水蒸汽从蒸汽出口进入一级压缩机12压缩成中压(相对于供汽压力)过饱和水蒸汽，一级压缩机12及二级压缩机14由电机13或其他动力驱动，为减小压缩功，此水蒸汽进入级间换热器15降温，降温过程为采用水泵10将低压水蒸汽发生器2中的水泵入级间冷却器15、调温换热器16吸收过热水蒸汽的热量。降温后的水蒸汽在经过二级压缩机14压缩升压增温，使其压力达到所需工况压力，再通过温度调理器16排热至水泵水降温至所需工况温度，满足工况要求的供汽输送出去。实施例2本实施例为在实施例1基础上的进一步改进，如图2所示，第一换热热源3通过管道与高温换热器4的输入端连接，高温换热器4的输出端通过管道通向水蒸汽发生器2外部。第二换热热源8通过管道与蒸发器7连接，蒸发器7与制冷压缩机6连接，制冷压缩机6通过管道与相变耦合换热器5的输入端连接，相变耦合换热器5的输出端通过管道再与蒸发器7连接形成换热回路。进一步地，第一换热热源3输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒸汽发生器系统，其特征在于，包括水蒸汽发生器（2），水蒸汽发生器（2）内部设置高温换热器（4）和相变耦合换热器（5），水蒸汽发生器（2）侧面设置入水口、出水口和回水口，水蒸汽发生器（2）顶部设置蒸汽出口，蒸汽出口通过管道与一级压缩机（12）的入口连接，一级压缩机（12）的出口经管道与级间冷却器（15）连接，级间冷却器（15）的输出端与二级压缩机（14）入口连接，二级压缩机（14）的出口通过管道与调温换热器（16）连接。

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽发生器系统，其特征在于，包括水蒸汽发生器（2），水蒸汽发生器（2）内部设置高温换热器（4）和相变耦合换热器（5），水蒸汽发生器（2）侧面设置入水口、出水口和回水口，水蒸汽发生器（2）顶部设置蒸汽出口，蒸汽出口通过管道与一级压缩机（12）的入口连接，一级压缩机（12）的出口经管道与级间冷却器（15）连接，级间冷却器（15）的输出端与二级压缩机（14）入口连接，二级压缩机（14）的出口通过管道与调温换热器（16）连接。2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器系统，其特征在于，水蒸汽发生器（2）的入水口连接进水管（1）。3.根据权利要求1所述的蒸汽发生器系统，其特征在于，水蒸汽发生器（2）的出水口通过供水管道分别与级间冷却器（15）和调温换热器（16）连接，供水管道上设置水泵（10）；级间冷却器（15）和调温换热器（16）的冷却水通过冷却水侧出口管道连接至水蒸汽发生器（2）内部，或级间冷却器（15）和调温换热器（16）中的冷却水以热质交换的方式直接喷射至回级间冷却器（15）和调温换热器（16）内部对水蒸汽冷却降温。4.根据权利要求1所述的蒸汽发生器系统，其特征在于，蒸汽出口与一级压缩机（12）连接的管道上设置有阀门（11）；一级压缩机（12）和二级压缩机（14）之间设置电动机（13），电动机（13）分别与一级压缩机（12）和二级压缩机（14）连接为其提供动力。5.根据权利要求1所述的蒸汽发生器系统，其特征在于，第一换热热源（3）通过管道与高温换热器（4）的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏文庆，夏思璇，娄宇航，
申请(专利权)人：夏文庆，
类型：发明
国别省市：江苏,32