一种工厂动力系统节能控制和能量回收装置及工作方法与流程

本发明属于领域，涉及一种工厂动力系统节能控制和能量回收装置及工作方法。

背景技术

工厂生产过程中，通常使用热能和风能发电提供动力，现有的热能发电大多使用燃气锅炉，通过蒸汽转换成动能，再转换成电能，为工厂提供动力，但是在使用锅炉发电过程中，通常是将水全部转化成水蒸汽，通过水蒸汽提供动能，但是提供动力后的水蒸汽直接排出，浪费水资源和热能，同时在燃气锅炉加热过程中产生的余热和烟气直接通过烟囱排出，余热和烟气中均含有大量的热能，造成能源的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种工厂动力系统节能控制和能量回收装置，该装置设有蒸汽转换机构，通过蒸汽转化机构实现蒸汽的热能转换成动能，然后转换成电能，同时在蒸汽转换过程中通过冷凝循环缸体实现蒸汽的冷凝，使得蒸汽在做功后转换成水流入燃烧锅炉中再次进行加热使用，节约了水资源，并且蒸汽冷凝后的水温度较高，在加热过程中很容易达到沸点转换成水蒸汽，实现水蒸汽冷凝后水的余热的回收，解决了现有技术中水蒸汽提供动力后的水蒸汽直接排出，浪费水资源和热能的问题。

本发明设有冷凝循环缸体，通过冷凝循环缸体实现水蒸汽的冷凝，同时冷凝水与水蒸汽发生热交换，在实现水蒸汽转化成水的过程中，冷凝水的温度升高，通过将热交换后的冷凝水直接通入燃气锅炉中进行循环使用，不仅实现冷凝水的回收同时实现对热交换后冷凝水中热能的再次利用，提高能源的利用效率，解决了传统技术中水蒸汽中热能浪费的问题。

本发明的锅炉中设有烟气发电机构，通过加强风轮和齿轮增速机构的配合实现发电机构快速发电的目的，不仅解决了传统烟气直接排放造成能源浪费的问题，同时解决了传动热能发电过程中直接使用发电机进行发电造成发电效率低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种工厂动力系统节能控制和能量回收装置，包括支撑机架和安装固定于支撑机架上的燃气锅炉，燃气锅炉的一端设有出烟通道，出烟通道上设有烟气发电机构；

支撑机架包括支撑板和垂直固定于支撑板的表面一端两侧的两个相对设置的支撑杆，两个支撑杆之间安装固定有蒸汽转换机构；

燃气锅炉的一端开有进气孔，燃烧锅炉底面位于进气孔处一体连接固定有加热管，同时燃气锅炉的一端侧壁顶部设有进水短管，另一端侧壁顶部设有出气短管，燃气锅炉位于出气短管一端的侧壁中部设有热水出水管，加热管和燃气锅炉之间形成加热套层，水通过进水短管进入加热套层中，通过加热管中燃烧的燃气对加热套层中的水进行加热，加热后的水一部风转换成水蒸汽通过出气口进入出气短管中，一部分直接通过热水出水管排除，出气短管的顶部套设安装有三通进水阀，三通进水阀的一端连接加热水进水管；

蒸汽转换机构包括套设安装于出气短管顶端的冷凝循环缸体，冷凝循环缸体中套设有蒸汽压缩活塞，蒸汽压缩活塞的顶端铰接有传动拉杆，两个支撑杆的顶端侧壁分别安装有动力输出轴，动力输出轴的一端设有第一铰接块，另一端连接发电机，第一铰接块的一端侧壁开有铰接孔，两个动力输出轴的铰接孔之间安装固定有第一铰接轴，传动拉杆的一端套设固定于第一铰接轴上；

冷凝循环缸体包括缸筒和设置在缸筒底端的连接套管，冷凝循环缸体通过连接套管套设固定于出气短管上，缸筒的侧壁从顶端到底端之间开有螺旋通水管道，缸筒的顶端面设有与螺旋通水管道顶端一端相连通的冷凝进水管，冷凝水进水管连接冷凝水进水阀，缸筒的低端面设有与螺旋通水管到底端一端相连通的冷凝水出水管，冷凝水出水管通过通过水管与三通进水阀一端相连接。

进一步地，蒸汽压缩活塞密封套设于缸筒中，蒸汽压缩活塞的顶端一体连接固定有两个第二铰接块，两个第二铰接块之间连接固定有第二铰接轴，传动拉杆的一端套设固定于第一铰接轴上，另一端套设于第二铰接轴上。

进一步地，燃气锅炉的一端面设有固定圈，出烟通道包括固定于固定圈上的盖板，盖板的侧壁顶端开有出烟孔，出烟孔处设置有出烟管道，加热管的一端延伸至出烟孔中；烟气发电机构包括套设固定于出烟管道一端的聚风管座，聚风管座上套设固定有发电管座，发电管座上安装有齿轮增速机构和安装固定于齿轮增速机构上的加强风轮，发电管座的顶部安装有安装板，安装板上安装固定有发电机构。

进一步地，聚风管座从下到上包括依次一体连接固定的第一连接筒、扩风筒、第一聚风柱和第二连接筒，聚风管座通过第一连接筒安装固定于出烟管道的一端，第一聚风柱的底面等角度均布有若干第一定向通风孔，并且若干第一定向通风孔的第一出风口均曲向同一个方向；发电管座从下到上包括依次一体连接固定的第三连接筒、第二聚风柱、收风筒和第四连接筒，发电管座通过第三连接筒套设固定于第二连接筒中，安装板安装固定于第四连接筒底端，第四连接筒顶部套设安装有拔风管；第二聚风柱的底面中心处一体连接固定有第一定位轴，齿轮增速机构安装于第一定位轴上，并且第二聚风柱的底面开有转动通孔，同时第二聚风柱的表面中心处一体连接固定有第二定位轴，第二聚风柱的底面周侧等角度开有若干第二定向通风孔，若干第二定向通风孔的第二出风口均曲向同一个方向。

进一步地，齿轮增速机构包括安装固定于第一定位轴上的第一传动轮，同时转动通孔中安装有转动轴，转动轴的一端安装有与第一传动轮啮合的第二传动轮，另一端安装有第三传动轮，第二定位轴上安装有与第三传动轮啮合的第四传动轮，加强风轮安装于第一传动轮的端面，第一传动轮的直径为第二传动轮直径的1.5倍，同时第三传动轮的直径为第四传动轮直径的1.5倍；加强风轮上的若干第一风叶均向同一方向折弯，并且折弯的方向与第一出风口的方向相同。

进一步地，安装板的表面周侧等角度开有若干出风通孔，同时安装板的表面中心处开有安装孔，发电机构包括安装固定于安装孔中的发电轴，发电轴的一端安装固定于第四传动轮的端面，同时该端侧壁等角度设有若干发电风叶，发电轴的另一端连接有发电机，通过发电轴的转动带动发电机进行发电，若干发电风叶均向同一方向折弯，并且折弯的方向与第二出风口的曲向相同。

本发明的有益效果：

1、本发明设有蒸汽转换机构，通过蒸汽转化机构实现蒸汽的热能转换成动能，然后转换成电能，同时在蒸汽转换过程中通过冷凝循环缸体实现蒸汽的冷凝，使得蒸汽在做功后转换成水流入燃烧锅炉中再次进行加热使用，节约了水资源，并且蒸汽冷凝后的水温度较高，在加热过程中很容易达到沸点转换成水蒸汽，实现水蒸汽冷凝后水的余热的回收，解决了现有技术中水蒸汽提供动力后的水蒸汽直接排出，浪费水资源和热能的问题。

2、本发明设有冷凝循环缸体，通过冷凝循环缸体实现水蒸汽的冷凝，同时冷凝水与水蒸汽发生热交换，在实现水蒸汽转化成水的过程中，冷凝水的温度升高，通过将热交换后的冷凝水直接通入燃气锅炉中进行循环使用，不仅实现冷凝水的回收同时实现对热交换后冷凝水中热能的再次利用，提高能源的利用效率，解决了传统技术中水蒸汽中热能浪费的问题。

3、本发明的锅炉中设有烟气发电机构，通过加强风轮和齿轮增速机构的配合实现发电机构快速发电的目的，不仅解决了传统烟气直接排放造成能源浪费的问题，同时解决了传动热能发电过程中直接使用发电机进行发电造成发电效率低的问题。

4、本发明通过燃气锅炉进行水加热时，产生的水蒸汽用于能量的转化，为工厂提供动能，加热后产生的热水可以直接用于工厂生产，也可以直接循环进入燃气锅炉中再次加热生成水蒸汽，实现热水的热能再利用。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明工厂动力系统节能控制和能量回收装置结构示意图；

图2为图2的结构爆炸图；

图3为图3的局部结构爆炸图；

图4为燃烧锅炉结构示意图；

图5为冷凝循环缸体剖视图；

图6为烟气发电机构结构示意图；

图7为图6的结构爆炸示意图；

图8为聚风管座结构剖视图；

图9为图6的局部结构示意图；

图10为图9的局部结构示意图；

图11为发电管座结构剖视图；

图12为发电管座结构剖视图；

图13为图6的局部结构爆炸图。

具体实施方式

一种工厂动力系统节能控制和能量回收装置，如图1、图2和图3所示，包括支撑机架1和安装固定于支撑机架1上的燃气锅炉2，燃气锅炉2的一端设有出烟通道3，出烟通道3上设有烟气发电机构4；

支撑机架1包括支撑板11和垂直固定于支撑板11的表面一端两侧的两个相对设置的支撑杆12，两个支撑杆12的顶端通过连接杆13连接固定；支撑板11的侧壁开有弧形支撑槽14，燃气锅炉2横卧安装在弧形支撑槽14中，两个支撑杆12之间安装固定有蒸汽转换机构9；

如图4和图5所示，燃气锅炉2的一端开有进气孔21，燃烧锅炉2底面位于进气孔21处一体连接固定有加热管24，燃气和空气的混合气体经过进气孔21进入，同时在进气孔21处设有点火枪，通过点火枪对混合气体进行点火，使得混合气体直接在燃气锅炉2中燃烧，同时燃气锅炉2的一端侧壁顶部设有进水短管22，另一端侧壁顶部设有出气短管23，燃气锅炉2位于出气短管23一端的侧壁中部设有热水出水管27，加热管24和燃气锅炉2之间形成加热套层28，水通过进水短管22进入加热套层28中，通过加热管24中燃烧的燃气对加热套层28中的水进行加热，加热后的水一部风转换成水蒸汽通过出气口进入出气短管23中，一部分直接通过热水出水管27排除，出气短管23的顶部套设安装有三通进水阀25，三通进水阀25的一端连接加热水进水管；

蒸汽转换机构9包括套设安装于出气短管23顶端的冷凝循环缸体91，冷凝循环缸体91中套设有蒸汽压缩活塞92，蒸汽压缩活塞92的顶端铰接有传动拉杆93，两个支撑杆12的顶端侧壁分别安装有动力输出轴94，动力输出轴94的一端设有第一铰接块941，另一端连接发电机，第一铰接块941的一端侧壁开有铰接孔942，两个动力输出轴94的铰接孔942之间安装固定有第一铰接轴95，传动拉杆93的一端套设固定于第一铰接轴95上；

冷凝循环缸体91包括缸筒911和设置在缸筒911底端的连接套管912，冷凝循环缸体91通过连接套管912套设固定于出气短管23上，缸筒911的侧壁从顶端到底端之间开有螺旋通水管道913，缸筒911的顶端面设有与螺旋通水管道913顶端一端相连通的冷凝进水管914，冷凝水进水管914连接冷凝水进水阀，缸筒911的低端面设有与螺旋通水管到913底端一端相连通的冷凝水出水管915，冷凝水出水管915通过通过水管与三通进水阀25一端相连接，冷凝水经过冷凝进水管914进入螺旋通水管道913中后对进入缸筒911中的水蒸汽进行冷凝，冷凝后的水经过冷凝出水管915和三通进水阀25进入加热套层28中循环使用，进而有效的实现水资源的节约；

蒸汽压缩活塞92密封套设于缸筒911中，蒸汽压缩活塞92的顶端一体连接固定有两个第二铰接块921，两个第二铰接块921之间连接固定有第二铰接轴922，传动拉杆93的一端套设固定于第一铰接轴95上，另一端套设于第二铰接轴922上，通过缸筒911中的蒸汽带动蒸汽压缩活塞92沿缸筒911向上移动，进而推动传动拉杆93带动第一铰接轴95向上移动，第一铰接轴95在移动过程中通过推动作用实现两个动力输出轴94在支撑杆12侧壁向上转动，转动至第一铰接块941处于最顶端时，由于冷凝水对水蒸汽的冷凝作用使得缸筒911中的水蒸汽含量降低，同时蒸汽压缩活塞92向上移动时缸筒911中的空间变大，使得缸筒中水蒸汽密度变小，水蒸汽对蒸汽压缩活塞92的压力变下，当压力小于蒸汽压缩活塞92的重力时，蒸汽压缩活塞92在重力作用下在缸筒911中向下移动，冷凝后的水蒸汽通过出气口进入加热套层2中，再次进行加热，蒸汽压缩活塞92向下移动过程中拉动传动拉杆93带动第一铰接轴95向下移动，第一铰接轴95在向下移动过程中通过拉动作用实现两个动力输出轴94在支撑杆12侧壁向下转动，转动至第一铰接块941处于最底端时，由于蒸汽压缩活塞92向下移动使得缸筒911中的水蒸汽空间变小，进而使得水蒸汽的密度变大，对缸蒸汽压缩活塞92的压力增大，增大至压力大于蒸汽压缩活塞92的压力时，蒸汽压缩活塞92向上移动，以此类推，循环往复，实现两个动力输出轴94的转动，带动发电机工作发电；

如图6和图7所示，燃气锅炉2的一端面设有固定圈26，出烟通道3包括固定于固定圈26上的盖板31，盖板31的侧壁顶端开有出烟孔，出烟孔处设置有出烟管道32，加热管24的一端延伸至出烟孔32中，使得燃气燃烧后的烟气和余热通过出烟管道32排出；烟气发电机构4包括套设固定于出烟管道32一端的聚风管座41，聚风管座41上套设固定有发电管座42，发电管座42上安装有齿轮增速机构5和安装固定于齿轮增速机构5上的加强风轮6，发电管座42的顶部安装有安装板7，安装板7上安装固定有发电机构8；

如图8、图9和图10所示，聚风管座41从下到上包括依次一体连接固定的第一连接筒411、扩风筒412、第一聚风柱413和第二连接筒415，聚风管座41通过第一连接筒411安装固定于出烟管道41的一端，第一聚风柱413的底面等角度均布有若干第一定向通风孔414，并且若干第一定向通风孔414的第一出风口4141均曲向同一个方向；

如图11、图12和图13所示，发电管座42从下到上包括依次一体连接固定的第三连接筒421、第二聚风柱422、收风筒423和第四连接筒424，发电管座42通过第三连接筒421套设固定于第二连接筒415中，第四连接筒424的顶部套设安装有拔风管10；第二聚风柱422的底面中心处一体连接固定有第一定位轴425，并且第二聚风柱422的底面开有转动通孔426，同时第二聚风柱422的表面中心处一体连接固定有第二定位轴427，第二聚风柱422的底面周侧等角度开有若干第二定向通风孔428，若干第二定向通风孔428的第二出风口4281均曲向同一个方向；

齿轮增速机构5包括安装固定于第一定位轴425上的第一传动轮51，同时转动通孔426中安装有转动轴52，转动轴52的一端安装有与第一传动轮51啮合的第二传动轮53，另一端安装有第三传动轮54，第二定位轴427上安装有与第三传动轮54啮合的第四传动轮55，加强风轮6安装于第一传动轮51的端面，第一传动轮51的直径为第二传动轮53直径的1.5倍，同时第三传动轮54的直径为第四传动轮55直径的1.5倍；加强风轮6上的若干第一风叶61均向同一方向折弯，并且折弯的方向与第一出风口4141的方向相同，使得从若干第二出风口4141吹出的热风正好作用于若干第一风叶61的折弯面上，进而推动加强风轮6高速转动，热风通过第一定向通风孔414聚合后风力加强进而使得吹出第二出风口4141的风力加大，使得加强风轮6转动速度加快，在加强风轮6转动过程中带动第一传动轮51转动，第一传动轮51带动第二传动轮53转动过程中由于直径缩小1.5倍，使得第二传动轮53的转动速度增大1.5倍，第二传动轮53通过转动轴52带动第三传动轮54转动，第三传动轮54与第二传动轮53的转速相同，同时第三传动轮54带动第四传动轮55转动，由于第三传动轮54的直径为第四传动轮55直径的1.5倍，使得第四传动轮55的转速再次提高1.5倍，进而使得第四传动轮55的输出速度为加强风轮6转速的2.25倍；

安装板7安装固定于第四连接筒424中，安装板7的表面周侧等角度开有若干出风通孔71，同时安装板7的表面中心处开有安装孔72，发电机构8包括安装固定于安装孔72中的发电轴81，发电轴81的一端安装固定于第四传动轮55的端面，同时该端侧壁等角度设有若干发电风叶82，发电轴81的另一端连接有发电机，通过发电轴81的转动带动发电机进行发电，若干发电风叶82均向同一方向折弯，并且折弯的方向与第二出风口4281的曲向相同，使得热风通过第二定向通风孔428聚合后直接吹拂至发电风叶82的弯曲面，进而对发电风叶82提供动力，同时在第四传动轮55转动过程中带动发电轴81转动，发电轴81带动发电风叶82转动，使得发电轴81带动发电风叶82转动过程中，由于热风对发电风叶提供动力，使得发电风叶82在动力作用下转动速度加快，进而使得发电轴81的转速加快，使得发电轴81的输出速度加快，进而使得发电机的发电速度加快。

该动力系统节能控制和能量回收过程为：

第一步，打开燃气和点火枪，使得燃气在燃烧锅炉2中燃烧，同时打开冷凝水进水阀，并且通过加热水进水管向加热套层28中通入冷水，冷凝水通过冷凝进水管914进入螺旋通水管道913中；然后经过冷凝出水管915和三通进水阀25进入加热套层28中进行加热；

第二步，冷凝水和待加热水经过燃气进行加热后在加热套层28中一部分转换成水蒸汽，水蒸汽通过出气口进入出气短管23中，经过出气短管23进入缸筒911中，另一部分热水通过热水出水管27排出供应工厂热水使用；

第三步，水蒸汽在缸筒911中聚合，密度逐渐增大，对蒸汽压缩活塞92的压力逐渐增大，当压力大于蒸汽压缩活塞92的重力时，带动蒸汽压缩活塞92沿缸筒911向上移动，进而推动传动拉杆93带动第一铰接轴95向上移动，第一铰接轴95在移动过程中通过推动作用实现两个动力输出轴94在支撑杆12侧壁向上转动，转动至第一铰接块941处于最顶端时，由于冷凝水对水蒸汽的冷凝作用使得缸筒911中的水蒸汽含量降低，同时蒸汽压缩活塞92向上移动时缸筒911中的空间变大，使得缸筒中水蒸汽密度变小，水蒸汽对蒸汽压缩活塞92的压力变下，当压力小于蒸汽压缩活塞92的重力时，蒸汽压缩活塞92在重力作用下在缸筒911中向下移动，冷凝后的水蒸汽通过出气口进入加热套层28中，再次进行加热，蒸汽压缩活塞92向下移动过程中拉动传动拉杆93带动第一铰接轴95向下移动，第一铰接轴95在向下移动过程中通过拉动作用实现两个动力输出轴94在支撑杆12侧壁向下转动，转动至第一铰接块941处于最底端时，由于蒸汽压缩活塞92向下移动使得缸筒911中的水蒸汽空间变小，进而使得水蒸汽的密度变大，对缸蒸汽压缩活塞92的压力增大，增大至压力大于蒸汽压缩活塞92的压力时，蒸汽压缩活塞92向上移动，以此类推，循环往复，实现两个动力输出轴94的转动，带动发电机工作发电；

第四步，燃烧过程中产生的热气经过出烟管道1进入烟气发电机构4中，首先通过扩风筒412进入第一聚风柱413端面，然后通过第一定向通风孔414的第一出风口4141进行分股聚合后直接吹至第一风叶61的折弯面上，进而推动加强风轮6高速转动，热风通过第一定向通风孔414聚合后风力加强进而使得吹出第二出风口4141的风力加大，使得加强风轮6转动速度加快，在加强风轮6转动过程中带动第一传动轮51转动，第一传动轮51带动第二传动轮53转动过程中由于直径缩小1.5倍，使得第二传动轮53的转动速度增大1.5倍，第二传动轮53通过转动轴52带动第三传动轮54转动，第三传动轮54与第二传动轮53的转速相同，同时第三传动轮54带动第四传动轮55转动，由于第三传动轮54的直径为第四传动轮55直径的1.5倍，使得第四传动轮55的转速再次提高1.5倍，进而使得第四传动轮55的输出速度为加强风轮6转速的2.25倍；

第五步，热风通过第一定向通风孔414后进入发电管座42，经过第二定向通风孔428分股聚合后，通过第二出风口4281作用于发电风叶82的弯曲面，在第四传动轮55转动过程中带动发电轴81转动，发电轴81带动发电风叶82转动，使得发电轴81带动发电风叶82转动过程中，由于热风对发电风叶提供动力，使得发电风叶82在动力作用下转动速度加快，进而使得发电轴81的转速加快，使得发电轴81的输出速度加快，进而使得发电机的发电速度加快；

第六步，热风通过出风通孔71穿出后，经过拔风管10加速，使得穿过放大式发电机构4的热风风速加大，进而进一步提高发电速度。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。