一种真空余热蒸汽锅炉的制作方法

本发明涉及一种将温热的废热水在真空筒体内蒸发，蒸发出来的水蒸汽经加热成为高温高压水蒸汽的真空余热蒸汽锅炉。

背景技术：

真空锅炉全称真空相变锅炉，是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境。在机体内填充热媒水，通过燃烧或者其他方式加热热媒水，热媒水被加热产生蒸汽，蒸汽通过冷凝换热加热换热器管子里的水，实现热水供应。真空过滤热量走向：油、天燃气、煤气、电→燃烧（电转换热）→沸腾后的蒸汽冷凝换热→换热器→热传导→水。

真空锅炉的工作原理：利用水在低压环境下沸点低的特性，快速加热封闭的炉体内填装的热媒水，使热媒水沸腾发出高温水蒸汽。水蒸汽凝结在换热管上加热换热管内的冷水，达到供应热水的目的。

真空锅炉的优点：①安全可靠，不受有关部门限制，可安装居住楼内，②无结垢无腐蚀。缺点：①与常规锅炉相比耗能相当，也就是说不节能，②出水温度不平衡，需增设储水罐（采暖时无承压），作为专门采暖热源，真空锅炉耗能量较大。

真空锅炉的能源也受到环境限制，天燃气、煤气需要专门的管道，油也需要有储罐，这些都限制了真空锅炉的使用。同时真空锅炉只是供热水，医院、食品等很多需要蒸汽的用户无法使用。

电蒸汽锅炉是将电能转化为热能的一种电热设备，主要是由供水系统、自控系统、炉胆与加热系统、和安全保护系统等组成。其基本工作原理是通过一套自动控制装置，确保运行过程中液体控制器或高、中、低电极探棒反馈控制水泵的开启和闭合、供水量长短、炉胆加热时间。由压力继电器调定的最高蒸汽压力随着蒸汽不断输出，炉胆水位不断下降，当处于低水位（机械式）中水位（电子式）时，水泵自动补水，而到高水位时，水泵停止停止补水。与此同时，炉胆内电热管继续加热，源源不断产生蒸汽。

电蒸汽锅炉优点：①采用清洁能源，②自动化程度高，可精确控制蒸汽温度和蒸汽量。缺点：耗能量过大。

技术实现要素：

本发明目的正是针对上述现有真空锅炉耗能量大、控制困难、仅能产出热水，以及针对现有电蒸汽锅炉耗电量过大等不足之处而提供一种利用废热在真空的炉胆内蒸发，产出低温低压蒸汽的能够精确控制的用电加热的蒸汽锅炉。其单位耗电量仅为传统电蒸汽锅炉的10%。本发明可以同机生产蒸汽和定温热水。直接将低温水蒸汽加热到高温水蒸汽的蒸汽锅炉

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的真空余热蒸汽锅炉包括能够承受真空度<400pa的连接有抽真空机的锅炉壳体、依次设置在锅炉壳体内的温水蒸发室、挡水板、蒸发二室、高温加热室、以及位于高温加热室侧上方的蓄汽室；在温水蒸发室的中部设置有以纵向排列的若干蒸发管组成的蒸发器，在蒸发器的上方设置有连通锅炉配水装置的余热温水进口，在蒸发器的下方设置有余热温水出口；在组成蒸发器的若干蒸发管的一端均设置有与蒸发水压泵出水口相连的喷头，所述蒸发水压泵与锅炉配水装置相连通；所述高温加热室设置有热水交换器（当用户需要热水时可将蒸汽锅炉调节到热水档，真空蒸汽锅炉则自动将高温加热室的加热温度调整到用户需要的热水温度）；所述蒸发二室、蓄汽室分别通过管道与内抽真空机相连通；在蓄汽室顶部设置有蒸汽配送阀。

本发明将高于30℃以上的温水在蒸发室内蒸发，并经挡水板，将水蒸汽携带出来的水分子团过滤出，再经过蒸发二室，将从挡水板出来的水蒸汽再次蒸发，消除残存的水分子团。干水蒸汽流进高温加热室，高温加热室可根据用户需要的水蒸汽压调整设计范围的压力、定温加热水蒸汽。加热到压力的水蒸汽自发地流入到蓄汽室，蓄汽室保证温度随高温加热室温度自动调节相应的温度。所述的蓄汽室，在锅炉调整到热水档时自动关闭，停止蓄汽室内的加热管供热，同时开启蓄汽室上方的内抽真空机，当热水交换器工作时产生的不凝尾气超过一定压力时，自动打开抽真空机将尾气排到机体外。

热压蒸汽锅炉与真空锅炉相同点都是在封闭的炉膛内抽真空，让温水在低压低温下蒸发。不同的是，真空锅炉加热热水，而热压蒸汽锅炉是加热水蒸汽，将低温的水蒸汽直接加热成高温水蒸汽。

由于高温高压水蒸汽的压力较低压的蒸发室相差数百倍，如蒸发室压力1千pa，而高温蒸汽135℃,313千pa，为了让低压水蒸汽进入高温高压加热室，本发明采取了以下技术措施。

1>将进入锅炉的温水加压到313+a千pa，使蒸发室虽然环境压力仅1千pa，但汽化水分子的动压则高于高温加热室内的压力。

2>在高压加热室与蒸发室设置一单向阀，导向水蒸汽只能单向流动（详见专利号“2019209450134”名称为“一种组织水蒸汽定向流动的热坝装置”所公开技术方案）。

3>建立一高温温度场，温度场可以根据需要蒸汽的压力调整（压力≯0.4mpa）。

本发明工作原理如下：

水的沸腾温度与所在环境的压力有直接关系。在正常一个大气压下100℃沸腾，随着环境的压力下降，沸腾温度逐渐下降，当锅炉炉膛压力降到1500pa时，14℃的水即沸腾。

本发明真空度保持到1500pa以下，在蒸发室采用35~40℃的温水（中央空调的制冷机冷却水温35~40℃）作为热源。同时在蒸发室内喷射同样温度的温水，所喷发出来的温水即会吸收周围的热能（汽化潜热）成为水蒸汽。

水蒸汽在任一温度下均有一饱和量。水蒸汽的全部物理参数温度、比容、压力等，在任一饱和点均相应有一固定的量。水蒸汽在任一温度的各项参数均自然地趋向并保持到饱和量。同时水蒸汽特性，不同区域的水蒸汽会自发地由饱和区域流向不饱和区域，由饱和程度高的区域流向饱和程度低的区域。根据水蒸汽这一特性，本发明在蒸发室一侧建一高温室，水蒸汽则自发地流入到高温区域，并且被加热浓缩到高饱和度的各项参数。

本发明有益效果如下：

1>大幅度降低能耗

本发明生产水蒸汽是在真空的炉膛内，水分子吸收周围的热能（汽化潜热能）相变成低温水蒸汽，再进入加热室，升温到高温水蒸汽。与传统蒸汽锅炉相比，节省了水蒸汽的汽化潜热能。

如本发明由40℃水蒸发产出30℃水蒸汽，加热130℃，三个大气压蒸汽，其加热量即：

30℃水蒸汽2565.38kj/kg

130℃水蒸汽2726.59kj/kg

加热量2726.59-2565.38=161.21kj/kg

传统蒸汽锅炉

30℃水125.66kj/kg

加热量2726.59-125.66=2600.93kj/kg。

2>本发明生产蒸汽所用的热能少，所以用电加热，则减少了锅炉体积，同时可以自动化精确控制。

3>具有真空锅炉所以的安全、使用寿命长等优点。

附图说明

图1是真空余热蒸汽锅炉原理图。

图中1：锅炉壳体、2：抽真空机、3：锅炉配水装置、4：蒸发水压泵、5：温水蒸发室、6：余热温水、7：挡水板（热垻）、8：蒸发二室、9：高温加热管、10：蓄汽室、11：蒸汽配送阀、12：余热温水进口、13：余热温水出口、15热水交换器、16：内抽真空机、17：进水泵。

具体实施方式

本发明以下结合实施例（附图）作进一步描述。

如图1所示，本发明的真空余热蒸汽锅炉包括能够承受真空度<400pa的连接有抽真空机2的锅炉壳体1、依次设置在锅炉壳体内的温水蒸发室5、挡水板7、蒸发二室8、高温加热室9、以及位于高温加热室9侧上方的蓄汽室10；在温水蒸发室5的中部设置有以纵向排列的若干蒸发管组成的蒸发器，在蒸发器的上方设置有连通锅炉配水装置3的余热温水进口12，在蒸发器的下方设置有余热温水出口13；在组成蒸发器的若干蒸发管的一端均设置有与蒸发水压泵4出水口相连的喷头，所述蒸发水压泵4与锅炉配水装置3相连通；所述高温加热室9设置有热水交换器15（当用户需要热水时可将蒸汽锅炉调节到热水档，真空蒸汽锅炉则自动将高温加热室9的加热温度调整到用户需要的热水温度）；所述蒸发二室8、蓄汽室10分别通过管道与内抽真空机16相连通；在蓄汽室10顶部设置有蒸汽配送阀11。

本发明的工作方式如下：

本发明的真空余热蒸汽锅炉工作时抽真空机2首先将锅炉壳体1内的空气抽至设计要求真空度。锅炉循环水经锅炉配水装置3，由余热温水进口12进入蒸发器水室6，由锅炉循环水泵17加压从出口13抽出。水蒸发由蒸发水压泵4加压进入，温水在蒸发室5内产出水蒸汽，经挡水板7过滤水蒸汽内的水分子团，水蒸汽进入蒸发二室8，消除残余水分子团后，进入高温加热室9。加热后的高温高压水蒸汽将蓄存在蓄汽室10内。当用户需要用蒸汽时，开启装置锅炉顶部的阀门11。

蓄汽室10是由多根加热管组成。加热管直径小、密度大、温度高。

本发明的真空余热蒸汽锅炉是蒸汽、热水二用锅炉，当用户需用热水，可调整到热水档，自控装置将高温加热室加热温度调节至用户需求温度，关闭蓄汽室10加热。开启热水加热器15，同时开启安装在原蓄汽室上方的抽真空机16，将热水加热器15的水蒸汽尾气排除。