专利名称：附加能量式节能锅炉系统及节能方法
技术领域：
本发明的附加能量式锅炉系统，属于锅炉的节能增效技术领域。
技术背景中国政府提出，2010年主要污染物排放总量要比2005年减少10%。这是中 国政府全面落实科学发展观的重大举措，得到了国际社会的高度赞赏。研究认为， 由于中国经济的高速增长和污染减排政策实施机制比较薄弱，S02减排过分倚重 火电厂脱硫工程，城镇污水管网建设严重滞后，工业COD减排缺乏有效方案，因 此，实现减排目标有希望但难度非常大，取得环境质量的同步改善十分困难，持 续稳定减排更是一个长期的任务。锅炉热效率是指燃料送入的热量中有效热量所占的百分数，锅炉中燃料燃烧 放热，放出的热能通过受热面传递给水，使水汽化产生蒸汽。实际上，锅炉中的 燃料并不能完全燃烧，且燃烧后所放出的热能也不能全部得到利用。所以热效率 的高低，是衡量锅炉是否先进的重要指标。从运行角度来说，为了提高锅炉热效 率，需要不断提高操作技术和管理水平，及时清除受热面上的烟灰和水坭，使锅 炉在最佳工况下运行，将各项热损失降低到最小程度，这样就会得到较好的节约 燃料的效果，就是说无论如何设计运行，传统锅炉的热效率总是低于100%。电 站锅炉利用热电联产技术，回收了部分被派入到环境的能量，理论上可使热效率 达到95%以上，但仍在自由能量的100%之内。目前，中国的工业锅炉设计效率 为80%，与世界先进水平相差不大，但由于管理水平差，实际运行效率只有65 %左右，大量的能源被浪费。本技术将颠覆传统锅炉的热效率总是低于100%的 概念，利用锅炉在制取蒸汽的同时吸收环境能量，使锅炉的热效率总是大于100 %，提高锅炉热效率即是节能减排。发明内容本发明的目的在于提供一种节能高效的附加能量式锅炉系统。 一种附加能量式锅炉系统节能方法，其特征在于依靠引射原理利用部分给水在低温低压下吸收环境热源或其他余热热量，以 该部分给水由液态汽化成汽态所需要的相变能量作为锅炉的附加输入能量，从而 提高锅炉效率。一种附加能量式节能锅炉系统，其特征在于组成如下锅炉给水分成三路，第一路连接锅炉的进水口，第二路连接蒸汽发生器的进 水口，第三路连接热交换器的进水口，该热交换器的热源为外界环境中的能量；上述蒸汽发生器的蒸汽出口经水分离器与分汽缸的进口相连，分汽缸的出口 与多级喷射器相连即分汽缸的多路出口分别与单个喷射器主喷嘴相连，第一级 喷射器的抽气管与上述热交换器的出汽口相连，次一级的喷射器的抽气管与上一 级喷射器的出口相连，最后一级喷射器的出口与锅炉的入口相连。利用锅炉在制取蒸汽的同时吸收环境能量，使锅炉的热效率提高，节能减排。 并且理论上打破了锅炉热效率100%的限制，可以超过100%;"以热制热"大大 提高了锅炉燃烧效率；可同时提供冷热源；环保节能，可节省大量一次能源；是 锅炉(蒸汽发生器)技术的一次重大理论技术突破，具有较大的理论实际价值。
图l是本发明的系统示意图。 图2是本发明循环制冷原理压焓图。图中标号名称1、锅炉，2、蒸汽发生器，3、水分离器，4、分汽缸，5、 热交换器，6、热源，7、 一级喷射器，8、 二级喷射器，9、三级喷射器，10、阀门，11、 给水，12、供汽(水)具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明的系统示意图。锅炉给水11分成三路，第一路连接锅炉1的进水口，第二路连接蒸汽发生器2的进水口，第三路连接热交换器5的进水口， 该热交换器5的热源为外界环境中的能量；上述蒸汽发生器2的蒸汽出口经水分 离器3与分汽缸4的进口相连，分汽缸的出口与多级喷射器相连即分汽缸的多 路出口分别与单个喷射器主喷嘴相连，第一级喷射器的抽气管与上述热交换器的 出汽口相连，次一级的喷射器的抽气管与上一级喷射器的出口相连，最后一级喷 射器的出口与锅炉1的入口相连。引射原理锅炉l内根据锅炉设计工况运行，出口状态可以是蒸汽或热水， 蒸汽发生器2设计工况参数应高于主锅炉1且可以调节，锅炉给水11经蒸汽发生器2吸收燃料的热量变成高温高压蒸汽，经水分离器3将水分离后进入分汽缸 4，分汽缸4设置三个喷射器出口， 一级喷射器7引射来自热交换器内的锅炉给 水ll，锅炉给水11汽化的能量来自外界环境的热源6，热源6可以是空气、水 等。以热交换器6内的锅炉给水11汽化温度2(TC时，饱和压力为2335Pa，主锅 炉1需供应饱和温度为120'C的蒸汽，饱和压力为198292Pa为例，设每级的引 射压比为8，此时辅助锅炉2的蒸汽参数为2335X83=1195520Pa， 一级喷射器 7出口蒸汽参数为18680Pa， 二级喷射器8出口蒸汽参数为149440Pa，三级喷射 器9出口蒸汽调整至高于主锅炉1需供应蒸汽的饱和压力198292Pa即可。锅炉给水11经节流阀4节流减压后成为过热水，因此其中部分水自行蒸发， 由于水蒸发所需要的热量只能从其余未汽化的水中吸取，结果使其余部分的水温 降低，其热量取自过热水自身，于是其余未汽化的过热水因热量被吸走而降温成 为饱和水，重新得到冷却。如上述蒸发器2实质上是一个汽水分离器，它将来自 节流后的汽水混合物分离开来，由于节流过程所引起锅炉给水11水的自行蒸发， 是在热交换器6内部进行，且吸收了热源的能量，这部分能量是锅炉热效率大于 100%的来源。由于工质自行蒸发所产生的低温低压蒸汽不断被一级喷射器7吸 收，所以蒸发器内的真空度能维持不变，如果蒸发温度合适，热交换器6可实现 制冷过程。由于盐(氯化钠或氯化钙等作为辅助制冷剂)水的凝固点可低于O'C， 进入热交换器6的内部可放置盐(氯化钠或氯化钙等作为辅助制冷剂)水，热源(水或其他工质)位于蒸发器的上部，利用其高度差，可实现经节流阀6减压到 蒸发压力P。后进入蒸发器的底部的温度高于0'C，蒸发器的上部温度低于于0°C(如-l(TC，蒸发压力为259Pa)，沿蒸发器高度的温度是递减的，解决了节流阀的结冰问题。理论分析图2.超能锅炉热力学方法及系统原理温焓图反映了本发明的的热力学原 理，辅助锅炉出口蒸汽压力为Pi，由状态点1经一级喷射器等熵膨胀至点5，引 射热交换器内锅炉给水变成点6，其压縮能量来自点5汽液混合物的速度能转化 而成的压力能，点8及点0分别表示点5对应的饱和液体状态及饱和蒸汽状态； 同理，由状态点1经二级喷射器等熵膨胀至点4，引射点6汽液混合物变成点7; 由状态点1经三级喷射器等熵膨胀至点3，引射点7汽液混合物变成点2;点2 即为主锅炉所对应的压力，并注入到主锅炉。热力计算-分析图2可知，超能部分来自由状态点1经一级喷射器等熵膨胀至点5的辅助锅炉蒸汽，以lkg上述蒸汽为基准，可得有关参数如下单位质量附加能量<formula>formula see original document page 6</formula> (式中A表示一级喷射器lkg 蒸汽引射的锅炉给水量，A表示单位质量焓)；单位质量制冷量;超能系数 <formula>formula see original document page 6</formula>100%(式中W2、 /i3分别表示二级、三级喷射器lkg蒸汽引射的前级锅炉汽液混合物 量，加表示环境温度下给水的焓值)。
权利要求
1.一种附加能量式锅炉系统节能方法，其特征在于依靠引射原理利用部分给水在低温低压下吸收环境热源或其他余热热量，以该部分给水由液态汽化成汽态所需要的相变能量作为锅炉的附加输入能量，从而提高锅炉效率。
2. —种附加能量式节能锅炉系统，其特征在于组成如下-锅炉给水(11)分成三路，第一路连接锅炉(1)的进水口，第二路连接蒸 汽发生器(2)的进水口，第三路连接热交换器(5)的进水口，该热交换器(5) 的热源为外界环境中的能量；上述蒸汽发生器(2)的蒸汽出口经水分离器(3)与分汽缸(4)的进口相 连，分汽缸的出口与多级喷射器相连即分汽缸的多路出口分别与单个喷射器主 喷嘴相连，第一级喷射器的抽气管与上述热交换器的出汽口相连，次一级的喷射 器的抽气管与上一级喷射器的出口相连，最后一级喷射器的出口与锅炉(1)的 入口相连。
3. 根据权利要求2所述附加能量式节能锅炉系统，其特征在于所述多级 喷射器总共为三级。
4. 根据权利要求2—3任一所述附加能量式节能锅炉系统，其特征在于除 最后一级喷射器的出口与锅炉的进口相连外；其他每级喷射器的出口也均经控制 阀与锅炉的进口相连。
5.根据权利要求1所述附加能量式节能锅炉系统，其特征在于热交换器的 热源侧温度低于工质冰点时，热交换器的工质侧添加有使冰点降低的盐类化合 物。
全文摘要
一种附加能量式节能锅炉系统及节能方法，属于锅炉的节能增效技术领域。该方法依靠引射原理利用部分给水在低温低压下吸收环境热源或其他余热热量，以该部分给水由液态汽化成汽态所需要的相变能量作为锅炉的附加输入能量，从而提高锅炉效率。该系统包括锅炉(1)、蒸汽发生器(2)、水分离器(3)、分汽缸(4)、热交换器(5)、热源(6)、一级喷射器(7)、二级喷射器(8)、三级喷射器(9)、阀门(10)。该方法及系统使锅炉的热效率提高，节能减排。
文档编号F22D1/20GK101324329SQ200810124378
公开日2008年12月17日 申请日期2008年6月27日 优先权日2008年6月27日
发明者夏文庆 申请人:南京航空航天大学