一种凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统及方法与流程

1.本公开属于节能技术领域，具体是涉及一种凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统及方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.由于环保的原因，燃煤、燃气小锅炉逐渐取缔，取而代之的只有热泵或者电锅炉，特别是需要用到蒸汽的工业领域，电蒸汽锅炉是最可靠方便的设备。
4.然而，电锅炉消耗高品位能源，制造品位相对较低的低压蒸汽，没有做到温度对口，梯级利用，虽然在转化效率上可以接近100％的效率，但是不可逆损失较大，经济性不高，迫切需要提高利用效率。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的技术问题，本公开提供了一种凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统及方法，一般工况下该系统可获得6％左右的节能收益，长期运行可节约大量电能，经济效益显著。
6.本公开至少一实施例提供了一种凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统，该系统包括用热设备，闪蒸器、预热节能器、电蒸汽锅炉以及喷射式压力混合器；
7.用热设备产生的蒸汽凝水分为两路，第一路通过节流阀与闪蒸器相连接，第二路通过水泵与电蒸汽锅炉相连通；所述闪蒸器与预热节能器相连通；所述预热节能器内设有冷凝器，该冷凝器能够向浸没其外表面的液体散热；电蒸汽锅炉与喷射式压力混合器动力蒸汽口相连通；闪蒸器和预热节能器分别与喷射式压力混合器的引射蒸汽口相连通；喷射式压力混合器的出汽口与用热设备连接。
8.进一步地，所述喷射式压力混合器与用热设备之间设有蒸汽包。
9.进一步地，所述冷凝器的入口连接压缩机，冷凝器的出口通过膨胀阀与空气能热泵蒸发器；所述空气能热泵蒸发器与压缩机连接。
10.进一步地，所述冷凝器中流通着制冷剂。
11.进一步地，所述电蒸汽锅炉设有电热器。
12.进一步地，闪蒸器的底部通过第一管路与预热节能器相连通。
13.进一步地，在电蒸汽锅炉的顶端通过第二管路与喷射式压力混合器动力蒸汽口相连通。
14.进一步地，冷凝器的散热温度略高于进入预热器的饱和凝水温度，在散热的同时加热饱和凝水，使其在温度不变的情况下汽化为蒸汽。
15.本公开至少一实施例还提供了基于上述任一项所述一种凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统的节能方法，该方法包括如下过程：
16.用热设备产生的蒸汽凝水第一部分通过水泵加压回流到电蒸汽锅炉中进行加热
形成高压蒸汽，所述高压蒸汽进入喷射式压力混合器的动力蒸汽口；
17.用热设备产生的蒸汽凝水中第二部分通过节流阀进入闪蒸器中进行低压气化形成负压蒸汽和负压饱和凝水，将所述负压饱和凝水送到预热节能器中再次进行低压汽化形成负压蒸汽，将闪蒸器和预热器中的负压蒸汽送至喷射式压力混合器的引射蒸汽口，在喷射式压力混合器中形成混合蒸汽，最后将混合蒸汽送入用热设备中。
18.进一步地，将所述混合蒸汽送入到蒸汽包中。
19.上述公开的实施例取得的有益效果如下：
20.本公开的电蒸汽锅炉节能系统用电设备产生蒸汽冷凝水一部分进入闪蒸器中低压汽化，同时进入未汽化的冷凝水进入预热节能器中低压汽化；用电设备产生蒸汽冷凝水的另一部分进入电蒸汽锅炉中形成饱和蒸汽，在喷射式压力混合器与闪蒸器和预热节能器中产生负压蒸汽混合形成混合蒸汽，这样可获得6％左右的节能收益，长期运行可节约大量电能，经济效益显著。
附图说明
21.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
22.图1为本公开实施例提供的一种凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统结构图。
23.图中：1、蒸汽凝水，2、节流阀，3、闪蒸器，4、预热节能器，5、液态水界面，6、负压蒸汽，7、空气能热泵的冷凝器，8、水泵，9、电蒸汽锅炉，10、电加热器，11、液态水界面，12、高压蒸汽，13、动力蒸汽，14、喷射式压力混合器，15、蒸汽包，16、用热设备，17、制冷剂，18、空气能热泵蒸发器，19、压缩机，20、膨胀阀。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
26.如图1所示，本公开实施例提供了一种凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统，该系统主要包括用热设备16、闪蒸器3、预热节能器4、电蒸汽锅炉9以及喷射式压力混合器14。
27.其中在所述用热设备16产生的蒸汽凝水1分为两个出路，分别为第一出路和第二出路。
28.所述第一出路通过水泵8与电蒸汽锅炉9相连接用于将用热设备产生的一部分蒸汽凝水升压输送至电蒸汽锅炉中见图1中液态水界面11。
29.进一步地，本实施例中的电蒸汽锅炉设有电加热器10，通过该电加热器对流入锅炉中的蒸汽凝水进行加热生成高压蒸汽12作为动力蒸汽13，同时电蒸汽锅炉的顶部与喷射式压力混合器右端的动力蒸汽口a通过第一管路相连通，这样通过电加热器产生的高压蒸
汽可以进入喷射式压力混合器中。
30.所述第二出路通过节流阀2与闪蒸器3相连接用于高温高压下的蒸汽凝水进行降温和降压，其中一部分在低压下汽化形成负压蒸汽6，另一部分降温为负压饱和凝水见图1中液态水界面5，所述闪蒸器3的底部通过第二管路与预热节能器4相连通，这样饱和凝水可自流到预热节能器中见图1中液态水界面5，所述预热节能器内设有空气能热泵的冷凝器7。
31.其中空气能热泵的冷凝器7与预热节能器外部的膨胀阀20、空气能热泵蒸发器18、空气压缩机19组成空气能热泵系统，在所述空气热能泵系统中流通着制冷剂17，通过这个空气热能泵系统可以为预热节能器提供55℃左右的热量用于将流入预热节能器中饱和凝水的低压汽化形成负压蒸汽6。
32.进一步地，所述闪蒸器和预热节能器的顶端通过管路与喷射式压力混合器的外壁上的引射蒸汽口b相连接，用于将闪蒸器和预热节能器中产生的负压饱和蒸汽6输送至喷射式压力混合器14中，与电蒸汽锅炉产生的高压饱和蒸汽形成混合蒸汽，并且在进入压力混合器中的高压蒸汽引射的作用下获得用户需求的低参数蒸汽，最终通过混合蒸汽出口c进入蒸汽包15中供用热设备12进行使用。
33.上述的无凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统的工作原理为：
34.蒸汽凝水1经过2节流阀进入3闪蒸器，一部分在低压下汽化，一部分降温为饱和凝水；由17制冷剂为工作介质，18、19、7和20构成空气能热泵系统，消耗一小部分电能，从空气中吸收热能，在4预热节能器里提供55℃左右的热量用于饱和凝水的低压汽化；由9电蒸汽锅炉通过电加热器10产生高参数饱和蒸汽(例如：＞0.6mpa)作为13动力蒸汽，通过14压力混合器使得4预热节能器里可以产生6负压蒸汽，并吸入b引射蒸汽口，最终形成混合蒸汽，从而获得满足用户需求的低参数蒸汽(例如：＞0.4mpa)。
35.除此之外，本公开还提供了一种上述电蒸汽锅炉节能系统的节能方法该方法主要包括以下过程：用热设备产生的蒸汽凝水第一部分通过水泵加压回流到电蒸汽锅炉中进行加热形成高压蒸汽，所述高压蒸汽进入喷射式压力混合器的动力蒸汽口；
36.用热设备产生的蒸汽凝水中第二部分通过节流阀进入闪蒸器中进行低压气化形成负压蒸汽和负压饱和凝水，将所述负压饱和凝水送到预热节能器中再次进行低压汽化形成负压蒸汽，将闪蒸器和预热器中的负压蒸汽送至喷射式压力混合器的引射蒸汽口，在喷射式压力混合器中形成混合蒸汽，最后将混合蒸汽送入蒸汽包中供用电设备使用。
37.下面以用热设备16产生的蒸汽凝水(温度85℃，压力0.35mpa，焓值为343.02kj/kg，总流量0.0111kg/s)为例进行能源转化：
38.其中上述蒸汽凝水中的0.01kg/s经过水泵8加压至1.0mpa回流到电蒸汽锅炉9，电功率应该不超过0.2kw；另外0.0011kg/s经过节流阀2进入闪蒸器3，闪蒸器内部为负压，压力0.016mpa，5％汽化，95％降温为55℃饱和凝水，凝水自流到预热节能器4，在热泵冷凝器7持续供热条件下蒸发为负压蒸汽6，饱和蒸汽压力0.016mpa，热泵冷凝器的加热功率应为2.61kw，按照热泵的制热cop为3.0计算，热泵压缩机的消耗电功率0.87kw。另外，进入电蒸汽锅炉9的85℃、1.0mpa的凝水升温至180℃，并变为饱和蒸汽，也就是动力蒸汽13，焓值2777.1kj/kg，消耗电功率24.34kw。180℃、1.0mpa的动力蒸汽引射55℃、0.016mpa的负压蒸汽，获得0.4mpa、153℃的过热蒸汽，引射系数为0.11，也就说，动力蒸汽0.01kg/s，负压蒸汽0.0011kg/s，混合蒸汽0.0111kg/s，即进入蒸汽包15的再生蒸汽流量为0.0111kg/s。由凝水
到再生蒸汽的过程，总耗电量是25.41kw。如果用蒸汽锅炉直接从85℃的回流凝水产生0.4mpa、153℃的蒸汽，电功率为27.02kw，其中包括水泵的功率，可见，本发明可以节约1.61kw的电能，节能率为6.0％。该系统的能耗，受环境温度影响，冬季和夏季有所区别，但都有较好的节能效果，除了特别严寒的一些地区不适用外，适用于我国大部分地区。
39.所以本公开的一种凝水循环的电蒸汽锅炉节能系统及方法在一般工况下可获得6％左右的节能收益，长期运行可节约大量电能，经济效益。
40.上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。