專利名稱：一種風(fēng)能蒸汽鍋爐機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸汽鍋爐，尤其是利用環(huán)境能量的蒸汽鍋爐。
背景技術(shù)：
蒸汽鍋爐是利用燃料燃燒釋放的熱能或其他熱能加熱水或其他工質(zhì)，以生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)(溫度、壓力)和品質(zhì)的蒸汽、熱水或其他工質(zhì)的設(shè)備，一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能、高溫?zé)煔獾臒崮艿刃问剑?jīng)過(guò)鍋爐轉(zhuǎn)換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或者有機(jī)熱載體。傳統(tǒng)的蒸汽鍋爐在制取蒸汽的時(shí)候需要消耗大量的高品位能源，而且燃盡的然劉通常會(huì)遺留燃料渣需要集中處理，不利于環(huán)保節(jié)能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的用高品位能驅(qū)動(dòng)的蒸汽鍋爐，本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)需利用高品位能驅(qū)動(dòng)的蒸汽鍋爐。一種風(fēng)能蒸汽鍋爐，有蒸發(fā)室和預(yù)熱室，其特征在于風(fēng)能蒸汽鍋爐由風(fēng)能動(dòng)力單元、熱泵機(jī)組、蒸汽鍋爐、冷卻塔和脫水器組成，其中風(fēng)能動(dòng)力單元包括風(fēng)葉和行星齒輪變速器，熱泵機(jī)組包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流單元，風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)葉帶動(dòng)行星齒輪變速器， 變速器連帶壓縮機(jī)運(yùn)行，壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)工質(zhì)氣相變化，利用工質(zhì)汽化吸熱、液化放熱的性質(zhì)， 在蒸發(fā)器一端與環(huán)境交換熱量，在冷凝器一端放熱，冷凝器和蒸汽鍋爐耦合在一起，把熱量傳導(dǎo)給蒸汽鍋爐，蒸發(fā)器與冷卻塔通過(guò)換熱器耦合在一起，間接與室外環(huán)境換熱，冷凝塔的工質(zhì)采用一定濃度范圍的低冰點(diǎn)的某種物質(zhì)的水溶液，配合一個(gè)脫水器以保持其工質(zhì)濃度。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的蒸汽爐在使用過(guò)程中，相比電加熱蒸汽，可以節(jié)省 2/3的電能損耗，其COP ^ 3. 0，吸收的是空氣中蘊(yùn)涵的低品位熱量，有效利用起風(fēng)能直接應(yīng)用到蒸汽鍋爐，省去大量高品位能源加熱至去蒸汽，或者一些因先利用風(fēng)能發(fā)電，再用電能驅(qū)動(dòng)蒸汽鍋爐的中間冗雜環(huán)節(jié)和弊端，除脫水器需要少量電能驅(qū)動(dòng)以外全部能量來(lái)自環(huán)境風(fēng)能，因?yàn)槭彝鈾C(jī)蒸發(fā)器與室外空氣間接換熱，蒸發(fā)器與冷卻塔耦合避免了熱泵機(jī)組冬季制熱與環(huán)境直接接觸而產(chǎn)生霜凍，所以冬季蒸汽鍋爐制蒸汽不會(huì)結(jié)霜，在確保正常運(yùn)行的同時(shí)又提高了制蒸汽效率，乙二醇水溶液作為載冷劑冰點(diǎn)較低，冬季室外溫度不足以使其凝固，以保證蒸發(fā)器與環(huán)境持續(xù)換熱，脫水器確保乙二醇溶液的濃度保持在一定的范圍內(nèi)， 從而穩(wěn)定其凝點(diǎn)。


附圖1是本發(fā)明蒸汽鍋爐機(jī)組的工作原理圖。其中1，風(fēng)葉；2，行星齒輪變速器；3，壓縮機(jī)；4，蒸汽機(jī)；5，節(jié)流單元；6，蒸發(fā)器； 7，冷卻塔；8，脫水器。
附圖2是本發(fā)明蒸汽鍋爐爐腔的工作原理圖。其中9，浮球；10，蒸發(fā)室；11，保溫材料；12，連通管；13，空氣能加熱單元；14，空
氣能冷卻單元；15，預(yù)熱室；16，進(jìn)水管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。在附圖1中，環(huán)境風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)葉(1)，風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)行星齒輪變速器(2)，行星齒輪變速器將風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)大化，高速率的機(jī)械能帶動(dòng)壓縮機(jī)(3)的運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)將工質(zhì)壓縮實(shí)現(xiàn)工質(zhì)的氣相變化，汽態(tài)工質(zhì)進(jìn)入蒸汽鍋爐(4)內(nèi)液化放熱，制造蒸汽，而后經(jīng)節(jié)流閥(5)進(jìn)入蒸發(fā)器(6)內(nèi)，在節(jié)流閥節(jié)流的作用下工質(zhì)變?yōu)楦邏阂簯B(tài)，在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)汽化吸熱，與冷卻塔(7)強(qiáng)制換熱，吸收環(huán)境能量，再進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)壓縮，完成一個(gè)循環(huán)；蒸發(fā)器與冷卻塔耦合，蒸發(fā)器通過(guò)換熱器與冷卻塔強(qiáng)制換熱；冷凝塔的工質(zhì)采用一定濃度范圍的低冰點(diǎn)的某種物質(zhì)的水溶液，冷卻塔配合設(shè)置脫水器(8)，在冷卻塔內(nèi)溶液濃度低于20%時(shí)，脫水器工作過(guò)濾除水分，使溶液濃度提高，被濾除的水分被排出。在附圖2中，冷水由進(jìn)水管(16)進(jìn)入預(yù)熱室(1 被冷卻單元(14)進(jìn)行預(yù)熱，然后通過(guò)連接管(1 和浮球(9)進(jìn)入蒸發(fā)室(10)，液態(tài)水繼續(xù)吸收熱量，然后變成蒸汽從噴氣孔噴出，預(yù)熱室(15)和蒸發(fā)室(10)用保溫材料(11)相隔開，蒸發(fā)室(10)內(nèi)的空氣能加熱單元(1 與預(yù)熱室(1 內(nèi)的空氣能冷卻單元(14)連通，加熱工質(zhì)經(jīng)過(guò)加熱單元(15)然后進(jìn)入冷卻單元(14)，這樣加工工質(zhì)溫度會(huì)進(jìn)一步降低，可以從環(huán)境中吸收更多的熱量，提高C0P，達(dá)到更好的節(jié)能效果。其中，蒸汽鍋爐的爐腔于由浮球、蒸發(fā)室、保溫外殼、連通管、空氣能加熱單元、空氣能冷卻單元、預(yù)熱室、進(jìn)水管組成，冷水由進(jìn)水管進(jìn)入預(yù)熱室，然后通過(guò)連接管和浮球進(jìn)入蒸發(fā)室，預(yù)熱室和蒸發(fā)室用保溫材料相隔開，蒸發(fā)室內(nèi)的空氣能加熱單元與預(yù)熱室內(nèi)的空氣能冷卻單元連通，加熱工質(zhì)經(jīng)過(guò)加熱單元然后進(jìn)入冷卻單元。風(fēng)能動(dòng)力單元由風(fēng)葉和行星齒輪變速器組成，風(fēng)葉負(fù)責(zé)采集風(fēng)能，把風(fēng)能變?yōu)轵?qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作的機(jī)械能，通過(guò)行星齒輪變速器傳導(dǎo)給熱泵機(jī)組的壓縮機(jī)。熱泵機(jī)組的壓縮機(jī)采用離心式壓縮機(jī)，離心式壓縮機(jī)的氣量大、運(yùn)轉(zhuǎn)率高，能夠滿足本發(fā)明高要求的壓縮。蒸發(fā)器與冷卻塔利用導(dǎo)熱單元通過(guò)聯(lián)通或者其他方式耦合在一起，聯(lián)通方式時(shí)， 導(dǎo)熱單元采用套管式換熱器，利用換熱器與冷凝塔換熱，采用耦合式時(shí)，蒸發(fā)器設(shè)置在冷卻塔內(nèi)，在傳遞的過(guò)程中不會(huì)外泄熱量，沒(méi)有熱量損失。冷卻塔內(nèi)的工質(zhì)采用20 50%濃度的乙二醇溶液，其冰點(diǎn)隨著乙二醇在水溶液中的濃度變化而變化，濃度在59%以下時(shí)，水溶液中乙二醇濃度升高冰點(diǎn)降低，但濃度超過(guò) 59%后，隨著乙二醇濃度的升高，其冰點(diǎn)呈上升趨勢(shì)。冷卻塔配合設(shè)置脫水器，脫水器有兩種蒸發(fā)式和滲透式，蒸發(fā)式脫水器利用環(huán)境能蒸發(fā)水分，使乙二醇水溶液中的水分受熱蒸發(fā)或利用水分子的自由運(yùn)動(dòng)蒸發(fā)水分以提高水溶液濃度；滲透式脫水器利用滲透膜施以滲透壓力，從而濾除乙二醇溶液當(dāng)中的水分，使溶液保持在一定的濃度范圍內(nèi)，穩(wěn)定乙二醇水溶液的冰點(diǎn)，確保冬季正常工作。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)能蒸汽鍋爐，有蒸發(fā)室和預(yù)熱室，其特征在于風(fēng)能蒸汽鍋爐由風(fēng)能動(dòng)力單元、 熱泵機(jī)組、蒸汽鍋爐、冷卻塔和脫水器組成，其中風(fēng)能動(dòng)力單元包括風(fēng)葉和行星齒輪變速器，熱泵機(jī)組包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流單元，風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)葉帶動(dòng)行星齒輪變速器，變速器連帶壓縮機(jī)運(yùn)行，壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)工質(zhì)氣相變化，利用工質(zhì)汽化吸熱、液化放熱的性質(zhì)，在蒸發(fā)器一端與環(huán)境交換熱量，在冷凝器一端放熱，冷凝器和蒸汽鍋爐耦合在一起，把熱量傳導(dǎo)給蒸汽鍋爐，蒸發(fā)器與冷卻塔通過(guò)換熱器耦合在一起，間接與室外環(huán)境換熱，冷凝塔的工質(zhì)采用一定濃度范圍的低冰點(diǎn)的某種物質(zhì)的水溶液，配合一個(gè)脫水器以保持其工質(zhì)濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能蒸汽鍋爐機(jī)組，蒸汽鍋爐爐腔由浮球、蒸發(fā)室、保溫外殼、連通管、空氣能加熱單元、空氣能冷卻單元、預(yù)熱室、進(jìn)水管組成，冷水由進(jìn)水管進(jìn)入預(yù)熱室，然后通過(guò)連接管和浮球進(jìn)入蒸發(fā)室，預(yù)熱室和蒸發(fā)室用保溫材料相隔開，蒸發(fā)室內(nèi)的空氣能加熱單元與預(yù)熱室內(nèi)的空氣能冷卻單元連通，加熱工質(zhì)經(jīng)過(guò)加熱單元然后進(jìn)入冷卻單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能蒸汽鍋爐機(jī)組，風(fēng)能動(dòng)力單元由風(fēng)葉和行星齒輪變速器組成，風(fēng)葉負(fù)責(zé)采集風(fēng)能，把風(fēng)能變?yōu)轵?qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作的機(jī)械能，通過(guò)行星齒輪變速器傳導(dǎo)給熱泵機(jī)組的壓縮機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能蒸汽鍋爐機(jī)組，熱泵機(jī)組的壓縮機(jī)采用離心式壓縮機(jī)， 離心式壓縮機(jī)的氣量大、運(yùn)轉(zhuǎn)率高，能夠滿足本發(fā)明高要求的壓縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能蒸汽鍋爐機(jī)組，蒸發(fā)器與冷卻塔利用導(dǎo)熱單元通過(guò)聯(lián)通或者其他方式耦合在一起，聯(lián)通方式時(shí)，導(dǎo)熱單元采用套管式換熱器，利用換熱器與冷凝塔換熱，采用耦合式時(shí)，蒸發(fā)器設(shè)置在冷卻塔內(nèi)，在傳遞的過(guò)程中不會(huì)外泄熱量，沒(méi)有熱量損失。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能蒸汽鍋爐機(jī)組，冷卻塔內(nèi)的工質(zhì)采用20 50%濃度的乙二醇溶液，其冰點(diǎn)隨著乙二醇在水溶液中的濃度變化而變化，濃度在59%以下時(shí)，水溶液中乙二醇濃度升高冰點(diǎn)降低，但濃度超過(guò)59%后，隨著乙二醇濃度的升高，其冰點(diǎn)呈上升趨勢(shì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能蒸汽鍋爐機(jī)組，冷卻塔配合設(shè)置脫水器，脫水器有兩種 蒸發(fā)式和滲透式，蒸發(fā)式脫水器利用環(huán)境能蒸發(fā)水分，使乙二醇水溶液中的水分受熱蒸發(fā)或利用水分子的自由運(yùn)動(dòng)蒸發(fā)水分以提高水溶液濃度；滲透式脫水器利用滲透膜施以滲透壓力，從而濾除乙二醇溶液當(dāng)中的水分，使溶液保持在一定的濃度范圍內(nèi)，穩(wěn)定乙二醇水溶液的冰點(diǎn)，確保冬季正常工作。
全文摘要
一種風(fēng)能蒸汽鍋爐機(jī)組，涉及到風(fēng)能到蒸汽鍋爐的應(yīng)用發(fā)面，利用風(fēng)能動(dòng)力單元直接將采集到的風(fēng)能用在蒸汽鍋爐的運(yùn)行，節(jié)省大量因加熱工質(zhì)所需的高品位能，風(fēng)能蒸汽鍋爐機(jī)組由風(fēng)能動(dòng)力單元、熱泵機(jī)組、蒸汽鍋爐、冷卻塔和脫水器組成，其中風(fēng)能動(dòng)力單元包括風(fēng)葉和行星齒輪變速器，熱泵機(jī)組包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、節(jié)流單元和冷凝器，蒸發(fā)器耦合冷卻塔間接與環(huán)境換熱，避免冬季制熱蒸發(fā)器結(jié)霜，本發(fā)明適用于一些大中小型辦公、生活、娛樂(lè)場(chǎng)所的取暖供熱、空氣加濕，以及需求蒸汽的相關(guān)單位，例如游泳池、乳制品加工、啤酒釀造、冷軋鍛造、冷庫(kù)及室內(nèi)種植和恒溫養(yǎng)殖等行業(yè)。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102261639SQ201110147629
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者楊貽方 申請(qǐng)人:楊貽方