[发明专利]一种可使蒸汽发生器增效节能的方法——热能直接传递法

说明书

本方法适用于各种蒸汽发生器，属于热力工程领域。

现在应用的各种蒸汽发生器(锅炉)，给工质(水)加热的方法都采用有介质的间接加热，就是通过介质(炉壁)将燃烧热以对流的方式传给工质，使工质达到所需温度，即热能的间接传递。这种传递方式有着很大的缺点，即由于火焰与燃气向工质传热时需形成很大的温差，至使所排放的烟气带走了燃料的很大一部分燃烧热(据《工程热力学和传热学》中介绍：锅炉的烟气和锅炉的其它部分损失燃烧热约56％)。这样即浪费了大量的燃料，也使大气受到很大程度的污染。

本发明的目的在于提供一种可使各种蒸汽发生器能够充分利用燃料的燃烧热，提高蒸汽发生器的热效率，节约能源，化简蒸汽发生器的结构，降低制造成本，且减少对大气污染的一种方法——热能直接传递法。

“热能直接传递法”的基本内容是：把原有的蒸汽发生器(锅炉)改制成以一个燃烧室和一个汽化室为主体的新型蒸汽发生器，使燃料在所述燃烧室中充分燃烧，其高温燃气、烟气通过汽化屏进入汽化室，再将水雾喷入汽化室，水雾将迅速吸热汽化成所需蒸汽，即燃料的燃烧热不通过任何介质而直接传递给工质(水)，从而完成热能传递过程。

应用本方法，不仅可使所排放烟气的温度大大降低，充分利用了燃料的燃烧热，将现有蒸汽发生器(锅炉)的热效率提高一倍以上，而且还可大大化简现有锅炉的结构，降低制造成本，而且能大大净化所排放的烟气，减小对大气的污染。

下面结合附图将“热能直接传递法”应用于燃料为燃油、燃气、燃煤之新型蒸汽发生器的基本结构和热能传递方法、热循环的过程作具体说明：

一、工质为热水、燃料为燃油或燃气的新型蒸汽发生器及热循环系统见图1。首先燃料经喷咀1喷入燃烧室2，空气由空气射流孔3喷入燃烧室2，与燃料混合燃烧，燃烧完毕的高温燃气和烟气由汽化屏4的鱼鳞孔及紊流器6与汽化屏4之间的缝隙进入汽化室8。水由水泵7加压后经水雾喷咀5喷向汽化屏4，大部分的水雾被汽化屏汽化，小部分水雾则未到达汽化屏就已被高温燃气汽化，蒸汽在汽化室内与高温燃气、烟气充分混合并变为过热蒸汽，而后经管道进入热交换器。热交换器中设有蒸汽减速扩散器9、水雾喷头10若干个，水雾喷头分层排列并喷出水雾，蒸汽与水雾换热后共同变为所需热水被送往用热处14，工质水放热后由回水泵12将其送回到水泵7和水雾喷咀10。CO₂与NO_x等废气经废气排放阀11排入大气，用热处14与回水泵12之间设有水并13，至此完成一个热能传递与热循环过程

二、工质为蒸汽、燃料为燃油或燃气的新型蒸汽发生器，及热循环系统参见图2，该蒸汽发生器的基本结构与所述工质为热水的燃油、燃气的新型蒸汽发生器的结构相同，所不同的是因工质是蒸汽，所以在热循环系统中不用热交换器，而是将所产生的蒸汽直接送至用热处12，并在用热处12的末端设置热水井10和废气排放口11。

应用“热能直接传递法”的燃油、燃气的新型蒸汽发生器应注意以下几点：

1、水雾的棵粒要尽可能细小。

2、水雾的喷射要有足够的速度。

3、汽化室要有足够的紊流强度。

三、工质为热水燃料为煤粉或水煤浆的新型蒸汽发生器及热循环系统，参见图3，其基本结构为：由燃烧器1，燃烧室2，汽化屏3，紊流器4，水雾喷咀5，汽化室7，排渣室8，排渣器17，除尘器9，过滤器10等构成新型蒸汽发生器。由蒸汽减速扩散器11，低压水雾喷射装置12等构成热交换器。其热能传递的方式和热循环的过程是：燃料与空气经燃烧器1喷入燃烧室2，充分燃烧后的灰渣落入排渣室8A，再经排渣器17送入排渣室8B，剩余的灰尘与高温燃气、烟气通过汽化屏3进入汽化室7，水雾经喷咀5喷向汽化屏3，汽化室如前所述将水雾变成高温蒸汽，蒸汽中的灰尘经除尘器9，过滤器10滤出落入排渣室8B，高温蒸汽与烟气通过蒸汽减速扩散器11在热交换器中与水雾换热后变为热水，经管道进入用热处16，CO₂、NO_x等废气经热交换器末端的排气阀13排入大气。热水经过用热处放热后回到水井15，再经回水泵14供给喷咀12和水泵6，至此完成热能的直接传递和热循环过程。