[发明专利]自然循环锅炉水动力的高效利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种自然循环锅炉水动力的高效利用系统，属于电站以及工业锅炉设备能量回收与高效利用地领域。

背景技术

目前锅炉的水循环系统可分为三类，自然循环、强制循环和混合循环。

自然循环利用下降管与水冷壁的密度差为循环动力，可以不借助外加动力自然地循环起来，用于汽包炉；强制循环即利用水泵产生的压力提供循环动力，用于直流炉中；混合循环是综合利用自然循环和强制循环提供循环动力，用于高参数的汽包炉。

对于大部分自然循环锅炉，由密度差产生的动压头在0.05 MPa~0.1 MPa之间，这部分循环动力目前皆采用节流圈、管道阻力等沿程阻力平衡抵消，高品质的动能转化成为了低品质的内能，有着很大的不可逆损失，这部分能量没有得到利用。

这部分能量长期以来没有得到重视，在能源匮乏的今天，从现有的自然循环锅炉中，还可以回收数量十分可观的能量。

发明内容

本发明提出的自然循环锅炉水动力的高效利用系统，目的是采用微型水轮机回收自然循环锅炉中富余的水动力，将其转化为机械能，并能够把高品质的动能充分利用，减少自然循环系统中沿程阻力造成的不可逆损失。

本发明为解决上面技术问题所采用的技术方案是包括汽包、给水泵、下降管、节流阀、微型水轮机、下联箱、水冷壁、蒸汽出口所构成的自然循环锅炉压头的高效利用系统。

所述的自然循环锅炉水动力高效利用的系统为在下降管底部并联一个微型水轮机，通过将下降管中水流引入水轮机发电实现。

所述汽包，内含有汽水混合物，为下降管提供下降的冷水，并接收上升管中的汽水混合物。

所述给水泵，可将省煤器中加热后的给水注入汽包。

所述下降管，从汽包引出，在炉膛内不受热。

所述节流阀，可通过开关两个节流阀，改变水流方向，并可用于设备检修。

所述微型水轮机，位于下降管底部，可将自然循环的富余的压头转化为电能或者机械能输出做工。

所述下联箱，将水汇集，再分配给上升管，使得水流量分配更加均匀。

所述水冷壁，吸收炉膛内热量，加热管水，完成水的吸热气化过程。

所述蒸汽出口，将汽包中的上部蒸汽放出，经过过热器后进入汽轮机内做功。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做出示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。图1为本发明的自然循环锅炉压头的高效利用系统示意图。

图1中：

1.蒸汽出口；2. 给水泵；3. 下降管；4. 节流阀；5. 节流阀；6. 微型水轮机；7. 下联箱；8. 热负荷；9. 水冷壁；10. 汽包。

具体实施方式

结合图1可以看出自然循环锅炉水动力的高效利用的实施过程是：给水泵给水入汽包，经各个下降管流入循环系统，在下降管下部有一个分流，可以选择流入微型水轮机，之后再流入下联箱汇集，集中后再次分配到各上升管中，即水冷壁，最后回到汽包，经过汽包内的汽水分离器，将水汽分离，蒸汽由蒸汽出口放出，进入下一级加热器中继续加热，水再回到下层，继续循环。

本发明提出的自然循环锅炉水动力的高效利用的运行过程是：在自然循环系统建立循环后，在循环动力存在富余，或者可以人为地减少沿程阻力的情况下，可以通过控制两个节流阀的开度，改变下降管中的流量，使得下降管中部分或全部的流量改流过微型水轮机发电或做功利用，以此将自然循环的富余动力更加充分地利用起来，同时也起到了替代节流圈、管壁阻力等控制水流速度的作用。

本发明所述实施方案，其核心思想是：自然循环锅炉的自循环动力充沛，但目前普遍采用阻力抵消该部分动力，使得循环能够稳定进行，本发明的核心就是要利用这部分动力的能量，而不是消耗在沿程阻力损失上，因此引入微型水轮机，既能按照实际需要，精准地为系统提供所需的阻力，平衡循环动力，同时又能将该部分动力转化为机械能，而不是阻力所产生的内能，提高了能量转化的品质，减少了不可逆损失，实现了富余动力的回收利用，以此提高了能量的利用效率。

所述实施方案，可通过调节节流阀控制流经水轮机的水的流量，以此控制自然循环系统的阻力分配与平衡。

所述实施方案，可通过采用不同型号的微型水轮机，适用于不同参数的自然循环汽包炉。