一种闭循环相变超导蒸汽机的制作方法

本发明涉及蒸汽换热领域，具体是一种闭循环相变超导蒸汽机。

背景技术：

1、蒸汽发生器是一种利用燃料或其他能源将水加热成热水或蒸汽的设备，是现代工业和日常生活中不可或缺的重要设备。蒸汽发生器的工作原理基于热交换，通过燃烧燃料或其他方式产生热量，将水加热转化为蒸汽，再经过处理生成所需温度和压力的蒸汽。在工业生产中，蒸汽发生器常用于提供动力、加热、干燥等；在发电领域，它是电站的重要组成部分，通过蒸汽驱动涡轮机发电；在民用领域，蒸汽发生器可用于提供暖气、热水以及进行食品加工等。

2、然而在现有的蒸汽发生器中因在工作中内部介质的流失导致缺水，需定时添加相关热媒介质，在添加热媒介质过程中外界空气进入，导致对内壁造成腐蚀，降低蒸汽机的使用寿命；同时，因热媒介质纯洁度差没有保证经常导致蒸汽机内部发生结垢，以及因补水系统故障未及时添加导致干烧爆炸、蒸汽质量差、热效率低、氮氧化物排放超标等问题。

3、针对以上问题，本发明提供了一种闭循环相变超导蒸汽机，以解决上述问题。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种闭循环相变超导蒸汽机，包括：蒸汽机主机，蒸汽机主机与全预混平面燃烧系统连接，在蒸汽机主机的顶部设置有二次侧换热器；

2、排污余热回收组件，一端与二次侧换热器连接，另一端与常压冷凝器连接；烟气余热回收组件，分别与蒸汽机主机和排污余热回收组件连接，并同时与二次侧换热器的进水端连接；

3、其中，烟气余热回收组件包括：承压节能器，在承压节能器上设置有烟气换热管，烟气换热管的一端与蒸汽机主机的烟气出口连接，另一端与常压冷凝器连接，用于将烟气热量进行置换；常压冷凝器为壳管式换热器，内部管层的一端与烟气换热管连接，另一端设置烟囱接口。

4、进一步，优选的，蒸汽机主机包括燃烧室，燃烧室与全预混平面燃烧系统连接，在燃烧室的一端与蒸汽机主机换热管束连接，蒸汽主机通过凝结水回水路管与二次侧换热器的二次侧凝结水集箱连接，蒸汽机主机的蒸汽出口管道与二次侧换热器的高温蒸汽集箱连接；

5、在燃烧室上还开设有观火孔。

6、进一步，优选的，二次侧换热器为多级并联的双层壳管式换热结构，包括壳层和内层部管层，壳层的上部与高温蒸汽集箱连通，下部与二次侧凝结水集箱连接；

7、内部管层与8下部与承压节能器的出水管连接，上部连通设置有二次侧蒸汽集箱。

8、进一步，优选的，承压节能器的进水端通过管路与排污余热回收组件连接。

9、进一步，优选的，排污余热回收组件包括高压水泵，高压水泵的进水口与常压冷凝器的出水口连接；在高压水泵的出水口设置有高压电子阀，高压电子阀与二次侧排污余热回收器的入水端连接，二次侧排污余热回收器的排水端通过高压管路与承压节能器的进水端连接。

10、进一步，优选的，二次侧排污余热回收器的排污入口端设置自动排污阀，自动排污阀通过二次侧排污管与二次侧进水集箱连接；二次侧排污余热回收器的排污出口端设置排污管。

11、进一步，优选的，常压冷凝器上还设置有常压凉水进口。

12、进一步，优选的，在二次侧换热器上还设置有液位计、手孔组件；以及在二次侧蒸汽集箱上设置有二次侧蒸汽出口；

13、二次侧蒸汽出口与用户用气端连接。

14、进一步，优选的，全预混平面燃烧系统包括二次混合腔，二次混合腔的一端与燃烧室连接，另一端设置变频风机和燃气进口。

15、进一步，优选的，还包括远程控制监控功能、水质检测系统；远程控制监控系统用于实时显示蒸汽机主机、排污余热回收组件和烟气余热回收组件运行工作状态，并根据各自运行工作状态进行控制调节优化调节；水质检测系统用于监测工作状态中水源质量。

16、与现有技术相比，本发明提供了一种闭循环相变超导蒸汽机，具备以下有益效果：

17、1、通过两次逆向换热，利用温度差提高换热效率。

18、第一次逆向换热：高温烟气刚排出蒸汽机主机时，承压节能器上设置的烟气换热管，快速将热量转移至承压节能器内的水源中，且承压节能器内的水源流动方向与烟气换热管内烟气的流动方向相反，从而进一步提高承压节能器内水源对高温烟气热量的吸收，提高承压节能器内的水源温度。

19、第二次逆向换热：经过第一次逆向换热后烟气温度出现明显降低，此时将该温度烟气引导至常压冷凝器内的换热管中，因常压冷凝器中水温为室温状态，显著低于烟气温度，从而通过增加温度差提高对烟气内余热置换的效果，同时常压冷凝器壳层的水源流动方向与管层中的烟气流动方向相反，进一步提高对烟气余热的置换效果，提高常压冷凝器内的初始水源温度。

20、综上通过对烟气排放的热量进行两次的逆向换热，大幅度提高二次侧换热器进水端温度，降低烟气排放温度，从而提高二次侧换热器将水源转化为蒸汽的效率。

21、2、壳管式换热器壳层内的蒸汽在与水源进行热量置换后，热量完成释放后凝结成水，汇聚到二次侧凝结水集箱内，二次侧凝结水集箱内的冷凝水通过凝结水回水管路回到锅炉内，从而形成了热媒介质的闭式自然循环，达到蒸汽机主机永久只烧一炉水，无补水装置，避免因水质问题导致蒸汽机结垢及蒸汽机主机缺水问题导致的故障风险。

22、3、全运混平面燃烧系统氮氧化物排放轻松达到20㎎/m3以下。

23、4、先进的控制系统及远程监控系统可实现整机无人值守。

技术特征：

1.一种闭循环相变超导蒸汽机，其特征在于：包括：蒸汽机主机(3)，所述蒸汽机主机(3)与全预混平面燃烧系统连接，在所述蒸汽机主机(3)的顶部设置有二次侧换热器(7)；

2.根据权利要求1所述的一种闭循环相变超导蒸汽机，其特征在于：所述蒸汽机主机(3)包括燃烧室，所述燃烧室与所述全预混平面燃烧系统连接，在所述燃烧室的顶部设置锅炉，所述锅炉通过凝结水回水路管(8)与所述二次侧换热器(7)的二次侧凝结水集箱(20)连接，所述锅炉的蒸汽出口管道(19)与所述二次侧换热器(7)的高温蒸汽集箱(23)连接；

3.根据权利要求2所述的一种闭循环相变超导蒸汽机，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种闭循环相变超导蒸汽机，其特征在于：所述承压节能器(6)的进水端通过管路与所述排污余热回收组件连接。

5.根据权利要求4所述的一种闭循环相变超导蒸汽机，其特征在于：所述排污余热回收组件包括高压水泵(4)，高压水泵的进水口(10)与常压冷凝器(5)的出水口连接；在所述高压水泵的出水口设置有高压电子阀(27)，所述高压电子阀(27)与二次侧排污余热回收器(9)的入水端连接，所述二次侧排污余热回收器(9)的排水端通过高压管路(11)与所述承压节能器(6)的进水端连接。

6.根据权利要求5所述的一种闭循环相变超导蒸汽机，其特征在于：所述二次侧排污余热回收器(9)的排污入口端设置自动排污阀(13)，所述自动排污阀(13)通过二次侧排污管(12)与所述二次侧进水集箱(21)连接；所述二次侧排污余热回收器(9)的排污出口端设置排污管(14)。

7.根据权利要求1所述的一种闭循环相变超导蒸汽机，其特征在于：所述常压冷凝器(5)上还设置有常压凉水进口(16)。

8.根据权利要求3所述的一种闭循环相变超导蒸汽机，其特征在于：在所述二次侧换热器(7)上还设置有液位计(18)、手孔组件(15)；以及在所述二次侧蒸汽集箱(22)上设置有二次侧蒸汽出口(17)；

9.根据权利要求2所述的一种闭循环相变超导蒸汽机，其特征在于：所述全预混平面燃烧系统包括二次混合腔，所述二次混合腔的一端与所述燃烧室连接，另一端设置变频风机(1)和燃气进口。

10.根据权利要求1所述的一种闭循环相变超导蒸汽机，其特征在于：还包括远程控制监控功能、水质检测系统；

技术总结
本发明公开了一种闭循环相变超导蒸汽机，其涉及蒸汽换热领域，包括蒸汽机主机，蒸汽机主机与全预混平面燃烧系统连接，在蒸汽机主机的顶部设置有二次侧换热器；排污余热回收组件，一端与二次侧换热器连接，另一端与常压冷凝器连接；烟气余热回收组件，分别与蒸汽机主机和排污余热回收组件连接，并同时与二次侧换热器的进水端连接。使用该蒸汽机二次侧换热器形成闭式往复循环系统，达到永久只烧一炉水，无补水装置，避免水质问题导致故障风险；以及利用废热回收组件和烟气余热回收组件对凉水进行预加热，降低燃料的使用与热量的损失。

技术研发人员：蒋云鹏,蒋云龙
受保护的技术使用者：山东鲁人热能设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/13