CN103759238B - 热能转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能量转换领域，尤其涉及热能转换装置。该装置，包括外壳、内壳、可燃气体输入管道、蒸汽输出管道和用于燃烧可燃气体的燃烧器；外壳和内壳均为密闭中空腔体，内壳置于外壳内，且外壳和内壳之间具有用于储存水的环状间隙；外壳上设置有用于向环状间隙注水的进水口；燃烧器设置在内壳中，其与可燃气体输入管道的一端相连通；可燃气体输入管道的另一端穿过内壳和外壳，用于与外界供气装置相连；内壳的内壁上，靠近燃烧器，相对设置有用于将环状间隙中的水喷出的水雾喷嘴；蒸汽输出管道穿过内壳和外壳，且与燃烧器相对设置，用于将内壳中的蒸汽排出。本发明提供的热能转换装置产生热能效率高，热能损耗低；对环境和大气没有污染。

Description

热能转换装置

技术领域

本发明涉及能量转换领域，具体而言，涉及热能转换装置。

背景技术

传统的热能转换装置主要是锅炉。锅炉能够对燃料中的化学能、电能、高温媒介的热能等形式进行转换，然后向外界输出具有一定热能的蒸汽、热水或有机热载体。锅炉中产生的热水和蒸汽能够直接为工业生产和人民生活提供热能；也可以通过蒸汽动力装置转换为机械能；或者，再通过发电机将产生的机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。

相关技术中，根据锅炉使用的燃料种类不同，可以将锅炉分成燃煤锅炉、燃油锅炉、煤粉锅炉、电加热锅炉，电机热锅炉在使用过程中需要消耗大量的电，致使锅炉的使用成本增加；而燃煤锅炉、燃油锅炉、煤粉锅炉等燃料锅炉，在使用的过程中产生大量的锅炉烟气，由于锅炉烟气中含有大量的粉尘（飞灰、炭黑等）、硫和氮的氧化物，故对排放周围的环境和大气造成了巨大的污染。虽然传统的热能转换装置采用对燃料燃烧前进行处理、对锅炉烟气进行除尘、脱硫和脱硝、借助高烟囱降低锅炉附近地区大气中污染物的浓度等措施，能够在一定程度上降低对环境、大气的污染；但这些措施不能从根本上消除锅炉烟气对环境和大气的污染，不但增加了热能转换装置的制造和使用成本，而且造成了热能的巨大损耗。

发明内容

本发明的目的在于提供热能转换装置，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了热能转换装置，包括外壳、内壳、可燃气体输入管道、蒸汽输出管道和用于燃烧可燃气体的燃烧器；

外壳和内壳均为密闭中空腔体，内壳置于外壳内，且外壳和内壳之间具有用于储存水的环状间隙；

外壳上设置有用于向环状间隙注水的进水口；燃烧器设置在内壳中，其与可燃气体输入管道的一端相连通；可燃气体输入管道的另一端穿过内壳和外壳，用于与外界供气装置相连；

内壳的内壁上，靠近燃烧器，相对设置有用于将环状间隙中的水喷出的水雾喷嘴；

蒸汽输出管道穿过内壳和外壳，且与燃烧器相对设置，用于将内壳中的蒸汽排出。

进一步来说，还包括水雾挡板，水雾挡板设置在内壳中，其与内壳之间具有用于蒸汽通过的环状缝隙；水雾挡板设置在蒸汽输出管道和水雾喷嘴之间。

较好地，水雾挡板为弧形板，且其朝蒸汽输出管道方向凸起。

进一步来说，还包括气体混合泵，气体混合泵与可燃气体输入管道远离燃烧器的一端连接；可燃气体输入管道通过气体混合泵与外界供气装置相连。

进一步来说，还包括凝结水调节阀，凝结水调节阀设置在内壳上，且置于水雾挡板和蒸汽输出管道之间，用于将冷凝水排入环状间隙中。

进一步来说，还包括蒸汽输出泵，蒸汽输出泵与蒸汽输出管道远离燃烧器的一端连接。

较好地，水雾喷嘴为螺旋水雾喷嘴。

本发明实施例提供的热能转换装置，可燃气体经可燃气体输入管道输送至燃烧器中，可燃气体被燃烧器点燃在内壳中燃烧。环转间隙中储存的水经水雾喷嘴以水雾的形式喷射至燃烧器上，燃烧的火焰瞬间将水雾转化成大量的水蒸气聚集在内壳中。内壳中的水蒸气通过蒸汽输出管道输出，供外界利用。本发明提供的热能转换装置与传统的热能转换装置相比，不但产生热能效率高，热能损耗低；而且不会排出污染环境或大气的锅炉烟气，对环境和大气没有污染。另外，本发明提供的热能转换装置能够有效的降低传统热能转换装置对煤、电等能源的依赖，降低了使用成本；且本发明提供的热能转换装置，制造工艺简单，制造成本低；不但适用于日常生活取暖使用，而且也适用于电站、船舶、机车和工矿企业等应用蒸汽的行业，适用范围广。

附图说明

图1示出了本发明提供的热能转换装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供的热能转换装置，包括外壳100、内壳101、可燃气体输入管道112、蒸汽输出管道105和用于燃烧可燃气体的燃烧器111。外壳100和内壳101均为密闭中空腔体。外壳100和内壳101的形状可以为本领域内任何公知的立体形状，譬如矩形体、椭球体、多面体、不规则立方体等，只要其是密闭中空腔体，均适用于本实施例。其材质也可以采用本领域内，任何公知的材质制成，譬如金属材质等，可以根据具体的应用条件，选择不同的材质。

内壳101置于外壳100内，内壳101与外壳100可以是固定连接，当然也可以采用能拆卸的连接方式与外壳100连接在一起。如果采用能拆卸的方式连接，外壳100上应设置有能将内壳101取出的开口，譬如外壳100可以包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体采用能拆卸的方式连接在一起，形成密闭中空腔体。若要取出内壳101时，将第一壳体和第二壳体分开，将内壳101取出。这样设计，不但能够便于对内壳101的维护和更换，而且有效的避免了由于内壳101或者内壳101中其他部件损坏，致使热能转换装置需要全部更换的缺陷，有效的降低了维修和使用成本。外壳100和内壳101之间具有用于储存水的环状间隙102。外壳100上设置有用于向环状间隙102注水的进水口106。通过进水口106将水输送至环状间隙102中，当然注水口上可以设置有用于防止环状间隙102中水外流的止水阀或者密封盖。燃烧器111设置在内壳101中，其与可燃气体输入管道112的一端相连通。燃烧器111可以为本领域内任何公知的燃烧器111，只要能将混合的可燃气体点燃，均适用于本实施例。可燃气体输入管道112的另一端穿过内壳101和外壳100，用于与外界供气装置相连。内壳101的内壁上，靠近燃烧器111，相对设置有用于将环状间隙102中的水喷出的水雾喷嘴103。通过将水雾喷嘴103相对设置在内壳101的内壁上，能够使水雾均匀的喷射到燃烧器111上，使产生的蒸汽均匀的分布在内壳101中，有效的防止了内壳101中局部蒸汽压力过大，产生的安全隐患。水雾喷嘴103可以为本领域内任何公知的，能将水呈雾状喷射出的喷嘴，但应保证喷出的水雾不能使燃烧器111燃烧的火焰熄灭。在本实施例中，水雾喷嘴103优选为螺旋水雾喷嘴，螺旋水雾喷嘴在工作时将螺旋中的水射入到一个螺旋金属突出外孔口内。改变了传统的水进入相对精细的许多同心圆环，形成完整的锥形喷雾形状的喷雾模式。故螺旋水雾喷嘴产生的是不均匀分布的喷雾图形，其具有良好的抗堵塞性能，提高本实施例提供的热能转换装置的使用稳定性能。蒸汽输出管道105穿过内壳101和外壳100，且与燃烧器111相对设置，用于将内壳101中的蒸汽排出。

本实施例提供的热能转换装置，可燃气体经可燃气体输入管道112输送至燃烧器111中，可燃气体被燃烧器111点燃在内壳101中燃烧。环转间隙中储存的水经水雾喷嘴103以水雾的形式喷射至燃烧器111上，燃烧的火焰瞬间将水雾转化成大量的水蒸气聚集在内壳101中。内壳101中的水蒸气通过蒸汽输出管道105输出，供外界利用。本发明提供的热能转换装置与传统的热能转换装置相比，不但产生热能效率高；而且不会排出污染环境或大气的锅炉烟气，对环境和大气没有污染。另外，本发明提供的热能转换装置能够有效的降低传统热能转换装置对煤、电等能源的依赖，降低了使用成本；且本发明提供的热能转换装置，制造工艺简单，制造成本低；不但适用于日常生活取暖使用，而且也适用于电站、船舶、机车和工矿企业等应用蒸汽的行业，适用范围广。

如图1所示，本实施例提供的热能转换装置还可以包括水雾挡板109。水雾挡板109设置在内壳101中，其与内壳101之间具有用于蒸汽通过的环状缝隙110；水雾挡板109设置在蒸汽输出管道105和水雾喷嘴103之间。通过设置有水雾挡板109，将内壳101分成蒸汽室和燃烧室，喷出的水雾在燃烧室中被气化，形成水蒸气，水蒸气通过环状缝隙110进入蒸汽室中，有效的减少了蒸汽室内水蒸气中水雾的含量，不但提高了本实施例提供的热能转换装置的热能转换利用效率，而且在一定程度上提高了环状间隙102中水的利用效率。较好的，水雾挡板109为弧形板，且其朝蒸汽输出管道105方向凸起。将水雾挡板109设置成弧形板，且其朝蒸汽输出管道105方向凸起。这样设计，水雾挡板109具有更大的阻挡水雾的阻挡面积，故能进一步将水雾喷嘴103喷出的水雾阻挡在燃烧室中，进一步提高了本实施例提供的热能转换装置的热能转换利用效率和环状间隙102中水的利用效率。

如图1所示，本实施例提供的热能转换装置，还可以包括气体混合泵107，气体混合泵107与可燃气体输入管道112远离燃烧器111的一端连接；可燃气体输入管道112通过气体混合泵107与外界供气装置相连。可燃的混合气体经气体混合泵107从外界供气装置输送至燃烧器111中，有效的提高了燃烧器111中可燃混合气体的压力，提高了燃烧器111产生火焰的强度，保证了燃烧器111火焰的温度，不但使燃烧器111产生的火焰不会被水雾浇灭，而且能有效的将水雾短时间转化成水蒸气，提高了本实施例提供的热能转换装置的使用稳定性能。

如图1所示，本实施例提供的热能转换装置还可以包括凝结水调节阀108，凝结水调节阀108设置在内壳101上，且置于水雾挡板109和蒸汽输出管道105之间，用于将冷凝水排入环状间隙102中。通过设置有凝结水调节阀108，可以将蒸汽室中，水雾冷却成的冷凝水和部分没有使用的水蒸气回流至环状间隙102中，进行二次循环，提高了水的利用效率；而且能够有效的防止冷凝水与水蒸气进行热交换，致使水蒸气液化，提高了热能转换装置的使用稳定性能。另外，本实施例提供的热能转换装置还可以包括蒸汽输出泵104，蒸汽输出泵104与蒸汽输出管道105远离燃烧器111的一端连接。通过设置有蒸汽输出泵104，能够有效的将蒸汽室中的水蒸气输出，便于生活生产使用。

本实施例提供的热能转换装置，不但具有良好的热能转换效率，输出大量的热能；更为重要的是，其在使用过程中，不会产生污染环境或大气的有害气体。而且，其不适用煤、油或电等能源，有效的降低了使用成本，具有良好的环保节能特点。另外，其生产工艺简单，制造成本低，广泛适用于日常生活和工业生产，适用范围广，易于推广使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.热能转换装置，其特征在于，包括外壳、内壳、可燃气体输入管道、蒸汽输出管道和用于燃烧可燃气体的燃烧器；

所述外壳和所述内壳均为密闭中空腔体，所述内壳置于所述外壳内，且所述外壳和所述内壳之间具有用于储存水的环状间隙；

所述外壳上设置有用于向所述环状间隙注水的进水口；所述燃烧器设置在所述内壳中，其与所述可燃气体输入管道的一端相连通；所述可燃气体输入管道的另一端穿过所述内壳和所述外壳，用于与外界供气装置相连；

所述内壳的内壁上，靠近所述燃烧器，相对设置有用于将所述环状间隙中的水喷出的水雾喷嘴；

所述蒸汽输出管道穿过所述内壳和所述外壳，且与所述燃烧器相对设置，用于将所述内壳中的蒸汽排出。

2.根据权利要求1所述的热能转换装置，其特征在于，还包括水雾挡板，所述水雾挡板设置在所述内壳中，其与所述内壳之间具有用于蒸汽通过的环状缝隙；所述水雾挡板设置在所述蒸汽输出管道和所述水雾喷嘴之间。

3.根据权利要求2所述的热能转换装置，其特征在于，所述水雾挡板为弧形板，且其朝所述蒸汽输出管道方向凸起。

4.根据权利要求1所述的热能转换装置，其特征在于，还包括气体混合泵，所述气体混合泵与所述可燃气体输入管道远离所述燃烧器的一端连接；所述可燃气体输入管道通过所述气体混合泵与外界供气装置相连。

5.根据权利要求2所述的热能转换装置，其特征在于，还包括凝结水调节阀，所述凝结水调节阀设置在所述内壳上，且置于所述水雾挡板和所述蒸汽输出管道之间，用于将冷凝水排入所述环状间隙中。

6.根据权利要求1所述的热能转换装置，其特征在于，还包括蒸汽输出泵，所述蒸汽输出泵与所述蒸汽输出管道远离所述燃烧器的一端连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的热能转换装置，其特征在于，所述水雾喷嘴为螺旋水雾喷嘴。