CN101800500B - 一种小温差热发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小温差热发电装置，由循环发电系统和制冷系统组成；在循环发电系统的汽轮机与工质泵之间并联一条与制冷系统蒸发器换热的管路，在循环发电系统的工质泵与换热器之间并联一条与制冷系统冷凝器换热的管路，将小温差热发电系统与制冷系统耦合。本发明装置，在制冷系统制冷模式下，将制冷系统的冷凝器作为循环工质的预热器，可避免冷凝器的热量散失到环境中，或在制冷系统制热模式下，将制冷系统的蒸发器作为小温差热发电系统的冷凝器的冷源，从而降低小温差热发电系统的冷源温度，从而提高循环工质的温差梯度，提高温差热发电系统的发电效率。本发明装置初期投资小，实现了小温差热发电装置从大型化向小型化转化。

Description

一种小温差热发电装置

技术领域

本发明是涉及一种小温差热发电装置，属于热力发电的技术领域。

背景技术

小温差热发电技术是一种利用低温热源与冷源之间的温差，采用低沸点工作流体作为循环工质，在Rankine Cycle基础上，用高温热源加热并蒸发循环工质产生的蒸汽推动涡轮发电的技术。由于高温端的热源温度条件的降低，使得有地域温差条件或周期性温度波动较大的地区建立发电站在理论上成为可能，如采用地下水热源及寒冷空气为冷源的高寒地区、利用土壤蓄热的跨季节式发电、利用廉价的低温太阳能集热器发电等。从长远来看，为提高电网的质量和可靠性，构造一个集中式供能与分布式供能相结合的合理能源系统，将是我国能源产业发展的必经之路。温差热发电技术兼有不消耗煤炭、燃油等紧缺能源，低排放，节能环保等一系列优点，在分布式供能系统中占有重要地位，可以灵活利用各种不同品位和形式的热能，适用于工业余热废热、太阳能、地热能、海洋能等能源利用领域，具有广阔的应用前景。目前，小温差发电技术的应用受到系统初投资大、设备庞大、整体发电效率偏低等问题的限制。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种小温差热发电装置，在利用低品位热源，如太阳能、海洋温差能、地热能、工业余热废热等作为系统的蒸发器热源的基础上，通过小温差热发电系统耦合制冷系统，将制冷系统的冷凝器作为循环工质的预热器或将制冷系统的蒸发器作为小温差热发电系统的冷凝器的冷源，从而降低小温差热发电系统的冷源温度或提高小温差热发电系统的热源温度，提高温差热发电系统的发电效率，并使设备小型化和实用化。

本发明提供的一种小温差热发电装置，由循环发电系统和制冷系统组成；

所述循环发电系统，由汽轮机、循环发电系统冷凝器、工质泵、循环发电系统蒸发器、换热器、集热器依次构成循环回路；汽轮机与发电机轴联；

所述制冷系统由压缩机、制冷系统冷凝器、干燥器、制冷系统蒸发器依次构成循环回路；

其特征是：在汽轮机与工质泵之间并联一条与制冷系统蒸发器换热的管路；在工质泵与换热器之间并联一条与制冷系统冷凝器换热的管路。

在制冷系统的供热模式下，将制冷系统蒸发器作为循环发电系统的冷凝器，从而将来自汽轮机的循环工质冷却并冷凝，从而避免制冷系统蒸发器的冷量散失到环境中，造成冷量浪费，且冷凝后的循环工质的温度可达到环境温度以下。

在制冷系统的制冷模式下，将制冷系统冷凝器作为循环发电系统的蒸发器，将来自工质泵的低温循环工质预热，从而避免制冷系统冷凝器的热量散失到环境中，造成热量浪费。

在过渡季节，由于制冷系统不运行，来自汽轮机的循环工质在循环发电系统冷凝器中被冷却并冷凝，循环发电系统冷凝器可采用自来水作为冷源，从工质泵送出的循环工质在循环发电系统蒸发器中被加热，然后被送入换热器中进一步被加热，换热器可采用工业余热废热(如50～80℃的工业废水)，从换热器送出的循环工质在集热器中进一步被加热并过热。

本发明装置将制冷系统的冷凝器作为循环工质的预热器，可避免制冷系统在制冷模式下，冷凝器的热量散失到环境中，从而提高循环工质的温差梯度，提高温差热发电系统的发电效率。或，将制冷系统的蒸发器作为小温差热发电系统的冷凝器的冷源，从而降低小温差热发电系统的冷源温度，并使得循环工质可达到环境温度以下，从而提高循环工质的温差梯度，提高温差热发电系统的发电效率。本发明装置将小温差热发电系统与制冷系统耦合，可减少系统的初投资大，实现小温差热发电装置从大型化向小型化转化，促进装置的实用化和商业化。

附图说明

图一是本发明一种小温差热发电装置的循环流程示意图。其中：1是汽轮机，2是循环发电系统冷凝器，9是制冷系统冷凝器，3是工质泵，4是循环发电系统蒸发器，12是制冷系统蒸发器，5是换热器，6是太阳能集热器，7是发电机，8是压缩机，10是干燥器，11是膨胀阀，截止阀(13、14、15、16、17、18、19、20)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做详细说明。

如图1所示，一种小温差热发电装置，该装置主要由循环发电系统和制冷系统组成。

循环发电系统以及与制冷系统耦合：集热器6一端与气轮机吸气管相连，气轮机1排气管分为二路，第一路与截止阀19一端相连，第二路与截止阀15相连；截止阀19另一端与循环发电系统冷凝器2一端相连，循环发电系统冷凝器2另一端与截止阀20一端相连；截止阀15、16之间连接一换热管路，与制冷系统蒸发器12换热，截止阀16另一端和截止阀20另一端合并成一路与工质泵3一端相连；工质泵3另一端分为两路，第一路与截止阀13一端相连，第二路与截止阀17一端相连，截止阀17另一端与循环发电系统蒸发器4一端相连，循环发电系统蒸发器4另一端与截止阀18一端相连，截止阀13、14之间连接一换热管路，与制冷系统冷凝器9换热，截止阀14另一端与截止阀18另一端合并成一路与换热器5一端相连；换热器5另一端与太阳能集热器6另一端相连，构成闭合环路。汽轮机1与发电机7之间轴连。

制冷系统：压缩机8排气管与制冷系统冷凝器9一端相连，制冷系统冷凝器9另一端与干燥器10一端相连，干燥器10另一端与膨胀阀11一端相连，膨胀阀11另一端与制冷系统蒸发器12一端相连，制冷系统蒸发器12另一端与压缩机8吸气管相连。

本发明装置可以作以下三种模式运行：

1、夏季运行模式：

截止阀15、16、17、18关闭，截止阀13、14、19、20开启，汽轮机1排气管与截止阀19一端相通，截止阀19另一端与循环发电系统冷凝器2一端相通，循环发电系统冷凝器2另一端与截止阀20一端相通，截止阀20另一端与工质泵3一端相通，工质泵3另一端与截止阀13一端相通，截止阀13、14间的换热管路与制冷系统冷凝器9换热，截止阀14另一端与换热器5相通。

在制冷系统的制冷模式下，将制冷系统冷凝器9作为循环发电系统的蒸发器，将来自工质泵3的低温循环工质预热，从而避免制冷系统冷凝器9的热量散失到环境中，造成热量浪费。

2、冬季运行模式：

截止阀15、16、17、18开启，截止阀13、14、19、20关闭，汽轮机1排气管与截止阀15一端相通，截止阀15、16间的换热管路与制冷系统蒸发器12换热，截止阀16另一端与工质泵3一端相通，工质泵3另一端与截止阀17一端相通，截止阀17另一端与循环发电系统蒸发器4一端相通，循环发电系统蒸发器4另一端与截止阀18一端相通，截止阀18另一端与换热器5相通。

在制冷系统的供热模式下，将制冷系统蒸发器12作为循环发电系统的冷凝器，从而将来自汽轮机1的循环工质冷却并冷凝，从而避免制冷系统蒸发器12的冷量散失到环境中，造成冷量浪费，且冷凝后的循环工质的温度可达到环境温度以下。

3、春、秋季运行模式：

截止阀13、14、15、16关闭，截止阀17、18、19、20开启，汽轮机1排气管与截止阀19一端相通，截止阀19另一端与循环发电系统冷凝器2一端相通，循环发电系统冷凝器2另一端与截止阀20一端相通，截止阀20另一端与工质泵3一端相通，工质泵3另一端与截止阀17一端相通，截止阀17另一端与蒸发器4一端相通，循环发电系统蒸发器4另一端与截止阀18一端相通，截止阀18另一端与换热器5相通。此时，循环发电系统与制冷系统脱离耦合状态。

在过渡季节，由于制冷系统不运行，来自汽轮机1的循环工质在循环发电系统冷凝器2中被冷却并冷凝，循环发电系统冷凝器2可采用自来水作为冷源，从工质泵3送出的循环工质在循环发电系统蒸发器4中被加热，然后被送入换热器5中进一步被加热，换热器5可采用工业余热废热(如50～80℃的工业废水)，从换热器5送出的循环工质在太阳能集热器6中进一步被加热并过热。

Claims (1)

1.一种小温差热发电装置，由循环发电系统和制冷系统组成；

所述循环发电系统，由汽轮机、循环发电系统冷凝器、工质泵、循环发电系统蒸发器、换热器、集热器依次构成循环回路；汽轮机与发电机轴联；

所述制冷系统由压缩机、制冷系统冷凝器、干燥器、制冷系统蒸发器依次构成循环回路；

其特征是：在汽轮机与工质泵之间并联一条与制冷系统蒸发器换热的管路；在工质泵与换热器之间并联一条与制冷系统冷凝器换热的管路。

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