CN103410578A - 一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备 - Google Patents

一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备 Download PDF

Info

Publication number
CN103410578A
CN103410578A CN2013103320312A CN201310332031A CN103410578A CN 103410578 A CN103410578 A CN 103410578A CN 2013103320312 A CN2013103320312 A CN 2013103320312A CN 201310332031 A CN201310332031 A CN 201310332031A CN 103410578 A CN103410578 A CN 103410578A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waste heat
organic rankine
rankine cycle
industrial waste
heat power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013103320312A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103410578B (zh
Inventor
孟宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NANJING MICROSOLAR POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
NANJING MICROSOLAR POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NANJING MICROSOLAR POWER TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical NANJING MICROSOLAR POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201310332031.2A priority Critical patent/CN103410578B/zh
Publication of CN103410578A publication Critical patent/CN103410578A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103410578B publication Critical patent/CN103410578B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明提供的一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，包括余热回收装置（1）、热功转换回路（2）和冷凝回路（3）；所述热功转换回路（2）包括依次连接成环的蒸发器（21）、热功转换机械（22）、冷凝器（23）、储液罐（24）和工质泵（25）；所述冷凝回路（3）包括依次连接成环的冷凝器（23）、冷却塔（31）和冷却泵（32）。本设备可利用各种低、中、高温余热来用于发电，具有余热回收率高、发电量大、回收余热的范围广等优点。

Description

一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备
技术领域
本发明属于电力设备领域，特别涉及一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备。
背景技术
我国工业领域的能源消耗量约占全国能源消耗总量的70%。除了生产工艺相对落后、产业结构不合理的因素外，工业余热利用率低，能源没有得到充分综合利用是造成工业领域的能耗高的主要原因。
一般按余热载体的温度水平不同,将余热资源划分为三种:高温余热(500℃以上)、中温余热(200-500℃之间)和低温余热(200℃以下)。目前，我国回收利用的余热主要来自高温烟气的高温显热和生产过程中排放的可燃气，低温余热（即200℃以下的低品位余热）基本上还没有回收。相对于煤、石油、天然气等高品位能源而言，200℃以下的低品位余热在相同单位内包含的能量较低，利用难度大。但从能源利用的格局来看，大量排放掉的低品位工业余热将作为产能和用能的关键环节，对节能减排的战略起到重要作用。
我国工业余热资源丰富，特别是在钢铁、有色、化工、水泥、建材、石油与石化、轻工、焦炭等行业，余热资源约占其燃料消耗总量的67%，其中有近30％以上是以200℃以下的废气余热的方式被排入大气浪费掉的，使工业余热发电能力未能得到充分的利用和发挥，每年相当于浪费7.75亿吨标准煤,不仅造成了能源浪费,而且对环境造成热污染。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，该设备能够利用工业界大量的200℃以下的低温余热资源进行发电。
技术方案：本发明提供的一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，包括余热回收装置、热功转换回路和冷凝回路；所述热功转换回路包括依次连接成环的蒸发器、热功转换机械、冷凝器、储液罐和工质泵；所述冷凝回路包括依次连接成环的冷凝器、冷却塔和冷却泵。
作为改进，还包括调压阀，所述调压阀设于蒸发器热功转换机械之间。
作为优选，所述蒸发器的蒸发温度为30-100℃。
作为另一种优选，所述热功转换回路内采用临界温度100℃以下、沸点在-40℃以下的介质作为循环工质。优选地，热功转换回路内采用丙烷(C3H8)、或二氧化碳(CO2)、或丙烷和二氧化碳的混合物作为循环工质。采用这样的工质具有不破坏臭氧层、化学性稳定的优点，同时这样的工质其凝固温度小于设备循环中所有回路中的工质最低凝固温度。
作为另一种优选，所述冷凝回路内采用水或空气作为冷却方式。
作为另一种优选，所述的热功转换机械为汽轮机或膨胀机。
作为进一步优选，所述膨胀机为涡旋式膨胀机、螺杆式膨胀机、离心式膨胀机或活塞式膨胀机。
有益效果：本发明提供的低温型有机朗肯循环工业余热发电设备结构简单、成本低廉，能够大幅降低余热能源的利用温度及利用率，应用范围广。
该设备通过采用临界温度100℃以下、沸点在-40℃以下的介质作为工质，不仅可以有效的回收40-200℃的低温余热，而且可以应用于回收200℃以上的中高温余热，能够大幅度地提高中高温余热发电的余热回收率，增加余热回收范围，大大提高了余热能源的利用率。
本该设备可利用各种低、中、高温余热来用于发电，具有余热回收率高、发电量大、回收余热的范围广等优点。各类企业均可利用应用该设备利用企业自家的余热建立自备电站，可有效降低企业的电力消耗及生产成本，实现产业结构改造、节能环保双赢的局面。同时，也是提高国内能源使用效率、改善雾霾空气、实现节能减排的有效途径。
附图说明
图1为本发明低温型有机朗肯循环工业余热发电设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，见图1，包括余热回收装置1、热功转换回路2和冷凝回路3；热功转换回路2包括依次连接成环的蒸发器21、调压阀26、热功转换机械22、冷凝器23、储液罐24和工质泵25；冷凝回路3包括依次连接成环的冷凝器23、冷却塔31和冷却泵32。热功转换机械22与发电机4连接。
所述的热功转换机械22为汽轮机；可选地，也可以选择任意合适的热功转换机械22；优选地，可选用汽轮机或膨胀机，其中，膨胀机包括但不限于涡旋式膨胀机、螺杆式膨胀机、离心式膨胀机和活塞式膨胀机。
蒸发器23的蒸发温度通过工质的选择和设计控制在30-100℃的低温区域。
该装置的工作原理为：
余热回收装置1回收工业余热并将工业余热换热至有蓄热功能的蒸发器21中，工质泵25将循环工质从储液罐24输送到蒸发器21中，蒸发器21连续将热功转换回路2的工质加热变成压力较高的蒸汽，通过调压阀26控制蒸汽压力，并将蒸汽送入热功转换机械22内膨胀做功，带动发电机4发电，乏汽的循环工质进入冷凝器23冷凝后回到储液罐24中，完成一次循环。冷却泵32将冷却工质从冷却塔31中送入冷凝器23中，使冷凝器中的循环工质冷却。
将上述低温型有机朗肯循环工业余热发电设备用于不同条件下循环发电。
应用实例一，蒸发器蒸发温度为100℃，冷凝器冷凝温度为30℃，热功转换回路2采用丙烷作为循环工质，冷凝回路3内采用水冷方式，结果见表1。
表1低温型有机朗肯循环和国内外低温余热发电的比较
Figure BDA00003607886400031
余热回收率的定义：（余热温度－发电操作温度）／（余热温度－环境温度），也就是余热可用于发电的部分的比率。
由上表可知：
（1）热源温度只要达100℃以上，即可利用本发明设备发电。
（2）回收150℃余热，本发明可达到42%的余热回收率，然而，国内外的低温余热发电均不能利用这样的热源。
（3）回收350℃的余热，现有的国外低温余热发电技术，其余热回收率只有15％，85％的余热都白白浪费了，而采用本发明设备，余热回收率可提高到78％，增加了5倍以上。
应用实例二，蒸发器蒸发温度为60℃，冷凝器冷凝温度为30℃，热功转换回路2采用丙烷和二氧化碳的混合物作为循环工质作为循环工质，冷凝回路3内采用水冷方式，结果见表2。
表2低温型有机朗肯循环和国内外低温余热发电的比较
Figure BDA00003607886400041
由上表可知：
（1）热源温度只要达60℃以上，即可利用本发明设备发电。
（2）回收100℃余热，本发明可达到57%的余热回收率，然而，国内外的低温余热发电均不能利用这样的热源。
（3）回收150℃余热，本发明可达到75%的余热回收率，然而，国内外的低温余热发电一般均不能利用这样的热源。
（4）回收350℃的余热，现有的国外低温余热发电技术，其余热回收率只有15％，剩余85％的余热都白白浪费了，而采用本发明设备，余热回收率可提高到90％，增加了6倍以上。
应用实例三，蒸发器蒸发温度为30℃，冷凝器冷凝温度为0℃，热功转换回路2采用二氧化碳作为循环工质，冷凝回路3内采用风冷方式，适合于北方的寒冷的地区。结果见表3。
表3低温型有机朗肯循环和国内外低温余热发电的比较
Figure BDA00003607886400042
由上表可知：
（1）热源温度只要达30℃以上，即可利用本发明设备发电。
（2）回收60℃余热，本发明可达到50%的余热回收率，然而，国内外的低温余热发电均不能利用这样的热源。
（3）回收100℃余热，本发明可达到70%的余热回收率，然而，国内外的低温余热发电一般均不能利用这样的热源。
（4）回收150℃的余热，本发明可达到80%的余热回收率，然而，国内外的低温余热发电一般均不能有效的利用这样的热源。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，除此之外的温度范围，可根据余热的温度的高低对工质进行设计，调整各组分的比例，以达到最高的热功转换效率及热回收率。实例中采用工质的比较及建议适用的余热温度如表4。
表4低温型有机朗肯循工质的比较
Figure BDA00003607886400051
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是本发明并非局限于此，除此之外，本发明还可以其他方式实现，在不脱离本发明发明构思及发明精神的前提下，任何显而易见的更爱及替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，其特征在于：包括余热回收装置（1）、热功转换回路（2）和冷凝回路（3）；所述热功转换回路（2）包括依次连接成环的蒸发器（21）、热功转换机械（22）、冷凝器（23）、储液罐（24）和工质泵（25）；所述冷凝回路（3）包括依次连接成环的冷凝器（23）、冷却塔（31）和冷却泵（32）。
2.根据权利要求1所述的一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，其特征在于：还包括调压阀（26），所述调压阀（26）设于蒸发器（21）和热功转换机械（22）之间。
3.根据权利要求1所述的一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，其特征在于：所述蒸发器（23）的蒸发温度为30-100℃。
4.根据权利要求1所述的一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，其特征在于：所述热功转换回路（2）内采用临界温度100℃以下、沸点在-40℃以下的介质作为循环工质。
5.根据权利要求4所述的一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，其特征在于：热功转换回路（2）内采用丙烷、或二氧化碳、或丙烷和二氧化碳的混合物作为循环工质。
6.根据权利要求1所述的一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，其特征在于：所述冷凝回路（3）采用水或空气作为冷却方式。
7.根据权利要求1所述的一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，其特征在于：所述的热功转换机械（22）为汽轮机或膨胀机。
8.根据权利要求7所述的一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，其特征在于：所述膨胀机为涡旋式膨胀机、螺杆式膨胀机、离心式膨胀机或活塞式膨胀机。
CN201310332031.2A 2013-08-01 2013-08-01 一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备 Expired - Fee Related CN103410578B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310332031.2A CN103410578B (zh) 2013-08-01 2013-08-01 一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310332031.2A CN103410578B (zh) 2013-08-01 2013-08-01 一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103410578A true CN103410578A (zh) 2013-11-27
CN103410578B CN103410578B (zh) 2015-10-07

Family

ID=49603612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310332031.2A Expired - Fee Related CN103410578B (zh) 2013-08-01 2013-08-01 一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103410578B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104199414A (zh) * 2014-09-02 2014-12-10 叶金辉 一种磁悬浮orc废热发电一体化自适应协调控制系统
CN104196585A (zh) * 2014-09-02 2014-12-10 叶金辉 一种磁悬浮orc低品位废热发电系统
CN105626174A (zh) * 2015-10-12 2016-06-01 江苏蓝电环保股份有限公司 一种有机胺法烟气脱硫再生气热量回收的方法
CN106401678A (zh) * 2016-12-05 2017-02-15 贵州大学 一种工业余热回收系统
CN110030174A (zh) * 2018-01-11 2019-07-19 西门子（中国）有限公司 气体压缩余热回收装置、系统、方法和存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51108145A (ja) * 1975-03-19 1976-09-25 Hashimoto Gomu Kogyo Kk Netsukaishuhatsudengatahaigasusenjoho
JP2000110514A (ja) * 1998-10-05 2000-04-18 Takeshi Hatanaka 廃熱発電装置
CN101025096A (zh) * 2007-03-27 2007-08-29 陈深佃 利用低温热源或环境热源发电的发电系统
CN101806232A (zh) * 2010-03-17 2010-08-18 昆明理工大学 多级蒸发有机朗肯循环余热回收发电系统及其方法
CN102536363A (zh) * 2010-11-19 2012-07-04 通用电气公司 与有机朗肯循环和吸收冷却器循环结合的朗肯循环
CN202732013U (zh) * 2012-08-15 2013-02-13 昆明理工大学 一种中低温热能驱动紧凑式有机朗肯循环发电系统
CN203603991U (zh) * 2013-08-01 2014-05-21 南京微阳电力科技有限公司 一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51108145A (ja) * 1975-03-19 1976-09-25 Hashimoto Gomu Kogyo Kk Netsukaishuhatsudengatahaigasusenjoho
JP2000110514A (ja) * 1998-10-05 2000-04-18 Takeshi Hatanaka 廃熱発電装置
CN101025096A (zh) * 2007-03-27 2007-08-29 陈深佃 利用低温热源或环境热源发电的发电系统
CN101806232A (zh) * 2010-03-17 2010-08-18 昆明理工大学 多级蒸发有机朗肯循环余热回收发电系统及其方法
CN102536363A (zh) * 2010-11-19 2012-07-04 通用电气公司 与有机朗肯循环和吸收冷却器循环结合的朗肯循环
CN202732013U (zh) * 2012-08-15 2013-02-13 昆明理工大学 一种中低温热能驱动紧凑式有机朗肯循环发电系统
CN203603991U (zh) * 2013-08-01 2014-05-21 南京微阳电力科技有限公司 一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104199414A (zh) * 2014-09-02 2014-12-10 叶金辉 一种磁悬浮orc废热发电一体化自适应协调控制系统
CN104196585A (zh) * 2014-09-02 2014-12-10 叶金辉 一种磁悬浮orc低品位废热发电系统
CN105626174A (zh) * 2015-10-12 2016-06-01 江苏蓝电环保股份有限公司 一种有机胺法烟气脱硫再生气热量回收的方法
CN106401678A (zh) * 2016-12-05 2017-02-15 贵州大学 一种工业余热回收系统
CN110030174A (zh) * 2018-01-11 2019-07-19 西门子（中国）有限公司 气体压缩余热回收装置、系统、方法和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN103410578B (zh) 2015-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3064841B1 (en) Gas steam combined cycle central heating device
CN201280956Y (zh) 一种烟气余热回收发电装置
CN203626906U (zh) 一种蒸汽朗肯循环-低温型有机朗肯循环复叠式高效发电装置
CN203132371U (zh) 一种基于有机朗肯循环的石灰窑烟气余热回收发电系统
CN101344360B (zh) Co2循环及煤气补燃式烧结余热发电方法
CN203285500U (zh) 冷热电联合循环能源供应系统
CN101532402A (zh) 双循环螺杆膨胀动力机系统
CN103670548A (zh) 基于热泵的热电联产集中供热系统
CN103410578B (zh) 一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备
CN202732013U (zh) 一种中低温热能驱动紧凑式有机朗肯循环发电系统
CN203629337U (zh) 一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置
CN103147945A (zh) 太阳能和生物质能互补有机朗肯循环热电联产系统
Chen et al. Sustainable energy recovery from thermal processes: A review
CN106640243A (zh) 余热发电系统及其工艺和发电站
CN102435077A (zh) 一种冶金废热气体余热回收高效发电的工艺及装备
CN103089349A (zh) 一种分布式工业锅炉冷热电三联供装置
CN108798812B (zh) 基于复叠朗肯循环和两级水蓄热的工业余热回收发电系统
CN203717051U (zh) 联合循环低温余热回收装置
CN203626908U (zh) 一种低温型有机朗肯循环工业锅炉烟气余热发电装置
CN104728820A (zh) 热泵电汽水锅炉
CN203223293U (zh) 一种分布式气动-朗肯联合循环冷热电三联供装置
CN103089441A (zh) 一种分布式气动-朗肯联合循环冷热电三联供装置
CN202220630U (zh) 石化行业中使用的低温余热回收设备
CN202452758U (zh) 余热回收利用提高电厂冷却效率的系统
CN102305113A (zh) 一种石化行业中使用的低温余热回收设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151007

Termination date: 20170801