CN103452783B - 一种小温差热力发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小温差热力发电系统，采用了氨水混合工质，两级透平，循环系统中设有两个回热支路，其中贫氨溶液回热支路设有两台回热器，抽气回热支路中设有一台回热器。贫氨溶液回热支路开始于气液分离器，终止于透平后的吸收器，经气液分离器分离出的贫氨溶液通过蒸发器之前的第三回热器预热进入蒸发器的氨工质，后又通过第一回热器预热被冷凝器冷凝之后的氨工质，从而更能充分回收利用贫氨溶液的热量；抽气回热支路开始于第一级氨透平和第二级氨透平之间，终止于吸收器，通过该回热支路中的第二回热器充分吸收第一级透平做功后被抽出的乏汽的热量。因此通过三台回热器对贫氨溶液热量及抽气乏汽热量的回收再利用，更有效提高了热力循环效率。

Description

一种小温差热力发电系统

技术领域

本发明属于发电设备技术领域，具体涉及一种用于小温差发电的热力发电系统，即一种适用于地热、工业余热、海洋温差等小温差发电的热力发电系统。

背景技术

开发及回收低温热能资源，不仅能够为人类提供宝贵的能源，且有利于保护环境，具有促进人类社会可持续发展的重要意义。目前利用热源发电的热力循环方法主要有：Rankine循环、Kalina循环，Uehara循环。

Rankin循环是最简单的蒸汽动力循环，由泵、蒸发器、冷凝器、汽轮机组成。而对于地热、工业余热、海洋温差能等均属于低品位能源，若采用有机Rankine循环来发电，则系统发电效率较低。

Kalina循环技术是20世纪80年代提出的专利技术，由于循环中采用非共沸混合工质，蒸发过程中温度不断变化，使得蒸发过程中的不可逆热损失大大降低，则提高了热力循环效率，但循环中的仍有部分热量未被充分回收利用。

因此，采用高效的热力循环方法回收利用其中热量，减少冷凝负荷，使得发电效率提高，发电成本大幅度降低，对于开发利用低品位能源及使其产业化尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于地热、工业余热、海洋温差等小温差发电的热力发电系统，包括一个主循环和两个回热支路，循环工质为氨水混合工质，氨水工质经分离器分离为氨气和贫氨溶液，氨气进入两级透平膨胀做功发电，贫氨溶液分别预热经过冷凝器和混合器之后的氨水溶液，减少了冷凝器的冷负荷，使热力系统的循环效率得到提高。

本发明用于小温差发电的热力发电系统，包括有主循环系统，所述的主循环系统是由氨储液筒、回热器、蒸发器、分离器、带有第一级发电机的第一级透平、带有第二级发电机的第二级透平、吸收器和冷凝器串联组成的循环回路。

所述的回热器安装在氨储液筒和蒸发器之间；

回热器由第一回热器、第二回热器和第三回热器组成。

在氨储液筒和第一回热器之间还安装有氨泵。

为了提高热的利用率，本发明的热力发电系统还包括有贫氨溶液回热支路和/或抽气乏汽回热支路；所述的贫氨溶液回热支路从分离器进入第三回热器和第一回热器，最后进入吸收器。

所述的抽气乏汽回热支路从第一级透平进入第二回热器，最后进入吸收器。

本发明的热力发电系统使用方法如下：氨储液筒中的氨水工质通过氨泵依次进入第一回热器、第二回热器、第三回热器，在回热器中氨水部分被汽化，部分被汽化后的氨水工质进入蒸发器再次汽化，汽化后的氨水工质进入分离器，在分离器中被分离为贫氨溶液和氨气两种，其中贫氨溶液进入贫氨溶液回热支路，氨气进入第一级透平做功，做功后的部分乏汽被抽离进入抽气乏汽回热支路，大部分做功后的乏汽进入第二级透平做功，做功后的乏汽进入吸收器，和两回热支路的工质混合，然后进入冷凝器，被冷凝为液态的氨水工质进入氨储液筒。

本发明的热力发电系统通过第一回热器、第二回热器后，采用的第三回热器能更好的充分回收贫氨溶液中的热量，从而能提高系统热量利用率，提高发电效率。

附图说明

图1：本发明的用于小温差发电的热力发电系统的结构流程图；

其中：1、氨储液筒2、氨泵3、第一回热器4、第二回热器5、第三回热器6、蒸发器7、分离器8、第一级透平9、第一级发电机10、第二级透平11、第二级发电机12、吸收器13、冷凝器。

具体实施方式

首先对于本发明用于小温差发电的热力发电系统所使用的部件进行描述。

1、氨储液筒，用于储存被冷凝器之后的氨水工质的金属罐。

2、氨泵，提供动力使氨水工质由氨储液筒1进入第一回热器3，完成循环。

3、回热器，即热交换器，用于氨水工质与贫氨溶液的热量交换，吸收贫氨溶液热量。

4、透平，氨气在此内膨胀做功，带动发电机发电。

5、蒸发器，即热交换器，在此内，工业余热、地热、海洋温差等小温差热源与氨水工质换热，吸收热源热量。

6、分离器，为气液分离器,在此内氨水混合工质被分离为气相和液相，气相为氨气，液相为贫氨溶液。

7、发电机，透平转动从而带动发电机发电。

8、吸收器，透平膨胀做功后乏汽与贫氨溶液混合。

9、冷凝器，即热交换器，在此内，工业余热、地热、海洋温差等小温差冷源与氨水工质换热，冷源吸收氨水工质热量被冷凝。

下面结合附图1对本发明的系统进行详细描述。

本发明的用于小温差发电的热力发电系统，包括有主循环系统，所述的主循环系统是由氨储液筒1、回热器、蒸发器6、分离器7、带有第一级发电机9的第一级透平8、带有第二级发电机11的第二级透平10、吸收器12和冷凝器13串联组成的循环回路。主循环的氨储液筒1中的氨水工质通过氨泵2进入第一回热器3，其中部分氨水工质被汽化，部分汽化后的氨水工质随即进入第二回热器4，在第二回热器4内部分被汽化，再次部分被汽化后的氨水溶液进入第三回热器5，部分氨水工质被第三回热器5中的贫氨溶液汽化，部分被汽化后的氨水工质进入蒸发器6，被蒸发器6中的温海水汽化，汽化后的氨水工质进入分离器7，在分离器7中被分离为贫氨溶液和氨气两种，其中液相贫氨溶液进入其中一回热支路中循环，氨气进入第一级透平8做功，带动第一级发电机9发电，做功后的部分乏汽被抽离进入另一回热支路，大部分气体进入第二级透平10做功，带动第二级发电机11发电，做功后的乏汽进入吸收器12，和两回热支路中的氨水工质混合，然后进入冷凝器13，被冷凝为液态进入氨储液筒1。

贫氨溶液回热支路为从分离器7中分离出的贫氨工质先后进入第三回热器5和第一回热器3，利用贫氨溶液中的热量，分别来预热主循环中的氨水工质，最后进入吸收器12进入主循环。

抽气乏汽回热支路为在第一级透平8做功后被抽离出的乏汽进入第二回热器4，利用乏汽的热量来加热主循环中的氨水工质，最后进入吸收器12进入主循环。

本发明的热力发电系统使用方法如下：氨储液筒1中的氨水工质通过氨泵2依次进入第一回热器3、第二回热器4、第三回热器5，在回热器中氨水部分被汽化，部分被汽化后的氨水工质进入蒸发器6再次汽化，汽化后的氨水工质进入分离器7，在分离器7中被分离为贫氨溶液和氨气两种，其中贫氨溶液进入贫氨溶液回热支路，氨气进入第一级透平8做功，做功后的部分乏汽被抽离进入抽气乏汽回热支路，大部分做功后的乏汽进入第二级透平10做功，做功后的乏汽进入吸收器12，和两回热支路的工质混合，然后进入冷凝器13，被冷凝为液态的氨水工质进入氨储液筒。

Claims (1)

1.一种小温差热力发电系统，包括有主循环系统，其特征在于，所述的主循环系统是由氨储液筒(1)、回热器、蒸发器(6)、分离器(7)、带有第一级发电机(9)的第一级透平(8)、带有第二级发电机(11)的第二级透平(10)、吸收器(12)和冷凝器(13)串联组成的循环回路；所述的回热器由第一回热器(3)、第二回热器(4)和第三回热器(5)组成，安装在氨储液筒(1)和蒸发器(6)之间；且氨储液筒(1)和第一回热器(3)之间安装有氨泵(2)；所述的小温差热力发电系统还安装有贫氨溶液回热支路和/或抽气乏汽回热支路；所述的贫氨溶液回热支路从分离器(7)先后进入第三回热器(5)和第一回热器(3)，最后进入吸收器(12)；所述的抽气乏汽回热支路从第一级透平(8)进入第二回热器(4)，最后进入吸收器(12)；

所述的小温差热力发电系统的使用方法，是将氨储液筒(1)中的氨水工质通过氨泵(2)依次进入第一回热器(3)、第二回热器(4)、第三回热器(5)，在回热器中氨水部分被汽化，部分被汽化后的氨水工质进入蒸发器(6)再次汽化，汽化后的氨水工质进入分离器(7)，在分离器(7)中被分离为贫氨溶液和氨气两种，其中贫氨溶液进入贫氨溶液回热支路，氨气进入第一级透平(8)做功，做功后的部分乏汽被抽离进入抽气乏汽回热支路，大部分做功后的乏汽进入第二级透平(10)做功，做功后的乏汽进入吸收器(12)，和两回热支路的工质混合，然后进入冷凝器(13)，被冷凝为液态的氨水工质进入氨储液筒(1)。