CN104329129A - 一种具有升温功能的双工质循环发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有升温功能的双工质循环发电系统，包括：升温装置、蒸汽发生器、膨胀机、发电机、冷凝器和工质泵；升温装置用于利用废热对介质进行升温，将升温后的高温介质输送给蒸汽发生器；蒸汽发生器用于通过高温介质对工质进行加热，将工质变为高压蒸汽进入膨胀机；膨胀机用于在高压蒸汽的驱动下工作；发电机，与膨胀机同轴连接，在膨胀机的驱动下发电；冷凝器用于通过冷却介质将从膨胀机排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质；工质泵用于将从冷凝器排出的液态工质输送至蒸汽发生器。利用升温装置对废热进行利用，提高升温装置中介质的温度，高温介质作为热源。利用温度较低的废热进行发电，将废热进行有效地利用，避免低温废热浪费掉。

Description

一种具有升温功能的双工质循环发电系统

技术领域

本发明涉及利用废热发电技术领域，特别涉及一种具有升温功能的双工质循环发电系统。

背景技术

目前，将工厂中的废热进行利用的双工质循环发电系统已经比较常见，例如，利用烟气排放的废热、热水排放的废热、地热等，使低沸点的工质蒸发，以驱动膨胀机及发电机发电。

参见图1，该图为现有技术中的双工质循环发电系统示意图。

图1中的标号代表的意义如下：

1、蒸汽发生器；2、膨胀机；3、发电机；4、冷凝器；5、冷却塔；6、冷却水泵；7、工质泵。

废热w1进入蒸汽发生器1，废热w1对工质进行加热。被加热后的工质成为高温高压的蒸汽。高温高压的蒸汽到达膨胀机2，通过压差驱动膨胀机2工作，同时驱动与膨胀机2同轴连接的发电机3进行发电。

从膨胀机2出来的低压蒸汽的工质进入冷凝器4，冷却水泵6将冷却塔5中的冷却介质w2输送到冷凝器4。从图1中可以看出，冷却塔5与冷凝器4之间需要通过冷却水配管连接。

低压蒸汽的工质在冷凝器4中被冷却介质w2冷却成为液态工质。从冷凝器4出来的液态工质通过工质泵7被送往蒸汽发生器1，至此一个循环结束。一般的双工质循环发电系统中，通常使用的废热温度在80℃～90℃以上。低于该温度的废热，从经济性的原因考虑很难被有效利用，一般就会被废弃。

因此，本领域技术人员需要提供一种具有升温功能的双工质循环发电系统，能够将较低温度的废热也利用起来进行双工质循环发电，有效利用废弃能源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有升温功能的双工质循环发电系统，能够将较低温度的废热也利用起来进行双工质循环发电，有效利用废弃能源。

本发明实施例提供一种具有升温功能的双工质循环发电系统，包括：升温装置、蒸汽发生器、膨胀机、发电机、冷凝器和工质泵；

所述升温装置，用于利用废热对介质进行升温，将升温后的高温介质输送给所述蒸汽发生器；

所述蒸汽发生器，用于通过所述高温介质对工质进行加热，将所述工质变为高压蒸汽进入所述膨胀机；

所述膨胀机，用于在所述高压蒸汽的驱动下工作；

所述发电机，与所述膨胀机同轴连接，在所述膨胀机的驱动下发电；

所述冷凝器，用于通过冷却介质将从所述膨胀机排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质；

所述工质泵，用于将从所述冷凝器排出的液态工质输送至所述蒸汽发生器。

优选地，所述升温装置为单级升温型第二类吸收热泵或多级升温型第二类吸收热泵。

优选地，所述冷凝器为蒸发式冷凝器。

优选地，所述蒸发式冷凝器包括：第一传热管群、第二传热管群、喷淋泵、第一喷淋装置和风机；

所述第一传热管群，用于使所述膨胀机排出的低压蒸汽工质在管内流通；

所述第二传热管群，用于使所述第二类吸收热泵出口侧的冷却介质在管内流通；

所述第一喷淋装置，用于将所述喷淋泵传送过来的喷淋水喷淋在所述第一传热管群和第二传热管群的表面；

所述风机，用于向所述第一传热管群和第二传热管群的表面吹风。

优选地，所述第二类吸收热泵的冷凝器和双工质循环发电系统的冷凝器与通用的冷却塔相连。

优选地，所述第一传热管群和第二传热管群左右设置；

或，

所述第一传热管群和第二传热管群上下设置。

优选地，所述第一传热管群和第二传热管群中的至少一个传热管群中传热管的截面形状为椭圆形，且椭圆形的长轴方向与所述风机送出的空气流向相平行；

所述传热导管群中的传热管之间按照顺排设置，或，按照叉排设置。

优选地，所述蒸汽发生器为降膜式蒸汽发生器，所述降膜式蒸汽发生器包括：传热管和第二喷淋装置；

所述传热管内部通入所述高温介质；

所述第二喷淋装置，用于将工质泵从所述蒸发式冷凝器传送过来的所述液态工质喷淋在所述传热管的表面。

优选地，所述升温装置，用于利用废热对介质进行升温，将升温后的高温介质输送给所述蒸汽发生器，具体为：

所述废热以串联或者并联方式分别通入所述第二类吸收热泵的蒸发器和再生器；所述第二类吸收热泵的吸收器中的高温介质输送给所述蒸汽发生器；

所述第二传热管群内流通的冷却介质来自所述第二类吸收热泵的冷凝器。

优选地，还包括温度传感器和控制器；

所述温度传感器，用于测量环境温度，将所述环境温度发送给所述控制器；

所述控制器，用于根据所述环境温度控制所述风机的转速和/或所述喷淋泵的转速。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本实施例提供的具有升温功能的双工质循环发电系统，利用升温装置对废热进行利用，提高升温装置中介质的温度，然后利用升温装置输出的高温介质输送给双工质循环发电系统中蒸汽发生器作为热源。从而实现利用温度较低的废热进行双工质循环发电，将废热进行有效地利用，避免低温废热浪费掉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的双工质循环发电系统示意图；

图2是本发明提供的具有升温功能的双工质循环发电系统实施例一示意图；

图3是本发明提供的具有升温功能的双工质循环发电系统实施例三示意图；

图4a是本发明提供的传热管群顺排的截面示意图；

图4b是本发明提供的传热管群叉排的截面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例一：

参见图2，该图为本发明提供的具有升温功能的双工质循环发电系统实施例一示意图。

本实施例提供的具有升温功能的双工质循环发电系统，包括：升温装置8、蒸汽发生器1、膨胀机2、发电机3、冷凝器4和工质泵7；

所述升温装置8，用于利用废热对介质进行升温，将升温后的高温介质输送给所述蒸汽发生器1；

需要说明的是，有的废热温度较低，不能直接应用在双工质发电系统中，因为成本太高，发电效率也较低。因此，本实施例首先利用升温装置8对废热进行利用，提高升温装置8中介质的温度，然后利用升温装置8输出的高温介质输送给蒸汽发生器1作为热源。

所述升温装置8可以使用工厂的乏汽使废热升温。

但是，从经济性来考虑，所述升温装置8优先可以利用现有的第二类吸收热泵。由于第二类吸收热泵的热源不需要温度太高，可以使用低温废热直接作为驱动源，不需要从外部供给其他加热源。因为第二类吸收热泵的工作原理是利用低温废热使吸收溶液的沸点上升以制出高温介质。例如，对于60℃的废热，如果使用单级升温型第二类吸收热泵，可以将60℃的废热加热到90℃以上。如果使用多级升温型第二类吸收热泵，对废热升温的幅度更大。

因此，利用工厂出来的废热就可以使第二类吸收热泵工作，这样可以使用第二类吸收热泵将废热转换为可以利用的能量，以免较低温度的废热被浪费掉。

所述蒸汽发生器1，用于通过所述高温介质对工质进行加热，将所述工质变为高压蒸汽进入所述膨胀机2；

被加热的工质成为高压蒸汽，到达膨胀机2，通过压差驱动膨胀机2。

所述膨胀机2，用于在所述高压蒸汽的驱动下工作；

所述发电机3，与所述膨胀机2同轴连接，在所述膨胀机2的驱动下发电；

所述冷凝器4，用于通过冷却介质将从所述膨胀机2排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质；

所述工质泵7，用于将从所述冷凝器4排出的液态工质输送至所述蒸汽发生器1。

本实施例提供的具有升温功能的双工质循环发电系统，利用升温装置8对废热进行利用，提高升温装置8中介质的温度，然后利用升温装置8输出的高温介质输送给蒸汽发生器1作为热源。从而实现利用温度较低的废热进行双工质循环发电，将废热进行有效地利用，避免低温废热浪费掉。

实施例二：

继续参见图2。

图2所示的升温装置8为单级升温型第二类吸收热泵或多级升温型第二类吸收热泵。

第二类吸收热泵包括：蒸发器E、再生器G、冷凝器C和吸收器A。

所述废热以串联或者并联方式分别通入所述第二类吸收热泵的蒸发器E和再生器G；所述第二类吸收热泵的吸收器A中的高温介质输送给所述蒸汽发生器1；

实施例三：

参见图3，该图为本发明提供的具有升温功能的双工质循环发电系统实施例三示意图。

本实施例中，所述冷凝器9为蒸发式冷凝器。

使用蒸发式冷凝器可以代替现有技术中的冷凝器、冷却塔以及冷却水配管。由于蒸发式冷凝器的结构紧凑，体积较小，可以节省空间。并且蒸发式冷凝器使用容量较小的喷淋泵9c即可，省去使用大容量的冷却水泵，也可以大幅降低耗电量。

所述蒸发式冷凝器9包括：第一传热管群9a、第二传热管群9b、喷淋泵9c、第一喷淋装置9d和风机9e；

所述第一传热管群9a，用于使所述膨胀机排出的低压蒸汽工质在管内流通；

所述第二传热管群9b，用于使所述第二类吸收热泵8出口侧的冷却介质在管内流通；即第二传热管群9b内流通的第二冷却介质来自第二类吸收热泵8中的冷凝器C。

所述第一喷淋装置9d，用于将所述喷淋泵传送过来的喷淋水喷淋在所述第一传热管群9a和第二传热管群9b的表面；

所述风机9e，用于向所述第一传热管群9a和第二传热管群9b的表面吹风。

所述第一传热管群9a和第二传热管群9b左右设置；

或，

所述第一传热管群9a和第二传热管群9b上下设置。

当所述第一传热管群9a和第二传热管群9b上下设置或者左右设置时，可以使传热面积进行最佳配置。

本实施例中通过一台蒸发式冷凝器9可以实现对双工质循环发电系统和第二类吸收热泵进行冷却，即冷却9a中的工质，又冷却9b中的介质。

所述蒸汽发生器1为降膜式蒸汽发生器，所述降膜式蒸汽发生器1包括：传热管和第二喷淋装置1a；

所述传热管内部通入所述高温介质；

所述第二喷淋装置1a，用于将工质泵7从所述蒸发式冷凝器9传送过来的所述液态工质喷淋在所述传热管的表面。

降膜式蒸汽发生器可以降低工质的填充量，同时能够限制蒸发温度随工质液位高度而上升，从而可以提高换热效率。

所述废热w1以串联或者并联方式分别通入所述第二类吸收热泵8的蒸发器E和再生器G；所述第二类吸收热泵8的吸收器A中的高温介质输送给所述蒸汽发生器1；

可以理解的是，废热w1是作为第二类吸收热泵8的驱动源的，有了驱动源以后第二类吸收热泵8输出高温介质w3给了蒸汽发生器1。

所述第二传热管群9b内流通的冷却介质来自所述第二类吸收热泵8的冷凝器C。即冷凝器C中的冷却介质也由蒸发式冷凝器来冷却。

另外，本实施例提供的发电系统中，还可以包括温度传感器10和控制器(图中未示出)；

所述温度传感器10，用于测量环境温度，将测量的环境温度发送给所述控制器；

所述控制器，用于判断所述环境温度低于预设温度值时，关闭所述风机8d。

可以理解的是，除了关闭风机8d以外，还可以控制喷淋泵8b的转速。

所述温度传感器10，用于测量环境温度，将测量的环境温度发送给所述控制器；

需要说明的是，温度传感器10可以通过测量干球温度或者湿球温度来测量环境温度。

所述控制器，用于根据所述环境温度控制喷淋泵9c的转速。例如，环境温度高时，控制喷淋泵9c的转速升高；环境温度较低时，控制喷淋泵9c的转速降低。

可以理解的是，除了关闭风机9e以外，所述控制器还用于根据所述环境温度控制所述风机9e的转速。例如，当环境温度较高时，控制风机9e的转速升高，当环境温度较低时，控制风机9e的转速降低。

需要说明的是，所述控制器独立于所述风机9e和所述喷淋泵9c设置。

另外，所述控制器也可以集成于所述喷淋泵9c中或集成于所述风机9e中。

可以理解的是，通过对环境温度的检测来控制风机和/或喷淋泵的工作情况，可以实现很好地节能。例如，当环境温度较低时，关闭喷淋泵，可以使蒸发式冷凝器工作在空冷式，即以空冷式冷凝器方式运行。

另外，喷淋泵9c所需要的动力比冷却水泵6的动力要小很多，因此，可以大幅减少耗电量。

参见图4a，该图为本发明提供的传热管群顺排的截面示意图。

所述传热导管群中的传热管之间按照顺排设置，或，

参见图4b，该图为本发明提供的传热管群叉排的截面示意图。

除了可以采用图4a所示的顺排方式以外，所述传热导管群中的传热管之间还可以按照叉排设置，如图4b所示。

需要说明的是，从图4a和图4b可以看出，传热管群中传热管的截面为椭圆形，且所述椭圆形的长轴方向与所述风机送风的空气流向相平行，这样可以减少空气的阻力。

传热管群采用椭圆形的长轴垂直向下，不仅可以使喷淋的冷却介质均匀地从传热管群流下。而且还可以加大传热管与喷淋的冷却介质的接触面积，从而使传热管内的工质与外界的冷却工质更多地交换热量。

而现有技术中传热管群的截面通常采用圆形，而圆形管存在一个缺点，就是圆管最下部喷淋的冷却介质不易流动，这样这部分传热面积不能有效地发挥作用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种具有升温功能的双工质循环发电系统，其特征在于，包括：升温装置、蒸汽发生器、膨胀机、发电机、冷凝器和工质泵；

所述升温装置，用于利用废热对介质进行升温，将升温后的高温介质输送给所述蒸汽发生器；

所述蒸汽发生器，用于通过所述高温介质对工质进行加热，将所述工质变为高压蒸汽进入所述膨胀机；

所述膨胀机，用于在所述高压蒸汽的驱动下工作；

所述发电机，与所述膨胀机同轴连接，在所述膨胀机的驱动下发电；

所述冷凝器，用于通过冷却介质将从所述膨胀机排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质；

所述工质泵，用于将从所述冷凝器排出的液态工质输送至所述蒸汽发生器。

2.根据权利要求1所述的具有升温功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述升温装置为单级升温型第二类吸收热泵或多级升温型第二类吸收热泵。

3.根据权利要求2所述的具有升温功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述冷凝器为蒸发式冷凝器。

4.根据权利要求3所述的具有升温功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述蒸发式冷凝器包括：第一传热管群、第二传热管群、喷淋泵、第一喷淋装置和风机；

所述第一传热管群，用于使所述膨胀机排出的低压蒸汽工质在管内流通；

所述第二传热管群，用于使所述第二类吸收热泵出口侧的冷却介质在管内流通；

所述第一喷淋装置，用于将所述喷淋泵传送过来的喷淋水喷淋在所述第一传热管群和第二传热管群的表面；

所述风机，用于向所述第一传热管群和第二传热管群的表面吹风。

5.根据权利要求2所述的具有升温功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述第二类吸收热泵的冷凝器和双工质循环发电系统的冷凝器与通用的冷却塔相连。

6.根据权利要求4所述的具有升温功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述第一传热管群和第二传热管群左右设置；

或，

所述第一传热管群和第二传热管群上下设置。

7.根据权利要求4或6所述的具有升温功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述第一传热管群和第二传热管群中的至少一个传热管群中传热管的截面形状为椭圆形，且椭圆形的长轴方向与所述风机送出的空气流向相平行；

所述传热导管群中的传热管之间按照顺排设置，或，按照叉排设置。

8.根据权利要求7所述的具有升温功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述蒸汽发生器为降膜式蒸汽发生器，所述降膜式蒸汽发生器包括：传热管和第二喷淋装置；

所述传热管内部通入所述高温介质；

所述第二喷淋装置，用于将工质泵从所述蒸发式冷凝器传送过来的所述液态工质喷淋在所述传热管的表面。

9.根据权利要求8所述的具有升温功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述升温装置，用于利用废热对介质进行升温，将升温后的高温介质输送给所述蒸汽发生器，具体为：

所述废热以串联或者并联方式分别通入所述第二类吸收热泵的蒸发器和再生器；所述第二类吸收热泵的吸收器中的高温介质输送给所述蒸汽发生器；

所述第二传热管群内流通的冷却介质来自所述第二类吸收热泵的冷凝器。

10.根据权利要求9所述的具有升温功能的双工质循环发电系统，其特征在于，还包括温度传感器和控制器；

所述温度传感器，用于测量环境温度，将所述环境温度发送给所述控制器；

所述控制器，用于根据所述环境温度控制所述风机的转速和/或所述喷淋泵的转速。