CN104727867A - 中低温余热的利用方法及其降压吸热式蒸汽动力循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中低温余热的利用方法，可以有效利用中低温余热，解决了中低温余热利用率低下的问题。使大量余热能得到广泛应用，从能源利用的格局来看，对节能减排具有重要的战略意义，其特征在于，其包括以下步骤,（1）、对高压液体进行膨胀，使得高压液体流速加快、压力下降；（2）、降压后的液体进入加热器中加热汽化，在加热器内，中低温余热对液体进行加热，液体从中低温余热吸取热量汽化，蒸汽流速迅速增加；(3)、液体汽化后形成的蒸汽流在扩压管内进行扩压，其动能下降、压力及温度上升，成为高温高压蒸汽，实现了中低温余热的利用，本发明同时提供了一种降压吸热式蒸汽动力循环系统。
Description
技术领域
本发明属于热能利用和处理及设备技术领域，特别涉及一种中低温余热的利用方法及其降压吸热式蒸汽动力循环系统。
背景技术
将蒸汽热能转换为机械能的蒸汽机和汽轮机的蒸汽动力循环，其工质的状态变化过程是按郎肯循环进行的。为了提高郎肯循环的热效率，一般需要提高进入蒸汽动力装置的蒸汽初参数，即提高初始蒸汽压力及温度，所以现代大容量的蒸汽动力装置的初参数毫无例外地都是高温、高压的。然而产生高温、高压蒸汽必须要有高温热源，主要采用燃料燃烧才能满足要求。
在工业生产中，使用着各种窑炉，它们的热效率都很低，大量余热以各种形式被排放到大气中，尤以中低温余热（即低品位余热）居多。而用中低温余热作为热源，郎肯循环的热效率相当低，基本上没有使用价值。从能源利用的格局来看，低品位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。因此，如何有效利用中低温余热是摆在我们面前的重大课题。
发明内容
针对现有的上述问题，本发明提供了一种中低温余热的利用方法，可以有效利用中低温余热，解决了中低温余热利用率低下的问题。使大量余热能得到广泛应用，从能源利用的格局来看，对节能减排具有重要的战略意义，本发明同时提供了一种降压吸热式蒸汽动力循环系统。
其技术方案是这样的，一种中低温余热的利用方法，其特征在于，其包括以下步骤,
（1）、对高压液体进行膨胀，使得高压液体流速加快、压力下降；
（2）、降压后的液体进入加热器中加热汽化，在加热器内，中低温余热对液体进行加热，液体从中低温余热吸取热量汽化，蒸汽流速迅速增加；
（3）、液体汽化后形成的蒸汽流在扩压管内进行扩压，其动能下降、压力及温度上升，成为高温高压蒸汽，实现了中低温余热的利用。
其进一步特征在于：高温高压蒸汽进入汽轮机中，通过汽轮机做功，将热能转换为机械能；汽轮机带动发电机做功，将机械能转化为电能；高温高压蒸汽在通过汽轮机作了功后形成低压乏汽，低压乏汽进入凝汽器，在凝汽器内对冷却介质进行放热，放出汽化潜热后凝结成液体，凝结液体则由给水泵绝热压缩后送入膨胀管进行膨胀，形成蒸汽动力循环；冷却介质由冷源进入凝汽器，在凝汽器内吸热后再送回冷源冷却，形成冷却循环。
一种液体降压吸热式蒸汽动力循环系统，其包括给水泵，所述给水泵连接加热器，汽轮机连接所述加热器，凝汽器连接所述汽轮机，所述给水泵连接所述凝汽器，形成蒸汽动力循环，其特征在于：所述给水泵通过膨胀管连接所述加热器，所述加热器通过扩压管连接所述汽轮机。
其进一步特征在于：所述汽轮机连接发电机。
本发明的上述方法中，首先对高压液体进行膨胀，使得高压液体流速加快、压力下降；降压后的液体进入加热器中加热汽化，在加热器内，中低温余热对液体进行加热，液体从中低温余热吸取热量汽化，蒸汽流速迅速增加；液体汽化后形成的蒸汽流在扩压管内进行扩压，其动能下降、压力及温度上升，成为高温高压蒸汽，实现了中低温余热的利用，同样能达到比较高的热效率，有效利用中低温余热，解决了中低温余热利用率低下的问题。使大量余热能得到广泛应用，从能源利用的格局来看，对节能减排具有重要的战略意义。
附图说明
图1为本发明降压吸热式蒸汽动力循环系统示意图。
具体实施方式
见图1，
一种中低温余热的利用方法，其包括以下步骤,
（1）、给水泵1过来高压液体在膨胀管2内进行膨胀，使得高压液体流速加快、压力下降，当压力下降到能够从中低温余热吸取热量并且使其汽化时，进入加热器3；
（2）、降压后的液体进入加热器3中加热汽化，在加热器3内，中低温余热对液体进行加热，液体从中低温余热吸取热量汽化，蒸汽流速迅速增加；
（3）、液体汽化后形成的蒸汽流在扩压管4内进行扩压，其动能下降、压力及温度上升，成为高温高压蒸汽；
（4）、高温高压蒸汽进入汽轮机5中，通过汽轮机5做功，将热能转换为机械能；
（5）、高温高压蒸汽在汽轮机5作了功后形成低压乏汽，低压乏汽进入凝汽器6，在凝汽器6内对冷却介质进行放热，放出汽化潜热后凝结成液体，凝结液体则由给水泵1绝热压缩后送入膨胀管2进行膨胀，形成蒸汽动力循环；
冷却介质由冷源进入凝汽器6，在凝汽器6内吸热后再送回冷源冷却，形成冷却循环；
（6）、汽轮机5带动发电机7做功，将机械能转化为电能。
见图1，
一种降压吸热式蒸汽动力循环系统，其包括给水泵1，给水泵1通过膨胀管2连接加热器3，加热器3通过扩压管4连接汽轮机5，凝汽器6连接汽轮机5，给水泵1连接凝汽器6，形成蒸汽动力循环，汽轮机5连接发电机7，给水泵输出的水通过加热器后形成蒸汽，蒸汽通过汽轮机做功，将热能转换为机械能并带动发电机发电，输出蒸汽动力将热能转换为电能，由于给水泵通过膨胀管连接加热器，根据流体膨胀规律选择膨胀管，使从给水泵过来的高压液体在其管内进行膨胀，随着液体流速逐渐加快，动能不断增加、压力不断下降，当压力下降到能够从中低温余热吸取热量并且使其汽化时，进入加热器。在加热器内，中低温余热对液体进行加热，液体从中低温余热吸取热量汽化，蒸汽流速迅速增加，然后在扩压管内进行扩压，其动能下降、压力及温度上升，成为高温高压蒸汽，同样能达到比较高的热效率，有效利用中低温余热，解决了中低温余热利用率低下的问题。使大量余热能得到广泛应用，从能源利用的格局来看，对节能减排具有重要的战略意义。
本实施例中：
汽轮机5是蒸汽热能转变为机械能的装置并带动发电机发电。汽轮机1进口通过管道与扩压管4出口连接，出口通过管道与凝汽器6进口连接，其与发电机7之间通过传动轴相互连接；
凝汽器6是蒸汽冷却装置，蒸汽在冷却介质的作用下冷却。凝汽器6进口通过管道与汽轮机5出口连接，出口通过管道与给水泵1进口连接，其冷却介质进、出口通过管道与冷源连接；
给水泵1为工质循环提供动力。给水泵1进口通过管道与凝汽器6出口连接，出口通过管道与膨胀管2进口连接；
膨胀管2是循环工质增速降压装置。膨胀管2进口通过管道与给水泵1出口连接，出口通过管道与加热器3进口连接；
加热器3内设有换热管，用加热介质对管内循环工质进行间接加热。加热器3进口通过管道与膨胀管2出口连接，出口与扩压管4进口连接；
扩压管4是循环工质升压升温装置。扩压管4进口与加热器3出口连接，出口通过管道与汽轮机5进口连接。
本发明液体降压吸热式蒸汽动力循环系统工作原理如下：
从扩压管4出来的高温高压蒸汽通过管道进入汽轮机5中，蒸汽的部分热能在其中转换为机械能带动发电机2发电。作了功的低压乏汽进入凝汽器6内，在凝汽器6内对冷却介质进行放热，放出汽化潜热后凝结成液体。冷却介质由冷源另外提供，在凝汽器6内吸热后再送回冷源冷却，形成冷却循环。凝结液体则由给水泵1绝热压缩后送入膨胀管2。从给水泵1过来的高压液体在膨胀管2内进行膨胀，液体流速增加、压力下降，然后进入加热器3。在加热器3内，中低温余热对液体进行加热，液体吸取热量汽化，蒸汽流速迅速增加，然后进入扩压管4。蒸汽在扩压管4内进行扩压，其动能下降、压力及温度上升，成为高温高压蒸汽。至此，工质完成了一个封闭过程，即液体降压吸热式蒸汽动力循环。
本发明中，对给水泵过来的高压液体在膨胀管内进行膨胀和在加热器中加热并通过扩压管变成高温高压蒸汽，热量来自中低温热源，可以实现中低温余热的再利用，较好地节约了能源。
Claims (7)
1.一种中低温余热的利用方法，其特征在于，其包括以下步骤,
（1）、对高压液体进行膨胀，使得高压液体流速加快、压力下降；
（2）、降压后的液体进入加热器中加热汽化，在加热器内，中低温余热对液体进行加热，液体从中低温余热吸取热量汽化，蒸汽流速迅速增加；
(3)、液体汽化后形成的蒸汽流在扩压管内进行扩压，其动能下降、压力及温度上升，成为高温高压蒸汽，实现了中低温余热的利用。
2.根据权利要求1所述的一种中低温余热的利用方法，其特征在于：高温高压蒸汽进入汽轮机中，通过汽轮机做功，将热能转换为机械能。
3.根据权利要求2所述的一种中低温余热的利用方法，其特征在于：汽轮机带动发电机做功，将机械能转化为电能。
4.根据权利要求2或者3所述的一种中低温余热的利用方法，其特征在于：高温高压蒸汽在通过汽轮机作了功后形成低压乏汽，低压乏汽进入凝汽器，在凝汽器内对冷却介质进行放热，放出汽化潜热后凝结成液体，凝结液体则由给水泵绝热压缩后送入膨胀管进行膨胀，形成蒸汽动力循环。
5.根据权利要求4所述的一种中低温余热的利用方法，其特征在于：冷却介质由冷源进入凝汽器，在凝汽器内吸热后再送回冷源冷却，形成冷却循环。
6. 一种降压吸热式蒸汽动力循环系统，其包括给水泵，所述给水泵连接加热器，汽轮机连接所述加热器，凝汽器连接所述汽轮机，所述给水泵连接所述凝汽器，形成蒸汽动力循环，其特征在于：所述给水泵通过膨胀管连接所述加热器，所述加热器通过扩压管连接所述汽轮机。
7.根据权利要求6所述的一种降压吸热式蒸汽动力循环系统，其特征在于：所述汽轮机连接发电机。
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