CN104975895A - 一种螺杆膨胀机余热发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的螺杆膨胀机余热发电装置，包括螺杆膨胀机，润滑油输送泵，油气分离器，冷凝器，工质增压泵5-1，工质增压泵5-2，蒸发器，发电机，冷凝水泵，冷却水塔，压力传感器和控制器；其中工质增压泵5-1和冷凝水泵是由发电机来驱动，而工质增压泵5-2则是由螺杆膨胀机来驱动的；所述压力传感器安装在工质增压泵的出口管路上，并与控制器相连接，而控制器又连接着工质增压泵。本发明取消了冷凝水泵外接的电机驱动，且增加的一台工质增压泵，而工质增压泵和冷凝水泵分别由螺杆膨胀机以及发电机来直接驱动，这样就减少能量转换带来的损失，降低了该装置能耗的投入。

Description

一种螺杆膨胀机余热发电装置

技术领域

本发明涉及有机朗肯发电技术领域，具体涉及地是一种螺杆膨胀机余热发电装置。 

背景技术

采用涡轮发电系统作为大型高温余热发电设备已日趋成熟,但是大量工业低温余热的回收利用仍处于初级阶段,市场需求量大;在冶金和钢铁企业，仅回收钢铁企业的冲渣废热水（8 0 - 9 0 ℃）一项，每年就可以为每个企业带来2 MW到4.5 MW的电能，国家目前有允许不拘形式的小型发电变网政策,对于世界最大钢铁产量的我国来说，开发低温余热发电技术,其社会效益和经济效益是不可估量的; 

采用双循环朗肯循环技术,选用相应的有机液态工质来吸收低温余热,再通过螺杆膨胀机来发电,对节能和环保具有十分重要的意义;螺杆膨胀机具有四个主要的技术特点： 热源适应范围非常宽广,变工况能力好, 维护费用低,使用管理方便;市场需要这类效率高,自身耗功小,安全可靠,制造成本低的低温余热发电装置。

    目前常规的朗肯循环装置见图1, 系统中主要包含:螺杆膨胀机1, 润滑油输送泵2, 油气分离器3, 冷凝器4, 工质增压泵5, 蒸发器6, 发电机7, 冷凝水泵8, 冷却塔9;冷凝器4冷却后的有机液态工质,经工质增压泵5增压后成为低温高压的液体,通过蒸发器6吸热气化后变成高温高压的过热或饱和气体,进入螺杆膨胀机1降压放热做功,将热能转化为机械能,推动螺杆旋转,带动发电机7发电,实现机械能向电能的转换,从螺杆膨胀机1排出的工质气体经冷凝器4冷却后又重新变为低温低压的液态工质,完成整个有机朗肯循环。冷凝水泵8从冷却塔9吸入低温水，经过冷凝器4与循环工质做热交换，温度升高后的水重新送到冷却塔9中做飞溅散热降温；但是工质增压泵5和冷凝水泵8在正常运转时均需要外界电机驱动运转，这样就会增加了该装置的能源消耗和制造成本。 

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种螺杆膨胀机余热发电装置。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种螺杆膨胀机余热发电装置，包括螺杆膨胀机，润滑油输送泵，油气分离器，冷凝器，工质增压泵5-1，工质增压泵5-2，蒸发器，发电机，冷凝水泵，冷却水塔，压力传感器和控制器，其中油气分离器分别与螺杆膨胀机和冷凝器相连接,以便将螺杆膨胀机排出的油气混合物分离出工质气体并再次进入冷凝器进行循环；所述驱动工质增压泵5-1和冷凝水泵进行工作的动力源是由发电机来提供，而工质增压泵5-2则是由螺杆膨胀机来进行驱动的；所述压力传感器安装在工质增压泵5-2的出口管路上，并与控制器相连接，而控制器又连接着工质增压泵5-1。 

进一步地，所述工质增压泵5-2与螺杆膨胀机设置成一体式结构，其主要包含有膨胀机壳体，阳转子，阴转子，工质增压泵泵壳，叶片，叶片泵转子和圆筒形的叶片泵定子, 其中叶片泵定子内偏心式地安装在叶片泵转子上，且两者组合而成的叶片泵泵轴与阳转子或者阴转子同轴设置；所述叶片泵转子上对称地设置有用于安装叶片的滑槽，其中该一体式结构还包括安全阀，其中安全阀的阀体设置成一个带有凸肩的圆柱形差动活塞。 

进一步地，所述工质增压泵5-2通过了联轴器与螺杆膨胀机连接，且工质增压泵5-2设置在螺杆膨胀机的进口侧。 

进一步地，该螺杆膨胀机余热发电装置在工质增压泵5-1和工质增压泵5-2的出口管路上均设有单向止回阀。 

进一步地，所述工质增压泵5-1和工质增压泵5-2之间并联安装。 

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： 

本发明所述的螺杆膨胀机余热发电装置，取消了冷凝水泵外接的电机驱动，且增加的一台工质增压泵5-2，工质增压泵5-2和冷凝水泵分别由螺杆膨胀机以及发电机来直接驱动，这样就减少能量转换带来的损失，降低了该装置能耗的投入 ，同时在该装置工况有特定需求时，可以2台工质增压泵同时并联运行，最大限度的利用热效率和提高发电效率，提高了整个系统的经济合理性。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明： 

附图1为现有技术中有机朗肯发电装置的示意图；

附图2为本发明中螺杆膨胀机低温余热发电装置的示意图；

附图3为本发明中螺杆膨胀机与工质增压泵５－２一体式结构的示意图；

附图4为附图3中的A-Ａ部剖视图；

其中：1：螺杆膨胀机， 2：润滑油输送泵，3: 余热发电装置，4: 冷凝器，5-1: 工质增压泵，5-2：工质增压泵，6: 蒸发器，7: 发电机，8： 冷凝水泵，9： 冷却水塔，10： 压力传感器，11：控制器，12：单向止回阀，13： 单向止回阀；

101：膨胀机壳体，102：阳转子，103：阴转子，104：工质增压泵泵壳，105：叶片，106：叶片泵转子；107：安全阀，                     108：弹簧，109：弹簧座，110：调节螺钉，111：锁紧螺母，112：叶片泵定子。

具体实施方式    

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如附图2－４所示的螺杆膨胀机余热发电装置，包括螺杆膨胀机1，润滑油输送泵2，油气分离器3，冷凝器4，工质增压泵5-1，工质增压泵5-2，蒸发器6，发电机7，冷凝水泵8，冷却水塔9，压力传感器10和控制器11，其中油气分离器3分别与螺杆膨胀机1和冷凝器4相连接,以便将螺杆膨胀机1排出的油气混合物分离出工质气体并再次进入冷凝器4进行循环；所述驱动工质增压泵5-1和冷凝水泵8进行工作的动力源是由发电机7来提供，而工质增压泵5-2则是由螺杆膨胀机1来进行驱动的；所述压力传感器10安装在工质增压泵5-2的出口管路上，并与控制器11相连接，而控制器11又连接着工质增压泵5-1。 

该螺杆膨胀机余热发电装置，取消了冷凝水泵8外接的电机驱动，且增加的一台工质增压泵5-2，工质增压泵5-2和冷凝水泵8分别由螺杆膨胀机1以及发电机7来直接驱动，这样就减少能量转换带来的损失，降低了该装置能耗的投入 ，同时在该装置工况有特定需求时，可以2台工质增压泵(5-1,5-2)同时并联运行，最大限度的利用热效率和提高发电效率，提高了整个系统的经济合理性。 

其中所述工质增压泵5-2与螺杆膨胀机1设置成一体式结构，其结构主要包含有膨胀机壳体101，阳转子102，阴转子103，工质增压泵泵壳104，叶片105，叶片泵转子106和圆筒形的叶片泵定子112, 其中叶片泵定子112内偏心式地安装在叶片泵转子106上，且两者组合而成的叶片泵泵轴与阳转子102或者阴转子103同轴设置；所述叶片泵转子106上对称地设置有用于安装叶片105的滑槽。 

当螺杆膨胀机1旋转时，带动叶片泵转子106一起旋转，叶片105在离心力的作用下，顶紧在叶片泵定子112的内壁上，这样，在叶片泵定子112、叶片泵转子106、叶片105的端面间就形成若干个密封空间，随着每一空间容积的变化，叶片泵转子106在每旋转一转时，每一工作空间都将完成一次吸入和排出，达到连续给工质增压泵5-2输送的目的 

为了调节和限制工质增压泵5-2的工作压力，叶片式工质增压泵设有可调节的安全阀107，安全阀107的阀体是一个圆柱型带有凸肩的差动活塞。其中该安全阀107又分别包含有弹簧108、弹簧座109、锁紧螺母110和调节螺钉111。当压力超过限定值时，安全阀弹簧108受压缩而使阀开启，沟通排、吸两端，以达到泄压的目的，安全阀弹簧108的预紧力则可通过调节螺钉111来设定调整。

作为本发明的另一种改进，所述工质增压泵5-2通过了联轴器与螺杆膨胀机1连接，且工质增压泵5-2设置在螺杆膨胀机1的进口侧。工质增压泵5-2的出口管路上装有压力传感器10，两台工质增压泵（5-1,5-2）具有自动切换和并联运行功能，在系统工作初期，先运转增压泵5-1，待螺杆膨胀机1运转正常后达到额定转速时，工质增压泵5-2同时排出工质，当工质增压泵5-2出口管路上安装的压力传感器10检测到符合设定压力值时，通过控制器11来自动停止工质增压泵5-1的马达运转，并由工质增压泵5-2来保持工质的正常增压输送，完成平稳切换。由于工质增压泵5-1和工质增压泵5-2之间是采用并联安装的，当在特殊情况下，该装置容量增大时，则可根据需要同时并联运行两台工质增压泵（5-1,5-2），以提高发电量和发电效率。 

作为本发明的实施方案，在工质增压泵5-1和工质增压泵5-2的出口管路上均设有单向止回阀12和单向止回阀13，其能够防止工质回流，保证系统的可靠性和安全性。 

本方案的描述和应用方式是说明性的，在不脱离本发明原则的情况下，可以以其它的结构、形式、材料、比例和布置来实现本发明。 

Claims (6)

1.一种螺杆膨胀机余热发电装置，其特征在于: 包括螺杆膨胀机（1），润滑油输送泵（2），油气分离器（3），冷凝器（4），工质增压泵（5-1），工质增压泵（5-2），蒸发器（6），发电机（7），冷凝水泵（8），冷却水塔（9），压力传感器（10）和控制器（11），其中油气分离器（3）分别与螺杆膨胀机（1）和冷凝器（4）相连接,以便将螺杆膨胀机（1）排出的油气混合物分离出工质气体并再次进入冷凝器（4）进行循环；所述驱动工质增压泵（5-1）和冷凝水泵（8）进行工作的动力源是由发电机（7）来提供，而工质增压泵（5-2）则是由螺杆膨胀机（1）来进行驱动的；所述压力传感器（10）安装在工质增压泵（5-2）的出口管路上，并与控制器（11）相连接，而控制器（11）又连接着工质增压泵（5-1）。

2.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机余热发电装置，其特征在于：所述工质增压泵（5-2）与螺杆膨胀机（1）设置成一体式结构，其主要包含有膨胀机壳体（101），阳转子（102），阴转子（103），工质增压泵泵壳（104），叶片（105），叶片泵转子（106）和圆筒形的叶片泵定子（112）, 其中叶片泵定子（112）内偏心式地安装在叶片泵转子（106）上，且两者组合而成的叶片泵泵轴与阳转子（102）或者阴转子（103）同轴设置；所述叶片泵转子（106）上对称地设置有用于安装叶片（105）的滑槽。

3.根据权利要求2所述的螺杆膨胀机余热发电装置，其特征在于：该一体式结构还包括安全阀（107），其中安全阀（107）的阀体设置成一个带有凸肩的圆柱形差动活塞。

4.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机余热发电装置，其特征在于：所述工质增压泵（5-2）通过了联轴器与螺杆膨胀机（1）连接，且工质增压泵（5-2）设置在螺杆膨胀机（1）的进口侧。

5.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机余热发电装置，其特征在于：该螺杆膨胀机余热发电装置在工质增压泵（5-1）和工质增压泵（5-2）的出口管路上均设有单向止回阀（12、13）。

6.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机余热发电装置，其特征在于：所述工质增压泵（5-1）和工质增压泵（5-2）之间并联安装。