CN105134321B - 一种双压力蒸发氨水动力循环发电装置 - Google Patents

Abstract

一种双压力蒸发氨水动力循环发电装置，在卡林纳循环发电装置基础上增加次高压氨水泵P3、第二预热器PH2、第二蒸发器E2，并设透平第二进口；用于吸收热源低温段余热，产生次高压蒸汽进入透平中发电；使热源梯级利用，即热源在第一蒸发器蒸发与过热段放热后再同时对并列布置的第二蒸发器和第一蒸发器的过冷段中的工作溶液进行加热，且显热热源与工质的传热温差不可逆损失较小。双压力蒸发氨水动力循环发电装置约可以提高中高温余热的发电回收效率20％。

Description

一种双压力蒸发氨水动力循环发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其是一种双压力蒸发氨水动力循环发电装置。

背景技术

许多工业过程都会产生大量显热型中高温余热。由于其放热过程有较大的温度变化，普通纯工质动力循环中的等温吸热过程与之并不匹配，在节点温差限制下，存在较大的传热温差不可逆损失。氨水混合工质可克服水的沸点较高而纯氨的沸点偏低之缺点，可以将工作压力调整到合适范围。采用氨水混合工质的卡林纳循环发电装置可以实现工质与显热热源的放热过程和冷却水的吸热过程的温度变化都有较好的匹配，进而提高发电回收效率。然而计算亦表明，对于350℃以上的中高温余热，受到工质相变温差的限制，通常只能采用增加过热度来适应余热温度的增大(提高压力则热源排放温度更高)，使得单压力蒸发的卡林纳循环发电装置的工质与热源的温度匹配性亦变差。

发明内容

本发明目的是提供一种能够充分利用显热型中高温余热发电的双压力蒸发氨水动力循环发电装置，用于提高发电回收效率。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

一种双压力蒸发氨水动力循环发电装置，包括中压吸收器、高压氨水泵、第一预热器、高压蒸发器、透平调节阀、透平发电装置、回热器、低压吸收器、中压氨水泵、分离器、节流阀；高压氨水泵出口与第一预热器高压侧进口相连，第一预热器高压侧出口与高压蒸发器工质侧进口相连，第一蒸发器工质侧出口通过透平调节阀与透平发电装置的透平进口相连；透平发电装置的透平出口与回热器低压侧进口相连，回热器低压侧出口与低压吸收器的第一工质侧进口相连，低压吸收器工质侧出口与中压氨水泵进口相连，中压氨水泵出口分别与中压吸收器的第一工质侧进口及回热器中压侧进口相连，回热器中压侧出口与分离器进口相连；分离器液相出口与第一预热器中压侧进口相连，第一预热器中压侧出口通过节流阀与低压吸收器的第二工质侧进口相连，所述双压力蒸发氨水动力循环发电装置还包括次高压氨水泵、第二预热器、第二蒸发器、第二透平调节阀；透平发电装置设有透平第二进口；所述透平第二进口设置在透平发电装置中与次高压压力相对应的中间级处的汽缸上；中压吸收器工质侧出口还与次高压氨水泵的进口相连，次高压氨水泵的出口与第二预热器次高压侧进口相连，第二预热器次高压侧出口与第二蒸发器工质侧进口相连，第二蒸发器工质侧出口通过第二透平调节阀与透平第二进口相连；所述分离器的气相出口与第二预热器中压侧进口相连，第二预热器中压侧出口与中压吸收器的第二工质侧进口相连。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明双压力蒸发氨水动力循环发电装置是在卡林纳循环发电装置的基础上，通过设置第二蒸发器，将第一蒸发器蒸发过热段的出口热源再同时对并列布置的第二蒸发器和第一蒸发器过冷段中的工作溶液进行加热，第二蒸发器中产生的蒸汽通过透平第二进口进入透平发电装置内膨胀作功，使热源得到梯级利用，从而可以提高循环的发电回收效率，计算表明本发明可比卡林纳循环发电装置多发电20％左右。

2、将第二蒸发器与第一蒸发器过冷段并列来吸收热源低温段余热的方案比将第二蒸发器与第一蒸发器串联布置方案更加合理，使其传热曲线的匹配性提高，使温差不可逆损失减少，发电回收效率更高。

3、本发明的发电装置看起来增加了一些设备，但比起为利用这部分低温余热而另行设置一套独立的装置要简化得多，因为其共享利用了原有卡林纳循环发电装置的大量设备。

4、氨和水都是自然工质，且来源丰富，价格较便宜。本发明的技术成熟，易于实施。由于动力循环发电装置的发电回收效率主要取决于热源的温度，因此温度较高的中高温余热源具有更高的回收价值和经济效益，开发利用中高温热源发电技术应该放在比低温热源发电技术更加优先的位置。特别是中高温工业烟气对大气的排放，不仅造成了能源的浪费而且会对环境带来雾霾等不可忽视的影响。本发明有利于节能减排。

采用氨水混合工质的卡林纳循环发电装置的循环工质通常具有3个等级的压力。高压和低压分别是从高温热源吸热和对冷却水放热的工质压力状态，也是决定透平膨胀焓降的主要因素；中压则是用于解吸的压力，使得低压吸收器出口的基本溶液通过解吸重新形成工作溶液。而本发明的发电装置具有4个等级的压力，即在此基础上增加次高压等级，该压力介于高压和中压之间，其数值主要根据热源与工质的传热曲线的匹配情况来确定。

附图说明

图1是本发明实施例的流程示意图。

图2是本发明实施例的工质与热源的传热过程曲线示意图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明的技术方案进行详细说明：

实施例：

一种双压力蒸发氨水动力循环发电装置，包括中压吸收器A2、高压氨水泵P2、第一预热器PH1、高压蒸发器E1、透平调节阀V1、透平发电装置T、回热器R、低压吸收器A1、中压氨水泵P1、分离器S、节流阀V2；高压氨水泵P2出口与第一预热器PH1高压侧进口相连，第一预热器PH1高压侧出口与高压蒸发器E1工质侧进口相连，第一蒸发器E1工质侧出口通过透平调节阀V1与透平发电装置T的透平进口T-1相连；透平发电装置T的透平出口T-3与回热器R低压侧进口相连，回热器R低压侧出口与低压吸收器A1的第一工质侧进口相连，低压吸收器A1工质侧出口与中压氨水泵P1进口相连，中压氨水泵P1出口分别与中压吸收器A2的第一工质侧进口及回热器R中压侧进口相连，回热器R中压侧出口与分离器S进口相连；分离器S液相出口与第一预热器PH1中压侧进口相连，第一预热器PH1中压侧出口通过节流阀V2与低压吸收器A1的第二工质侧进口相连；所述双压力蒸发氨水动力循环发电装置还包括次高压氨水泵P3、第二预热器PH2、第二蒸发器E2、第二透平调节阀V3；透平发电装置T设有透平第二进口T-2；所述透平第二进口T-2设置在透平发电装置T中与次高压压力相对应的中间级处的汽缸上；中压吸收器A2工质侧出口还与次高压氨水泵P3的进口相连，次高压氨水泵P3的出口与第二预热器PH2次高压侧进口相连，第二预热器PH2次高压侧出口与第二蒸发器E2工质侧进口相连，第二蒸发器E2工质侧出口通过第二透平调节阀V3与透平第二进口T-2相连；所述分离器S的气相出口与第二预热器PH2中压侧进口相连，第二预热器PH2中压侧出口与中压吸收器A2的第二工质侧进口相连。所述第一蒸发器E1包括第一蒸发器过冷段E1-1和第一蒸发器蒸发过热段E1-2；所述第一蒸发器E1与所述第二蒸发器E2形成组合式蒸发器；所述组合式蒸发器包括蒸发器壳体，所述蒸发器壳体的两端设有热源进口和热源出口；所述蒸发器壳体内靠近热源进口侧的通道中逆流布置第一蒸发器蒸发过热段E1-2；所述蒸发器壳体内靠近热源出口侧的通道分成2个区域，并列逆流布置第一蒸发器过冷段E1-1和第二蒸发器E2的全部换热面。

本发明双压力蒸发氨水动力循环发电装置之工作流程如下：

从中压吸收器流出的工作溶液分成两路，其中一路经过高压氨水泵P2的加压至高压，经第一预热器PH1预热后进入第一蒸发器E1吸收高温热源的热量，第一蒸发器出口的高温高压蒸汽进入透平发电装置T中膨胀作功；另一路工作溶液经过次高压氨水泵P3加压至次高压，经第二预热器PH2预热后进入第二蒸发器E2，与第一蒸发器过冷段E1-1并列被从第一蒸发器蒸发和过热段E1-2流出的热源所加热；第二蒸发器E2出口蒸汽进入第二透平T2中膨胀作功；透平出口的乏汽经回热器R的冷却进入低压吸收器A1中被稀溶液吸收，形成基本溶液，吸收过程中释放的热量被冷却水带走。从低压吸收器A1流出的基本溶液被中压氨水泵P1加压到中压状态，然后分成两股流体，一股流体直接进入中压吸收器A2，另一股进入回热器R中加热到两相状态，然后进入分离器S中分离成稀溶液和富氨气体，稀溶液经过预热器PH1的冷却节流阀V2的节流后进入低压吸收器A1，而富氨气体则经过预热器PH2的冷却进入中压吸收器A2中被基本溶液所吸收，重新成为工作溶液。

本发明双压力蒸发氨水动力循环发电装置之工质与热源的传热过程曲线如图2。

Claims (2)

1.一种双压力蒸发氨水动力循环发电装置，包括中压吸收器(A2)、高压氨水泵(P2)、第一预热器(PH1)、第一蒸发器(E1)、透平调节阀(V1)、透平发电装置(T)、回热器(R)、低压吸收器(A1)、中压氨水泵(P1)、分离器(S)、节流阀(V2)；高压氨水泵(P2)出口与第一预热器(PH1)高压侧进口相连，第一预热器(PH1)高压侧出口与第一蒸发器(E1)工质侧进口相连，第一蒸发器(E1)工质侧出口通过透平调节阀(V1)与透平发电装置(T)的透平进口(T-1)相连；透平发电装置(T)的透平出口(T-3)与回热器(R)低压侧进口相连，回热器(R)低压侧出口与低压吸收器(A1)的第一工质侧进口相连，低压吸收器(A1)工质侧出口与中压氨水泵(P1)进口相连，中压氨水泵(P1)出口分别与中压吸收器(A2)的第一工质侧进口及回热器(R)中压侧进口相连，回热器(R)中压侧出口与分离器(S)进口相连；分离器(S)液相出口与第一预热器(PH1)中压侧进口相连，第一预热器(PH1)中压侧出口通过节流阀(V2)与低压吸收器(A1)的第二工质侧进口相连；其特征在于，所述双压力蒸发氨水动力循环发电装置还包括次高压氨水泵(P3)、第二预热器(PH2)、第二蒸发器(E2)、第二透平调节阀(V3)；透平发电装置(T)设有透平第二进口(T-2)；所述透平第二进口(T-2)设置在透平发电装置(T)中与次高压压力相对应的中间级处的汽缸上；中压吸收器(A2)工质侧出口还与次高压氨水泵(P3)的进口相连，次高压氨水泵(P3)的出口与第二预热器(PH2)次高压侧进口相连，第二预热器(PH2)次高压侧出口与第二蒸发器(E2)工质侧进口相连，第二蒸发器(E2)工质侧出口通过第二透平调节阀(V3)与透平第二进口(T-2)相连；所述分离器(S)的气相出口与第二预热器(PH2)中压侧进口相连，第二预热器(PH2)中压侧出口与中压吸收器(A2)的第二工质侧进口相连。

2.根据权利要求1所述的双压力蒸发氨水动力循环发电装置，其特征在于，所述第一蒸发器(E1)包括第一蒸发器过冷段(E1-1)和第一蒸发器蒸发过热段(E1-2)；所述第一蒸发器(E1)与所述第二蒸发器(E2)形成组合式蒸发器；所述组合式蒸发器包括蒸发器壳体，所述蒸发器壳体的两端设有热源进口和热源出口；所述蒸发器壳体内靠近热源进口侧的通道中逆流布置第一蒸发器蒸发过热段(E1-2)；所述蒸发器壳体内靠近热源出口侧的通道分成2个区域，并列逆流布置第一蒸发器过冷段(E1-1)和第二蒸发器(E2)的全部换热面。