CN105179035A - 一种低温余热有机朗肯循环发电系统 - Google Patents
一种低温余热有机朗肯循环发电系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105179035A CN105179035A CN201510429503.5A CN201510429503A CN105179035A CN 105179035 A CN105179035 A CN 105179035A CN 201510429503 A CN201510429503 A CN 201510429503A CN 105179035 A CN105179035 A CN 105179035A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- condenser
- power generation
- generation system
- rankine cycle
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
一种低温余热有机朗肯循环发电系统，包括透平膨胀机、冷凝器和离心泵，膨胀机同轴连接有发电机，还包括蒸发器、分离器，所述的蒸发器为升膜蒸发器，所述的分离器一端联接有直接接触冷凝器，另一端分别与冷凝器、离心泵联接，所述换热介质为不溶于水的换热介质，所述的直接接触冷凝器为填充塔式冷凝器。本发明的优点在于：利用换热介质的特性，可回收低温位的余热；所述的工艺介质与循环介质为同一种介质水，提高了换热效率；采用直接接触式冷凝，较传统有机朗肯循环发电系统降低了投资成本，加快了投资回收期。
Description
技术领域
本发明涉及工业低温废热利用技术领域，特别是涉及一种低温余热有机朗肯循环发电系统。
背景技术
近年来，随着我国国民经济的发展，能源需求量越来越大，节能降耗成为整个国家迫切的需求。对于工业耗能大户如炼油、化工等行业，近年来对于余热的利用如火如荼的开展，对于中高温位的余热回收日趋完善。然而对于工业中大量存在且温度小于150℃的低温位余热却并没有相关技术将其利用，为了满足工艺要求，需要利用空冷和水冷将这些热量带走，最终热量散失到环境中，造成了极大的浪费，如何利用这一大量的低温热源成了整个工业的重大课题。
有机朗肯循环(OrganicRankineCycle，简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由换热器、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成，其工作原理是换热介质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入透平机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。将ORC运用到低温余热回收是一个研究已久的课题，然而由于换热介质吸热和冷凝过程需要非常大的换热面积，导致整个工艺投资升高，导致这项技术无法在实践当中应用。
对于授权公告号CN204140148U，实用新型名称为一种具有直接接触式冷凝器的双工质循环发电系统，包括蒸汽发生器、膨胀机、发电机、直接接触式冷凝器和工质泵；利用直接接触式冷凝器即将高温的蒸汽工质与低温的液态工质直接接触，从而利用低温的液态工质来给高温的蒸汽工质进行冷却，其所述高温的蒸汽工质和低温的液态工质的材质需要是一样的，虽然在一定程度上降低了成本，然而其换热效率大大地降低了，而且由于长期使用后直接接触式冷凝器中会产生锈垢，换热效果下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种换热效率高、成本投资少的低温余热有机朗肯循环发电系统，使工业上大量的低温余热可以得到充分利用，同时降低了整个系统的投资，使整个系统产生正向收益，降低投资回收期。
本发明是这样实现的，一种低温余热有机朗肯循环发电系统，包括透平膨胀机、冷凝器和离心泵，膨胀机同轴连接有发电机，还包括蒸发器、分离器，所述的蒸发器为升膜蒸发器，所述的分离器一端联接有直接接触冷凝器，另一端分别与冷凝器、离心泵联接，所述换热介质为不溶于水的换热介质，所述的直接接触冷凝器为填充塔式冷凝器。
所述的填充塔式冷凝器采用波纹填料，冷却水沿着填料表明一边向下流动，一边与蒸汽接触，使蒸汽冷凝，所述的填充塔式冷凝器与流体接触的部分设置有瓷材质，溶解在工艺水中的氧不会对冷凝器造成金属腐蚀，形成铁锈。由于杜绝了锈垢的产生，换热效果得到保证。
所述的换热介质为氟利昂，所述的工艺介质与循环介质为同一种介质，水。本发明选择水作为工艺介质与循环介质，水-水换热系数大于有机物-水的换热系数，从而可以将冷凝器的尺寸和投资都降下来，从而节省了投资。
本发明的优点在于：利用换热介质的特性，可回收低温位的余热；采用直接接触式冷凝，较传统ORC工艺降低了投资成本，加快了投资回收期。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为传统有机朗肯循环发电系统的工艺流程图。
图中1、余热TI，2、余热T2，3、蒸发器，4、透平膨胀机，5、直接接触冷凝器，6、工艺介质，7、循环介质，8、冷凝器，9、分离器，10、离心泵，11、换热介质。
具体实施方式
下面结合附图进行说明：
如图1所示，一种低温余热有机朗肯循环发电系统，包括透平膨胀机4、冷凝器8和离心泵10，膨胀机4同轴连接有发电机，其特征在于：还包括蒸发器3、分离器9，所述的蒸发器3为升膜蒸发器，所述的分离器9一端联接有直接接触冷凝器5，另一端分别与冷凝器8、离心泵10联接，所述换热介质11为不溶于水的换热介质，所述的直接接触冷凝器5为填充塔式冷凝器。
所述的填充塔式冷凝器与流体接触的部分设置有瓷材质。
所述的填充塔式冷凝器采用波纹填料。
所述的工艺介质与循环介质为同一种介质，水。
所述的换热介质为氟利昂。
所述的换热介质在蒸发器3中吸收低温余热热量，转化成具有一定温度和压力的蒸汽，蒸汽进入透平膨胀机4推动膨胀机发电。
所述透平膨胀机4出口乏汽与低温工艺介质6直接接触、换热，换热介质11冷凝为液相，选择水最为工艺介质，利用换热介质在水中的不溶性，在分离器9中实现工艺水和换热介质的分离，换热介质经离心泵10增压进入蒸发器进行循环，升温后的工艺介质6进入冷凝器用循环介质7冷凝，工艺介质6与循环介质7都采用水作为介质，可以大大加强换热系数。
具体实施例1：
工厂剩余10吨/小时600kPa低压饱和蒸汽，其温度为158℃。其与换热介质11在蒸发器3中逆流接触换热，降温到45℃的凝结水，而换热介质11则转化成150℃，2000kPa的有机蒸汽，其经过透平膨胀机4发电，降为150kPa的乏汽，透平膨胀机4的发电功率为300kW。乏汽与工艺水直接接触式换热，冷凝为40℃的液相有机物，利用有机物与水不互溶的性质，在分离器9中实现与工艺水的分离。换热介质11经离心泵10增压后进入蒸发器4循环，升温后的工艺水利用循环冷却水冷却后循环使用。
如图1、2所示相较传统有机朗肯循环（ORC）发电系统采用换热介质与循环水经冷凝器换热，新型工艺采用换热介质与工艺水直接接触换热，工艺水再经循环水冷却。从设备数量上，新型工艺增加了直接接触式换热器和分离器，但从成本角度，大大降低了整个系统的投资费用。传统ORC发电系统工艺介质与循环介质的换热系数低，约为800W/m2℃，在本实施例中需要350m2换热面积的换热器，投资为52万，系统总投资为230万。而对于新型工艺而言，工艺水与循环水换热系数很高，约为5000W/m2℃，其换热面积仅为60m2，投资为8.9万，加上直接接触冷凝器和分离器，在冷凝端投资为13.8万，总投资为190万。较传统ORC系统，由于直接冷凝系统的加入，总成本降低了17%。
Claims (5)
1.一种低温余热有机朗肯循环发电系统，包括透平膨胀机（4）、冷凝器（8）和离心泵（10），膨胀机（4）同轴连接有发电机，其特征在于：还包括蒸发器（3）、分离器（9），所述的蒸发器（3）为升膜蒸发器，所述的分离器（9）一端联接有直接接触冷凝器（5），另一端分别与冷凝器（8）、离心泵（10）联接，所述换热介质（11）为不溶于水的换热介质，所述的直接接触冷凝器（5）为填充塔式冷凝器。
2.一种低温余热有机朗肯循环发电系统，其特征在于：所述的填充塔式冷凝器与流体接触的部分设置有瓷材质。
3.一种低温余热有机朗肯循环发电系统，其特征在于：所述的填充塔式冷凝器采用波纹填料。
4.一种低温余热有机朗肯循环发电系统，其特征在于：所述的工艺介质与循环介质为同一种介质，水。
5.一种低温余热有机朗肯循环发电系统，其特征在于：所述的换热介质为氟利昂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510429503.5A CN105179035A (zh) | 2015-07-21 | 2015-07-21 | 一种低温余热有机朗肯循环发电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510429503.5A CN105179035A (zh) | 2015-07-21 | 2015-07-21 | 一种低温余热有机朗肯循环发电系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105179035A true CN105179035A (zh) | 2015-12-23 |
Family
ID=54901386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510429503.5A Pending CN105179035A (zh) | 2015-07-21 | 2015-07-21 | 一种低温余热有机朗肯循环发电系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105179035A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106477530A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-03-08 | 扬州大学 | 一种基于低温余热有机朗肯循环回收式的浓硫酸制备装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03286103A (ja) * | 1990-04-03 | 1991-12-17 | Zenshin Denryoku Eng:Kk | スチーム・タービン発電装置 |
| JP2009204204A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Calsonic Kansei Corp | 排熱回生システム |
| CN202420250U (zh) * | 2011-11-21 | 2012-09-05 | 昆明理工大学 | 套管式热管有机介质蒸发中低温烟气余热发电系统 |
| CN102840112A (zh) * | 2012-09-19 | 2012-12-26 | 罗良宜 | 新型海水淡化温差发电联合装置 |
| CN103712484A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-09 | 苏州市牛勿耳关电器科技有限公司 | 余热循环机 |
| CN104265389A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-07 | 烟台荏原空调设备有限公司 | 一种具有直接接触式冷凝器的双工质循环发电系统 |
| CN204283523U (zh) * | 2014-10-24 | 2015-04-22 | 中材节能股份有限公司 | 一种低温型两相流orc发电系统 |
-
2015
- 2015-07-21 CN CN201510429503.5A patent/CN105179035A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03286103A (ja) * | 1990-04-03 | 1991-12-17 | Zenshin Denryoku Eng:Kk | スチーム・タービン発電装置 |
| JP2009204204A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Calsonic Kansei Corp | 排熱回生システム |
| CN202420250U (zh) * | 2011-11-21 | 2012-09-05 | 昆明理工大学 | 套管式热管有机介质蒸发中低温烟气余热发电系统 |
| CN102840112A (zh) * | 2012-09-19 | 2012-12-26 | 罗良宜 | 新型海水淡化温差发电联合装置 |
| CN103712484A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-09 | 苏州市牛勿耳关电器科技有限公司 | 余热循环机 |
| CN104265389A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-07 | 烟台荏原空调设备有限公司 | 一种具有直接接触式冷凝器的双工质循环发电系统 |
| CN204283523U (zh) * | 2014-10-24 | 2015-04-22 | 中材节能股份有限公司 | 一种低温型两相流orc发电系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106477530A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-03-08 | 扬州大学 | 一种基于低温余热有机朗肯循环回收式的浓硫酸制备装置 |
| CN106477530B (zh) * | 2016-09-30 | 2018-07-03 | 扬州大学 | 一种基于低温余热有机朗肯循环回收式的浓硫酸制备装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103670888B (zh) | 一种热水余压余热回收系统 | |
| CN202732203U (zh) | 一种新型水能发电站 | |
| CN103089356A (zh) | 闪蒸-双工质联合发电装置 | |
| CN103062000B (zh) | 一种对地热和太阳能进行能量梯级利用的发电系统 | |
| CN105443177A (zh) | 往复发动机余热回收系统及方法 | |
| CN103790792A (zh) | 聚光太阳能水储热发电系统 | |
| CN110078904B (zh) | 一种聚酯酯化蒸汽余热利用方法及装置 | |
| CN204960995U (zh) | 一种低温余热有机朗肯循环发电系统 | |
| CN104481613B (zh) | 一种低品位热能再热循环利用双驱发电机发电系统 | |
| CN104481619A (zh) | 能实现热能高效利用的郎肯循环发电系统 | |
| CN204098972U (zh) | 采用回热循环技术的低温水发电系统 | |
| CN203584667U (zh) | 一种热水余压余热回收系统 | |
| US7331179B2 (en) | System and method for production of hydrogen | |
| CN210106078U (zh) | 中低温地热余压梯级利用orc磁悬浮发电系统 | |
| CN205349450U (zh) | 一种往复发动机余热回收系统 | |
| CN103925022A (zh) | 一种利用中低压蒸汽进行二级发电的系统及方法 | |
| CN105240066A (zh) | 一种多热源的orc发电系统 | |
| CN105179035A (zh) | 一种低温余热有机朗肯循环发电系统 | |
| CN103306759B (zh) | 一种易于回收有机工质的有机朗肯循环发电装置 | |
| CN204436487U (zh) | 一种低温余热高效回收系统 | |
| Zhang et al. | Comparison and optimization of mid-low temperature cogeneration systems for flue gas in iron and steel plants | |
| Xiao et al. | Slag-washing water of blast furnace power station with supercritical organic Rankine cycle | |
| CN204386676U (zh) | 一种联合余热回收系统 | |
| CN210033546U (zh) | 中低温地热梯级利用orc磁悬浮发电系统 | |
| CN110159368B (zh) | 中低温地热梯级利用orc磁悬浮发电系统及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151223 |