CN105422199B - 一种中低温热源发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种中低温热源发电系统，包括蒸发器、工质分配器、蒸汽集中器、膨胀机和发电机；蒸发器包括蒸发器壳体，以及在蒸发器壳体内由上至下依次设置的蒸发器储液器、蒸发器毛细芯和蒸发器受热壁面，蒸发器毛细芯和蒸发器受热壁面之间设有蒸汽通道，蒸发器受热壁面下方装配热源流体通道；工质分配器与蒸发器储液器进液口连接，蒸汽集中器的进口与蒸发器的蒸汽通道连通，蒸汽集中器的出口连接膨胀机，发电机与膨胀机相连接。该发明结构简单、布置紧凑，充分利用生产过程中产生的中低温热源进行发电，且热效率高，实现了节能增效的目的，在工业余热利用及地热、太阳能等领域都具有广阔的应用前景。

Description

一种中低温热源发电系统
技术领域
本发明属于中低温热源发电技术领域，具体涉及一种中低温热源发电系统。
背景技术
在钢铁、化工、有色等工业领域，在生产过程中会产生中低温余热，中低温余热具有分布散、品位低等特点而难以回收利用。以钢铁厂为例，2014年我国钢铁工业的余热回收利用率仅有25.8%，其中，中温余热利用率为30.2%，低温余热利用率仅有1%，中低温余热资源占钢铁厂未被利用余热资源的71%左右，可见，钢铁企业有大量的中低温余热可以回收。而钢铁厂可回收利用的中低温余热资源主要有：烧结环冷机低温段烟气、焦炉烟道气、高炉热风炉烟气、高炉冲渣水、轧钢加热炉烟气、饱和蒸汽等，若将钢铁厂未被利用的中低温余热中约有30%加以回收利用，则可将钢铁厂生产成本降低约4%，对钢铁厂节能增效具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供中一种热效率高且结构简单、布置紧凑的中低温热源发电系统，充分利用生产中产生的中低温余热，达到节能增效的目的。
本发明的技术方案是提供了一种中低温热源发电系统，包括蒸发器、工质分配器、蒸汽集中器、膨胀机和发电机；所述蒸发器包括蒸发器壳体，以及在蒸发器壳体内由上至下依次设置的蒸发器储液器、蒸发器毛细芯和蒸发器受热壁面，蒸发器毛细芯和蒸发器受热壁面之间设有蒸汽通道，所述蒸发器受热壁面下方装配热源流体通道；所述工质分配器与蒸发器储液器进液口连接，蒸汽集中器的进口与蒸发器的蒸汽通道连通，蒸汽集中器的出口连接膨胀机，所述发电机与膨胀机相连接。
进一步地，上述蒸汽通道为锯齿结构。
进一步地，上述膨胀机出口连接冷凝器进口，该冷凝器外接冷却水。
进一步地，上述蒸发器储液器出液口连接稀释溶液集中器，该稀释溶液集中器通过管路连接冷凝器进口。
进一步地，上述稀释溶液集中器与冷凝器之间的管路上设置有节流阀。
进一步地，上述节流阀为电磁阀。
进一步地，上述冷凝器出口通过循环泵连接工质分配器。
进一步地，上述循环泵为变频泵。
进一步地，上述工质分配器上设有多个进液口。
进一步地，上述热源流体通道的进液口与工质分配器设置在蒸发器壳体的左右不同侧。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种中低温热源发电系统结构简单、布置紧凑，充分利用生产过程中产生的中低温热源进行发电，且热效率高，实现了节能增效的目的。
(2)本发明提供的这种中低温热源发电系统通过冷凝器回收工质的稀溶液和膨胀机的乏汽，混合后循环利用，节约资源，节省成本。
(3)本发明提供的这种中低温热源发电系统在工业余热利用及地热、太阳能等领域都有广阔的应用前景。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明中低温热源发电系统的结构示意图。
图2是图1中A向的结构示意图。
图3是图1中B向的结构示意图。
附图标记说明：1、蒸发器受热壁面；2、蒸发器毛细芯；3、蒸发器储液器；4、蒸发器壳体；5、工质分配器；6、稀溶液集中器；7、蒸汽集中器；8、节流阀；9、膨胀机；10、冷凝器；11、循环泵；12、发电机。
具体实施方式
实施例1：
为了能充分利用生产过程中产生的中低温余热，以达到节能增效的目的，本实施例提供了一种如图1、图2和图3所示的中低温热源发电系统，包括蒸发器、工质分配器5、蒸汽集中器7、膨胀机9和发电机12；所述蒸发器包括蒸发器壳体4，以及在蒸发器壳体4内由上至下依次设置的蒸发器储液器3、蒸发器毛细芯2和蒸发器受热壁面1，蒸发器毛细芯2和蒸发器受热壁面1之间设有蒸汽通道，所述蒸发器受热壁面1下方装配热源流体通道；所述工质分配器5与蒸发器储液器3进液口连接，蒸汽集中器7的进口与蒸发器的蒸汽通道连通，蒸汽集中器7的出口连接膨胀机9，所述发电机12与膨胀机9相连接。
其中，根据生产实际需求，该发电系统可选用不同的工质，本发明以采用浓氨水作为发电系统工质为例，其具体工作过程如下：
将工质分配器5的进液口外接浓氨水输送系统，浓度为70%左右的浓氨水通过工质分配器5进入蒸发器储液器3，蒸发器毛细芯2通过毛细力使蒸发器储液器3中的浓氨水充满整个蒸发器毛细芯2。中低温热源在蒸发器受热壁面1下方的热源流体通道中流动，中低温热源通过蒸发器受热壁面1将热量传到蒸发器毛细芯2，而由于浓氨水中的氨沸点低于水沸点，因此，蒸发器毛细芯2中浓氨水的氨组份先相变成氨蒸汽，同时，氨和水是极易相溶的物质，蒸发器储液器3中的浓氨水将通过扩散快速补充到蒸发器毛细芯2内，以保持蒸发器毛细芯2中氨水的浓度，当蒸发器内达到稳定状态时，蒸发器将稳定产出浓度为95%左右的富氨蒸汽。富氨蒸汽通过蒸汽集中器7收集后送往膨胀机9做功并带动发电机12对外发电。
其中，浓氨水工质和热源流体可以从蒸发器壳体4的同侧进入该蒸发器；也可从两侧分别进入，优选浓氨水工质和热源流体从蒸发器壳体4两侧分别进入，即热源流体通道的进液口与工质分配器5设置在蒸发器壳体4的左右不同侧，这样可以保证富氨蒸汽有更加稳定的过热度。
其中，上述的工质分配器5上设有多个进液口，浓氨水可以通过多根管路进入蒸发器储液器3。
为了使蒸发器中的富氨蒸汽加热更加均匀且有效，保证富氨蒸汽有稳定的过热度，本实施例中蒸发器毛细芯2和蒸发器受热壁面1之间的蒸汽通道为锯齿结构，锯齿状结构会对富氨蒸汽气流产生一定的扰动作用，使气流受热更加均匀；同时，锯齿状结构增加了换热面积，从而使气流温度更高。
本实施例提供的这种中低温热源发电系统结构简单、布置紧凑，充分利用生产过程中产生的中低温热源进行发电，且热效率高，实现了节能增效的目的。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供的中低温热源发电系统还包括膨胀机9出口连接冷凝器10进口，该冷凝器10外接冷却水；蒸发器储液器3出液口连接稀释溶液集中器6，该稀释溶液集中器6通过管路连接冷凝器10进口。蒸发器储液器3内剩下的浓度约为50%左右的稀氨水送往稀溶液集中器6中收集，然后与膨胀机9出来的乏汽混合，混合后在冷凝器10中冷凝为液态，混合后的氨水浓度约为70%左右，将冷凝器10出口通过循环泵11连接至工质分配器5，冷凝后得到的浓氨水通过循环泵11再次输送至工质分配器5中循环使用。
而为了能控制稀氨水流入冷凝器10的流量，所述稀释溶液集中器6与冷凝器10之间的管路上设置有节流阀8，节流阀8优选电磁阀，电磁阀能够实时控制稀氨水的流量以及电磁阀前后压差。
循环泵11选用变频泵，实时控制流入工质分配器5的浓氨水流量。
本实施例提供的这种通过冷凝器回收工质的稀溶液和膨胀机的乏汽，混合后循环利用，节约资源，节省成本。
综上所述，本发明提供的这种中低温热源发电系统结构简单、布置紧凑，充分利用生产过程中产生的中低温热源进行发电，且热效率高，实现了节能增效的目的；该中低温热源发电系统在工业余热利用及地热、太阳能等领域都具有广阔的应用前景。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种中低温热源发电系统，其特征在于：包括蒸发器、工质分配器(5)、蒸汽集中器(7)、膨胀机(9)和发电机(12)；
所述蒸发器包括蒸发器壳体(4)，以及在蒸发器壳体(4)内由上至下依次设置的蒸发器储液器(3)、蒸发器毛细芯(2)和蒸发器受热壁面(1)，蒸发器毛细芯(2)和蒸发器受热壁面(1)之间设有蒸汽通道，所述蒸发器受热壁面(1)下方装配热源流体通道；
所述工质分配器(5)与蒸发器储液器(3)进液口连接，蒸汽集中器(7)的进口与蒸发器的蒸汽通道连通，蒸汽集中器(7)的出口连接膨胀机(9)，所述发电机(12)与膨胀机(9)相连接；所述膨胀机(9)出口连接冷凝器(10)进口，该冷凝器(10)外接冷却水，
所述蒸发器储液器(3)出液口连接稀释溶液集中器(6)，该稀释溶液集中器(6)通过管路连接冷凝器(10)进口；
所述蒸汽通道为锯齿结构。
2.如权利要求1所述的中低温热源发电系统，其特征在于：所述稀释溶液集中器(6)与冷凝器(10)之间的管路上设置有节流阀(8)。
3.如权利要求2所述的中低温热源发电系统，其特征在于：所述节流阀(8)为电磁阀。
4.如权利要求1～3任一项所述的中低温热源发电系统，其特征在于：所述冷凝器(10)出口通过循环泵(11)连接工质分配器(5)。
5.如权利要求4所述的中低温热源发电系统，其特征在于：所述循环泵(11)为变频泵。
6.如权利要求1所述的中低温热源发电系统，其特征在于：所述工质分配器(5)上设有多个进液口。
7.如权利要求1所述的中低温热源发电系统，其特征在于：所述热源流体通道的进液口与工质分配器(5)设置在蒸发器壳体(4)的左右不同侧。
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