CN105781637A - 发电干燥一体化系统及工作方法 - Google Patents

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岳晨
韩东
蒲文灏
何纬峰
伍亚
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/001—Drying-air generating units, e.g. movable, independent of drying enclosure

Abstract

一种发电干燥一体化系统及工作方法，属于节能领域。其特征在于：该系统包括蒸汽朗肯循环子系统和干燥循环子系统两部分。热源（10）给蒸汽朗肯循环子系统提供热量，蒸汽朗肯循环冷凝废热被干燥循环回收利用，第一膨胀机（4）和第二膨胀机（12）输出功用于驱动压缩机（9）和工质泵（14），蒸汽朗肯循环冷凝压力低，其热效率和输出功增大且不受季节变化影响，同时减少环境冷却介质的使用，适合干燥农副产品，具有整体高效的优势。

Description

发电干燥一体化系统及工作方法
技术领域
本发明涉及一种发电干燥一体化系统及工作方法，属于节能领域。
技术背景
常规火力发电厂工作过程需要消耗大量的冷却介质，一般冷却介质为环境冷却水或者环境空气，因此其热转功效率随着环境温度的升高而降低，而当前由于居民空调的大力推广，我国存在明显的夏季用电多，冬季用电低的峰谷特点，因此常规火力发电与我国实际用电需求存在着明显的不匹配特点；同时当前直接通过环境冷却水或者环境空气排放冷凝废热的方法不仅存在着低品位能量的浪费，而且排放的冷凝废热对局部自然环境的生物圈存在一定危害。
干燥是生物质长期保存的常见预处理方法之一，其中空气干燥是目前的常用方法之一。根据空气在高温和低温条件下具有不同的吸湿能力，通过消耗外部热源加热空气，利用高温热空气吸收生物质中的水分，然后对热空气冷却降温来实现水分冷凝的方法是目前主要采用的生物质空气干燥方案。由于空气干燥过程中需要消耗大量的热能加热空气，同时又要释放大量的低品位热能降低空气温度并消耗大量的冷却介质，因此常规空气生物质干燥过程需要消耗大量的能量。
那么，解决火力发电厂冷却介质受环境温度影响，将火力发电厂的冷凝废热应用于干燥系统中等问题是节能的一个重要研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发电干燥一体化系统及工作方法，可利用热电厂的冷凝废热，使蒸汽朗肯循环系统与干燥循环系统相结合干燥农副产品等，具有整体能耗低、效率高的优势。
一种发电干燥一体化系统，其特征在于：该系统包括该蒸汽朗肯循环子系统和干燥循环子系统两部分；蒸汽朗肯循环子系统包括：蒸发器、第二膨胀机、冷凝器、工质泵、热源。干燥循环子系统包括：气液分离器、冷凝器、压缩机、干燥箱、预冷器、第一膨胀机。其中冷凝器是上述两个子系统的公用设备；
气液分离器包括入口、气相出口和液相出口；冷凝器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；预冷器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；蒸发器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；热源与蒸发器热侧入口相连，并从蒸发器热侧出口流出；
工质泵出口与蒸发器冷侧入口相连，蒸发器冷侧出口通过第二膨胀机与冷凝器热侧入口相连，冷凝器热侧出口与工质泵入口相连；
冷凝器冷侧出口通过压缩机与干燥箱入口相连，干燥箱中有待干燥物料，干燥箱出口与预冷器热侧入口相连，预冷器热侧出口通过第一膨胀机与气液分离器入口相连，气液分离器包括液相出口和气相出口；
气液分离器液相出口与预冷器冷侧入口相连，后经冷侧出口排出；
气液分离器气相出口与冷凝器冷侧入口相连。
所述的发电干燥一体化系统及工作方法，其特征在于包括以下过程：
工质通过工质泵加压后进入蒸发器冷侧，吸收热源热量至完全蒸发后进入第二膨胀机膨胀做功，再进入冷凝器热侧，对冷凝器冷侧的干燥介质放热，冷却后通过工质泵加压完成蒸汽朗肯子循环；热源进入蒸发器热侧，加热蒸发器冷侧工质后从蒸发器热侧出口排出；
干燥介质进入冷凝器冷侧，吸收冷凝器热侧的热量进一步提高温度后通过压缩机做功成为高温高压气体，然后进入干燥箱，干燥箱中待干燥物料中的水分受热蒸发进入空气中与干燥介质一起进入预冷器热侧，放热后通过第一膨胀机膨胀做功后进入气液分离器；气液分离器液相出口干燥介质进入预冷器冷侧，吸收热侧热量后从预冷器冷侧出口排出；气液分离器气相出口干燥介质进入冷凝器冷侧入口进行下一循环。由于干燥循环子系统的温度较低的干燥介质同时是蒸汽朗肯循环子系统的冷却介质，因此蒸汽朗肯循环子系统的冷凝压力较低，其热转功效率较高；而且该系统的蒸汽朗肯循环子系统由于没有采用环境冷却介质，因此其热转功效率不受季节气温变化影响；此外，该子系统的冷凝器的冷凝废热为干燥循环子系统提供热源，干燥循环仅需要消耗少量的压缩功耗。
附图说明
图1一种发电干燥一体化系统;
图中标号名称：1、待干燥物料，2、干燥箱,3、预冷器,4、第一膨胀机，5、气液分离器，6、冷凝水，7、干燥介质，8、冷凝器，9、压缩机，10、热源，11、蒸发器，12、第二膨胀机，13、工质，14、工质泵。
具体实施方法
下面参照附图1说明该发电干燥一体化系统及工作方法的运行过程：
工质13通过工质泵14加压后进入蒸发器11冷侧，吸收热源10热量至完全蒸发后进入第二膨胀机12膨胀做功，再进入冷凝器8热侧，对冷凝器8冷侧的干燥介质7进行加热，冷却后通过工质泵14加压完成蒸汽朗肯子循环；热源10进入蒸发器11热侧，加热蒸发器11冷侧工质13后从蒸发器热侧出口排出；
干燥介质7进入冷凝器8冷侧，吸收冷凝器8热侧的热量进一步提高温度后通过压缩机9做功成为高温高压气体，然后进入干燥箱2，干燥箱2中待干燥物料1中的水分受热蒸发进入空气中与干燥介质7一起进入预冷器3热侧，放热后通过第一膨胀机4膨胀做功后进入气液分离器5；气液分离器5液相出口干燥介质7进入预冷器3冷侧，吸收预冷器3热侧热量后从预冷器3冷侧出口排出；气液分离器5气相出口干燥介质7进入冷凝器8冷侧入口进行下一循环。

Claims (2)

1.一种发电干燥一体化系统及工作方法，其特征在于：
该系统包括蒸汽朗肯循环子系统和干燥循环子系统两部分;蒸汽朗肯循环子系统包括：蒸发器（11）、第二膨胀机（12）、冷凝器（8）、工质泵（14）、热源（10）;干燥循环子系统包括：气液分离器（5）、冷凝器（8）、压缩机（9）、干燥箱（2）、预冷器（3）、第一膨胀机（4）;其中冷凝器（8）是上述两个子系统的公用设备;
冷凝器（8）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；预冷器（3）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；蒸发器（11）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；气液分离器（5）包括入口、气相出口和液相出口;
热源（10）与蒸发器（11）热侧入口相连，并从蒸发器（11）热侧出口流出;
工质泵（14）出口与蒸发器（11）冷侧入口相连，蒸发器（11）冷侧出口通过第二膨胀机（12）与冷凝器（8）热侧入口相连，冷凝器（8）热侧出口与工质泵（14）入口相连；
冷凝器（8）冷侧出口通过压缩机（9）与干燥箱（2）入口相连，干燥箱中有待干燥物料（1），干燥箱（2）出口与预冷器（3）热侧入口相连，预冷器（3）热侧出口通过第一膨胀机（4）与气液分离器（5）入口相连；
气液分离器（5）液相出口与预冷器（3）冷侧入口相连，经冷侧出口排出;
气液分离器（5）气相出口与冷凝器（8）冷侧入口相连。
2.根据权利要求1所述的发电干燥一体化系统及工作方法，其特征在于包括以下过程：
工质（13）通过工质泵（14）加压后进入蒸发器（11）冷侧，吸收热源（10）热量至完全蒸发后进入第二膨胀机（12）膨胀做功，再进入冷凝器（8）热侧，对冷凝器（8）冷侧的干燥介质（7）放热，冷却后通过工质泵（14）加压完成蒸汽朗肯子循环;热源（10）进入蒸发器（11）热侧，加热蒸发器（11）冷侧工质后从蒸发器（11）热侧出口排出;
干燥介质（7）进入冷凝器（8）冷侧，吸收冷凝器（8）热侧的热量进一步提高温度后通过压缩机（9）做功成为高温高压气体，然后进入干燥箱（2），干燥箱（2）中待干燥物料中的水分受热蒸发进入空气中与干燥介质(7)一起进入预冷器（3）热侧，放热后通过第一膨胀机（4）膨胀做功后进入气液分离器（5）;气液分离器（5）液相出口干燥介质（7）进入预冷器（3）冷侧，吸收热侧热量后从预冷器（3）冷侧出口排出;气液分离器（5）气相出口干燥介质（7）进入冷凝器（8）冷侧入口进行下一循环。
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