CN105952506B - 多压氨水动力循环工作系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氨水动力循环发电，提供一种多压氨水动力循环工作系统，包括气液分离器以及第一冷凝储液器，气液分离器的液体进口与液体出口均与第一冷凝储液器连通，还包括有至少两个换热器以及至少两个第二冷凝储液器，每一第二冷凝储液器均连通气液分离器的气体出口以及比其氨水溶液氨浓度低的另一第二冷凝储液器或者第一冷凝储液器，且各第二冷凝储液器与各换热器一一对应，每一第二冷凝储液器均采用穿过对应换热器的管道连通至氨汽轮机。本发明的工作系统，通过调节各第二冷凝储液器内的氨水溶液氨浓度，以使其适应各种温度的热源，可以有效保证多热源情况下的能量回收效率。

Description

多压氨水动力循环工作系统

技术领域

本发明涉及氨水动力循环发电领域，尤其涉及一种多压氨水动力循环工作系统。

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多个不同温度的中低温余热，以硅钢生产为例，其多台热处理炉排放的烟气的温度各不相同，通常这种多热源的余热采用不同有机工质的多套余热回收系统回收利用，采用多套系统投资大，且每套系统规模较小不经济；或者用单一工质的同一余热回收系统加以回收利用，由于单一系统参数无法适应多个不同温度的热源，所以能量回收效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多压氨水动力循环工作系统，旨在用于解决现有的工作系统对多个不同温度的热源的能量回收利用效率较低的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种多压氨水动力循环工作系统，包括可分离富氨蒸汽与稀氨溶液的气液分离器以及可存放基础氨水溶液的第一冷凝储液器，所述气液分离器的液体进口与液体出口均与所述第一冷凝储液器连通，还包括有可分别与至少两个不同温度的热源一一对应换热的至少两个换热器以及用于混合不同氨浓度氨水溶液的至少两个第二冷凝储液器，每一所述第二冷凝储液器均连通所述气液分离器的气体出口以及比其氨水溶液氨浓度低的另一所述第二冷凝储液器或者所述第一冷凝储液器，且各所述第二冷凝储液器与各所述换热器一一对应，每一所述第二冷凝储液器均采用穿过对应所述换热器的管道连通至氨汽轮机。

进一步地，各所述第二冷凝储液器以及所述第一冷凝储液器均沿其内氨水溶液的氨浓度依次排列，且氨水溶液氨浓度相邻的两个所述第二冷凝储液器之间依次连通，且其中一所述第二冷凝储液器与所述第一冷凝储液器连通。

进一步地，其内氨水溶液氨浓度低的所述第二冷凝储液器对应热源温度高的所述换热器。

进一步地，还包括循环水冷却装置，所述冷却装置包括冷却水进管、冷却水出管以及若干换热管，每一所述换热管均连通所述冷却水进管与所述冷却水出管，且每一所述第二冷凝储液器以及所述第一冷凝储液器内均具有一所述换热管穿过其内氨水溶液。

进一步地，还包括第一回热器，所述第一冷凝储液器至所述气液分离器的液体进口之间的流路穿过所述第一回热器，且所述第一冷凝储液器与所述气液分离器的液体出口之间的流路穿过所述第一回热器。

进一步地，还包括第二回热器，所述第一冷凝储液器至所述气液分离器的液体进口之间的流路具有第一支路，所述第一支路穿过所述第二回热器，且所述气液分离器的气体出口与各所述第二冷凝储液器之间的流路穿过所述第二回热器。

进一步地，所述氨汽轮机的乏汽出口与所述第一冷凝储液器连通。

进一步地，还包括第三回热器，所述第一冷凝储液器至所述气液分离器的液体进口之间的流路具有第二支路，所述第二支路穿过所述第三回热器，且所述氨汽轮机的乏汽出口与所述第一冷凝储液器之间的流路穿过所述第三回热器。

进一步地，每一所述第二冷凝储液器于导入富氨蒸汽或者氨水溶液的至少一条流路上设置有流量调节阀。

进一步地，还包括由所述氨汽轮机驱动工作的发电机，所述发电机与所述氨汽轮机传动连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明的工作系统中，第一冷凝储液器主要是用于存放基础氨水溶液，其内的基础氨水溶液通过加热后在气液分离器内形成富氨蒸汽与稀氨溶液，且通过气液分离器将两者进行分离，其中富氨蒸汽的氨浓度非常高，而稀氨溶液的氨浓度相对较低，分离后的富氨蒸汽可以根据需要导入对应的第二冷凝储液器中，而且根据该第二冷凝储液器对应换热器的热源温度，向其内混合一定氨浓度的氨水溶液，通过富氨蒸汽与氨水溶液的调节作用获得相应氨浓度的氨水溶液，对此当具有多个不同温度的热源时，可以根据热源温度调节与其对应第二冷凝储液器的氨水溶液氨浓度，使得每一换热器内的氨水溶液均可以适应对应的热源温度，可以有效保证多热源的能量回收效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的多压氨水动力循环工作系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供一种多压氨水动力循环工作系统，包括有气液分离器1以及第一冷凝储液器2，气液分离器1的液体进口11与液体出口12均与第一冷凝储液器2连通，第一冷凝储液器2主要用于存放基础氨水溶液，可将其内的基础氨水溶液通过管路由液体进口11导入气液分离器1内，且在导入的过程中或者在气液分离器1内对氨水溶液加热，使得气液分离器1内形成有稀氨溶液与富氨蒸汽，稀氨溶液的氨浓度低于基础氨水溶液，而富氨蒸汽的氨浓度则较高，一般地，基础氨水溶液的氨浓度为40％，分离后的稀氨溶液的氨浓度为30％，而富氨蒸汽的氨浓度则为95％，气液分离器1中分离的稀氨溶液通过液体出口12回收至第一冷凝储液器2内，可以循环使用，进一步地，工作系统还包括有至少两个换热器3与至少两个第二冷凝储液器4，各换热器3与各第二冷凝储液器4之间为一一对应关系，且该工作系统可以与至少两个不同温度的热源作用，每一换热器3与其中一个热源可以实现热交换，而每一第二冷凝储液器4均连通气液分离器1的气体出口13以及比其内氨水溶液氨浓度低的另一第二冷凝储液器4或者第一冷凝储液器2，即可以将气液分离器1中分离的高氨浓度富氨蒸汽导入各第二冷凝储液器4内，同时还可以将第二冷凝储液器4或者第一冷凝储液器2内含有的低氨浓度氨水溶液导入含高氨浓度氨水溶液的第二冷凝储液器4内，使得低氨浓度的氨水溶液与高氨浓度的富氨蒸汽混合以形成高氨浓度的氨水溶液，且各第二冷凝储液器4均通过一管道连通至氨汽轮机5，该管道穿过对应的换热器3，通过换热器3可以与对应的热源进行换热以加热由第二冷凝储液器4导至蒸汽轮机的氨水溶液，使其形成蒸汽驱使氨汽轮机5工作。本发明中，工作系统可以对应多个不同温度的热源，每一个热源可以对应其中一个第二冷凝储液器4，然后根据热源的温度以在对应的第二冷凝储液器4内调节合适氨浓度的氨水溶液，即通过这种结构的工作系统可以调节各种合适氨浓度的氨水溶液用于适应各种不同温度的热源，有效保证在多中不同温度热源的情况下能量的回收效率，而且对氨汽轮机5工作后的氨水溶液以及气液分离后的稀氨溶液均可以收集后重复利用，以达到氨水动力循环的目的。对于工作系统可以应用于发电领域，氨汽轮机5传动连接有发电机6，当氨汽轮机5工作时可以驱动发电机6工作，以通过发电机6起到发电的目的，即采用这种结构的工作系统可以将各热源的热能高效转换成电能，有效避免了工业生产过程中的热量浪费。

优化上述实施例，将各第二冷凝储液器4以及第一冷凝储液器2均沿氨水溶液的氨浓度依次排列，或者根据各第二冷凝储液器4对应的热源温度依次进行排列，将氨水溶液氨浓度相邻的两个第二冷凝储液器4之间依次连通，且其中一第二冷凝储液器4与第一冷凝储液器2连通。本实施例中，对于各第二冷凝储液器4的实际安设位置不做限定，由于第一冷凝储液器2中的基础氨水溶液的氨浓度最低，对此氨水溶液氨浓度最低的第二冷凝储液器4与第一冷凝储液器2连通，将基础氨水溶液与富氨蒸汽调节形成该第二冷凝储液器4内所需氨浓度的氨水溶液，而与该氨水溶液氨浓度相邻的稍高氨浓度的氨水溶液，则可用该氨水溶液与富氨蒸汽混合形成，依次类推，比如设定第二冷凝储液器4为两个，第一冷凝储液器2的基础氨水溶液的氨浓度为40％，富氨蒸汽的氨浓度为95％，通过基础氨水溶液与富氨蒸汽混合可以使得其中一第二冷凝储液器4内的氨水溶液氨浓度为58％，而另一第二冷凝储液器4则采用氨浓度为58％的氨水溶液与氨浓度为95％的富氨蒸汽混合形成70％的氨水溶液，从而通过58％的氨水溶液与70％的氨水溶液同时对氨汽轮机5膨胀做工且混合成65％的氨水溶液，将该氨水溶液收集循环使用。采用这种连接方式，每一第二冷凝储液器4内的氨水溶液均采用与其氨浓度相近的氨水溶液与富氨蒸汽混合形成，不但可以简化各第二冷凝储液器4的管道连接方式，还可以方便各氨浓度氨水溶液的调节。对于氨汽轮机5，当热源为两个时，则采用双压氨汽轮机5，而当热源为多个时，则采用多压氨汽轮机5，可以有效提高热源能量的利用率。

进一步地，在对应第二冷凝器与换热器3时，其内氨水溶液氨浓度较低的第二冷凝储液器4与热源温度高的换热器3对应，即第二冷凝储液器4与氨汽轮机5之间的管道在贯穿换热器3时，该第二冷凝储液器4的氨水溶液氨浓度越低，其换热的热源温度则越高，反之氨水溶液氨浓度越高，则对应的热源温度则越低，比如当工作系统对应双热源时，其中一热源的温度为250℃，另一热源的温度为150℃，则内置氨浓度为58％的氨水溶液与250℃的热源进行换热，而氨浓度为70％的氨水溶液与150℃的热源进行换热。这主要是因为，氨水溶液中氨的沸点比较低，而水的沸点相对较高，采用低温度热源加热高氨浓度氨水溶液即可使其在氨汽轮机5内做工较大，反之则需要采用高温度热源来加热低氨浓度氨水溶液以保证其在氨汽轮机5内做工的最大化，即采用这种设置方式可以有效保证热源能量的利用率。

进一步地，细化第一冷凝储液器2与气液分离器1的液体进口11之间的流路，其可以具有主流路21、第一支路22以及第二支路23，即基础氨水溶液分三路进入气液分离器1内，对于这种结构形式，工作系统包括有第一回热器211、第二回热器221以及第三回热器231分别与三条流路对应，其中主流路21穿过第一回热器211，同时第一冷凝储液器2与气液分离器1的液体出口12之间的流路穿过第一回热器211，由于经过气液分离器1后的稀氨溶液的温度也比较高，通过第一回热器211可以起到加热主流路21上的基础氨水溶液的作用；第一支路22则是穿过第二回热器221，同时气液分离器1的气体出口13与各第二冷凝储液器4之间的流路穿过第二回热器221，一般地，气液分离器1的气体出口13与各第二冷凝储液器4之间具有一条共同流路14，然后将该共同流路分为与各第二冷凝储液器4一一对应的多条支路，富氨蒸汽先进入共同流路14内，进而依次由各支路进入对应的第二冷凝储液器4内，而气液分离器1的气体出口13与各第二冷凝储液器4之间的共同流路14穿过第二回热器221，可以对第二回热器221内的基础氨水溶液形成热交换，加热该条流路上的基础氨水溶液；第二支路23穿过第三回热器231，一般地，在氨汽轮机5的乏汽出口51与第一冷凝储液器2之间连通，氨汽轮机5工作后产生的乏汽可以直接全部收集至第一冷凝储液器2内，加强氨水循环利用的效果，将氨汽轮机5的乏汽出口51与第一冷凝储液器2之间的流路穿过第三回热器231，可以对第三回热气器231的基础氨水溶液形成热交换，加热该流路内的基础氨水溶液。综上所述，通过第一回热器211、第二回热器221以及第三回热器231可以起到加热进入气液分离器1内的基础氨水溶液的作用，能够有效提高热量的利用率，同时还能够使得进入第一冷凝储液器2以及各第二冷凝储液器4内的富氨蒸汽或者氨水溶液的温度。当然当三个回热器的加热温度不够的情况下，也可以在气液分离器1内对氨水溶液加热，此时气液分离器1可以采用闪蒸器的结构形式，而三个回热器则起到预加热的作用。

为进一步降低第一冷凝储液器2与各第二冷凝储液器4内氨水溶液的温度，工作系统还设置有循环水冷却装置7，其包括有冷却水进管71、冷却水出管72以及若干换热管73，每一换热管73均连通冷却水进管71与冷却水出管72，具体为冷却水由冷却水进管71进入后经各换热管73进入冷却水出管72内，且由冷却水出管72导出，其中一换热管73贯穿第一冷凝储液器2内的基础氨水溶液，而另外的各换热管73分别贯穿各第二冷凝储液器4内的氨水溶液，通过换热管73使得第一冷凝储液器2以及各第二冷凝储液器4的氨水溶液与冷却水换热，降低氨水溶液的温度，进而使得第一冷凝储液器2以及各第二冷凝储液器4内不会存有富氨蒸汽。一般地，各换热管73采用弯管的结构形式，其可以增加与氨水溶液的接触面积，进而提高热交换效率。

进一步地，每一第二冷凝储液器4均具有导入富氨蒸汽的流路与导入氨水溶液的流路，在这两条流路中，至少有一条流路上设置有流量调节阀8。本实施例中，各第二冷凝储液器4内导入的氨水溶液均采用氨水泵9控制，比如当具有两个第二冷凝储液器4时，氨水溶液氨浓度为58％的第二冷凝储液器4与第一冷凝储液器2之间的流路上设置有氨水泵9，两个第二冷凝储液器4之间的流路上也设置有氨水泵9，由于氨水溶液氨浓度为70％的第二冷凝储液器4中氨水溶液氨浓度依赖另一第二冷凝储液器4内的氨水溶液调节形成，则在工作系统工作的过程中，必须形成有氨浓度为58％的氨水溶液，故可在气液分离器1的气体出口13与该第二冷凝储液器4之间的流路上无需设置流量调节阀8，而在另一第二冷凝储液器4的富氨蒸汽流路上设置有流量控制阀，还可以在第一冷凝储液器2与和其连通的第二冷凝储液器4的流路上设置有流量控制阀，通过流量调节阀8与氨水泵9的流量调节，可以使得两个换热器3内的氨水溶液全部相变为蒸汽，保证氨水溶液的利用率。一般地，在本发明提供的工作系统中，氨水泵9还应设置于各第二冷凝储液器4与对应换热器3之间的流路上，以驱使氨水溶液可以运动至氨汽轮机5内，而对于流量控制阀则还可分别设置于基础氨水溶液导至气液分离器1的液体进口11之间的主流路21、第一支路22以及第二支路23上，以根据需要控制各流路上氨水溶液的流量，使得预加热效果最佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多压氨水动力循环工作系统，包括可分离富氨蒸汽与稀氨溶液的气液分离器以及可存放基础氨水溶液的第一冷凝储液器，所述气液分离器的液体进口与液体出口均与所述第一冷凝储液器连通，其特征在于：还包括有可分别与至少两个不同温度的热源一一对应换热的至少两个换热器以及用于混合不同氨浓度氨水溶液的至少两个第二冷凝储液器，每一所述第二冷凝储液器均连通所述气液分离器的气体出口以及比其氨水溶液氨浓度低的另一所述第二冷凝储液器或者所述第一冷凝储液器，且各所述第二冷凝储液器与各所述换热器一一对应，每一所述第二冷凝储液器均采用穿过对应所述换热器的管道连通至氨汽轮机，各所述第二冷凝储液器以及所述第一冷凝储液器均沿其内氨水溶液的氨浓度依次排列，且氨水溶液氨浓度相邻的两个所述第二冷凝储液器之间依次连通，且其中一所述第二冷凝储液器与所述第一冷凝储液器连通，其内氨水溶液氨浓度低的所述第二冷凝储液器对应热源温度高的所述换热器。

2.如权利要求1所述的多压氨水动力循环工作系统，其特征在于：还包括循环水冷却装置，所述冷却装置包括冷却水进管、冷却水出管以及若干换热管，每一所述换热管均连通所述冷却水进管与所述冷却水出管，且每一所述第二冷凝储液器以及所述第一冷凝储液器内均具有一所述换热管穿过其内氨水溶液。

3.如权利要求1所述的多压氨水动力循环工作系统，其特征在于：还包括第一回热器，所述第一冷凝储液器至所述气液分离器的液体进口之间的流路穿过所述第一回热器，且所述第一冷凝储液器与所述气液分离器的液体出口之间的流路穿过所述第一回热器。

4.如权利要求1所述的多压氨水动力循环工作系统，其特征在于：还包括第二回热器，所述第一冷凝储液器至所述气液分离器的液体进口之间的流路具有第一支路，所述第一支路穿过所述第二回热器，且所述气液分离器的气体出口与各所述第二冷凝储液器之间的流路穿过所述第二回热器。

5.如权利要求1所述的多压氨水动力循环工作系统，其特征在于：所述氨汽轮机的乏汽出口与所述第一冷凝储液器连通。

6.如权利要求5所述的多压氨水动力循环工作系统，其特征在于：还包括第三回热器，所述第一冷凝储液器至所述气液分离器的液体进口之间的流路具有第二支路，所述第二支路穿过所述第三回热器，且所述氨汽轮机的乏汽出口与所述第一冷凝储液器之间的流路穿过所述第三回热器。

7.如权利要求1所述的多压氨水动力循环工作系统，其特征在于：每一所述第二冷凝储液器于导入富氨蒸汽或者氨水溶液的至少一条流路上设置有流量调节阀。

8.如权利要求1所述的多压氨水动力循环工作系统，其特征在于：还包括由所述氨汽轮机驱动工作的发电机，所述发电机与所述氨汽轮机传动连接。