CN108150234A - 一种基于余热利用的补汽式有机朗肯循环发电系统 - Google Patents

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戴义平
夏家曦
王江峰
赵攀
娄聚伟
陈良奇
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Abstract

本发明公开了一种基于余热利用的补汽式有机朗肯循环发电系统。本发明以低温固体散料为热源，采用补汽式有机朗肯循环技术，向外界输出电能。本发明由蒸发器、补汽式汽轮机、发电机、回热器、冷凝器、增压泵、节流阀等组成。温度较高的固体散料首先通过第一级蒸发器，加热有机工质成高温高压状态，进入汽轮机膨胀做功；经过一次换热之后温度较低的固体散料的余热通过第二级蒸发器进行回收，加热有机工质成饱和或者过热气体状态，作为补汽驱动汽轮机做功，实现能量的梯级回收利用。同时，通过双压蒸发，有机工质在蒸发器中能够更好的匹配热源进行换热，降低换热器不可逆损失，提高系统热效率。

Description

一种基于余热利用的补汽式有机朗肯循环发电系统
技术领域
本发明属于中低温热能回收与动力工程领域，特别涉及一种基于余热利用的补汽式有机朗肯循环发电系统。
背景技术
目前有机朗肯循环主要用于工业废水、废气余热回收，在低温固体散料余热利用方面，关于有机朗肯循环技术的研究还比较空缺；而现有有机朗肯循环技术均采用单压蒸发，余热利用不够充分，并且循环蒸发过程不可逆损失较大，导致系统热效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于余热利用的补汽式有机朗肯循环发电系统，以解决上述问题。
为实现上述目的本发明采用以下技术方案：
一种基于余热利用的补汽式有机朗肯循环发电系统，包括第一级蒸发器、第二级蒸发器、补汽式汽轮机、回热器和冷凝器；回热器有两个出口和两个入口；回热器的第一出口通过管道连接到冷凝器的入口，冷凝器出口的管道分为两路，一路连接到回热器的第二入口，另一路连接到第一级蒸发器的入口；回热器第二出口的管道分为两路，一路连接到第一级蒸发器的入口，另一路连接到第二级蒸发器的入口；第一级蒸发器的出口以及第二级蒸发器的出口均连接到补汽式汽轮机；补汽式汽轮机连接到回热器的第一入口。
进一步的，补汽式汽轮机连接有发电机。
进一步的，第一级蒸发器的出口与补汽式汽轮机之间设置有第一节流阀；连接到第二级蒸发器入口的管道上设置有第二节流阀；连接到第一级蒸发器入口的管道上设置有第三节流阀；第二级蒸发器和补汽式汽轮机之间的管道上设置有第四节流阀。
进一步的，连接到回热器第二入口的管道上设置有第一增压泵；冷凝器的出口与第一级蒸发器的入口之间的管道上设置有第二增压泵；第三节流阀与第一级蒸发器的入口之间的管道上设置有第三增压泵。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明提出补汽式有机朗肯循环，采用补汽式汽轮机，温度较高的固体散料首先通过第一级蒸发器，加热有机工质成高温高压状态，进入汽轮机膨胀做功；经过一次换热之后温度较低的固体散料余热，再通过第二级蒸发器进行回收，加热有机工质成饱和或者过热气体状态，作为补汽驱动汽轮机做功。另外，双压蒸发使得有机工质能够更好的匹配热源换热，从而降低换热器的不可逆损失。实现能量梯级利用，更加充分利用低温固体散料余热，降低系统的不可逆损失，提高循环热效率。
本发明采用有机朗肯循环对低温固体散料余热进行回收，实现了低温固体散料余热利用并发电，提高了能源利用率。
附图说明
图1为本发明系统示意图；
其中：1、第一级蒸发器；2、第二级蒸发器；3、第一节流阀；4、补汽式汽轮机；5、发电机；6、回热器；7、冷凝器；8、第一增压泵；9、第二增压泵；10、第二节流阀；11、第三节流阀；12、第三增压泵；13、第四节流阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
一种基于余热利用的补汽式有机朗肯循环发电系统，包括第一级蒸发器1、第二级蒸发器2、补汽式汽轮机4、回热器6和冷凝器7；回热器6有两个出口和两个入口；回热器6的第一出口通过管道连接到冷凝器7的入口，冷凝器7出口的管道分为两路，一路连接到回热器6的第二入口，另一路连接到第一级蒸发器1的入口；回热器6第二出口的管道分为两路，一路连接到第一级蒸发器1的入口，另一路连接到第二级蒸发器2的入口；第一级蒸发器1的出口以及第二级蒸发器2的出口均连接到补汽式汽轮机4；补汽式汽轮机4连接到回热器6的第一入口。
补汽式汽轮机4连接有发电机5。
第一级蒸发器1的出口与补汽式汽轮机4之间设置有第一节流阀3；连接到第二级蒸发器2入口的管道上设置有第二节流阀10；连接到第一级蒸发器1入口的管道上设置有第三节流阀11；第二级蒸发器2和补汽式汽轮机4之间的管道上设置有第四节流阀13。
连接到回热器6第二入口的管道上设置有第一增压泵8；冷凝器7的出口与第一级蒸发器1的入口之间的管道上设置有第二增压泵9；第三节流阀11与第一级蒸发器1的入口之间的管道上设置有第三增压泵12。
有机工质在经过冷凝器7冷凝成液态后，分为两股，一股经过第一增压泵8增压后进入回热器6，吸收来自补汽式汽轮机4乏气的余热后分为两部分，一部分进入第二级蒸发器2被加热成饱和或者过热状态，作为补汽进入汽轮机5膨胀做功，另外一部分通过第三增压泵12加压成高压状态，与从冷凝器7出来的另外一股经过第二增压泵9增压后有机工质混合，进入第一级蒸发器1，被加热成高温高压饱和或过热状态，作为进入汽轮机4膨胀做功。工质在汽轮机膨胀4做功带动发电机5发电，透平乏气进入回热器6预热冷凝加压后的有机工质，最后进入冷凝器7完成整个补汽式有机朗肯循环系统。

Claims (4)

1.一种基于余热利用的补汽式有机朗肯循环发电系统，其特征在于，包括第一级蒸发器(1)、第二级蒸发器(2)、补汽式汽轮机(4)、回热器(6)和冷凝器(7)；回热器(6)有两个出口和两个入口；回热器(6)的第一出口通过管道连接到冷凝器(7)的入口，冷凝器(7)出口的管道分为两路，一路连接到回热器(6)的第二入口，另一路连接到第一级蒸发器(1)的入口；回热器(6)第二出口的管道分为两路，一路连接到第一级蒸发器(1)的入口，另一路连接到第二级蒸发器(2)的入口；第一级蒸发器(1)的出口以及第二级蒸发器(2)的出口均连接到补汽式汽轮机(4)；补汽式汽轮机(4)连接到回热器(6)的第一入口。
2.根据权利要求1所述的一种基于余热利用的补汽式有机朗肯循环发电系统，其特征在于，补汽式汽轮机(4)连接有发电机(5)。
3.根据权利要求1所述的一种基于余热利用的补汽式有机朗肯循环发电系统，其特征在于，第一级蒸发器(1)的出口与补汽式汽轮机(4)之间设置有第一节流阀(3)；连接到第二级蒸发器(2)入口的管道上设置有第二节流阀(10)；连接到第一级蒸发器(1)入口的管道上设置有第三节流阀(11)；第二级蒸发器(2)和补汽式汽轮机(4)之间的管道上设置有第四节流阀(13)。
4.根据权利要求3所述的一种基于余热利用的补汽式有机朗肯循环发电系统，其特征在于，连接到回热器(6)第二入口的管道上设置有第一增压泵(8)；冷凝器(7)的出口与第一级蒸发器(1)的入口之间的管道上设置有第二增压泵(9)；第三节流阀(11)与第一级蒸发器(1)的入口之间的管道上设置有第三增压泵(12)。
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