CN110793238A - 一种orc低温发电耦合mvr热泵蒸发结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，属于节能降耗的技术领域。一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构包括MVR热泵蒸发机构和ORC低温发电机构；本发明将MVR热泵蒸发机构与ORC低温发电机构耦合，使得MVR热泵蒸发机构产生的蒸汽能被ORC低温发电机构利用，而ORC低温发电机构产生的电能又能供给于ORC低温发电机构中的压缩机使用，实现了对整个系统中显热和潜热的充分利用，能量二次利用率高，提高了热力学利用效率，有效降低了项目成本，并且，ORC低温发电机构采用了有机工质，且ORC低温发电机构内的有机工质为闭式循环，实现了资源的重复利用，进一步降低了运行成本，更利于企业的生产和发展。

Description

一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构
技术领域
本发明涉及节能降耗的技术领域，具体是涉及一种ORC(英文：Organic RankineCycle；中文：有机朗肯循环)低温发电耦合MVR(英文：mechanical vapor recompression；中文：蒸汽机械再压缩技术)热泵蒸发结构。
背景技术
由于化工产品分离过程可得到高纯度的产品，而通过蒸发法实现分离是三元行业中主要方法，并且，在系统运行过程中，系统能耗、设备投资以及运行操作均会影响项目成本。但是，由于蒸发法是一项能耗较高的操作过程，因此，采用现今采用的蒸发法实现化工产品分离增加了项目成本，不利于企业的生产和发展。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现旨在提供一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，以ORC低温余热发电机构和MVR热泵蒸发机构为主要结构，将分离过程中系统显热和潜热进行利用，实现了能量的二次利用，提高了热力学利用效率，从而降低了项目成本，更利于企业的生产和发展。
具体技术方案如下：
一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，具有这样的特征，包括：MVR热泵蒸发机构和ORC低温发电机构，其中，
MVR热泵蒸发机构包括结晶分离器、强制循环泵、强制列管换热器以及晶桨泵，结晶分离器的下部出料处与强制循环泵的进口连接并连通，强制循环泵的出口与强制列管换热器的物料入口连接并连通，同时，强制列管换热器的物料出口与结晶分离器的回料入口连接并连通，并且，结晶分离器底部的盐腿部的出料口与晶桨泵的入口连接并连通，晶桨泵的出口与下一系统连通，同时，盐腿部上还设置有回流口，且晶桨泵的出口与下一系统的连接管道设置有分管道与回流口连接并连通；
ORC低温发电机构包括工质列管换热器、汽轮发电机、工质列管冷凝器以及压缩机，压缩机的蒸汽进口与结晶分离器的顶部的蒸汽出口连接并连通，压缩机的蒸汽出口与强制列管换热器的壳程进口连接并连通，同时，强制列管换热器的壳程出口与工质列管换热器的冷凝水入口连接并连通，且工质列管换热器的冷凝水出口与储水设备连接并连通，同时，工质列管换热器的工质出口与汽轮发电机的进口连接并连通，汽轮发电机的出口与工质列管冷凝器的入口连接并连通，同时工质列管冷凝器的出口与工质列管换热器的工质入口连接并连通；
汽轮发电机的电能输出结构与压缩机的供电结构电连接。
上述的一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其中，工质列管冷凝器的出口与工质列管换热器的工质入口之间设置有工质循环泵，且工质循环泵的入口与工质列管冷凝器的出口连接并连通，工质循环泵的出口与工质列管换热器的工质入口连接并连通。
上述的一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其中，强制列管换热器的底部和上部均设置有不凝气排放口。
上述的一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其中，强制列管换热器还设置有鲜蒸汽补充口，且鲜蒸汽补充口位于两不凝气排放口之间。
上述的一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其中，工质列管换热器、工质列管冷凝器、汽轮发电机以及工质循环泵内的工质为有机工质。
上述的一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其中，强制循环泵电气连接有变频控制结构。
上述的一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其中，强制循环泵的进口和出口上均设置有波纹管。
上述的一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其中，储水设备为蒸馏水罐。
上述的一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其中，工质列管冷凝器还设置有循环水路。
上述技术方案的积极效果是：
上述的ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，通过设置ORC低温发电机构和MVR热泵蒸发机构，使得MVR热泵蒸发机构工作过程中产生的热量能被ORC低温发电机构利用并发电，同时ORC低温发电机构产生的电能供给于ORC低温发电机构中的压缩机运转，实现了对整个系统中显热和潜热的充分利用，实现了能量的二次利用，提高了热力学利用效率，有效降低了项目成本，另外，ORC低温发电机构采用了有机工质实现闭式循环，实现了资源的重复利用，进一步降低了运行成本，更利于企业的生产和发展。
附图说明
图1为本发明的一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构的实施例的结构图；
图2为本发明一较佳实施例的MVR热泵蒸发机构的结构图；
图3为本发明一较佳实施例的ORC低温发电机构的结构图。
附图中：1、MVR热泵蒸发机构；11、结晶分离器；12、强制循环泵；13、强制列管换热器；14、晶桨泵；111、下部出料处；112、盐腿部；113、回料入口；1121、回流口；131、不凝气排放口；132、鲜蒸汽补充口；133、壳程进口；134、壳程出口；2、ORC低温发电机构；21、工质列管换热器；22、汽轮发电机；23、工质列管冷凝器；24、压缩机；25、工质循环泵；211、冷凝水入口；212、冷凝水出口；213、工质入口；214、工质出口；241、蒸汽进口；242、蒸汽出口。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至图3对本发明提供的技术方案作具体阐述，但以下内容不作为本发明的限定。
图1为本发明的一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构的实施例的结构图。如图1所示，本实施例提供的ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构包括：MVR热泵蒸发机构1和ORC低温发电机构2，MVR热泵蒸发机构1与ORC低温发电机构2耦合，实现了MVR热泵蒸发机构1产生的蒸汽中的热量能被ORC低温发电机构2利用，同时ORC低温发电机构2发的电又能为MVR热泵蒸发机构1提供电能，实现了对整个系统中显热和潜热的充分利用，保证了能量的二次利用，提高了热力学利用效率，有效降低了项目成本，利于企业的生产和发展。
具体的，图2为本发明一较佳实施例的MVR热泵蒸发机构的结构图。如图1和图2所示，MVR热泵蒸发机构1又包括结晶分离器11、强制循环泵12、强制列管换热器13以及晶桨泵14，结晶分离器11的下部出料处111与强制循环泵12的进口连接并连通，物料进入到结晶分离器11的液相段后，可从结晶分离器11的下部出料处111进入到强制循环泵12内。并且，强制循环泵12的出口与强制列管换热器13的物料入口连接并连通，同时，强制列管换热器13的物料出口与结晶分离器11的回料入口113连接并连通，使得物料能从强制循环泵12中出料后进入到强制列管换热器13中，同时，在强制列管换热器13中蒸发后的物料能进入到结晶分离器11中，实现物料的循环。并且，结晶分离器11底部的盐腿部112的出料口与晶桨泵14的入口连接并连通，晶桨泵14的出口与下一系统连通，使得结晶分离器11中的浓度较高的物料能底部的盐腿部112的出料口出料，并由晶桨泵14输送至下一系统中，实现废水蒸发结晶的操作。同时，于结晶分离器11的底部的盐腿部112上还设置有回流口1121，且晶桨泵14的出口与下一系统的连接管道设置有分管道与回流口1121连接并连通，回流口1121设置于盐腿部112的下端，能加强盐腿部112内的流体流动，降低盐腿部112因死区存在而导致的堵料问题，保证了系统的正常运作。
具体的，图3为本发明一较佳实施例的ORC低温发电机构的结构图。如图1和图3所示，ORC低温发电机构2又包括工质列管换热器21、汽轮发电机22、工质列管冷凝器23以及压缩机24，压缩机24的蒸汽进口241与结晶分离器11的顶部的蒸汽出口242连接并连通，使得结晶分离器11生产的蒸汽能进入到压缩近，通过压缩机24对蒸汽进行压缩，提高热焓，得到高温高压的二次蒸汽。并且，压缩机24的蒸汽出口242与强制列管换热器13的壳程进口133连接并连通，使得压缩机24压缩后的高温高压的二次蒸汽能进入到强制列管换热器13中，作为系统热源，保证能量平衡，同时，强制列管换热器13的壳程出口134与工质列管换热器21的冷凝水入口211连接并连通，使得在强制列管换热器13中，高温高压的二次蒸汽能转化为蒸汽冷凝水，且蒸汽冷凝水能从强制列管换热器13的壳程出口134排出后进入到工质列管换热器21的冷凝水入口211中，且工质列管换热器21的冷凝水出口212与储水设备连接并连通，使得在工质列管换热器21中，蒸汽冷凝水能与工质进行热交换，从而使得工质被加热而得到高温高压的蒸汽，而蒸汽冷凝水因换热导致温度降低后冷凝水出口212排出后进入到储水设备中，待进行二次利用，节约了资源，同时，工质列管换热器21的工质出口214与汽轮发电机22的进口连接并连通，汽轮发电机22的出口与工质列管冷凝器23的入口连接并连通，同时工质列管冷凝器23的出口与工质列管换热器21的工质入口213连接并连通，使得工质列管换热器21中的工质在换热后形成的高温高压的蒸汽能从工质出口214进入到汽轮发电机22，使得汽轮发电机22运转而发电，同时，从汽轮发电机22中排出的做工后的工质能进入到工质列管冷凝器23中进行冷却，得到低温低压的工质后从工质列管冷凝器23的出口排出并进入到工质列管换热器21中，使得工质能被循环至工质列管换热器21中进行后续的换热操作，实现了工质的闭式循环，重复利用率更高，从而进一步降低了运行成本，更利于项目的进行。
具体的，汽轮发电机22的电能输出结构与压缩机24的供电结构电连接，使得汽轮发电机22产生的电能可供给于整个系统中耗电量最大的压缩机24使用，实现了对整个系统中显热和潜热的充分利用，完成了对能量的二次利用，提高了热力学利用效率，有效降低了项目成本。
更加具体的，工质列管冷凝器23的出口与工质列管换热器21的工质入口213之间设置有工质循环泵25，且工质循环泵25的入口与工质列管冷凝器23的出口连接并连通，工质循环泵25的出口与工质列管换热器21的工质入口213连接并连通，使得能通过工质循环泵25保证工质在ORC低温发电机构2中循环，结构设计更合理。
更加具体的，强制列管换热器13的底部和上部均设置有不凝气排放口131，同时，强制列管换热器13还设置有鲜蒸汽补充口132，且鲜蒸汽补充口132位于两不凝气排放口131之间，使得壳程不凝气能及时排放，保证了壳程中高温高压的二次蒸汽的品质，同时，通过鲜蒸汽补充口132保证了系统开机前期的热量补给，实现了系统热能利用的最大化，结构设计更合理。
更加具体的，工质列管换热器21、工质列管冷凝器23、汽轮发电机22以及工质循环泵25内的工质为有机工质，即ORC低温发电机构2中使用的工质为有机工质，不仅换热效率高，污染性小，同时也能保证了汽轮发电机22的正常工作，降低运行成本，结构设计更合理。
更加具体的，强制循环泵12电气连接有变频控制结构，使得强制循环泵12能根据物料浓度进行变频操作，实现对强制循环泵12的流量的调节，更适应系统各阶段的操作，适应性更高，性能更好，结构设计更合理。
更加具体的，强制循环泵12的进口和出口上均设置有波纹管，可有效防止因设备振动或热应力引起的管道连接处损坏的问题，安全保障性更高。
更加具体的，冷凝水为蒸馏水，且储水设备为蒸馏水罐，材料获取容易，干净清洁，二次利用率高，同时也能避免对设备造成腐蚀等损坏问题，结构设计更合理。
更加具体的，工质列管冷凝器23还设置有循环水路，通过循环水路的循环进水和循环出水，实现了对进入到工质列管冷凝器23中的工质的冷却，从而利于工质循环泵25对工质进行循环，结构设计更合理。
本实施例提供的ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，包括MVR热泵蒸发机构1和ORC低温发电机构2，将MVR热泵蒸发机构1与ORC低温发电机构2耦合，使得MVR热泵蒸发机构1产生的蒸汽能被ORC低温发电机构2利用，而ORC低温发电机构2产生的电能又能供给于ORC低温发电机构2中的压缩机24使用，实现了对整个系统中显热和潜热的充分利用，能量二次利用率高，提高了热力学利用效率，有效降低了项目成本，并且，ORC低温发电机构2采用了有机工质，且ORC低温发电机构2内的有机工质为闭式循环，实现了资源的重复利用，进一步降低了运行成本，更利于企业的生产和发展。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其特征在于，包括：MVR热泵蒸发机构和ORC低温发电机构，其中，
所述MVR热泵蒸发机构包括结晶分离器、强制循环泵、强制列管换热器以及晶桨泵，所述结晶分离器的下部出料处与所述强制循环泵的进口连接并连通，所述强制循环泵的出口与所述强制列管换热器的物料入口连接并连通，同时，所述强制列管换热器的物料出口与所述结晶分离器的入口连接并连通，并且，所述结晶分离器底部的盐腿部的出料口与所述晶桨泵的入口连接并连通，所述晶桨泵的出口与下一系统连通，同时，所述盐腿部上还设置有回流口，且所述晶桨泵的出口与下一系统的连接管道设置有分管道与所述回流口连接并连通；
所述ORC低温发电机构包括工质列管换热器、汽轮发电机、工质列管冷凝器以及压缩机，所述压缩机的蒸汽进口与所述结晶分离器的顶部的蒸汽出口连接并连通，所述压缩机的蒸汽出口与所述强制列管换热器的壳程进口连接并连通，同时，所述强制列管换热器的壳程出口与所述工质列管换热器的冷凝水入口连接并连通，且所述工质列管换热器的冷凝水出口与所述储水设备连接并连通，同时，所述工质列管换热器的工质出口与所述汽轮发电机的进口连接并连通，所述汽轮发电机的出口与所述工质列管冷凝器的入口连接并连通，同时所述工质列管冷凝器的出口与所述工质列管换热器的工质入口连接并连通；
所述汽轮发电机的电能输出结构与所述压缩机的供电结构电连接。
2.根据权利要求1所述的ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其特征在于，所述工质列管冷凝器的出口与所述工质列管换热器的工质入口之间设置有工质循环泵，且所述工质循环泵的入口与所述工质列管冷凝器的出口连接并连通，所述工质循环泵的出口与所述工质列管换热器的工质入口连接并连通。
3.根据权利要求1所述的ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其特征在于，所述强制列管换热器的底部和上部均设置有不凝气排放口。
4.根据权利要求3所述的ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其特征在于，所述强制列管换热器还设置有鲜蒸汽补充口，且所述鲜蒸汽补充口位于两所述不凝气排放口之间。
5.根据权利要求2所述的ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其特征在于，所述工质列管换热器、工质列管冷凝器、所述汽轮发电机以及所述工质循环泵内的工质为有机工质。
6.根据权利要求1所述的ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其特征在于，所述强制循环泵电气连接有变频控制结构。
7.根据权利要求1所述的ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其特征在于，所述强制循环泵的进口和出口上均设置有波纹管。
8.根据权利要求1所述的ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其特征在于，所述储水设备为蒸馏水罐。
9.根据权利要求1所述的ORC低温发电耦合MVR热泵蒸发结构，其特征在于，所述工质列管冷凝器还设置有循环水路。
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CN116059664A (zh) * 2023-02-27 2023-05-05 江苏格纳环境工程有限公司 蒸发浓缩系统
CN116059664B (zh) * 2023-02-27 2023-12-12 江苏格纳环境工程有限公司 蒸发浓缩系统

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