CN111287815A - 一种低温余热循环利用发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温余热循环利用发电装置，包括余热通入管道、有机工质蒸汽发生器、轴流透平设备、凝汽器和储液箱，所述余热通入管道上安装有一组管道阀门，且余热通入管道外套设有一组预热设备，所述余热通入管道的一端接入有机工质蒸汽发生器内，所述有机工质蒸汽发生器的一侧于排放管连通，且有机工质蒸汽发生器外设置有一组有机工质管，所述有机工质管接入轴流透平设备内，轴流透平设备的底端由安装架配合支撑，且与减速器和发电机配合安装，轴流透平设备为圆柱形结构，且轴流透平设备内开设有蒸汽仓，轴流透平设备的外缘面开设有连通蒸汽仓的高压蒸汽入口和高压蒸汽出口，且蒸汽仓内安装有轴心与轴流透平设备一致的传动轴。

Description

一种低温余热循环利用发电装置
技术领域
本发明属于低温余热发电技术领域，具体涉及一种低温余热循环利用发电装置。
背景技术
低温余热是指200℃以下的工艺生产过程中产生的余热气、冷凝水、热水，300℃以下的气体以以及400～450℃以下的锅炉、工业加热炉的排烟气等热量，低温余热发电就是指通这些低品位的低温余热进行发电的技术，其方法主要低品位热能汽轮机、全流透平、有机工质朗肯循环透平、螺杆膨胀等。低温余热发电不仅可以回收大量二氧化碳、一氧化碳等有毒有害气体，降低温室效应，而且大幅度减少了生产企业的用电量，有效地提高了能源的利用效率。利用纯低温余热发电技术是水泥、钢铁、冶金、石化等行业节能降耗的有效途径，在这些行业的应用十分成功。
现有针对余热进行利用的发电装置，无法针对低温余热进行辅助的预加热，且配合发电机实现传动的透平设备进气不合理，无法保证气流的导向，降低蒸汽利用率，且透平设备轴心高度与发电机高度不一，不易调节实现有效对接。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温余热循环利用发电装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低温余热循环利用发电装置，包括余热通入管道、有机工质蒸汽发生器、轴流透平设备、凝汽器和储液箱；
所述余热通入管道上安装有一组管道阀门，且余热通入管道外套设有一组预热设备，所述余热通入管道的一端接入有机工质蒸汽发生器内，所述有机工质蒸汽发生器的一侧于排放管连通，且有机工质蒸汽发生器外设置有一组有机工质管，所述有机工质管接入轴流透平设备内，所述轴流透平设备的底端由安装架配合支撑，且与减速器和发电机配合安装；
所述轴流透平设备为圆柱形结构，且轴流透平设备内开设有蒸汽仓，所述轴流透平设备的外缘面开设有连通蒸汽仓的高压蒸汽入口和高压蒸汽出口，且蒸汽仓内安装有轴心与轴流透平设备一致的传动轴，所述传动轴的一端延伸出轴流透平设备外，且传动轴设置于蒸汽仓内的部分等距设置有多组导风桨叶，所述高压蒸汽入口底端靠近传动轴的位置构造有呈锥形的导流面。
优选的，所述预热设备包括一组呈圆筒型的加温管套以及加温管套内设置的多组加温铜管，所述加温管套内开设有供余热通入管道穿过的通管仓，且加温铜管在通管仓的内缘面等距安装。
优选的，所述加温铜管为环形中空管道，且加温铜管内安装有电伴热带，所述加温管套的外缘面包覆有石棉保温层，所述石棉保温层的外缘面缠绕有无纺布包覆层。
优选的，所述轴流透平设备的高压蒸汽入口与有机工质管连通，且轴流透平设备的高压蒸汽出口与工质排放管连通，所述工质排放管远离轴流透平设备的一端接入凝汽器内。
优选的，所述凝汽器远离工质排放管的一端连接有连通入储液箱顶端的回流管，所述储液箱的底端与工质回流管连通，且工质回流管与工质加压泵配合接入有机工质蒸汽发生器内。
优选的，所述凝汽器与冷却塔通过两组管道配合，且两组管道中的一组上安装有冷却泵。
优选的，所述安装架包括底端的安装基板以及安装基板上方设置支撑轴流透平设备的弧形支撑板，所述安装基板为矩形板状结构，且安装基板通过导向机构及驱动机构连接弧形支撑板。
优选的，所述弧形支撑板的上端面开设有适应轴流透平设备外缘面直径的槽，且槽内贴附有减震橡胶垫，所述弧形支撑板的两侧对称构造有向外延伸的传动板，且弧形支撑板的四角设置有向外延伸的导向板。
优选的，所述安装基板上设置的驱动机构包括对称安装于安装基板两侧的伺服电机，且伺服电机上安装有螺纹配合传动板的滚珠丝杠，所述安装基板上设置的导向机构为四组安装于安装基板四角的导向滑杆，且导向滑杆与导向板之间通过直线轴承配合。
优选的，同侧的所述滚珠丝杠和导向滑杆的顶端与一组连接顶板连接，且滚珠丝杠与连接顶板通过一组滚子轴承活动连接配合。
本发明的技术效果和优点：该低温余热循环利用发电装置，通过在余热通入管道的外缘面加装由单片机控制的预热设备实现对余热通入管道及其内通入余热的辅助加热，有效实现针对低温余热进行辅助的预加热，满足升温需求；轴流透平设备的高压蒸汽入口连通蒸汽仓时构造导流面，实现蒸汽向导风桨叶方向的传输，有效保障气流导向，解决透平设备进气不合理，无法保证气流的导向，降低蒸汽利用率的问题；轴流透平设备的底端由可调节高度的安装架支撑，在伺服电机的驱动下实现弧形支撑板高度的调节，从而改变轴流透平设备上传动轴的高度适应发电机的机轴高度，便于对接；安装基板上设置的导向滑杆与导向板通过直线轴承配合，有效实现导向保证稳定。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明预热设备的剖视图；
图3为本发明轴流透平设配合安装架的结构示意图；
图4为本发明轴流透平设备在图3中A-A处的剖视图；
图5为本发明安装架的结构示意图。
图6为本发明的电路连接原理图。
图中：1余热通入管道、101管道阀门、102排放管、2预热设备、3有机工质蒸汽发生器、4有机工质管、401工质排放管、5轴流透平设备、501蒸汽仓、502高压蒸汽入口、503高压蒸汽出口、6发电机、601减速器、7凝汽器、701回流管、8冷却塔、801冷却泵、9储液箱、901工质加压泵、10工质回流管、11加温管套、12通管仓、13石棉保温层、14无纺布包覆层、15加温铜管、16传动轴、17导风桨叶、18导流面、19安装架、20安装基板、21弧形支撑板、22伺服电机、23传动板、24导向板、25滚珠丝杠、26导向滑杆、27直线轴承、28连接顶板、29滚子轴承、30减震橡胶垫。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参考图1图4和图6所示的一种低温余热循环利用发电装置，包括余热通入管道1、有机工质蒸汽发生器3、轴流透平设备5、凝汽器7和储液箱9，所述余热通入管道1上安装有一组管道阀门101，且余热通入管道1外套设有一组预热设备2，所述余热通入管道1的一端接入有机工质蒸汽发生器3内，所述有机工质蒸汽发生器3的一侧于排放管102连通，且有机工质蒸汽发生器3外设置有一组有机工质管4，所述有机工质管4接入轴流透平设备5内，所述轴流透平设备5的底端由安装架19配合支撑，且与减速器601和发电机6配合安装；
所述轴流透平设备5为圆柱形结构，且轴流透平设备5内开设有蒸汽仓501，所述轴流透平设备5的外缘面开设有连通蒸汽仓501的高压蒸汽入口502和高压蒸汽出口503，且蒸汽仓501内安装有轴心与轴流透平设备5一致的传动轴16，所述传动轴16的一端延伸出轴流透平设备5外，且传动轴16设置于蒸汽仓501内的部分等距设置有多组导风桨叶17，所述高压蒸汽入口502底端靠近传动轴16的位置构造有呈锥形的导流面18。
具体的，所述轴流透平设备5的高压蒸汽入口502与有机工质管4连通，且轴流透平设备5的高压蒸汽出口503与工质排放管401连通，所述工质排放管401远离轴流透平设备5的一端接入凝汽器7内。
具体的，所述凝汽器7远离工质排放管401的一端连接有连通入储液箱9顶端的回流管701，所述储液箱9的底端与工质回流管10连通，且工质回流管10与工质加压泵901配合接入有机工质蒸汽发生器3内。
具体的，所述凝汽器7与冷却塔8通过两组管道配合，且两组管道中的一组上安装有冷却泵801。
具体实施时，余热通入管道1上需安装进气管路温度传感器，配合单片机实现温度检测和反馈，配合电伴热带组成预热系统，有机工质蒸汽发生器3、减速器601、发电机6、凝汽器7、冷却塔8和工质加压泵901组成发电系统。
具体的，该低温余热循环利用发电装置，工作时只需开启管道阀门101实现余热的通入，在余热流入有机工质蒸汽发生器3内后实现余热对介质的加温，使得介质呈高压蒸汽通过有机工质管4流向轴流透平设备5，并在蒸汽仓501内驱动导风桨叶17实现对传动轴16的驱动，使得连接传动轴16的减速器601和冷却塔8的电机轴同步转动，实现发电，高压蒸汽通过工质排放管401流经凝汽器7冷却，凝汽器7配合冷却塔8实现冷却，最终蒸汽介质冷却后重回也太并存储于储液箱9内，由储液箱9配合工质加压泵901通过工质回流管10向有机工质蒸汽发生器3内回流，形成循环。
实施例2
参考图1、图2、图4和图6所示的一种低温余热循环利用发电装置，包括余热通入管道1、有机工质蒸汽发生器3、轴流透平设备5、凝汽器7和储液箱9，所述余热通入管道1上安装有一组管道阀门101，且余热通入管道1外套设有一组预热设备2，所述余热通入管道1的一端接入有机工质蒸汽发生器3内，所述有机工质蒸汽发生器3的一侧于排放管102连通，且有机工质蒸汽发生器3外设置有一组有机工质管4，所述有机工质管4接入轴流透平设备5内，所述轴流透平设备5的底端由安装架19配合支撑，且与减速器601和发电机6配合安装；
所述轴流透平设备5为圆柱形结构，且轴流透平设备5内开设有蒸汽仓501，所述轴流透平设备5的外缘面开设有连通蒸汽仓501的高压蒸汽入口502和高压蒸汽出口503，且蒸汽仓501内安装有轴心与轴流透平设备5一致的传动轴16，所述传动轴16的一端延伸出轴流透平设备5外，且传动轴16设置于蒸汽仓501内的部分等距设置有多组导风桨叶17，所述高压蒸汽入口502底端靠近传动轴16的位置构造有呈锥形的导流面18。
具体的，所述预热设备2包括一组呈圆筒型的加温管套11以及加温管套11内设置的多组加温铜管15，所述加温管套11内开设有供余热通入管道1穿过的通管仓12，且加温铜管15在通管仓12的内缘面等距安装。
具体的，所述加温铜管15为环形中空管道，且加温铜管15内安装有电伴热带，所述加温管套11的外缘面包覆有石棉保温层13，所述石棉保温层13的外缘面缠绕有无纺布包覆层14。
具体的，所述轴流透平设备5的高压蒸汽入口502与有机工质管4连通，且轴流透平设备5的高压蒸汽出口503与工质排放管401连通，所述工质排放管401远离轴流透平设备5的一端接入凝汽器7内。
具体的，所述凝汽器7远离工质排放管401的一端连接有连通入储液箱9顶端的回流管701，所述储液箱9的底端与工质回流管10连通，且工质回流管10与工质加压泵901配合接入有机工质蒸汽发生器3内。
具体的，所述凝汽器7与冷却塔8通过两组管道配合，且两组管道中的一组上安装有冷却泵801。
具体的，该低温余热循环利用发电装置，工作时只需开启管道阀门101实现余热的通入，并控制单片机实现对预热设备2内电伴热带的调节，使得加温铜管15对余热通入管道1进行加温，提高进入余热通入管道1内余热的温度，实现辅助加温，在余热流入有机工质蒸汽发生器3内后实现余热对介质的加温，使得介质呈高压蒸汽通过有机工质管4流向轴流透平设备5，并在蒸汽仓501内驱动导风桨叶17实现对传动轴16的驱动，使得连接传动轴16的减速器601和冷却塔8的电机轴同步转动，实现发电，高压蒸汽通过工质排放管401流经凝汽器7冷却，凝汽器7配合冷却塔8实现冷却，最终蒸汽介质冷却后重回也太并存储于储液箱9内，由储液箱9配合工质加压泵901通过工质回流管10向有机工质蒸汽发生器3内回流，形成循环。
实施例3
参考图1、图3、图4和图5所示的一种低温余热循环利用发电装置，包括余热通入管道1、有机工质蒸汽发生器3、轴流透平设备5、凝汽器7和储液箱9：所述余热通入管道1上安装有一组管道阀门101，且余热通入管道1外套设有一组预热设备2，所述余热通入管道1的一端接入有机工质蒸汽发生器3内，所述有机工质蒸汽发生器3的一侧于排放管102连通，且有机工质蒸汽发生器3外设置有一组有机工质管4，所述有机工质管4接入轴流透平设备5内，所述轴流透平设备5的底端由安装架19配合支撑，且与减速器601和发电机6配合安装。
具体的，所述安装架19包括底端的安装基板20以及安装基板20上方设置支撑轴流透平设备5的弧形支撑板21，所述安装基板20为矩形板状结构，且安装基板20通过导向机构及驱动机构连接弧形支撑板21。
具体的，所述弧形支撑板21的上端面开设有适应轴流透平设备5外缘面直径的槽，且槽内贴附有减震橡胶垫30，所述弧形支撑板21的两侧对称构造有向外延伸的传动板23，且弧形支撑板21的四角设置有向外延伸的导向板24。
具体的，所述安装基板20上设置的驱动机构包括对称安装于安装基板20两侧的伺服电机22，且伺服电机22上安装有螺纹配合传动板23的滚珠丝杠25，所述安装基板20上设置的导向机构为四组安装于安装基板20四角的导向滑杆26，且导向滑杆26与导向板24之间通过直线轴承27配合。
具体的，同侧的所述滚珠丝杠25和导向滑杆26的顶端与一组连接顶板28连接，且滚珠丝杠25与连接顶板28通过一组滚子轴承29活动连接配合。
具体的，该低温余热循环利用发电装置，在使用时，只需调节伺服电机22即可实现对滚珠丝杠25的驱动，当滚珠丝杠25旋转时，将抬升弧形支撑板21沿导向滑杆26位移，实现弧形支撑板21上方轴流透平设备5位置的调节，直至轴流透平设备5的传动轴16高度与发电机6的轴心高度一致，便于对接，得益于安装基板20上设置的导向滑杆26与导向板24通过直线轴承27配合，有效实现导向保证稳定。
本发明的技术效果和优点：该低温余热循环利用发电装置，通过在余热通入管道1的外缘面加装由单片机控制的预热设备2实现对余热通入管道1及其内通入余热的辅助加热，有效实现针对低温余热进行辅助的预加热，满足升温需求；轴流透平设备5的高压蒸汽入口502连通蒸汽仓501时构造导流面18，实现蒸汽向导风桨叶17方向的传输，有效保障气流导向，解决透平设备进气不合理，无法保证气流的导向，降低蒸汽利用率的问题；轴流透平设备5的底端由可调节高度的安装架19支撑，在伺服电机22的驱动下实现弧形支撑板21高度的调节，从而改变轴流透平设备5上传动轴16的高度适应发电机的机轴高度，便于对接；安装基板20上设置的导向滑杆26与导向板24通过直线轴承27配合，有效实现导向保证稳定。
具体实施时，各设备型号按使用者需求具体选用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (10)

1.一种低温余热循环利用发电装置，包括余热通入管道（1）、有机工质蒸汽发生器（3）、轴流透平设备（5）、凝汽器（7）和储液箱（9）；
其特征在于：所述余热通入管道（1）上安装有一组管道阀门（101），且余热通入管道（1）外套设有一组预热设备（2），所述余热通入管道（1）的一端接入有机工质蒸汽发生器（3）内，所述有机工质蒸汽发生器（3）的一侧于排放管（102）连通，且有机工质蒸汽发生器（3）外设置有一组有机工质管（4），所述有机工质管（4）接入轴流透平设备（5）内，所述轴流透平设备（5）的底端由安装架（19）配合支撑，且与减速器（601）和发电机（6）配合安装；
所述轴流透平设备（5）为圆柱形结构，且轴流透平设备（5）内开设有蒸汽仓（501），所述轴流透平设备（5）的外缘面开设有连通蒸汽仓（501）的高压蒸汽入口（502）和高压蒸汽出口（503），且蒸汽仓（501）内安装有轴心与轴流透平设备（5）一致的传动轴（16），所述传动轴（16）的一端延伸出轴流透平设备（5）外，且传动轴（16）设置于蒸汽仓（501）内的部分等距设置有多组导风桨叶（17），所述高压蒸汽入口（502）底端靠近传动轴（16）的位置构造有呈锥形的导流面（18）。
2.根据权利要求1所述的一种低温余热循环利用发电装置，其特征在于：所述预热设备（2）包括一组呈圆筒型的加温管套（11）以及加温管套（11）内设置的多组加温铜管（15），所述加温管套（11）内开设有供余热通入管道（1）穿过的通管仓（12），且加温铜管（15）在通管仓（12）的内缘面等距安装。
3.根据权利要求2所述的一种低温余热循环利用发电装置，其特征在于：所述加温铜管（15）为环形中空管道，且加温铜管（15）内安装有电伴热带，所述加温管套（11）的外缘面包覆有石棉保温层（13），所述石棉保温层（13）的外缘面缠绕有无纺布包覆层（14）。
4.根据权利要求1所述的一种低温余热循环利用发电装置，其特征在于：所述轴流透平设备（5）的高压蒸汽入口（502）与有机工质管（4）连通，且轴流透平设备（5）的高压蒸汽出口（503）与工质排放管（401）连通，所述工质排放管（401）远离轴流透平设备（5）的一端接入凝汽器（7）内。
5.根据权利要求1所述的一种低温余热循环利用发电装置，其特征在于：所述凝汽器（7）远离工质排放管（401）的一端连接有连通入储液箱（9）顶端的回流管（701），所述储液箱（9）的底端与工质回流管（10）连通，且工质回流管（10）与工质加压泵（901）配合接入有机工质蒸汽发生器（3）内。
6.根据权利要求1所述的一种低温余热循环利用发电装置，其特征在于：所述凝汽器（7）与冷却塔（8）通过两组管道配合，且两组管道中的一组上安装有冷却泵（801）。
7.根据权利要求1所述的一种低温余热循环利用发电装置，其特征在于：所述安装架（19）包括底端的安装基板（20）以及安装基板（20）上方设置支撑轴流透平设备（5）的弧形支撑板（21），所述安装基板（20）为矩形板状结构，且安装基板（20）通过导向机构及驱动机构连接弧形支撑板（21）。
8.根据权利要求7所述的一种低温余热循环利用发电装置，其特征在于：所述弧形支撑板（21）的上端面开设有适应轴流透平设备（5）外缘面直径的槽，且槽内贴附有减震橡胶垫（30），所述弧形支撑板（21）的两侧对称构造有向外延伸的传动板（23），且弧形支撑板（21）的四角设置有向外延伸的导向板（24）。
9.根据权利要求7所述的一种低温余热循环利用发电装置，其特征在于：所述安装基板（20）上设置的驱动机构包括对称安装于安装基板（20）两侧的伺服电机（22），且伺服电机（22）上安装有螺纹配合传动板（23）的滚珠丝杠（25），所述安装基板（20）上设置的导向机构为四组安装于安装基板（20）四角的导向滑杆（26），且导向滑杆（26）与导向板（24）之间通过直线轴承（27）配合。
10.根据权利要求9所述的一种低温余热循环利用发电装置，其特征在于：同侧的所述滚珠丝杠（25）和导向滑杆（26）的顶端与一组连接顶板（28）连接，且滚珠丝杠（25）与连接顶板（28）通过一组滚子轴承（29）活动连接配合。
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