CN115750004A - 余压余热回收发电系统和余压余热回收方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种余压余热回收发电系统和余压余热回收方法，属于节能环保技术领域。余压余热回收发电系统包括：余压发电模块，余压发电模块包括第一余压膨胀机；余热发电模块，余热发电模块包括第一蒸发装置、工质膨胀机、冷凝装置和工质泵；第一余压膨胀机的流体出口与第一蒸发装置的流体进口相连，第一蒸发装置的工质进口与工质泵的出口相连，第一蒸发装置的工质出口与工质膨胀机的进口相连，工质膨胀机的出口与冷凝装置的进口相连，冷凝装置的出口与工质泵的进口相连；第一余压膨胀机和工质膨胀机均连接有发电机。本申请的余压余热回收发电系统能够同时回收余压余热流体携带的压力能和余热能进行发电，提高利用率，减少能源浪费。

Description

余压余热回收发电系统和余压余热回收方法

技术领域

本申请涉及节能环保技术领域，具体涉及一种余压余热回收发电系统和余压余热回收方法。

背景技术

余压余热是指企业生产过程中释放出的富裕压力能和余热能。而我国在石油、煤碳、钢铁、建材、化工、纺织、冶金等工业企业中存在大量的余压余热资源没有得到充分利用。例如石油化工行业的富裕蒸汽、塔顶气，钢铁行业的焦炉气、高炉气，煤化工行业的煤层气、变换气、未变换气、粗煤气等。以石油化工行业为例，其能源消耗约占全国工业能源消耗的20％以上。若通过先进的余压余热回收技术将石油化工行业的能源消耗节约1％，相当于节约了几百万吨的石油，将该技术扩展至整个工业企业，回收价值将更为巨大。因此，面对工业企业中存在的大量余压余热资源没有得到有效利用的严峻形势，结合国家大力倡导节能减排的相关政策，如何合理高效利用余压余热资源，实现节能减排，提高能源利用效率，是目前所需研究的重要课题之一。

发明内容

本申请的目的在于提供一种余压余热回收发电系统，可以解决了上述现有技术无法合理高效利用余压余热资源的问题，实现余压余热的综合利用。

本申请提供一种余压余热回收发电系统，包括：

余压发电模块，所述余压发电模块包括第一余压膨胀机；

余热发电模块，所述余热发电模块包括第一蒸发装置、工质膨胀机、冷凝装置和工质泵；

所述第一余压膨胀机的流体出口与所述第一蒸发装置的流体进口相连，所述第一蒸发装置的工质进口与所述工质泵的出口相连，所述第一蒸发装置的工质出口与所述工质膨胀机的进口相连，所述工质膨胀机的出口与所述冷凝装置的进口相连，所述冷凝装置的出口与所述工质泵的进口相连；所述第一余压膨胀机和所述工质膨胀机均连接有发电机。

可选的，在本申请的一些实施例中，还包括第二蒸发装置；所述第二蒸发装置的工质进口与所述工质泵的出口相连，所述第二蒸发装置的工质出口与所述工质膨胀机的进口相连。

可选的，在本申请的一些实施例中，还包括第二蒸发装置，所述第二蒸发装置与所述第一蒸发装置并联。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述余压余热回收发电系统还包括第二余压膨胀机，所述第二余压膨胀机的流体出口与所述第二蒸发装置的流体进口相连。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述余压发电模块与所述余热发电模块通过压力管道连接。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述余压发电模块用于对第一工艺流体进行处理，所述余压余热回收发电系统用于对第二工艺流体进行处理，所述第一工艺流体和所述第二工艺流体的压力大于0MPa，所述第一工艺流体和所述第二工艺流体的温度大于等于50℃。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述的第一工艺流体和所述的第二工艺流体包括蒸汽、氮气、二氧化碳、氢气、一氧化碳、氧气、空气、热水、汽油、柴油、粗煤气、焦炉气、高炉气、煤层气、天然气中的一种或多种。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述工质膨胀机内具有低沸点工质，所述低沸点工质包括R410a、R152a、R132、R290、R134a、R600a、R600、R601a、R123、R245fa、R1234yf、R1234ze、氨水中的一种或多种。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述第一余压膨胀机处设置有第一旁通管路，所述第一旁通管路与所述第一余压膨胀机并联；所述第一旁通管路上设置有第一切断阀或调节阀；和/或，所述工质膨胀机处设置有第三旁通管路，所述工质膨胀机与所述第三旁通管路并联；所述第三旁通管路上设置有第三切断阀或调节阀。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述第二余压膨胀机处设置有第二旁通管路，所述第二旁通管路与所述第二余压膨胀机并联；第二旁通管路上设置有第二切断阀或调节阀。

相应的，本申请还提供一种余压余热回收方法，使用如上所述的余压余热回收发电系统，包括如下步骤：

提供第一工艺流体，所述第一工艺流体进入第一余压膨胀机做功并带动发电机发电，所述第一工艺流体的压力能转化为电能；

所述第一余压膨胀机流出的第一工艺流体进入第一蒸发装置，与所述第一蒸发装置内的低沸点工质进行换热，所述低沸点工质被加热为高温高压气体后进入工质膨胀机内膨胀做功并带动发电机发电，所述第一工艺流体的热能转化为电能；所述工质膨胀机流出的低沸点工质依次进入冷凝装置和工质泵，所述低沸点工质经过所述工质泵加压后送入第一蒸发装置。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述余压余热回收方法还包括步骤：

提供第二工艺流体，所述第二工艺流体进入第二余压膨胀机做功并带动发电机发电，所述第二工艺流体的压力能转化为电能；

所述第二余压膨胀机流出的第二工艺流体进入第二蒸发装置，与所述第二蒸发装置内的低沸点工质进行换热，所述低沸点工质被加热为高温高压气体后进入工质膨胀机内膨胀做功并带动发电机发电，所述第二工艺流体的热能转化为电能；所述工质膨胀机流出的低沸点工质依次进入冷凝装置和工质泵，所述低沸点工质经过所述工质泵加压后送入第二蒸发装置。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述第二工艺流体与所述第一工艺流体的温位差大于等于3℃。

本申请的有益效果在于：本申请提供的余压余热回收发电系统，余压余热回收发电系统包括余压发电模块和余热发电模块，余压发电模块包括第一余压膨胀机；余热发电模块包括第一蒸发装置、工质膨胀机、冷凝装置和工质泵；第一余压膨胀机与第一蒸发装置连接，第一蒸发装置与工质泵连接，第一蒸发装置与工质膨胀机连接，工质膨胀机与冷凝装置连接，冷凝装置与工质泵连接；第一余压膨胀机和工质膨胀机均连接发电机；从而利用余压发电模块对工艺流体中的余压进行换热，利用余热发电模块对流体中的热能进行换热，进而使得本申请的发电系统可以实现对余压余热两类资源的综合利用，并将余压和热能转化为电能。本申请的余压余热回收发电系统具有更加稳定灵活的运行工况可以防止该发电系统内设备损坏造成的直接影响，系统运行灵活便捷，可以达到较高的换热效率以获得电能，使得该余压余热回收发电系统的整体效率得到进一步提高，通过对余压和余热资源进行充分回收，从而能够完成制电的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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他的附图。

图1是本申请实施例提供的余压余热回收发电系统的结构示意图一；

图2是本申请实施例提供的余压余热回收发电系统的结构示意图二；

图3是本申请实施例提供的余压余热回收发电系统的结构示意图三；

图4是本申请实施例提供的余压余热回收发电系统的结构示意图四；

图5是本申请实施例提供的余压余热回收方法的流程图一；

图6是本申请实施例提供的余压余热回收方法的流程图二；

附图标记：

10-余压发电模块、20-余热发电模块、110-第一余压膨胀机、120-发电机、160-第一蒸发装置、130-工质膨胀机、140-冷凝装置、150-工质泵、210-第二余压膨胀机、260-第二蒸发装置、310-第一旁通管路、320-第二旁通管路、330-第三旁通管路。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

本申请的发明人为解决工业企业生产过程中产生的余压余热无法利用的问题，提供了一种余压余热回收发电系统和余压余热回收方法，用于将没有利用的余压余热进行综合回收，转化为电能，余压余热回收发电系统包括余压发电模块和余热发电模块，余压发电模块包括第一余压膨胀机；余热发电模块包括第一蒸发装置、工质膨胀机、冷凝装置和工质泵；第一余压膨胀机与第一蒸发装置连接，第一蒸发装置与工质泵连接，第一蒸发装置与工质膨胀机连接，工质膨胀机与冷凝装置连接，冷凝装置与工质泵连接；第一余压膨胀机和工质膨胀机均连接发电机；从而利用余压发电模块对工艺流体中的余压进行换热，利用余热发电模块对流体中的热能进行换热，使得本申请的发电系统可以实现对余压余热两类资源的综合利用，并将余压和热能转化为电能。本申请的余压余热回收发电系统，具有更加稳定灵活的运行工况，可以防止该发电系统内设备损坏造成的直接影响，系统运行灵活便捷，可以达到较高的换热效率以获得电能，使得该余压余热回收发电系统的整体效率得到进一步提高，通过对余压和余热资源进行充分回收，从而能够完成制电的效果。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。

本申请实施例提供一种余压余热回收发电系统，请参考图1～图4，包括余压发电模块10和余热发电模块20。本申请中的余压发电模块10用于将工艺流体中的余压利用并转化为电能，同时，余热发电模块20用于将工艺流体中的余热资源利用并转化为电能，进而可实现对余压余热两类资源的综合利用。进一步地，发电系统包括至少一个余压发电模块10，每一余压发电模块10包括至少一个余压膨胀机；发电系统还包括至少一个余热发电模块20，每一余热发电模块20包括至少一个蒸发装置。

进一步地，请继续参考图1～图4，余压发电模块10包括第一余压膨胀机110；并且，第一余压膨胀机110连接有发电机120。第一余压膨胀机110用于接收第一工艺流体并利用第一工艺流体的余压能量，进而带动发电机120发电，实现将第一工艺流体的余压转化为电能。

进一步地，余热发电模块20包括第一蒸发装置160、工质膨胀机130、冷凝装置140和工质泵150；并且，工质膨胀机130连接有发电机120。

请继续参考图1～图4，第一余压膨胀机110的流体出口与第一蒸发装置160的流体进口相连。第一蒸发装置160的工质进口与工质泵150的出口相连，第一蒸发装置160的工质出口与工质膨胀机130的进口相连。工质膨胀机130的出口与冷凝装置140的进口相连，冷凝装置140的出口与工质泵150的进口相连。第一蒸发装置160用于接收来自第一余压膨胀机110的流体出口流出的第一工艺流体，第一工艺流体与第一蒸发装置160内的低沸点工质进行换热，低沸点工质被加热为高温高压气体后进入工质膨胀机130，膨胀做功带动发电机120发电。可以想象，低沸点工质可以在工质泵150、第一蒸发装置160、工质膨胀机130、冷凝装置140中循环使用。具体地，第一工艺流体分别经过第一余压膨胀机110、第一蒸发装置160，第一蒸发装置160内的液体工质即低沸点工质被加热成高压气体；高压工质气体在工质膨胀机130内膨胀做功后变成低压气体；冷凝装置140将低压工质气体冷凝成液体；工质泵150给低压液体工质加压。

在一些实施例中，余压余热回收发电系统还包括第二蒸发装置260，第二蒸发装置260的工质进口与工质泵150的出口相连，第二蒸发装置260的工质出口与工质膨胀机130的进口相连。

在一些实施例中，请继续参考图1，余压余热回收发电系统还包括第二余压膨胀机210；且第二余压膨胀机210连接有发电机120。可以想象，第二余压膨胀机210的设置，使得本申请的系统可以同时对不同的流体进行利用和处理。第二余压膨胀机210回收第二工艺流体的余压能量，能够带动与第二余压膨胀机210相连的发电机120发电，实现将第二工艺流体的余压转化为电能。本申请的发电机120可以是同一发电机也可以是不同的发电机，可以具体根据实际情况确定。

进一步地，第二余压膨胀机210的流体出口与第二蒸发装置260的流体进口相连。第二蒸发装置260可以对第二余压膨胀机210处理后的第二工艺流体继续进行余热回收。第二蒸发装置260的工质出口与工质膨胀机130的进口相连，工质膨胀机130的出口与冷凝装置140的进口相连，冷凝装置140的出口与工质泵150的进口相连，工质泵150的出口与第二蒸发装置260的工质进口相连。第二蒸发装置260用于接收来自第二余压膨胀机210的流体出口流出的第二工艺流体，第二工艺流体与第二蒸发装置260内的低沸点工质进行换热，低沸点工质被加热为高温高压气体后进入工质膨胀机130膨胀做功带动发电机120发电，高温高压气体经工质膨胀机130膨胀做功后输出乏汽，乏汽进入冷凝装置140冷凝为低沸点工质液体，低沸点工质液体经过工质泵150加压后送入第一蒸发装置160，从而实现低沸点工质的发电循环。另外，第二工艺流体分别经过第二余压膨胀机210、第二蒸发装置260，第二蒸发装置260内的液体工质即低沸点工质被加热成高压气体。可以理解的是，由于第二余压膨胀机210、第一余压膨胀机110、工质膨胀机130、第二蒸发装置260的不同位置和功能设置，使得发电系统具有更加稳定灵活的运行工况，可以防止该发电系统内设备损坏造成的直接影响，系统运行灵活便捷，可以达到较高的换热效率以获得电能，使得该余压余热回收发电系统的整体效率得到进一步提高。

在其他一些实施例中，余压余热回收发电系统还包括第二蒸发装置260，第二蒸发装置260与第一蒸发装置160并联。需要说明的是，当具有成分不同的两股流体时，第二蒸发装置260与第一蒸发装置160只能采用并联方式；当两股流体的成分相同时，但两股流体的压力或温度不同，采用第二蒸发装置260与第一蒸发装置160并联可以提高系统总效率；以及，当两股流体的成分相同，且二者压力、温度也相同，两股流体可以合并后共同使用。

本申请实施例中，工艺流体可以是一股或多股。多股指两股或两股以上。

本申请实施例中，蒸发装置可以是一个或多个。多个指两个或两个以上。蒸发装置用来回收余压发电系统出来的工艺流体包括上述第一工艺流体和第二工艺流体的余热，此外还可以直接回收其他工艺流体的余热。多个蒸发装置可以是并联或串联。蒸发装置可以由一台或多台换热设备组成。

本申请实施例中，冷凝装置将低沸点工质乏汽转化为液态低沸点工质。冷凝装置可以为水冷式冷凝装置或空冷式冷凝装置。

在一些实施例中，余压发电模块10与余热发电模块20通过压力管道连接。可以想象，压力管道可以更好的用来传输流体。例如，压力管道可以为余压余热流体压力管道和低沸点工质压力管道。

在一些实施例中，余压发电模块10用于对第一工艺流体进行处理，第二余压膨胀机210用于对第二工艺流体进行处理，第一工艺流体和第二工艺流体的压力大于0MPa，第一工艺流体和第二工艺流体的温度大于等于50℃。进一步地，第一工艺流体和第二工艺流体的压力可以在0～100MPa范围。进一步地，第一工艺流体和第二工艺流体的温度可以在50～500℃范围，可以为80℃～500℃，可以为100℃～500℃等；例如，第一工艺流体和第二工艺流体的温度可以为50℃、60℃、80℃、100℃、120℃、150℃、200℃、250℃、280℃、300℃、350℃、400、500℃等。

进一步地，第一工艺流体和第二工艺流体可以为气体，可以为液体，也可以为气体和/或液体的混合物。更进一步地，第一工艺流体和第二工艺流体均包括但不限于蒸汽、氮气、二氧化碳、氢气、一氧化碳、氧气、空气、热水、汽油、柴油、塔顶气、顶回流气、变换气、未变换气、粗煤气、焦炉气、高炉气、煤层气、天然气等气体或液体中的一种或多种。本申请中的“多种”指两种及以上。

在一些实施例中，工质膨胀机130内具有低沸点工质，低沸点工质包括但不限于为R410a、R152a、R132、R290、R134a、R600a、R600、R601a、R123、R245fa、R1234yf、R1234ze、氨水中的一种或多种。低沸点工质的具体选择可以根据实际情况确定。本申请实施例的低沸点工质能够有效吸收第一工艺流体和第二工艺流体所携带的余热能，减少换热过程中的能量损耗，提高效率。

在一些实施例中，第一余压膨胀机110、工质膨胀机130、第二余压膨胀机210独立地选自但不限于轴流式透平、向心式透平、离心式透平、螺杆式、涡旋式、活塞式膨胀机中的一种或多种，提高系统的适应性。

在一些实施例中，第一余压膨胀机110处设置有第一旁通管路310，第一旁通管路310与第一余压膨胀机110并联。和/或，第二余压膨胀机210处设置有第二旁通管路320，第一旁通管路310与第二余压膨胀机210并联；第二旁通管路320上设置有第二调节阀。当第一工艺流体压力降低，即压力能没有回收价值时，或第一余压膨胀机110停机检修，可以通过第一旁通管路310及其第一调节阀流通，不影响回收第一工艺流体余热回收发电。当第二工艺流体压力降低，即压力能没有回收价值时，或第二余压膨胀机210停机检修，可以通过第二旁通管路320及其第二调节阀流通，不影响回收第二工艺流体余热回收发电。

进一步地，第一旁通管路310上安装有紧急切断阀或调节阀；第二旁通管路320上安装有紧急切断阀或调节阀；第一工艺流体和第二工艺流体可以直接通过余压膨胀机旁通管路进入蒸发装置。

在一些实施例中，工质膨胀机130处设置有第三旁通管路330，工质膨胀机130与第三旁通管路330并联。第三旁通管路330上设置有第三调节阀。工质膨胀机130停机检修时，可以通过第三旁通管路330的第三切断阀或调节阀流通，不影响第一工艺流体和第二工艺流体降温的需求。进一步地，第三旁通管路330上安装有紧急切断阀或调节阀；低沸点工质蒸汽可以通过低沸点工质膨胀机的第三旁通管路330进入冷凝装置。

本申请中的余压膨胀机和低沸点工质膨胀机，可根据实际情况分别带动一台发电机，或者带动同一台发电机。膨胀机可以和发电机直连或通过齿轮箱连接。

本申请中工质泵150至少为一台，其将来自冷凝装置的液态低沸点工质加压，送至一个蒸发装置或分别送至多个蒸发装置。

本申请实施例中，通过该余压余热回收发电系统可实现两组蒸发装置并联，对两股不同来源的余压余热资源同时回收并发电。也可根据实际需要，通过调节膨胀机，只对其中一股热源进行回收，具有极大的灵活性。本申请提供的一种余压余热回收发电系统中的两台或多台膨胀机可带动同一台发电机发电，也可分别带动多台发电机发电，具有较好的实用适应性。

请参阅图1，第一工艺流体经过第一余压膨胀机110后进入第一蒸发装置160。第二工艺流体经过第二余压膨胀机210进入第二蒸发装置260，且第二蒸发装置260通过管路与工质膨胀机130相连。如图1所示，第二蒸发装置260通过管路连接到第一蒸发装置160与工质膨胀机130之间的管路上。

请参阅图2，第二蒸发装置260通过单独的管路与工质膨胀机130相连，这样管路更加利于调节。可以想象，图1和图2可以同时对不同的余压余热流体即第一工艺流体和第二工艺流体进行处理。若不同的余压余热流体的温位相差较大，第一蒸发装置160和第二蒸发装置260产生不同压力的低沸点工质蒸汽，然后分别进入工质膨胀机130，避免两股流体混合后压力降低造成的余热回收效率下降。如图2所示，可以根据不同余压余热流体的温位分别确定低沸点工质蒸发压力，提高余热流体的回收效率，避免高温位流体的能量浪费。

进一步地，第二工艺流体与第一工艺流体的温位差大于等于3℃。例如，第一工艺流体与第二工艺流体的温位差可以为3℃、4℃、5℃、8℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、120℃等。

在一实施例中，有两股不同压力和温度的蒸汽，分别为1MPa、190℃和0.8MPa、180℃，将这两股蒸汽混合后，经过一个余压膨胀机和一个蒸发装置处理后的发电效率接近15％。本申请将该两股蒸汽分别采用不同的发电模块处理，0.8MPa蒸汽经过一个余压膨胀机和一个蒸发装置处理后的发电效率15％，而1MPa蒸汽经过一个余压膨胀机和一个蒸发装置的发电效率可达17％。由此可见，采用本申请的余压余热回收发电系统可以提高高温蒸汽的能量回收效率。

请参阅图3，该发电系统可以同时对余压余热流体和余热流体进行处理。具体地，余热流体经过第二蒸发装置260利用热能。而余压余热流体经过第一余压膨胀机110后进入第一蒸发装置160，实现余压余热两种资源的利用。余压余热流体含有余压能和余热能，而余热流体仅包含余热能，这样可以实现同一流体含有不同能量时的同时回收，也可以实现两种不同成分流体含有不同能量时的同时回收。

可以理解的是，一股含余压和余热的工艺流体可以对应一个余压膨胀机和一个蒸发装置；而一股含余热的工艺流体可以对应一个蒸发装置。本申请的余压余热回收发电系统可以同时对多股工艺流体进行处理，每一工艺流体均可对应一个余压膨胀机和/或一个蒸发装置。

本申请的余压余热回收发电系统是一种基于低沸点工质发电技术的余压余热回收发电系统，可应用于存在一种或多种余压余热资源的石油、煤碳、钢铁、建材、化工、纺织、冶金等工业企业，实现余压余热的综合利用，并转化为电能，在避免余压余热污染和资源浪费的同时，可缓解生产过程中用电紧张的状况。

本申请实施例还提供一种余压余热回收方法，请结合图1和图5，使用如上的余压余热回收发电系统，包括如下步骤：

提供第一工艺流体，第一工艺流体进入第一余压膨胀机110做功并带动发电机120发电，第一工艺流体的压力能转化为机械能再转化为电能；

第一余压膨胀机110流出的第一工艺流体进入第一蒸发装置160，与第一蒸发装置160内的低沸点工质进行换热，低沸点工质被加热为高温高压气体后进入工质膨胀机130内膨胀做功并带动发电机120发电，第一工艺流体的热能转化为电能；

工质膨胀机130流出的低沸点工质依次进入冷凝装置140和工质泵150，低沸点工质液体经过工质泵150加压后送入第一蒸发装置160。

在一些实施例中，余压余热回收方法还包括步骤：

提供第二工艺流体，第二工艺流体进入第二余压膨胀机210做功并带动发电机120发电，第二工艺流体的压力能转化为机械能再转化为电能；

第二余压膨胀机210流出的第二工艺流体进入第二蒸发装置260，与第二蒸发装置260内的低沸点工质进行换热，低沸点工质被加热为高温高压气体后进入工质膨胀机130内膨胀做功并带动发电机120发电，第二工艺流体的热能转化为电能；

工质膨胀机130流出的低沸点工质依次进入冷凝装置140和工质泵150，低沸点工质液体经过工质泵150加压后送入第一蒸发装置160和第二蒸发装置260。

进一步地，第一工艺流体即余压余热流体经过压力管道进入第一余压膨胀机110，将压力能转化为机械能，第一工艺流体从第一余压膨胀机110流出后，进入第一蒸发装置160，将低沸点工质液体加热成工质蒸汽，然后流出。第二工艺流体经过压力管道进入第二余压膨胀机210，将压力能转化为机械能。第二工艺流体从第二余压膨胀机210流出后，进入第二蒸发装置260，将低沸点工质液体加热成工质蒸汽，然后流出。

不同的余压余热流体温位相同或相近，第一蒸发装置160和第二蒸发装置260产生的低沸点工质蒸汽汇合后进入工质膨胀机130，将余热能转化为机械能。膨胀做功后的低沸点工质进入冷凝装置冷凝成低沸点工质液体，经工质泵150加压后送入蒸发装置，完成低沸点工质循环。

请参阅图6，在一具体实施例中，本申请的余压余热回收发电方法，包括以下步骤：

根据余压余热流体的数量以及压力和温度，确定余压膨胀机和蒸发装置的数量；以便余压膨胀机和蒸发装置数量和余压余热流体能很好的匹配；

根据余压余热流体的压力能确定余压膨胀机出口压力和温度；余压余热流体在余压膨胀机内膨胀做功，带动发电机发电；确保整个系统效率最高；

根据余压膨胀机出口流体的压力和温度选择合适的低沸点工质，确定低沸点工质的蒸发压力，使低沸点工质的蒸发压力和流体的温度相匹配；

将至少一台工质泵、多台蒸发装置、至少一台膨胀机、至少一台冷凝装置连接组成低沸点工质发电回路；

余压余热流体在蒸发装置内将低沸点工质加热成对应压力的低沸点工质蒸汽；将流体的余热能转化为低沸点工质蒸汽的压力能；

低沸点工质蒸汽进入工质膨胀机，在工质膨胀机内膨胀做功以带动发电机发电；以实现低沸点工质蒸汽压力能转化为机械能，进一步转化为电能；

做功后的低沸点工质乏汽排出工质膨胀机并进入冷凝装置，被冷凝成低沸点工质液体；以便进一步吸收流体的余热能；

冷凝后的低沸点工质液体经过工质泵加压后被重新输入对应的蒸发装置循环使用，循环吸收流体的余热能产生一定压力的低沸点工质蒸汽。

综上，将本申请所提供的余压余热回收发电系统包括余压发电模块10和余热发电模块20，余压发电模块10包括第一余压膨胀机110；余热发电模块20包括第一蒸发装置160、工质膨胀机130、冷凝装置140和工质泵150；第一余压膨胀机110与第一蒸发装置160连接，第一蒸发装置160与工质泵150连接，第一蒸发装置160与工质膨胀机130连接，工质膨胀机130与冷凝装置140连接，冷凝装置140与工质泵150连接；第一余压膨胀机110和工质膨胀机130均连接发电机120；从而利用余压发电模块10对第一工艺流体中的余压进行换热，利用余热发电模块20对第二工艺流体中的热能进行换热，使得本申请的发电系统可以实现对余压余热两类资源的综合利用，并将余压和热能转化为电能。本申请的余压余热回收发电系统，具有更加稳定灵活的运行工况，可以防止该发电系统内设备损坏造成的直接影响，系统运行灵活便捷，可以达到较高的换热效率以获得电能，使得该余压余热回收发电系统的整体效率得到进一步提高，通过对余压和余热资源进行充分回收，从而能够完成制电的效果。该余压余热回收发电系统应用到工业企业中，可以充分回收余压余热资源，避免了余压余热排放带来的污染，实现一种或多种流体余压能和余热能的同时集中回收，并有效地将余压余热能转化为电能，可以缓解企业自身及周围供电紧张的状况，具有较好的经济效益和环保效益。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的余压余热回收发电系统和余压余热回收方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (13)

1.一种余压余热回收发电系统，其特征在于，包括：

余压发电模块(10)，所述余压发电模块(10)包括第一余压膨胀机(110)；

余热发电模块(20)，所述余热发电模块(20)包括第一蒸发装置(160)、工质膨胀机(130)、冷凝装置(140)和工质泵(150)；

所述第一余压膨胀机(110)的流体出口与所述第一蒸发装置(160)的流体进口相连，所述第一蒸发装置(160)的工质进口与所述工质泵(150)的出口相连，所述第一蒸发装置(160)的工质出口与所述工质膨胀机(130)的进口相连，所述工质膨胀机(130)的出口与所述冷凝装置(140)的进口相连，所述冷凝装置(140)的出口与所述工质泵(150)的进口相连；所述第一余压膨胀机(110)和所述工质膨胀机(130)均连接有发电机(120)。

2.根据权利要求1所述的余压余热回收发电系统，其特征在于，还包括第二蒸发装置(260)；所述第二蒸发装置(260)的工质进口与所述工质泵(150)的出口相连，所述第二蒸发装置(260)的工质出口与所述工质膨胀机(130)的进口相连。

3.根据权利要求1所述的余压余热回收发电系统，其特征在于，还包括第二蒸发装置(260)，所述第二蒸发装置(260)与所述第一蒸发装置(160)并联。

4.根据权利要求2或3所述的余压余热回收发电系统，其特征在于，还包括第二余压膨胀机(210)，所述第二余压膨胀机(210)的流体出口与所述第二蒸发装置(260)的流体进口相连。

5.根据权利要求1所述的余压余热回收发电系统，其特征在于，所述余压发电模块(10)与所述余热发电模块(20)通过压力管道连接。

6.根据权利要求4所述的余压余热回收发电系统，其特征在于，所述余压发电模块(10)用于对第一工艺流体进行处理，第二余压膨胀机(210)用于对第二工艺流体进行处理，所述第一工艺流体和所述第二工艺流体的压力大于0MPa，所述第一工艺流体和所述第二工艺流体的温度大于等于50℃。

7.根据权利要求6所述的余压余热回收发电系统，其特征在于，所述第一工艺流体和所述第二工艺流体均包括蒸汽、氮气、二氧化碳、氢气、一氧化碳、氧气、空气、热水、汽油、柴油、粗煤气、焦炉气、高炉气、煤层气、天然气中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的余压余热回收发电系统，其特征在于，所述工质膨胀机(130)内具有低沸点工质，所述低沸点工质包括R410a、R152a、R132、R290、R134a、R600a、R600、R601a、R123、R245fa、R1234yf、R1234ze、氨水中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的余压余热回收发电系统，其特征在于，所述第一余压膨胀机(110)处设置有第一旁通管路(310)，所述第一旁通管路(310)与所述第一余压膨胀机(110)并联；所述第一旁通管路(310)上设置有第一切断阀或调节阀；和/或，

所述工质膨胀机(130)处设置有第三旁通管路(330)，所述工质膨胀机(130)与所述第三旁通管路(330)并联；所述第三旁通管路(330)上设置有第三切断阀或调节阀。

10.根据权利要求4所述的余压余热回收发电系统，其特征在于，所述第二余压膨胀机(210)处设置有第二旁通管路(320)，所述第二旁通管路(320)与所述第二余压膨胀机(210)并联；第二旁通管路(320)上设置有第二切断阀或调节阀。

11.一种余压余热回收方法，使用如权利要求1～10中任一项所述的余压余热回收发电系统，其特征在于，所述余压余热回收方法包括如下步骤：

提供第一工艺流体，所述第一工艺流体进入第一余压膨胀机(110)做功并带动发电机(120)发电，所述第一工艺流体的压力能转化为电能；

所述第一余压膨胀机(110)流出的第一工艺流体进入第一蒸发装置(160)，与所述第一蒸发装置(160)内的低沸点工质进行换热，所述低沸点工质被加热为高温高压气体后进入工质膨胀机(130)内膨胀做功并带动所述发电机(120)发电，所述第一工艺流体的热能转化为电能；所述工质膨胀机(130)流出的低沸点工质依次进入冷凝装置(140)和工质泵(150)，所述低沸点工质经过所述工质泵(150)加压后送入所述第一蒸发装置(160)。

12.根据权利要求11所述的余压余热回收方法，其特征在于，还包括步骤：

提供第二工艺流体，所述第二工艺流体进入第二余压膨胀机(210)做功并带动发电机(120)发电，所述第二工艺流体的压力能转化为电能；

所述第二余压膨胀机(210)流出的第二工艺流体进入第二蒸发装置(260)，与所述第二蒸发装置(260)内的低沸点工质进行换热，所述低沸点工质被加热为高温高压气体后进入工质膨胀机(130)内膨胀做功并带动所述发电机(120)发电，用以将所述第二工艺流体的热能转化为电能；所述工质膨胀机(130)流出的低沸点工质依次进入冷凝装置(140)和工质泵(150)，所述低沸点工质经过所述工质泵(150)加压后送入第二蒸发装置(260)。

13.根据权利要求12所述的余压余热回收方法，其特征在于，所述第二工艺流体与所述第一工艺流体的温位差大于等于3℃。

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