CN203499934U - 一种用于小温差发电的热力循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热力循环技术，公开了一种用于小温差发电的热力循环系统，其特征在于采用了氨水混合工质，贫氨溶液回热支路设有两台回热器，两级透平，循环系统中设有两个回热支路。其中一回热支路开始于气液分离器，终止于透平后的吸收器，经气液分离器分离出的贫氨溶液通过第一回热器预热进入蒸发器之前的工质之后，又通过第三回热器预热被冷凝器冷凝之后的工质，从而更能充分回收利用贫氨溶液的热量；另一回热支路开始于第一级氨透平和第二级氨透平之间，终止于氨储液混合筒，通过该回热支路中的第二回热器充分吸收第一级透平做功后被抽出的乏汽的热量。因此通过第三回热器对贫氨溶液热量的再回收利用，更有效提高了热力循环效率。

Description

一种用于小温差发电的热力循环系统

技术领域

本实用新型属于发电设备技术领域，具体涉及一种用于小温差发电的热力发电系统，即一种适用于地热、工业余热、海洋温差等小温差发电的热力循环系统。

背景技术

开发及回收低温热能资源，不仅能够为人类提供宝贵的能源，且有利于保护环境，具有促进人类社会可持续发展的重要意义。目前利用热源发电的热力循环方法主要有：Rankine循环、Kalina循环，Uehara循环。

Rankin循环是最简单的蒸汽动力循环，由泵、蒸发器、冷凝器、汽轮机组成。而对于地热、工业余热、海洋温差能等均属于低品位能源，若采用有机Rankine循环来发电，则系统发电效率较低。

Kalina循环技术是20世纪80年代提出的专利技术，由于循环中采用非共沸混合工质，蒸发过程中温度不断变化，使得蒸发过程中的不可逆热损失大大降低，则提高了热力循环效率，但循环中的仍有部分热量未被充分回收利用。

对适用于小温差发电，发电过程中存在工质热量未被回收利用的问题，因此采用高效的热力循环方法回收利用其中热量，减少冷凝负荷，使得发电效率提高，发电成本大幅度降低，对于开发利用低品位能源及使其产业化尤为重要。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种适用于地热、工业余热、海洋温差等小温差发电的热力循环发电系统，包括一个主循环和两个回热支路，循环工质为氨水混合工质，氨水工质经分离器分离为氨气和贫氨溶液，氨气进入两级透平膨胀做功发电，贫氨溶液分别预热经过冷凝器和混合器之后的氨水溶液，减少了冷凝器的冷负荷，使热力系统的循环效率得到提高。

本实用新型的用于小温差发电的热力循环系统，包括有主循环系统，所述的主循环系统为由氨储液筒、蒸发器、分离器、带有发电机的透平、吸收器和冷凝器组成的循环回路。

所述的透平为第一级透平和第二级透平。

所述的主循环系统，在循环回路上还安装有不少于一个的回热器；

上述的回热器，为第一回热器、第二回热器和第三回热器，其中第一回热器安装在氨储液筒和蒸发器之间，第二回热器安装在氨储液筒和第一回热器之间，第三回热器安装在氨储液筒和第二回热器之间。

在主循环系统回路的第一回热器和第二回热器之间安装有氨储液混合筒；

在氨储液筒和第三回热器之间安装有氨泵；

在氨储液混合筒和第一回热器之间安装有氨工质泵；

为了增加效率，在本实用新型的小温差发电的热力循环系统中还安装有第一回热之路或第二回热之路；

所述的第一回热之路，是从分离器进入第一回热器和第三回热器，最后进入吸收器的通路。

第二回热支路，是从第一级透平进入第二回热器，最后进入氨储液混合筒的通路。

本实用新型的用于小温差发电的热力循环系统的使用方法，是氨水工质在蒸发器中吸热蒸发、进入分离器分离为氨气和贫氨溶液，氨气先后进入第一级透平和第二级透平做功，带动发电机发电，做功后的乏汽与贫氨溶液混合进入吸收器，然后进入冷凝器被冷海水冷凝为液态进入氨储液筒，氨储液筒内的液态氨进入第三回热器，吸收贫氨溶液热量，然后进入第二回热器，在此与回热支路中第一级透平后抽出的乏汽混合形成主循环中的氨水工质进入氨储液筒，氨水工质又相继通过第一回热器和蒸发器中吸热蒸发，完成一个封闭循环；第一回热支路开始于分离器，贫氨溶液进入第一回热器和第三回热器，完成一次回热进入吸收器，与透平乏汽混合；第二回热支路则开始于第一级透平的出口，第一级透平后抽出小部分乏汽在第二回热器中与冷凝器中出来的工质混合，成为主循环中的氨水工质溶液完成循环。

本实用新型的用于小温差发电的热力循环系统通过第一回热器、第二回热器后，采用的第三回热器能更好的充分回收贫氨溶液中的热量，从而能提高系统热量利用率，提高发电效率。

附图说明

图1：本实用新型的热力循环系统的流程图。

其中：1、氨储液筒 2、氨泵 3、第三回热器 4、第二回热器 5、第一级透平 6、氨储液混合筒 7、氨工质泵 8、第一回热器 9、蒸发器 10、分离器 11、第二级透平 12、发电机 13、吸收器 14、冷凝器。

具体实施方式

首先对于本实用新型所使用的部件进行描述。

1、氨储液筒，用于储存被冷凝器之后的氨水工质的金属罐。

2、氨泵，提供动力使氨水工质由氨储液筒1进入第三回热器3，完成循环。

3、第三回热器，即热交换器，用于氨水工质与贫氨溶液的热量交换，吸收贫氨溶液热量。

4、第二回热器，即热交换器，用于抽气乏汽和第三回热器之后的氨水工质的热量交换。

5、第一级透平，氨气在此内膨胀做功，带动发电机发电。

6、氨储液混合筒，用于储存在第二回热器混合并热量交换之后的氨水工质。

7、氨工质泵，提供动力使氨水工质进入第一回热器完成工质循环流动。

8、第一回热器，即热交换器，用于贫氨溶液与主循环工质的热交换，吸收贫氨溶液热量。

9、蒸发器，即热交换器，在此内，工业余热、地热、海洋温差等小温差热源与氨水工质换热，吸收热源热量。

10、分离器，为气液分离器,在此内氨水混合工质被分离为气相和液相，气相为氨气，液相为贫氨溶液。

11、第二级透平，在第一级透平做功后的乏汽在第二级透平内膨胀做功，带动发电机发电。

12、发电机，透平转动从而带动发电机发电。

13、吸收器，第二级透平膨胀做功后乏汽与贫氨溶液混合。

14、冷凝器，即热交换器，在此内，工业余热、地热、海洋温差等小温差冷源与氨水工质换热，冷源吸收氨水工质热量被冷凝。

下面结合附图1对本实用新型的系统进行详细描述。

本实用新型的热力循环包括一个主循环和两个回热支路，循环工质为氨水工质。主循环为氨储液筒中1的氨水工质通过氨泵2进入第三回热器3，吸收贫氨溶液的热量，随即进入第二回热器4，在第二回热器4内与第二回热支路中第一级透平5后抽出的乏汽混合形成主循环中的氨水工质进入氨储液混合筒6，然后由第二台氨工质泵7进入第一回热器8，在第一回热器8内吸收贫氨溶液的热量，进入蒸发器9，被蒸发器9中的温海水部分汽化，部分汽化后的氨水工质进入分离器10，在分离器10中被分离为贫氨溶液和氨气，其中贫氨溶液进入第一回热支路，氨气依次进入第一级透平5和第二级透平11，带动发电机12发电。第一级透平做功后的部分乏汽被抽离进入第二回热支路，大部分气体进入吸收器13，与第一回热支路中的贫氨溶液混合进入冷凝器14，冷凝为液态进入氨储液筒1。

第一回热支路为从分离器10中分离出的贫氨工质先后进入第一回热器8和第三回热器3，利用贫氨溶液中的热量，分别来预热主循环中的氨水工质，最后进入吸收器13进入主循环。

第二回热支路为在第一级透平5做功后被抽离出的乏汽进入第二回热器4，在第二回热器4内与被第三回热器3预热之后的氨水工质混合形成主溶液氨水工质，最后进入氨储液混合筒6进入主循环。

本实用新型的用于小温差发电的热力循环系统的使用方法，是氨水工质在蒸发器9中吸收工业余热、地热或海洋表面温海水等热源的热量蒸发、进入分离器10分离为氨气和贫氨溶液，氨气先后进入第一级透平5和第二级透平11做功，带动发电机12发电，做功后的乏汽与贫氨溶液混合进入吸收器13，然后进入冷凝器14被冷海水冷凝为液态进入氨储液筒1，氨储液筒1内的液态氨进入第三回热器3，吸收贫氨溶液热量，然后进入第二回热器4，在此与回热支路中第一级透平5后抽出的乏汽混合形成主循环中的氨水工质进入氨储液筒1，氨水工质又相继通过第一回热器8和蒸发器9中吸热蒸发，完成一个封闭循环；第一回热支路开始于分离器10，贫氨溶液进入第一回热器8和第三回热器4，完成一次回热进入吸收器13，与透平乏汽混合；第二回热支路则开始于第一级透平5的出口，第一级透平后抽出小部分乏汽在第二回热器中4与冷凝器14中出来的工质混合，成为主循环中的氨水工质溶液完成循环。

Claims (7)

1.一种用于小温差发电的热力循环系统，包括有主循环系统，其特征在于，所述的主循环系统为由氨储液筒(1)、蒸发器(9)、分离器(10)、带有发电机(12)的透平、吸收器(13)和冷凝器(14)组成的循环回路；且在循环回路上还安装有不少于一个的回热器；所述的回热器，为第一回热器(8)、第二回热器(4)和第三回热器(3)，其中第一回热器(8)安装在氨储液筒(1)和蒸发器(9)之间，第二回热器(4)安装在氨储液筒(1)和第一回热器(8)之间，第三回热器(3)安装在氨储液筒(1)和第二回热器(4)之间。 

2.如权利要求1所述的热力循环系统，其特征在于所述的透平为第一级透平(5)和第二级透平(11)。 

3.如权利要求1所述的热力循环系统，其特征在于所述的第一回热器(8)和第二回热器(4)之间安装有氨储液混合筒(6)。 

4.如权利要求1所述的热力循环系统，其特征在于所述的氨储液筒(1)和第三回热器(3)之间安装有氨泵(2)；所述的氨储液混合筒(6)和第一回热器(8)之间安装有氨工质泵(7)。 

5.权利要求1所述的热力循环系统，其特征在于，在主循环系统中还安装有第一回热之路或第二回热之路。 

6.如权利要求5所述热力循环系统，其特征在于所述的第一回热之路，是从分离器(10)进入第一回热器(8)和第三回热器(3)，最后进入吸收器(13)的通路。 

7.如权利要求5所述热力循环系统，其特征在于所述的第二回热支路，是从第一级透平(5)进入第二回热器(4)，最后进入氨储液混合筒(6)的通路。 

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