CN203978536U - 一种能量阶梯回收的多级低温余热发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种能量阶梯回收的多级低温余热发电装置，本实用新型涉及环保能源领域，其主要包括三级肯特循环装置，第一级为：第一膨胀机（1）、第一发电机（4）、第一换热器（7）、第一循环泵（11）、蒸发器（10）；第二级为：第二膨胀机（2）、第二发电机（5）、第二换热器（8）、第二循环泵（12）；第三级为：第三膨胀机（3）、第三发电机（6）、冷凝器（9）、第三循环泵（13）；本实用新型既可以有效地实现能量的阶梯回收，又充分利用了冬、夏季环境温度的变化，使得低温余热发电的效率由常规的10%直接提高到了18%（夏季）和24%（冬季）。
Description
一、技术领域
本实用新型涉及环保能源领域，特别涉及一种能量阶梯回收的多级低温余热发电装置。
二、现有技术
节能降耗是降低企业产品能耗、提高企业经济效益的重要途径。目前，工业余热总量约占其燃料消耗总量的17%～67%，可回收利用的余热资源占总资源的60%。我国大中型企业的余热资源的利用率大约为45%，而世界先进企业余热资源回收率可以达到90%，所以回收工业余热具有巨大的节能潜力。
目前，根据能源梯级利用的思想，我国高品位余热常采用动力回收的方式产生电能，而温度低于230℃的低温热能则多以直接利用的方式用于工艺流程预热、生活用热，导致低温余热利用率仍处于较低的水平，仍有大量余热直接排向环境，造成了巨大的能源浪费。
有机朗肯循环具有蒸发压力与冷凝压力较低、热效率高以及设备简单等优点，是一种有效的低品位余热发电技术，本实用新型旨在提供一种能量阶梯回收的多级低温余热发电装置。
三、实用新型内容
针对上述现有技术存在的有机朗肯循环发电效率低，一般都在10%以下，经济效益相对较低的缺点，本实用新型的目的在于提供一种能量阶梯回收的多级低温余热发电装置，其特征在于：主要包括三级肯特循环装置，第一级为：第一膨胀机（1）、第一发电机（4）、第一换热器（7）、第一循环泵（11）、蒸发器（10）；第二级为：第二膨胀机（2）、第二发电机（5）、第二换热器（8）、第二循环泵（12）；第三级为：第三膨胀机（3）、第三发电机（6）、冷凝器（9）、第三循环泵（13）；所述的第一膨胀机（1）、第一换热器（7）、第一循环泵（11）、蒸发器（10）依次通过管道联通，构成第一级肯特循环；所述的第二膨胀机（2）、第二换热器（8）、第二循环泵（12）、第一换热器（7）依次通过管道联通，构成第二级肯特循环；所述的第三膨胀机（3）、冷凝器（9）、第三循环泵（13）、第二换热器（8）依次通过管道联通，构成第三级肯特循环；所述第一膨胀机（1）与第一发电机（4）通过传动装置连接；第二膨胀机（2）与第二发电机（5）通过传动装置连接；第三膨胀机（3）与第三发电机（6）通过传动装置连接；所述阀门A（15）、阀门B（16）、阀门C（17）、阀门D（18）、阀门E（19）、阀门F（20）可以将第二级肯特循环短路掉，直接转换为由第一级和第三级组成的二级肯特循环，以适应由于冬、夏季环境温度的变化而导致的冷凝器（9）中冷却水温度的变化；所述第一级肯特循环中的第一膨胀机（1）的气相有机工质在第一换热器（7）内，与来源于第二级肯特循环中的第二循环泵（12）的液相有机工质换热，为其提供蒸发的热量，并同时冷凝第一级肯特循环中气相有机工质；所述第二级肯特循环中的第二膨胀机（2）的气相有机工质在第二换热器（8）内，与来源于第三级肯特循环中的第三循环泵（13）的液相有机工质换热，为其提供蒸发的热量，并同时冷凝第二级肯特循环中的气相有机工质；所述第三级肯特循环中的第三循环泵（13）的液相有机工质，在夏季冷却水温度高时，直接在第一级肯特循环中的第一换热器（7）中换热，短路掉第二级肯特循环。
本实用新型是这样实现的：打开阀门A（15）、阀门C（17）、阀门E（19）、阀门F（20），关闭阀门B（16）和阀门D（18），来自于外界的低温热源相对温度最高，作为第一级肯特循环的热源，在蒸发器（10）中，用于气化第一级肯特循环中的液相有机工质，使其成为高温高压的有机工质气体，进入第一膨胀机（1），通过传动装置驱动第一发电机（4）发电；之后，降压、降温后的第一级肯特循环的有机工质气体，成为次级高温，作为第二级肯特循环的热源，在换热器（7）中，用于气化第二级肯特循环中的液相有机工质，使其成为高温高压的有机工质气体，进入第二膨胀机（2），通过传动装置驱动第二发电机（5）发电，同时第一级肯特循环的有机工质气体被液化，并通过循环泵（11）加压后，再返回第一级肯特循环中的蒸发器（10）中；之后，再次降压和降温后的第二级肯特循环的有机工质气体，成为再次级高温，作为第三级肯特循环的热源，在换热器（8）中，用于气化第三级肯特循环中的液相有机工质，使其成为高温高压的有机工质气体，进入第三膨胀机（3），通过传动装置驱动第三发电机（6）发电，同时第二级肯特循环的有机工质气体被液化，并通过循环泵（12）加压后，再返回第二级肯特循环中的换热器（8）中；之后，降压后的第三级肯特循环的有机工质气体，在第三级肯特循环的冷凝器（9）中被来自于界区外的冷却水冷凝为液相，再由循环泵（13）加压后，返回到第二级肯特循环的第二换热器（8）中。
在夏季环境温度高时，冷却水的温度也会升高很多，在一些局部高温的环境里，来自于界区外的冷却水的温度，已经不足以与同样来自于界区外的热源温度之间形成足够的温度梯度，来驱动三级有机肯特循环来发电，为了适应这种情况本实用新型通过关闭阀门A（15）、阀门C（17）、阀门E（19）、阀门F（20），打开阀门B（16）和阀门D（18），将第二级肯特循环直接短路掉，转换为由第一级和第三级组成的二级肯特循环，以适应由于夏季局部环境高温天气，而带来的冷却水温度的升高。
本实用新型的有益效果在于：采用三级有机肯特循环，有效利用不同级间不同温度品位的余热来气化各肯特循环级中的各自的有机工质，进而依次通过第一、二、三级膨胀机驱动第一、二、三级发电机发电，实现了能量的梯级利用。在不增加外供热量与冷却水的前提下，将低品位余热发电技术的效率直接提高到了18%（夏季）和24%（冬季），同时又能灵活地适应由于冬、夏季环境温度的变化而导致的冷却水温度的变化。
四、附图说明
图1为本实用新型装置示意图；
图中：1、第一膨胀机 2、第二膨胀机 3、第三级膨胀机 4、第一级发电机 5、第二级发电机 6、第三级发电机 7、第一级换热器 8、第二级换热器 9、冷凝器 10、蒸发器 11、第一级循环泵 12、第二级循环泵 13、第三级循环泵 15、阀门A 16、阀门B 17、阀门C 18、阀门D 19、阀门E 20、阀门F
五、具体实施方式
实施例1：一种能量阶梯回收的多级低温余热发电装置，其特征在于：主要包括三级肯特循环装置，第一级为：第一膨胀机（1）、第一发电机（4）、第一换热器（7）、第一循环泵（11）、蒸发器（10）；第二级为：第二膨胀机（2）、第二发电机（5）、第二换热器（8）、第二循环泵（12）；第三级为：第三膨胀机（3）、第三发电机（6）、冷凝器（9）、第三循环泵（13）；所述的第一膨胀机（1）、第一换热器（7）、第一循环泵（11）、蒸发器（10）依次通过管道联通，构成第一级肯特循环；所述的第二膨胀机（2）、第二换热器（8）、第二循环泵（12）、第一换热器（7）依次通过管道联通，构成第二级肯特循环；所述的第三膨胀机（3）、冷凝器（9）、第三循环泵（13）、第二换热器（8）依次通过管道联通，构成第三级肯特循环；所述的，第一膨胀机（1）与第一发电机（4）通过传动装置连接；第二膨胀机（2）与第二发电机（5）通过传动装置连接；第三膨胀机（3）与第三发电机（6）通过传动装置连接；所述阀门A（15）、阀门B（16）、阀门C（17）、阀门D（18）、阀门E（19）、阀门F（20）可以将第二级肯特循环短路掉，直接转换为由第一级和第三级组成的二级肯特循环，以适应由于冬、夏季环境温度的变化而导致的冷凝器（9）中冷却水温度的变化；所述第一级肯特循环中的第一膨胀机（1）的气相有机工质在第一换热器（7）内，与来源于第二级肯特循环中的第二循环泵（12）的液相有机工质换热，为其提供蒸发的热量，并同时冷凝第一级肯特循环中气相有机工质；所述第二级肯特循环中的第二膨胀机（2）的气相有机工质在第二换热器（8）内，与来源于第三级肯特循环中的第三循环泵（13）的液相有机工质换热，为其提供蒸发的热量，并同时冷凝第二级肯特循环中的气相有机工质；所述第三级肯特循环中的第三循环泵（13）的液相有机工质，在夏季冷却水温度高时，直接在第一级肯特循环中的第一换热器（7）中换热，短路掉第二级肯特循环。
Claims (1)
1.一种能量阶梯回收的多级低温余热发电装置，其特征在于：第一膨胀机（1）、第一换热器（7）、第一循环泵（11）、蒸发器（10）依次通过管道联通，构成第一级肯特循环；第二膨胀机（2）、第二换热器（8）、第二循环泵（12）、第一换热器（7）依次通过管道联通，构成第二级肯特循环；第三膨胀机（3）、冷凝器（9）、第三循环泵（13）、第二换热器（8）依次通过管道联通，构成第三级肯特循环；第一膨胀机（1）与第一发电机（4）通过传动装置连接；第二膨胀机（2）与第二发电机（5）通过传动装置连接；第三膨胀机（3）与第三发电机（6）通过传动装置连接。
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| CN201420180779.5U CN203978536U (zh) | 2014-04-15 | 2014-04-15 | 一种能量阶梯回收的多级低温余热发电装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104975897A (zh) * | 2015-06-04 | 2015-10-14 | 同济大学 | 基于导热油冷却燃气内燃机缸壁回收烟气余热的发电系统 |
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2014
- 2014-04-15 CN CN201420180779.5U patent/CN203978536U/zh not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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