CN204041139U - 低温余热发电一体化集成箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型低温余热发电一体化集成箱，将余热发电系统的部件一体化，整个系统可当做低温热源的负荷，当热源以蒸汽或热水的形式接入系统后，将低温余热的热能转换成蒸汽推动涡轮机做功，在通过带动与膨胀机同轴的发电机旋转，系统内膨胀机做功的工质和发电机、变流器装置采用的冷却液相同，或冷却方式也用冷凝器中的冷水冷却或自带独立风扇风冷替代冷却效果好，并且能充分利用发电机、变流器产生的热量，提高了利用率。系统一体化集成箱，安装运输方便，空间利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及低温余热发电一体化集成箱领域，特别涉及一种新变流装置冷却结构、低温余热发电系统紧凑布局的领域。
背景技术
随着人类社会的不断进步，全球能耗也逐渐增加，能源危机问题越来越突出，面对如此严峻的能源形势，合理开发利用新能源，提高能源利用效率势在必行。余热发电是指利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术。它利用废气、废液等工质中的热或可燃质作热源进行发电。用于发电的余热主要有：烟气余热、化学反应余热、废气、废液余热等，其中850℃以上的余热属于高温余热，350℃-850℃的余热属于中温余热，350℃以下的余热属于低温余热。余热发电技术属于节能减排领域。目前，我国工业企业生产过程中的余热资源十分丰富。据有关文献报道，经过几十年的发展，高、中温余热资源利用率已达到了42%左右，技术比较成熟，形成了完整的产业链。但由于技术水平低、发电效率低等因素，350℃以下的低温余热能量利用率很低，废气、废水直接排出，污染严重。另一个方面低温余热能量占到了工业企业余热总量的51%左右，未来余热资源利用提升空间大。因此，一旦解决了低温余热发电的技术难题，降低发电成本，将具有显著的节能减排效果，产生巨大的经济效益。经过了近几十年的发展，高、中温余热发电技术在我国钢铁、水泥、玻璃、化工等行业中得到了广泛应用，高、中温的余热资源利用率已达到了较高的比例。但是350℃以下的低温余热资源利用很少，主要原因是国内很少有科研单位或企业掌握了低温余热发电核心技术，而国外少数大公司，如美国普惠、瑞典Opcon可再生能源等公司已经掌握了低温余热发电技术，已开发出系统化产品。中国的能源利用技术与发达国家相比仍然存在着很多不足之处，对于大规模工业生产中排放的余热回收率远不及发达国家。
近几年风力发电并网技术的飞速发展，却给低温余热（地热）资源的利用提供了新的解决方案和技术支持。这种变流装置能量传递效率高、由于变流装置将发电机与电网通过直流环节隔离开来，有利于低电压穿越技术和三相电网不对称运行的实现，而且能量可以双向流动，并网电流谐波小，功率因数高，同时发电机电流谐波小、功率因数高、效率高。
发明内容
本发明的目的在于对国内有机朗肯循环余热发电系统布局不规范、系统散热差、安装不便捷的问题，提供一种高效紧凑低温余热发电一体化集成箱。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：低温余热发电一体化集成箱，包括箱体、热源进入接口、热源排出接口、冷却水进入接口、冷却水排出接口、电能输出端子，热源进入接口接入一体一体化集成箱后，电能输出端子就会有输出与电网或者独立负载所需的电能。集成箱里是将蒸发器、膨胀机、冷凝器、工质泵、发电机、变流装置、隔离变压器统集成在一起，统一安装在一个机箱里，形成一个独立设备。发电机和变流装置采用氟利昂冷却，即膨胀机中做功的工质和发电机、变流装置采用的冷却液相同；或所述发电机变流装置冷却方式也用冷凝器中的冷水冷却或自带独立风扇风冷替代，冷凝器的输出端通过工质泵连接到发生器；所述膨胀机具有与蒸发机连接的膨胀机进口以及顶端设置并与冷凝器连接的膨胀机出口，在变流器的散热板上开有与工质泵连接的变流器冷却液进口与冷凝器连接的变流装置冷却液出口，变流装置散热板上存在用于冷却变流器的环形通道。发电机在膨胀机的驱动下输出电能，经过变流装置变换成与电网同频率、同相位、同幅值的交流电能馈入电网或者变换成独立负载所需要的电压、频率。所述发电机可由感应发电机、电励磁同步发电机、永磁同步发电机、开关磁阻发电机代替。
发电机采用膨胀机拖动，以介质蒸汽为动力；
所述膨胀机直接热套在发电机的轴伸处，轴伸处用键传递能量；
所述的发电机立式安装或卧式安装；
所述发电机输出电能经变流装置，经隔离变压器，再经电能输出端子输出与电网或者独立负载所需的电能；
本发明与现有技术相比，具有如下优点：对于工厂余热、地质能、太阳能等低温热源，热源既可以是热水也可以是蒸汽。膨胀机、发电机和变流装置冷却介质为同一种工质，可以是R245fa，R134a 等低沸点氟利昂类冷却液，也可以是异丁烷等碳氢化合物类冷却液，或者发电机与变流装置用冷凝器中冷却液水冷、自带独立风扇风冷替代。
附图说明
图1低温余热发电一体化集成箱外形图；
图2低温余热发电一体化集成箱内部图。
图中：箱体（1）、热源进入接口（2）、热源排出接口（3）、电能输出端子（4）、冷却水进入接口（5）、冷却水排出接口（6）、蒸发器（7）、发电机（8）、工质泵（9）、冷凝器（10）、膨胀机（11）、变流器装置（13）、隔离变压器（14）。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：请参阅图1和图2所示，低温余热发电一体化集成箱，包括箱体1、热源进入接口2、热源排出接口3、冷却水进入接口5、冷却水排出接口6、电能输出端子4，热源进入接口2接入一体化系统柜以后，电能输出端子4就会有输出与电网或者独立负载所需的电能。集成箱内如图2所示包括蒸发器7、发电机8、工质泵9、冷凝器10、膨胀机11、变流装置13、隔离变压器14。冷凝器10的输出端通过工质泵9连接到蒸发器7；膨胀机11拥有与蒸发器7连接的膨胀机11进口以及与冷凝器10连接的膨胀机11的出口；发电机8机壳上还分别开有与工质泵9连接的发电机8冷却液进口和与冷凝器10连接的发电机8冷却液出口，发电机8定子铁心与转子浸泡在冷却液中，变流装置中的散热板上开有与工质泵9连接的变流装置冷却液进口与冷凝器10连接的变流装置13冷却液出口，变流装置13散热板上存在用于冷却变流装置13的环形通道。发电机5立式安装时连接在膨胀机11的下方，卧式安装时连接在膨胀机11的前侧或后侧，在膨胀机11的拖动发电机旋转输出电能。经过变流装置变换13成电能，当热源进入接口接入一体化集成箱后，电能输出端子就会有输出与电网或者独立负载所需的电能。
本实施例工作过程如下：工厂的废热或地热等低温热源，当热源以热水或者蒸汽形式接入一体化集成箱热源进入接口2在进入一体化集成箱后，通入蒸发器7后加热低沸点的介质，液态低沸点介质在受热后变成气态，经管道推动涡旋膨胀机11旋转，膨胀机11用键固定在发电机8轴伸处，膨胀机11带动发电机8旋转发电，产生交流电能，交流电能经过经过变流装置变换9、电能输出端子4馈入电网或者独立负载所需的电能。推动膨胀机11的气态介质经管道回到冷凝器10，在一体化集成箱冷水进出后通入冷水带走气态介质的热量后，气态介质变成液态，液态介质再工质泵9的压力下回到蒸发器7中继续循环。
从工质泵4出来的冷却液分为三路，一路进入蒸发器7，一路步发电机8，还有一路进入变流器装置13。一方面能很好的保证发电机8和变流装置13稳定运行，并充分的利用发电机8和变流装置13产生的热量，让能量得到合理利用，提高了系统的效率；另一方面由于发电机、变流装置13所采用的冷却液和膨胀机机中做功的工质相同，即使膨胀机11和发电机8、变流装置13的密封效果不好，冷却液相互泄漏也不会影响系统内部冷却液的纯度，并且将系统的各个部件都集成成柜密封难度减小，不会发生冷却液向外界泄漏。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含与本案的专利范围中。
Claims (2)
1.低温余热发电一体化集成箱，其特征在于：包括箱体（1）、热源进入接口（2）、热源排出接口（3）、冷却水进入接口（5）、冷却水排出接口（6）、电能输出端子（4）；所述箱体（1）包括蒸发器（7）、发电机（8）、工质泵（9）、冷凝器（10）、膨胀机（11）、变流器装置（13）、隔离变压器（14），统一安装在一个机箱里，形成一个独立设备，对于余热发电系统布局不规范、系统散热差、安装不便捷的问题，提供一种高效紧凑低温余热发电一体化集成箱；热源进入接口（2）接入一体化系统柜以后，电能输出端子（4）就会有输出与电网或者独立负载所需的电能。
2.根据权利要求1所述低温余热发电一体化集成箱，其特征在于膨胀机（11）中做功的工质和发电机（8）、变流器装置（13）采用的冷却液相同；工质泵（9）出来的冷却液分为三路：一路进入蒸发器（7），一路进入发电机（8），还有一路进入变流器装置（13）；发电机（8）变流装置（13）冷却方式也用冷凝器中的冷水冷却或自带独立风扇风冷替代。
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