CN204663602U - 一种水蒸汽潜热回收发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水蒸汽潜热回收发电系统，包括发电机、水蒸汽冷凝室、氨气膨胀机组、氨气冷凝器、液氨储罐和液体氨加压泵，水蒸汽冷凝室内设有纯氨蒸发器和氨蒸气加热器组，水蒸汽冷凝室外设有与纯氨蒸发器连接的氨气汽包，水蒸汽冷凝室底部设有冷凝水排出口，氨气汽包、氨蒸气加热器组、氨气膨胀机组、氨气冷凝器、液氨储罐和液体氨加压泵间通过管路依次连接，液体氨加压泵通过管路回接至氨气汽包，氨气冷凝器与液氨储罐间的连接管路上设有减压阀，氨气膨胀机组与发电机连接用于推动发电机。本实用新型通过氨介质的液化和气化将常压水蒸汽的部分潜热回收进行发电，节省能源，并且有利于环境的保护。

Description

一种水蒸汽潜热回收发电系统

技术领域

    本实用新型涉及一种发电系统，具体地说是一种将低温水蒸汽潜热进行回收用于发电的系统。

背景技术

纯氨的挥发性较强，在较低的温度下具有高的蒸汽压。具备利用电厂低温余热生产高压气体的基本条件，高压用于气体膨胀做功，典型应用为通过膨胀机推动转动机械如发电机发电。膨胀机中的气体减压过程可接近于等熵膨胀，气体温度随压力降低而下降，为保持膨胀机出口的气态特性，一次的膨胀比受到限制，不能太大，而一级膨胀做功量很小，不具备生产经济性。另外，膨胀机最后的压力设置，不能像常规水蒸汽发电过程那样，透平膨胀机的出口为常压，甚至更低，在氨气膨胀的终点压力需要选择适当，以保证出口氨气处于气态，且这个气体状态可采用常规的冷却循环水或风冷实现完全冷凝。

电厂蒸汽燃机出口常压水蒸汽的大量低品质潜热，除少量的热电联供生产外没有合适的利用手段，一般被冷却水带走，既浪费能源，也消耗了大量冷却水，既不利于能源循环利用，同时又对环境造成了一定的污染。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种通过氨介质的液化和气化将常压水蒸汽的部分潜热回收进行发电的系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：

一种水蒸汽潜热回收发电系统，包括发电机，还包括水蒸汽冷凝室、氨气膨胀机组、氨气冷凝器、液氨储罐和液体氨加压泵，水蒸汽冷凝室内设有纯氨蒸发器和氨蒸气加热器组，水蒸汽冷凝室外设有与纯氨蒸发器连接的氨气汽包，水蒸汽冷凝室底部设有冷凝水排出口；氨气汽包、氨蒸气加热器组、氨气膨胀机组、氨气冷凝器、液氨储罐和液体氨加压泵间通过管路依次连接，液体氨加压泵通过管路回接至氨气汽包，氨气冷凝器与液氨储罐间的连接管路上设有减压阀；氨气膨胀机组与发电机连接用于推动发电机。

所述氨气膨胀机组由中心轴相连的一级膨胀机、二级膨胀机、三级膨胀机和四级膨胀机构成，氨蒸气加热器组由饱和氨蒸气过热器、二级氨蒸气过热器、三级氨蒸气过热器和四级氨蒸气过热器构成，饱和氨蒸气过热器通过管路与氨气汽包连接，饱和氨蒸气过热器、一级膨胀机、二级氨蒸气过热器、二级膨胀机、三级氨蒸气过热器、三级膨胀机、四级氨蒸气过热器和四级膨胀机间通过管路依次连接，四级膨胀机通过管路与氨气冷凝器连接。

所述四级膨胀机与氨气冷凝器间的连接管路上设有压力控制阀。

所述氨气冷凝器底部还装接有液位控制管路，该液位控制管路与液氨储罐连接，该液位控制管路上设有液位控制阀。

所述液体氨加压泵与氨气汽包间的连接管路上设有流量控制阀。

所述液体氨加压泵上设有回流旁路，该回流旁路上设有回流阀门。

所述饱和氨蒸气过热器和一级膨胀机间还设有高温热源，该高温热源内设有进一步过热器，饱和氨蒸气过热器通过管路与进一步过热器连接，该进一步过热器通过管路与一级膨胀机连接。

所述一级膨胀机、二级膨胀机和三级膨胀机的进出口间均设有压力平衡阀。

本实用新型设置在蒸汽电厂的燃机出口下游，对排出的蒸汽进行回收，充分利用这些蒸汽中的潜热，通过氨介质的液化和气化将常压水蒸汽的部分潜热回收进行发电，提高能源利用率，减少电厂水的消耗。

附图说明

    附图1为本实用新型管路连接原理示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如附图1所示，本实用新型揭示了一种水蒸汽潜热回收发电系统，包括发电机700、水蒸汽冷凝室100、氨气膨胀机组、氨气冷凝器800、液氨储罐910和液体氨加压泵900，水蒸汽冷凝室100内设有纯氨蒸发器200和氨蒸气加热器组，水蒸汽冷凝室100外设有与纯氨蒸发器200连接的氨气汽包250，水蒸汽冷凝室100底部设有冷凝水排出口120，在水蒸汽冷凝室中冷凝后的冷凝液经该冷凝水排出口排到相应的回收系统；氨气汽包250、氨蒸气加热器组、氨气膨胀机组、氨气冷凝器800、液氨储罐910和液体氨加压泵900间通过管路依次连接，液体氨加压泵900通过管路回接至氨气汽包250，氨气冷凝器800与液氨储罐910间的连接管路上设有减压阀811，该减压阀811对在氨气冷凝器800中被冷却降温的氨蒸气再次减压冷却使其成为氨液体，该氨液体被收集在液氨储罐910中；氨气膨胀机组与发电机连接用于推动发电机。液体氨加压泵将氨液体加压后再送至氨气汽包。

所述氨气膨胀机组由中心轴相连的一级膨胀机300、二级膨胀机400、三级膨胀机500和四级膨胀机600构成，氨蒸气加热器组由饱和氨蒸气过热器310、二级氨蒸气过热器410、三级氨蒸气过热器510和四级氨蒸气过热器610构成，饱和氨蒸气过热器310通过管路与氨气汽包250连接，饱和氨蒸气过热器310、一级膨胀机300、二级氨蒸气过热器410、二级膨胀机400、三级氨蒸气过热器510、三级膨胀机500、四级氨蒸气过热器610和四级膨胀机600间通过管路依次连接，四级膨胀机600通过管路与氨气冷凝器800连接。上述连接中，均是上一部件的出口与下一部件的进口连接，如氨气汽包的出口通过管路与饱和氨蒸气过热器的进口连接，该饱和氨蒸气的出口则通过管路与一级膨胀机的进口连接，一级膨胀机的出口则经管路与二级氨蒸气过热器的进口连接，依次连接。四级膨胀机与氨气冷凝器间的连接管路上设有压力控制阀，该压力控制阀用于控制四级膨胀机的出口压力，一般控制在1.35～1.4MPA。

在一级膨胀机300、二级膨胀机400和三级膨胀机500的进出口间均设有压力平衡阀330，而四级膨胀机出口压力则受到压力控制阀810的控制，使得各个级间的压力分配得到有效控制，以保证级间压力梯度合理，且平衡稳定。

在氨气冷凝器800底部还装接有液位控制管路813，该液位控制管路813与液氨储罐910连接，该液位控制管路813上设有液位控制阀812。通过该液位控制阀812的设置，当冷凝器内液位过高时，液体经液位控制阀、液位控制管路排出，保持氨气冷凝器内液位不超高。氨气冷凝器800内设有循环管路，该循环管路设有冷却水进水口820和冷却水回水口930，用于流通循环冷却水，该循环冷却水对进入氨气冷凝器的水蒸汽进行换热，使氨蒸气冷却降温。

此外，液体氨加压泵900与氨气汽包250间的连接管路上设有流量控制阀930，该流量控制阀930调节去蒸发器的流量。液体氨加压泵900上设有回流旁路921，该回流旁路921上设有回流阀门920，用于控制送往氨气汽包250的液体压力。

此外，饱和氨蒸气过热器310和一级膨胀机300间还设有高温热源316，该高温热源316内设有进一步过热器315，饱和氨蒸气过热器310通过管路与进一步过热器315连接，该进一步过热器315通过管路与一级膨胀机300连接。实际常压水蒸汽温度受上游工艺的影响，温度范围为80～120C，一般为100C。在第一级纯氨气被在水蒸汽冷凝室过热后，再送外部经150C或以上热源进一步过热至115C或更高些，有利于提高效率。因此，通过设置高温热源，对从饱和氨蒸气过热器出来的第一级纯氨气进行进一步的加热。该高温热源可以为电厂锅炉的出口烟道气等。

此外，四个膨胀机可分别独立设置，也可将它们放置在同一长条型压力容器内，级间用隔板分隔，以达到方便安放的目的。

本实用新型，将外界的低温水蒸汽源，压力为常压，温度为100~105℃左右，送入水蒸汽冷凝室内进行等温冷凝，即操作温度和蒸汽源的温度基本一致为100~105℃，操作压力基本等于常压，水蒸汽在水蒸汽冷凝室内冷凝放热，水蒸汽冷凝液经冷凝水排出口排除并送至相应的回收系统。水蒸汽冷凝时产生的热量于加热纯氨液。液氨储罐900的氨液体通过液体氨加压泵加压910后被送至氨气汽包250，氨气汽包为纯氨蒸发器200输送液体氨，液体氨经纯氨蒸发器200的时候吸热，与水蒸汽冷凝室内的水蒸汽换热，使水蒸汽冷凝，纯氨蒸发器内的液体氨吸热后气化，氨气汽包同时收集气化后的氨气。氨气汽包250的氨蒸气通过氨蒸气过热器310加热至100C或非常接近于100C，然后进入一级膨胀机300，再由一级膨胀机出口流至二级氨蒸气过热器410后进入二级膨胀机400；然后由二级膨胀机出口流至三级氨蒸气过热器510后进入三级膨胀机500；接着再由三级膨胀机出口流至四级氨蒸气过热器610后进入四级膨胀机600。四级膨胀机的出口压力由压力控制阀810控制，一般控制在1.35～1.4MPA。氨蒸气从四级膨胀机出来后进入氨气冷凝器800，在该氨气冷凝器中被循环冷却水（820为冷却水进水，830为冷却水回水）冷凝，当然也可以采用风冷的方式进行冷却；氨气冷凝器底部出口设置有液体液位控制阀812，保持氨气冷凝器内液位不会超过预设高度；在氨气冷凝器中经冷却的气体再经减压阀811减压冷却之后变成液体被收集在液氨储罐910内，液氨储罐的液氨被液体氨加压泵900加压后送至氨气汽包。流量控制阀门930调节去蒸发器的流量。泵旁路设置回流阀门920，用于控制送蒸发器氨气汽包的液体压力。此为本实用新型基本的运行原理。

实际中典型的运行工况为：外界引入的水蒸汽在100～105℃下冷凝，在其中水蒸汽的余热用于加热经过纯氨蒸发器的纯氨，将该纯氨蒸发形成5.5MPa以上压力的纯氨气，纯氨气进一步被过热至接近水蒸汽温度，如100C后再送一级膨胀机。经过一级膨胀机后减压降温至5.0MPa和92℃，然后从一级膨胀机300出口排出，排出的氨气送回水蒸汽冷凝室100中的二级氨蒸气过热器410二次加热至接近水蒸汽温度100C；二次加热的纯氨气送至二级膨胀机400，经加压降温至40.5MPa和82℃后，该纯氨气再次送回水蒸汽冷凝室三次加热至接近水蒸汽温度；三次加热的纯氨气再送三级膨胀机500，经减压降温至2.7MPa和66℃后再次送回水蒸汽冷凝室四次加热至接近水蒸汽温度；经过四次加热的纯氨气最后送至第四级膨胀机600，减压降温至1.35MPa和44℃后的纯氨气在设定的1.35MPa压力下送至氨气冷凝器中变成液体氨。一级膨胀机、二级膨胀机、三级膨胀机和四级膨胀机一起带动一台发电机做功发电。液体氨经液体氨加压泵将1.35MPa的液氨加压至5.5MPa以上后再输送至氨气汽包内，在水蒸汽冷凝室中再次蒸发为高压纯氨气，以此通过氨介质的液化和气化将常压水蒸汽的部分潜热回收进行发电。

需要说明的是，以上所述并非是对本实用新型技术方案的限定，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水蒸汽潜热回收发电系统，包括发电机，其特征在于，还包括水蒸汽冷凝室、氨气膨胀机组、氨气冷凝器、液氨储罐和液体氨加压泵，水蒸汽冷凝室内设有纯氨蒸发器和氨蒸气加热器组，水蒸汽冷凝室外设有与纯氨蒸发器连接的氨气汽包，水蒸汽冷凝室底部设有冷凝水排出口；

氨气汽包、氨蒸气加热器组、氨气膨胀机组、氨气冷凝器、液氨储罐和液体氨加压泵间通过管路依次连接，液体氨加压泵通过管路回接至氨气汽包，氨气冷凝器与液氨储罐间的连接管路上设有减压阀；

氨气膨胀机组与发电机连接用于推动发电机。

2.根据权利要求1所述的水蒸汽潜热回收发电系统，其特征在于，所述氨气膨胀机组由中心轴相连的一级膨胀机、二级膨胀机、三级膨胀机和四级膨胀机构成，氨蒸气加热器组由饱和氨蒸气过热器、二级氨蒸气过热器、三级氨蒸气过热器和四级氨蒸气过热器构成，饱和氨蒸气过热器通过管路与氨气汽包连接，饱和氨蒸气过热器、一级膨胀机、二级氨蒸气过热器、二级膨胀机、三级氨蒸气过热器、三级膨胀机、四级氨蒸气过热器和四级膨胀机间通过管路依次连接，四级膨胀机通过管路与氨气冷凝器连接。

3.根据权利要求2所述的水蒸汽潜热回收发电系统，其特征在于，所述四级膨胀机与氨气冷凝器间的连接管路上设有压力控制阀。

4.根据权利要求3所述的水蒸汽潜热回收发电系统，其特征在于，所述氨气冷凝器底部还装接有液位控制管路，该液位控制管路与液氨储罐连接，该液位控制管路上设有液位控制阀。

5.根据权利要求4所述的水蒸汽潜热回收发电系统，其特征在于，所述液体氨加压泵与氨气汽包间的连接管路上设有流量控制阀。

6.根据权利要求5所述的水蒸汽潜热回收发电系统，其特征在于，所述液体氨加压泵上设有回流旁路，该回流旁路上设有回流阀门。

7.根据权利要求6所述的水蒸汽潜热回收发电系统，其特征在于，所述饱和氨蒸气过热器和一级膨胀机间还设有高温热源，该高温热源内设有进一步过热器，饱和氨蒸气过热器通过管路与进一步过热器连接，该进一步过热器通过管路与一级膨胀机连接。

8.根据权利要求2～7中任一项所述的水蒸汽潜热回收发电系统，其特征在于，所述一级膨胀机、二级膨胀机和三级膨胀机的进出口间均设有压力平衡阀。