CN205549626U - 降膜蒸发器及利用该降膜蒸发器的有机朗肯循环发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种降膜蒸发器及利用该降膜蒸发器的有机朗肯循环发电系统，其中，降膜蒸发器包括筒体，所述筒体上设置有工质入口和工质出口，所述筒体内设置有分配器和换热管，所述筒体的底部设置有回油装置，所述回油装置包括能够浮动于所述筒体底部内富油层中的浮子集油器，所述浮子集油器连接有集油导出管，所述集油导出管连接至所述筒体外。本实用新型的降膜蒸发器及有机朗肯循环发电系统，回油装置结构简单、回油可靠。

Description

降膜蒸发器及利用该降膜蒸发器的有机朗肯循环发电系统

技术领域

本实用新型涉及发电系统技术领域，具体地说，涉及一种降膜蒸发器及一种利用该降膜蒸发器的有机朗肯循环发电系统。

背景技术

目前，降膜蒸发器具有传热性能优良，工质充注量少、换热效率高等优势，得到了广泛地应用。

现有的降膜蒸发器主要有两种，参照图1，第一种是混合式的降膜蒸发器1，设置一层分配板12，只实现部分管束降膜式蒸发，其余管束为满液式蒸发，底部设置回油口11。此种结构的降膜蒸发器，由于不能完全实现降膜蒸发，造成工质在换热器底部累积，换热效率低。

参照图2，第二种是全管束的降膜蒸发器1，设置多层分配板12，实现全管束降膜蒸发，底部设置回油口11。此种结构的降膜蒸发器，底部换热管处于气态包围状态，造成“干斑”问题，使降膜蒸发器整体换热性能严重降低，为了避免“干斑”问题，采用顶部工质过喷的方式，又会在换热器底部不可避免地出现一定高度的液态工质。而在降膜蒸发器运行过程中，工质的不断蒸发，造成降膜蒸发器底部润滑油逐渐累积，蒸发器底部形成润滑油与工质混合物，从而形成贫油层与富油层。为避免润滑油在蒸发器内的累积，现有降膜蒸发器采用固定回油口11回油，如设置在蒸发器底部，底部常为贫油层，造成回油部分工质含量过高，降低润滑效果；如设置在靠上侧某个职位，液位高于该位置时同样是从贫油层回油，如果液位低于该位置，造成无法回油。

有机朗肯循环发电系统是一种应用低于200℃低温热能的最为常见的发电用热力循环系统。图3为现有的有机朗肯循环发电系统的流程示意图，参照图3，现有的有机朗肯循环发电系统包括蒸发器1、膨胀机2、发电机3、冷凝器4、工质泵5、油分离器6、油泵7。

现有采用封闭式膨胀机的有机朗肯循环发电装置通常采用外置油分方式，将润滑油与工质进行分离。参照图3，在膨胀机的出口设置油分离器6，将润滑油分离出来，并在油分离器后设置油泵7，利用油泵7将润滑油升压输送到有机 朗肯循环发电系统中需要润滑的高压部分。现有的这种回油方式结构复杂，且在膨胀机2出口处安装油分离器6，会造成膨胀机2的出口背压增高，降低膨胀机2的膨胀功率。另外，需要加设油泵7将润滑油从低压升至高压，增加了整个发电系统的内耗。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是：提供一种设有结构简单的回油装置、且回油可靠的的降膜蒸发器。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是：提供一种回油装置结构简单、回油可靠的有机朗肯循环发电系统。

为解决上述第一个技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种降膜蒸发器，包括筒体，所述筒体上设置有工质入口和工质出口，所述筒体内设置有分配器和换热管，所述筒体的底部设置有回油装置，所述回油装置包括能够浮动于所述筒体底部内富油层中的浮子集油器，所述浮子集油器连接有集油导出管，所述集油导出管连接至所述筒体外。

优选的，所述浮子集油器包括弧形板，所述弧形板的两侧边部设有若干集油孔，所述弧形板的底部中心处设置有汇油孔。

优选的，所述汇油孔固定连接有汇油管。

优选的，所述弧形板上连接有浮球。

优选的，所述浮子集油器为耐氟材料的浮子集油器。

优选的，所述汇油管与所述集油导出管之间连接有弹性伸缩管。

优选的，所述汇油管的下端部与所述集油导出管滑动连接。

优选的，所述筒体内顶部设有顶部分配器，所述筒体内中部设有中间分配器，所述顶部分配器与所述中间分配器之间设有顶部换热管，所述中间分配器下方设有中间换热管，所述筒体内底部设有底部换热管。

为解决上述第二个技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种有机朗肯循环发电系统，包括依次设置的降膜蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵，所述降膜蒸发器为上述的降膜蒸发器，所述集油导出管通过管道连接至所述膨胀机的润滑油路入口。

优选的，所述集油导出管与所述膨胀机的润滑油路入口之间的连接管道上 设有油冷却器。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的降膜蒸发器，回油装置采用能够浮动于所述筒体底部内富油层中的浮子集油器，所述浮子集油器连接有集油导出管，所述集油导出管连接至所述筒体外。在降膜蒸发器运行过程中，降膜蒸发器底部累积的润滑油和工质，由于润滑油的密度小于工质，混合的润滑油和工质通常会分化为上层的富油层和底部的贫油层，浮子集油器一直浮动于富油层中，能够保证浮子集油器在富油层收集润滑油，收集后的润滑油在降膜蒸发器内压力和重力的驱动下，通过集油导出管排出降膜蒸发器。此种回油方式，大大降低了回油部分中工质的含量，提高了润滑油的润滑效果及降低工质的能量损失。

本实用新型的降膜蒸发器中，筒体内底部设有底部换热管，通过底部换热管对筒体内底部累积的润滑油和工质继续加热，以进一步使底部累积的工质进行蒸发，提高蒸发效果。

本实用新型的有机朗肯循环发电系统，省去膨胀机出口油气分离器，回油泵，结构简单，减少动设备数量，增强系统安全可靠性，降低机组的成本。同时，利用压力差的作用将蒸发器内的润滑油送进膨胀机，对膨胀机进行润滑，充分利用系统循环内部的压力差作用，降低机组的内耗。利用上述的降膜蒸发器，大大降低了回油部分中工质的含量，提高了润滑油的润滑效果及系统效率。

本实用新型的有机朗肯循环发电系统中，集油导出管与所述膨胀机的润滑油路入口之间的连接管道上设有油冷却器。油冷却器能够有效地降低降膜蒸发器排出的润滑油的温度，保证润滑油具有合理的润滑粘度及温度，提高润滑油进入后续的膨胀机内润换油路中后的润滑、冷却效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是现有的混合式降膜蒸发器的结构示意图；

图2是现有的全降膜蒸发器的结构示意图；

图3是现有的有机朗肯循环发电系统的结构示意图；

图4是本实用新型中的降膜蒸发器的结构示意图；

图5是图4中的浮子集油器的结构示意图；

图6是本实用新型中的有机朗肯循环发电系统的结构示意图；

图中：1、降膜蒸发器；11、回油口；12、分配板；2、膨胀机；3、发电机；4、冷凝器；5、工质泵；6、油分离器；7、油泵；8、降膜蒸发器；81、筒体；82、工质入口；83、工质出口；84、顶部分配器；85、顶部换热管；86、中间分配器；87、中间换热管；88、底部换热管；89、回油装置；891、浮子集油器；8911、弧形板；8912、集油孔；8913、汇油孔；8914、汇油管；892、集油导出管；893、弹性伸缩管；895、浮球；9、油冷却器；10、膨胀机；13、冷凝器；14、工质泵；15、单向阀；16、发电机。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图4，本实用新型的降膜蒸发器，包括筒体81，筒体81上端部设置有工质入口82和工质出口83，筒体81内设置有分配器和换热管，筒体81的底部设置有回油装置89，回油装置89包括能够浮动于筒体81底部的富油层中的浮子集油器891，浮子集油器连接有集油导出管892，集油导出管892连接至筒体81外。

分配器包括设于筒体81内顶部的顶部分配器84，设于筒体81内中部的中间分配器86，顶部分配器84与中间分配器86之间设有顶部换热管85，中间分配器下方设有中间换热管87，筒体81内底部设有底部换热管88。在降膜蒸发器8的实际运行过程中，液态的工质通过工质入口进入筒体81内，通过顶部分配器84均匀分配，保证降膜的均匀性，液态的工质通过降膜的方式落在顶部换热管85表面进行换热，经过换热，一部分液态的工质由液态变为气态上升，另一部分未汽化的液态工质在重力作用下继续向下流动，经过中间分配器86进一步均匀分配，降膜到中间换热管87表面进一步换热。中间分配器86和中间换热管87可根据具体需要设置一层或者多层。在筒体81内底部累积液态的润滑油和未汽化的工质，通过底部换热管88对筒体81内底部累积的润滑油和工质继续加热，以进一步使筒体81底部累积的工质进行蒸发，提高蒸发效果。所有蒸发的气态工质从筒体上端部的工质出口排出。

参照图5，浮子集油器891包括弧形板8911，弧形板8911的两侧边部设有若干集油孔8912，弧形板8911的底部中心处设置有汇油孔8913，汇油孔8913固定连接有汇油管8914。

汇油管8914与集油导出管892之间连接有弹性伸缩管893，或者汇油管8914的下端部与集油导出管892滑动连接。

具体地，可以通过选择浮子集油器891的材料或者使其空心的设置，或者在弧形板上设置空心浮球895，利用浮球895较大的浮力，使浮子集油器891能够浮动于筒体81内底部的富油层中，以使富油层的润滑油通过弧形板8911的两侧边部的集油孔8912，沿着弧形板8911的上侧表面向下汇集，集中到汇油孔8913，流入汇油管8914中，然后再通过集油导出管892排出降膜蒸发器8的筒体81外。

在降膜蒸发器8的运行过程中，降膜蒸发器8底部累积的润滑油和工质，由于润滑油的密度小于工质，混合的润滑油和工质通常会分化为上层的富油层和底部的贫油层，浮子集油器891一直浮动于富油层中，能够保证浮子集油器891在富油层收集润滑油，收集后的润滑油在降膜蒸发器8内压力和重力的驱动下，通过集油导出管892排出降膜蒸发器8。此种回油方式，大大降低了回油部分中工质的含量，提高了润滑油的润滑效果及系统效率。

参照图6，本实用新型的有机朗肯循环发电系统，包括依次设置的降膜蒸发器8、膨胀机10、冷凝器13和工质泵14，膨胀机10连接发电机16，工质泵14与降膜蒸发器8之间设有单向阀15，降膜蒸发器8采用上述的降膜蒸发器，集油导出管892通过管道连接至膨胀机10润滑油路入口。润滑膨胀机运动部件的润滑油与膨胀后的工质在膨胀机出口混合，并一起进入冷凝器内，再经工质泵将润滑油与工质一起泵送到蒸发器中，进入下一个循环。其中，降膜蒸发器8利用上述的降膜蒸发器，大大降低了回油部分中工质的含量，提高了了润滑油的润滑效果及系统效率。

本实用新型的有机朗肯循环发电系统中，集油导出管892与膨胀机10的润滑油路入口之间的连接管道上设有油冷却器9。油冷却器9能够有效地降低降膜蒸发器8排出的润滑油的温度，保证润滑油具有合理的润滑粘度及温度，提高润滑油进入后续的膨胀机10内润换油路中后的润滑、冷却效果。

以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.降膜蒸发器，包括筒体，所述筒体上设置有工质入口和工质出口，所述筒体内设置有分配器和换热管，其特征在于：所述筒体的底部设置有回油装置，所述回油装置包括能够浮动于所述筒体底部内富油层中的浮子集油器，所述浮子集油器连接有集油导出管，所述集油导出管连接至所述筒体外。

2.根据权利要求1所述的降膜蒸发器，其特征在于：所述浮子集油器包括弧形板，所述弧形板的两侧边部设有若干集油孔，所述弧形板的底部中心处设置有汇油孔。

3.根据权利要求2所述的降膜蒸发器，其特征在于：所述汇油孔固定连接有汇油管。

4.根据权利要求3所述的降膜蒸发器，其特征在于：所述弧形板上连接有浮球。

5.根据权利要求3所述的降膜蒸发器，其特征在于：所述浮子集油器为耐氟材料的浮子集油器。

6.根据权利要求3所述的降膜蒸发器，其特征在于：所述汇油管与所述集油导出管之间连接有弹性伸缩管。

7.根据权利要求3所述的降膜蒸发器，其特征在于：所述汇油管的下端部与所述集油导出管滑动连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的降膜蒸发器，其特征在于：所述筒体内顶部设有顶部分配器，所述筒体内中部设有中间分配器，所述顶部分配器与所述中间分配器之间设有顶部换热管，所述中间分配器下方设有中间换热管，所述筒体内底部设有底部换热管。

9.有机朗肯循环发电系统，包括依次设置的降膜蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵，其特征在于：所述降膜蒸发器为权利要求1至8任一项所述的降膜蒸发器，所述集油导出管通过管道连接至所述膨胀机润滑油路入口。

10.根据权利要求9所述的有机朗肯循环发电系统，其特征在于：所述集油导出管与所述膨胀机的润滑油路入口之间的连接管道上设有油冷却器。