CN206378008U - 一种有机朗肯循环余热发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种有机朗肯循环余热发电系统，包括降膜蒸发器、气液分离器、螺杆膨胀机、发电机、回热器、预热器、凝汽器、冷却塔、冷却水泵、凝结泵、储液罐、工质加压泵、工质循环泵、第一风机、第二风机、除尘器、烟囱组成的换热装置、冷却装置、发电装置和除尘装置。该系统的降膜蒸发器内有机工质换热效率高，充分利用余热能源，预热器内对余热能源再利用，提高了系统的余热回收利用率；回热器内有机工质充分利用螺杆膨胀机排气的余热加热，提高系统循环效率；二者结合，使系统具有余热回收率高、热电转换效率高、结构简化和安装方便等优点。

Description

一种有机朗肯循环余热发电系统

技术领域

本实用新型属于余热利用技术领域，特别是涉及一种有机朗肯循环余热发电系统。

背景技术

我国可利用余热资源丰富，特别是在冶金、建材、化工、机械、轻工等行业存在着大量余热资源，约占其燃料消耗总量的17%~67%，其中余热资源的可回收率达60%。如工业窑炉生产过程中大量燃料被消耗，热效率只有30%左右，高温烟气、炉渣等带走的废弃热量高达40%~60%，在炼焦行业，副产品焦炉煤气带出的热量占焦炉显热支出的36%左右。余热能源分为高温、中温、低温三类，其中温度高于650℃为高温，温度在230℃～650℃为中温，温度在230℃以下为低温。对于钢铁、水泥等高耗能企业中的高温、中温余热蒸汽可以直接驱动蒸汽轮机或燃气轮机带动发电机组发电加以利用，而对低于230℃的低品质余热有待进一步深度利用。利用有机工质朗肯循环回收低温余热进行发电或输出动力装置，是有效利用低品质余热的途径，具有广阔的技术前景。

现有技术中的有机工质朗肯循环系统如图1所示，包括换热器1、输出装置透平膨胀机2、冷凝器3、工质泵4和发电机5。低温热流在换热器中对有机工质进行换热，有机工质产生蒸汽，通过透平膨胀机做功，带动发电机发电；从透平膨胀机排出的乏气在冷凝器凝结成液体，然后通过工质泵重新回换热器，进行下一个循环。现有的这种发电系统存在以下不足：一是系统效率低，无回热装置，不能充分利用热源，能源利用率低；二是余热回收率低，普通的换热器，换热效率不高，导致系统整体余热回收率低，热能利用率低。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种有机朗肯循环余热发电系统，提高系统循环效率，余热利用率高，发电效率高，节能环保和安装方便。

本实用新型为解决上述问题所采取的技术方案是，提供了一种有机朗肯循环余热发电系统，包括降膜蒸发器、气液分离器、螺杆膨胀机、发电机、回热器、预热器、凝汽器、冷却塔、冷却水泵、凝结泵、储液罐、工质加压泵、工质循环泵、第一风机、第二风机、除尘器、烟囱，所述第一风机的进风口与余热热源相连通，第一风机的出风口与降膜蒸发器上的余热烟气进口通过第一连接管相连通，降膜蒸发器上的余热烟气出口与预热器通过第二连接管相连通，降膜蒸发器上的出料口与气液分离器上的工质进口通过第三连接管相连通，预热器与工质循环泵的入口通过第四连接管相连通，工质循环泵的出口与降膜蒸发器上的切向进料口通过第五连接管相连通，降膜蒸发器上的回料口与第四连接管通过第六连接管相连通，气液分离器上的液相工质出口与第四连接管通过第七连接管相连通，气液分离器上的气相工质出口与螺杆膨胀机通过第八连接管相连通，螺杆膨胀机与发电机通过第九连接管相连通，螺杆膨胀机与回热器通过第十连接管相连通，回热器与凝汽器通过第十一连接管相连通，凝汽器与冷却塔通过第十二连接管相连通，冷却塔与冷却水泵通过第十三连接管相连通，冷却水泵与凝汽器通过第十四连接管相连通，凝汽器与凝结泵通过第十五连接管相连通，凝结泵与储液罐第十六连接管相连通，储液罐与工质加压泵通过第十七连接管相连通，工质加压泵与回热器通过第十八连接管相连通，回热器与预热器通过第十九连接管相连通，预热器与除尘器通过第二十连接管相连通，除尘器与第二风机通过第二十一连接管相连通，第二风机与烟囱通过第二十二连接管相连通。

所述工质加压泵和工质循环泵均为螺杆泵。

本实用新型的有益效果：该系统的降膜蒸发器内有机工质换热效率高，充分利用余热能源，预热器内对余热能源再利用，提高了系统的余热回收利用率；回热器内有机工质充分利用螺杆膨胀机排气的余热加热，提高系统循环效率；二者结合，使系统具有余热回收率高、热电转换效率高、结构简化和安装方便等优点。

附图说明

图1为现有技术中的有机朗肯循环余热发电系统结构示意图；

图2为本实用新型的有机朗肯循环余热发电系统结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施方式作进一步详细描述。

如图2所示，本实用新型提供了一种有机朗肯循环余热发电系统，包括降膜蒸发器6、气液分离器7、螺杆膨胀机8、发电机9、回热器10、预热器11、凝汽器12、冷却塔13、冷却水泵14、凝结泵15、储液罐16、工质加压泵17、工质循环泵18、第一风机19、第二风机20、除尘器21、烟囱22，所述第一风机19的进风口与余热热源相连通，第一风机19的出风口与降膜蒸发器6上的余热烟气进口6a通过第一连接管23相连通，降膜蒸发器6上的余热烟气出口6b与预热器11通过第二连接管24相连通，降膜蒸发器6上的出料口6c与气液分离器7上的工质进口7a通过第三连接管25相连通，预热器11与工质循环泵18的入口通过第四连接管26相连通，工质循环泵18的出口与降膜蒸发器6上的切向进料口6d通过第五连接管27相连通，降膜蒸发器6上的回料口6e与第四连接管26通过第六连接管28相连通，气液分离器7上的液相工质出口7c与第四连接管26通过第七连接管29相连通，气液分离器7上的气相工质出口7b与螺杆膨胀机8通过第八连接管30相连通，螺杆膨胀机8与发电机9通过第九连接管31相连通，在降膜蒸发器6中利用低温热源与有机工质进行热交换，将低沸点有机工质加热成高压的气体工质，经气液分离器7进行气液分离以后，高压的气体工质进入螺杆膨胀机8进行膨胀做功，将热能转换成机械能从而推动发电机9发电，螺杆膨胀机8内设有密封结构，能够有效的防止有机工质泄漏，以保证热能最大限度的转化为机械能，螺杆膨胀机8进气既可以是过热、饱和蒸汽，也可以是气液两相，既可以利用工质的显热也可以利用工质的潜热，使热源达到充分利用，提高能源的利用效率。

螺杆膨胀机8与回热器10通过第十连接管32相连通，回热器10与凝汽器12通过第十一连接管33相连通，凝汽器12与冷却塔13通过第十二连接管34相连通，冷却塔13与冷却水泵14通过第十三连接管35相连通，冷却水泵14与凝汽器12通过第十四连接管36相连通，凝汽器12与凝结泵15通过第十五连接管37相连通，凝结泵15与储液罐16通过第十六连接管38相连通，储液罐16与工质加压泵17通过第十七连接管39相连通，工质加压泵17与回热器10通过第十八连接管40相连通，回热器10与预热器11通过第十九连接管41相连通，预热器11与除尘器21通过第二十连接管42相连通，除尘器21与第二风机20通过第二十一连接管43相连通，第二风机20与烟囱22通过第二十二连接管44相连通。

所述工质加压泵17和工质循环泵18均为螺杆泵。

使用时，利用第一风机19将低温余热通过第一连接管23经余热烟气进口6a进入到降膜蒸发器6内，在到降膜蒸发器6内进行强化热交换，换热后的工质液体被加热变为工质气体，工质气体最终由出料口6c排出进入气液分离器7。

进入气液分离器7内的工质气体在气液分离器7内进行气液分离，其中液体工质经液相工质出口7c、第七连接管29、第四连接管26、工质循环泵18、第五连接管27进入切向进料口6d，而气体工质经气相工质出口7b进入螺杆膨胀机8进行膨胀做功，将热能转换成机械能从而推动发电机9发电，螺杆膨胀机8内设有密封结构，能够有效的防止有机工质泄漏，以保证热能最大限度的转化为机械能，螺杆膨胀机8进气既可以是过热、饱和蒸汽，也可以是气液两相，既可以利用工质的显热也可以利用工质的潜热，使热源达到充分利用，提高能源的利用效率。

从螺杆膨胀机8中产生的气体工质经回热器10进入凝汽器12内进行换热，被冷却水冷却为低压液体工质，经凝结泵15进入储液罐16内，换热之后的水进入冷却塔13，被空气冷却，之后经过冷却水泵14进入下一个循环。在储液罐16内的工质经过工质加压泵17升压至过冷状态，进入回热器10中吸收螺杆膨胀机8排气的热量进行初步预热，提高了系统循环效率。然后经过预热器11与余热介质进一步换热，经过工质循环泵18到达降膜蒸发器6工质入口，以保证降膜蒸发器6工质入口为饱和液状态，进行下一个循环的操作。

使用过程中，经过换热之后的余热经预热器11进入除尘器21进行降尘操作，经过降尘之后的余热气体工质被第二风机20经第二十二连接管44和烟囱22排出，干净无污染。

其中图中空心箭头的指示方向表示气体工质的流动方向，而实心箭头的方向表示液体工质的流动方向。

本实用新型的有机朗肯循环余热发电系统降膜蒸发器6内有机工质换热效率高，充分利用余热能源，预热器11内对余热能源再利用，提高了系统的余热回收利用率；回热器10内有机工质充分利用螺杆膨胀机8排气的余热加热，提高系统循环效率；二者结合，使系统具有余热回收率高、热电转换效率高、结构简化和安装方便等优点。

本专利中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，上述词语并没有特殊的含义。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。

Claims (2)

1.一种有机朗肯循环余热发电系统，其特征在于：包括降膜蒸发器、气液分离器、螺杆膨胀机、发电机、回热器、预热器、凝汽器、冷却塔、冷却水泵、凝结泵、储液罐、工质加压泵、工质循环泵、第一风机、第二风机、除尘器、烟囱，所述第一风机的进风口与余热热源相连通，第一风机的出风口与降膜蒸发器上的余热烟气进口通过第一连接管相连通，降膜蒸发器上的余热烟气出口与预热器通过第二连接管相连通，降膜蒸发器上的出料口与气液分离器上的工质进口通过第三连接管相连通，预热器与工质循环泵的入口通过第四连接管相连通，工质循环泵的出口与降膜蒸发器上的切向进料口通过第五连接管相连通，降膜蒸发器上的回料口与第四连接管通过第六连接管相连通，气液分离器上的液相工质出口与第四连接管通过第七连接管相连通，气液分离器上的气相工质出口与螺杆膨胀机通过第八连接管相连通，螺杆膨胀机与发电机通过第九连接管相连通，螺杆膨胀机与回热器通过第十连接管相连通，回热器与凝汽器通过第十一连接管相连通，凝汽器与冷却塔通过第十二连接管相连通，冷却塔与冷却水泵通过第十三连接管相连通，冷却水泵与凝汽器通过第十四连接管相连通，凝汽器与凝结泵通过第十五连接管相连通，凝结泵与储液罐第十六连接管相连通，储液罐与工质加压泵通过第十七连接管相连通，工质加压泵与回热器通过第十八连接管相连通，回热器与预热器通过第十九连接管相连通，预热器与除尘器通过第二十连接管相连通，除尘器与第二风机通过第二十一连接管相连通，第二风机与烟囱通过第二十二连接管相连通。

2.根据权利要求1所述的一种有机朗肯循环余热发电系统，其特征在于：所述工质加压泵和工质循环泵均为螺杆泵。