CN206957777U - 一种工质自冷式烟气余热有机朗肯循环系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种工质自冷式烟气余热有机朗肯循环系统，属于烟气余热利用系统技术领域。本实用新型解决现有电厂在生产过程中烟气余热的损失严重的技术问题。本实用新型的技术方案是：一种工质自冷式烟气余热有机朗肯循环系统，其中：包括蒸发器、气液分离器、膨胀机、发电机、工质自冷换热器、氨冷换热系统、第二工质换热系统、循环工质储液器、增压泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；所述氨冷换热系统包括氨冷换热器、氨水冷却器、氨水储液器和氨水增压泵；所述第二工质换热系统包括第二工质换热器、第二工质冷却器、第二工质储液器和第二工质增压泵。本实用新型具有综合利用率高、节省水资源、运行平稳等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于烟气余热利用系统技术领域，特别是涉及一种工质自冷式烟气余热有机朗肯循环系统。
背景技术
在我国电力主要是通过燃烧煤和天然气产生的热能转换为机械能生产的，但其发电效率低，电厂的生产过程中，汽轮机做功后的乏汽及燃料燃烧后烟气的排放，会带走超过燃料总含量的一半以上的能量。现在最先进的整体煤气化联合循环发电系统的净发电效率也只有一半不到，存在严重的资源浪费。
有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)发电技术,可以将低品位余热转换为使用方便、输送灵活的高品位电能,在提高能源回收利用效率同时降低环境污染。由于其独特的优势以及广阔的市场应用前景,已经成为“节能减排”领域研究的热点课题之一。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种工质自冷式烟气余热有机朗肯循环系统，解决现有电厂在生产过程中烟气余热的损失严重的技术问题。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种工质自冷式烟气余热有机朗肯循环系统，其中：包括蒸发器、气液分离器、膨胀机、发电机、工质自冷换热器、氨冷换热系统、第二工质换热系统、循环工质储液器、增压泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；
所述氨冷换热系统包括氨冷换热器、氨水冷却器、氨水储液器和氨水增压泵；所述第二工质换热系统包括第二工质换热器、第二工质冷却器、第二工质储液器和第二工质增压泵；
所述蒸发器的进气口与低温烟气连接，所述蒸发器的排气口与大气连通；
所述蒸发器的循环介质出口与气液分离器的入口连接，所述气液分离器的出口与膨胀机的进气口连接，所述膨胀机与发电机连接，所述膨胀机的出气口分别与第一阀门和第二阀门的进口连接，所述第一阀门的出口与工质自冷换热器的进气口连接，所述工质自冷换热器的出气口与第二工质换热器的进口连接；所述第二阀门的出口分别与氨冷换热器的进口和第三阀门的进口连接，所述氨冷换热器的出口与循环工质储液器的进口连接，所述第三阀门的出口与第二工质换热器的进口连接；所述第二工质换热器的出口与循环工质储液器的进口连接，所述循环工质储液器的出口与增压泵的入口连接，所述增压泵的出口与工质自冷换热器的进液口连接，所述工质自冷换热器的出液口与第四阀门的进口连接，所述第四阀门的出口与蒸发器的循环介质入口连接；
所述氨冷换热器的氨水出水口与氨水冷却器的氨水进口连接，所述氨水冷却器的氨水出口与氨水储液器的氨水进口连接，所述氨水储液器的氨水出口与氨水增压泵的氨水进口连接，所述氨水增压泵的氨水出口与氨冷换热器的氨水进口连接；
所述第二工质换热器的冷却液出液口与第二工质冷却器的进液口连接，所述第二工质冷却器的出液口与第二工质储液器的进液口连接，所述第二工质储液器的出液口与第二工质增压泵的进液口连接，所述第二工质增压泵的出液口与第二工质换热器的冷却液进液口连接。
进一步，所述蒸发器为四个并联交叉设置的板式换热器。
本实用新型中膨胀机做功之后排出的乏汽，通过工质自冷换热器对液态有机工质进行预热，提高了进入蒸发器的有机工质的初温，提高了工质的蒸发速率，提高了低温烟气余热的利用率；工质自冷换热器的设置，取代了传统的水冷却系统，节省了大量的冷却水资源；可以自行切换的第二工质换热系统和氨冷换热系统作为二级、三级冷却系统，对自冷后的有机工质进行进一步冷却，防止自我冷却不完全对系统造成影响，使从膨胀机出来的有机工质乏汽得到最大的焓降，达到做功能力最大化；蒸发器选择板式换热器并联交叉布置，可有效提高换热效率；汽液分离器的设置，可对有机工质蒸汽进行提纯，除去蒸汽中未完全蒸发的有机工质小液滴保护膨胀机叶片不受磨损。
与现有技术相比，本实用新型具有综合利用率高、节省水资源、运行平稳等优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
如图1所示，一种工质自冷式烟气余热有机朗肯循环系统，其中：包括蒸发器1、气液分离器2、膨胀机3、发电机4、工质自冷换热器5、氨冷换热系统6、第二工质换热系统7、循环工质储液器8、增压泵9、第一阀门10、第二阀门11、第三阀门12和第四阀门13；
所述氨冷换热系统6包括氨冷换热器6-1、氨水冷却器6-2、氨水储液器6-3和氨水增压泵6-4；所述第二工质换热系统7包括第二工质换热器7-1、第二工质冷却器7-2、第二工质储液器7-3和第二工质增压泵7-4；
所述蒸发器1的进气口与低温烟气连接，所述蒸发器1的排气口与大气连通；
所述蒸发器1的循环介质出口与气液分离器2的入口连接，所述气液分离器2的出口与膨胀机3的进气口连接，所述膨胀机3与发电机4连接，所述膨胀机3的出气口分别与第一阀门10和第二阀门11的进口连接，所述第一阀门10的出口与工质自冷换热器5的进气口连接，所述工质自冷换热器5的出气口与第二工质换热器7-1的进口连接；所述第二阀门11的出口分别与氨冷换热器6-1的进口和第三阀门12的进口连接，所述氨冷换热器6-1的出口与循环工质储液器8的进口连接，所述第三阀门12的出口与第二工质换热器7-1的进口连接；所述第二工质换热器7-1的出口与循环工质储液器8的进口连接，所述循环工质储液器8的出口与增压泵9的入口连接，所述增压泵9的出口与工质自冷换热器5的进液口连接，所述工质自冷换热器5的出液口与第四阀门13的进口连接，所述第四阀门13的出口与蒸发器1的循环介质入口连接；
所述氨冷换热器6-1的氨水出口与氨水冷却器6-2的氨水进口连接，所述氨水冷却器6-2的氨水出口与氨水储液器6-3的氨水进口连接，所述氨水储液器6-3的氨水出口与氨水增压泵6-4的氨水进口连接，所述氨水增压泵6-4的氨水出口与氨冷换热器6-1的氨水进口连接；
所述第二工质换热器7-1的冷却液出液口与第二工质冷却器7-2的进液口连接，所述第二工质冷却器7-2的出液口与第二工质储液器7-3的进液口连接，所述第二工质储液器7-3的出液口与第二工质增压泵7-4的进液口连接，所述第二工质增压泵7-4的出液口与第二工质换热器7-1的冷却液进液口连接。
进一步，所述蒸发器1为四个并联交叉设置的板式换热器。
本实用新型的工作过程及原理：
正常工作时，第二阀门11和第三阀门12关闭，第一阀门10和第四阀门13打开，循环工质储液器8中的有机工质，在增压泵9的作用下进入工质自冷换热器8，在工质自冷换热器8中吸收有机工质乏汽的余热进行一次预热，一次预热完成后进入蒸发器1，从四个并联交叉设置的板式换热器中吸收低温烟气的热量形成一定压力的过热有机蒸汽，经气液分离器2分离未完全汽化的小液滴后进入膨胀机3中膨胀做功，将热能转换成机械能带动发电机4转动产生电能；从膨胀机3中排出的有机工质乏汽通过工质自冷换热器8与液态有机工质进行换热进行第一次冷却，冷却后的有机工质进入第二工质换热器7-1与第二有机工质进行换热，换热完成后进入循环工质储液器8进行下一次循环；
当工质自冷换热器8检修或出故障时，关闭第一阀门10，同时打开第二阀门11、第三阀门12和第四阀门13，从膨胀机3中排出的有机工质乏汽分别进入氨冷换热器6-1和第二工质换热器7-1进行冷却，冷却后进入循环工质储液器8进行下一次循环；
当工质自冷换热器8和第二工质换热系统7检修或出故障时，关闭第一阀门10和第三阀门12，从膨胀机3中排出的有机工质乏汽直接进入氨冷换热器6-1进行冷却，冷却后进入循环工质储液器8进行下一次循环。
本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
Claims (2)
1.一种工质自冷式烟气余热有机朗肯循环系统，其特征在于：包括蒸发器(1)、气液分离器(2)、膨胀机(3)、发电机(4)、工质自冷换热器(5)、氨冷换热系统(6)、第二工质换热系统(7)、循环工质储液器(8)、增压泵(9)、第一阀门(10)、第二阀门(11)、第三阀门(12)和第四阀门(13)；
所述氨冷换热系统(6)包括氨冷换热器(6-1)、氨水冷却器(6-2)、氨水储液器(6-3)和氨水增压泵(6-4)；所述第二工质换热系统(7)包括第二工质换热器(7-1)、第二工质冷却器(7-2)、第二工质储液器(7-3)和第二工质增压泵(7-4)；
所述蒸发器(1)的进气口与低温烟气连接，所述蒸发器(1)的排气口与大气连通；
所述蒸发器(1)的循环介质出口与气液分离器(2)的入口连接，所述气液分离器(2)的出口与膨胀机(3)的进气口连接，所述膨胀机(3)与发电机(4)连接，所述膨胀机(3)的出气口分别与第一阀门(10)和第二阀门(11)的进口连接，所述第一阀门(10)的出口与工质自冷换热器(5)的进气口连接，所述工质自冷换热器(5)的出气口与第二工质换热器(7-1)的进口连接；所述第二阀门(11)的出口分别与氨冷换热器(6-1)的进口和第三阀门(12)的进口连接，所述氨冷换热器(6-1)的出口与循环工质储液器(8)的进口连接，所述第三阀门(12)的出口与第二工质换热器(7-1)的进口连接；所述第二工质换热器(7-1)的出口与循环工质储液器(8)的进口连接，所述循环工质储液器(8)的出口与增压泵(9)的入口连接，所述增压泵(9)的出口与工质自冷换热器(5)的进液口连接，所述工质自冷换热器(5)的出液口与第四阀门(13)的进口连接，所述第四阀门(13)的出口与蒸发器(1)的循环介质入口连接；
所述氨冷换热器(6-1)的氨水出口与氨水冷却器(6-2)的氨水进口连接，所述氨水冷却器(6-2)的氨水出口与氨水储液器(6-3)的氨水进口连接，所述氨水储液器(6-3)的氨水出口与氨水增压泵(6-4)的氨水进口连接，所述氨水增压泵(6-4)的氨水出口与氨冷换热器(6-1)的氨水进口连接；
所述第二工质换热器(7-1)的冷却液出液口与第二工质冷却器(7-2)的进液口连接，所述第二工质冷却器(7-2)的出液口与第二工质储液器(7-3)的进液口连接，所述第二工质储液器(7-3)的出液口与第二工质增压泵(7-4)的进液口连接，所述第二工质增压泵(7-4)的出液口与第二工质换热器(7-1)的冷却液进液口连接。
2.根据权利要求1所述的一种工质自冷式烟气余热有机朗肯循环系统，其特征在于：所述蒸发器(1)为四个并联交叉设置的板式换热器。
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| CN201720764685.6U CN206957777U (zh) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | 一种工质自冷式烟气余热有机朗肯循环系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107060931A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-08-18 | 山西大学 | 一种工质自冷式烟气余热有机朗肯循环系统 |
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2017
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