CN211950617U - 一种回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，包括由膨胀机、冷凝器和蒸发器构成的朗肯循环系统，所述膨胀机的排气口依序经过所述冷凝器的第一管和所述蒸发器的第二管后连接所述膨胀机的进气口；所述冷凝器的第二管与冷却塔串接成闭环的冷凝循环系统；所述蒸发器的第一管与前置换热器的第二管串接成闭环的热水系统；该前置换热器的第一管的进口和出口分别连接高压闪蒸罐和低压闪蒸罐；所述高压闪蒸罐还同时经过冷却器后连接所述低压闪蒸罐；所述膨胀机连接发电机。本实用新型设计合理，控制方便，可将黑水闪蒸汽的余热充分回收，应用于朗肯循环系统的发电，有效提高了能源的利用率，实现生态环境的可持续发展。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热能系统，尤其是一种有机朗肯循环发电系统，具体的说是一种回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统。
背景技术
节能减排是我国能源发展的基本国策，减少能源浪费和降低污染物排放是节能减排的核心内容。在煤化工生产过程中,产生大量的高温含渣黑水，黑水进入高压闪蒸罐生成黑水闪蒸汽。黑水闪蒸汽的余热回收利用是煤化工企业的重要节能减排内容。
目前，通用的做法是将黑水闪蒸汽通过冷却器冷却成冷凝液，冷凝液再进入低压闪蒸罐回用。这种方式黑水闪蒸汽的余热处于浪费的状态，不仅不产生经济效益，而且消耗大量的循环冷却水。因此，需要对现有的工艺进行改进，提高系统综合能源利用率。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对当前在黑水闪蒸汽使用上遇到的问题，提供一种回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，可将黑水闪蒸汽的余热充分回收，并将其应用于发电，有效提高了能源的利用率，实现节能环保。
本实用新型的技术方案是：
一种回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，包括由膨胀机、发电机、冷凝器和蒸发器构成的有机朗肯循环发电系统，所述膨胀机的排气口依序经过所述冷凝器的第一管和所述蒸发器的第二管后连接所述膨胀机的进气口；所述冷凝器的第二管与冷却塔串接成闭环的冷凝循环系统；所述蒸发器的第一管与前置换热器的第二管串接成闭环的热水系统；该前置换热器的第一管的进口和出口分别连接高压闪蒸罐和低压闪蒸罐；所述膨胀机连接发电机。
进一步的，还包括冷却器；该冷却器的进口和出口分别连接所述高压闪蒸罐和所述低压闪蒸罐。
进一步的，所述冷却器的进口端和出口端分别设有阀门；所述前置换热器第一管的进口端和出口端分别设有阀门。
进一步的，所述热水系统的回路中串接热水泵；该热水系统还连接定压补水装置。
进一步的，所述蒸发器与所述冷凝器之间串接工质泵。
进一步的，所述冷凝循环系统中串接冷却水泵。
进一步的，还包括预热器；该预热器的第一管串接在蒸发器第一管的后端，其第二管串接在所述蒸发器第二管的前端。
进一步的，还包括回热器；该回热器并接在所述冷凝器第一管上。
进一步的，所述前置换热器的第二管与所述蒸发器的第一管之间设有旁路；该旁路上设有调节阀。
本实用新型的有益效果：
本实用新型设计合理，控制方便，可将黑水闪蒸汽的余热充分回收，应用于有机朗肯循环系统的发电，有效提高了能源的利用率，实现生态环境的可持续发展。
附图说明
图1是实施例一的系统结构示意图。
图2是实施例二的系统结构示意图。
图3是实施例三的系统结构示意图。
图4是实施例四的系统结构示意图。
其中：1-高压闪蒸罐；2-阀门I；3-冷却器；4-阀门II；5-阀门III；6-前置换热器；7-阀门IV；8-热水泵；9-定压补水装置；10-蒸发器；11-低压闪蒸罐；12-工质泵；13-膨胀机；14-发电机；15-冷凝器；16-冷却水泵；17-冷却塔；18-预热器；19-回热器；20-旁路调节阀。图中箭头为介质流向。
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说明。
实施例一，如图1所示。
一种回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，包括高压闪蒸罐1、冷却器3、前置换热器6、定压补水装置9、低压闪蒸罐11、蒸发器10、膨胀机13、发电机14、冷凝器15和冷却塔17。
所述膨胀机13的排气口依序经过所述冷凝器15的第一管、工质泵12和所述蒸发器10的第二管后连接所述膨胀机13的进气口。同时，该膨胀机13连接发电机14，形成有机朗肯循环系统。该有机朗肯循环系统中的工质可选用R134a、R245fa等有机工质，使其可在低温条件（80-300℃）下获得较高的蒸汽压力。
所述冷凝器15的第二管经过冷却水泵16后与冷却塔17连接，并形成冷凝循环系统，对所述膨胀机13的排气中进行冷却。
所述蒸发器10第一管的出口经过热水泵8和所述前置换热器6的第二管后，连接到该蒸发器10第一管的进口，形成闭环的热水系统。同时，所述前置换热器6的第一管的进口和出口分别连接所述高压闪蒸罐1和低压闪蒸罐11。可将高压闪蒸汽的余热通过热水系统传递给有机朗肯循环系统中的工质，使该工质升温后供膨胀机做功。所述压补水装置连接到所述蒸发器10第一管的出口端，可对热水系统进行定压，避免热水在超过100℃时汽化。同时，还可为热水系统进行补水。所述热水泵8为工频泵。所述定压补水装置可采用全膜式气压定压补水装置。
所述高压闪蒸罐1还同时经过所述冷却器3后连接所述低压闪蒸罐11。所述冷却器3的进口和出口分别设有阀门I2和阀门II4，并在所述前置换热器6的第一管的进口和出口分别设有阀门III5和阀门IV7，可控制闪蒸汽的流向，为后续维护操作创造有利条件。
所述冷却器3、蒸发器10、冷凝器15和前置换热器6均可采用BEM型单程壳体封头管箱式换热器。
本实用新型的工作过程为：
通过前置换热器回收黑水闪蒸汽余热，通过闭式热水系统将热量传递给有机朗肯循环系统，驱动膨胀机做功，带动发电机发电。黑水闪蒸汽含有一定成分的腐蚀性气体，前置换热器采用耐腐蚀的不锈钢材质。前置换热器与冷却器并联布置，在有机朗肯循环发电机组检修维护时，可切换到冷却器运行。正常运行时，阀门I和阀门II关闭，阀门III和阀门IV打开，黑水闪蒸汽从高压闪蒸罐出来之后，进入前置换热器，换完热之后的凝水再进入低压闪蒸罐。黑水闪蒸汽含有一定成分的易燃易爆气体，通过闭式热水系统使黑水闪蒸汽与有机朗肯循环系统发电系统隔离，有机朗肯循环发电系统可以布置在非防爆区，降低系统成本。热水泵采用变频控制，闭式热水系统流量可调节，可根据黑水闪蒸汽负荷波动调节热水流量，维持有机朗肯循环系统在最佳工况发电。有机工质液体通过工质泵加压后进入蒸发器，在蒸发器中吸热，由液体变为气体，气体推动膨胀机做功，膨胀机带动发电机发电。做完功的有机工质气体从膨胀机排出，进入冷凝器被冷却为液体，进入工质泵完成整个有机朗肯循环。冷却水在冷凝器中与膨胀机排出的有机工质气体进行换热，然后，温度升高的冷却水再通过冷却塔降温，再通过冷却水泵完成冷却循环。所述朗肯循环发电系统膨胀机采用透平，具有较高的发电效率。在朗肯循环发电系统检修维护时，阀门I和阀门II打开，阀门III和阀门IV关闭，黑水闪蒸汽从高压闪蒸罐出来之后，进入冷却器，换完热之后的凝水再进入低压闪蒸罐，从而，可使整个系统的维护更加方便。
实施例二，如图2所示。
本实施例二与实施例一的结构基本相同，主要区别在于：本实施例二还包括预热器18。该预热器18的第一管串接在所述蒸发器10第一管的后端，其第二管串接在所述蒸发器10第二管的前端。运行时，有机工质液体通过工质泵加压后先进入预热器预热，然后进入蒸发器吸热，可以进一步提升有机工质的温度，提高膨胀机的功效。
实施例三，如图3所示。
本实施例三与实施例一的结构基本相同，主要区别在于：本实施例三还包括回热器19。该回热器19并接在所述冷凝器15的第一管上。运行时，做完功的有机工质气体从膨胀机排出，先进入回热器，然后进入冷凝器被冷却为液体。在所述回热器中，膨胀机的排气的余热与液态的有机工质进行换热，使有机工质的温度得到提升，提高有机朗肯循环系统的效率。
实施例四，如图4所示。
本实施例四与实施例一的结构基本相同，主要区别在于：本实施例四中，在所述前置换热器6的第二管与蒸发器10的第一管之间设有旁路，并在该旁路上设有调节阀20。运行时，可通过该调节阀来调节黑水闪蒸汽负荷波动调节热水流量，维持有机朗肯循环系统处于最佳发电工况。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (9)
1.一种回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，包括由膨胀机、发电机、冷凝器和蒸发器构成的朗肯循环发电系统，其特征是：所述膨胀机的排气口依序经过所述冷凝器的第一管和所述蒸发器的第二管后连接所述膨胀机的进气口；所述冷凝器的第二管与冷却塔串接成闭环的冷凝循环系统；所述蒸发器的第一管与前置换热器的第二管串接成闭环的热水系统；该前置换热器的第一管的进口和出口分别连接高压闪蒸罐和低压闪蒸罐；所述膨胀机连接发电机。
2.根据权利要求1所述的回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，其特征是：还包括冷却器；该冷却器的进口和出口分别连接所述高压闪蒸罐和所述低压闪蒸罐。
3.根据权利要求2所述的回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，其特征是：所述冷却器的进口端和出口端分别设有阀门；所述前置换热器第一管的进口端和出口端分别设有阀门。
4.根据权利要求1所述的回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，其特征是：所述热水系统的回路中串接热水泵；该热水系统还连接定压补水装置。
5.根据权利要求1所述的回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，其特征是：所述蒸发器与所述冷凝器之间串接工质泵。
6.根据权利要求1所述的回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，其特征是：所述冷凝循环系统中串接冷却水泵。
7.根据权利要求1所述的回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，其特征是：还包括预热器；该预热器的第一管串接在蒸发器第一管的后端，其第二管串接在所述蒸发器第二管的前端。
8.根据权利要求1所述的回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，其特征是：还包括回热器；该回热器并接在所述冷凝器第一管上。
9.根据权利要求1所述的回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统，其特征是：所述前置换热器的第二管与所述蒸发器的第一管之间设有旁路；该旁路上设有调节阀。
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| CN111287817A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-06-16 | 南京天加热能技术有限公司 | 一种回收黑水闪蒸汽余热的有机朗肯循环发电系统 |
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