CN212272327U - 一种烟气余热热电联供系统 - Google Patents

Abstract

一种烟气余热热电联供系统，它涉及一种热电联供系统。本实用新型为了解决现有单独使用的有机朗肯循环低温烟气余热回收发电系统存在的回收余热利用率低的问题。本实用新型的烟气换热器与烟气余热资源连接，烟气换热器上设有烟气排放管路，第一金属管道的一端与有机朗循环单元上的蒸发器的出口端连接，第一金属管道的另一端与有机朗循环单元上的蒸发器的进口端连接，阀门一、水箱、烟气换热器、水泵和阀门四依次安装在金属管道上形成第一回路，第二金属管道的一端与水泵和阀门四之间的第一金属管道连通，第二金属管道的另一端与阀门一和水箱之间的第一金属管道连通。本实用新型用于烟气余热的合理利用。

Description

一种烟气余热热电联供系统

技术领域

本实用新型涉及一种烟气余热热电联供系统。具体涉及一种基于有机朗肯循环的烟气余热热电联供系统，属于能源动力行业。

背景技术

烟气余热资源作为一种典型的二次能源，广泛存在于各类工业生产的工艺中，是化石燃料等一次能源在利用加工过程中因为燃烧不充分等原因排放出的烟气形式的废热。目前对于温度较高的烟气废热(大于250℃)的热量回收利用手段较为成熟，但对于低于250℃的低温烟气余热资源的合理利用是个难题。

工业生产中的低温烟气大多直接排放无法直接利用，有机朗肯循环是进行低温烟气余热回收发电的有效手段之一，但单独的有机朗肯循环单元效率仅在10％左右。产生烟气废热的工业生产厂区基本都有较大的用电需求与供热需求，仍有大量的低温段烟气废热可用于厂区的供暖与用电。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有单独使用的有机朗肯循环低温烟气余热回收发电系统存在回收余热的利用低的问题。进而提供一种烟气余热热电联供系统。

本实用新型的技术方案是：一种烟气余热热电联供系统包括有机朗循环单元，它还包括烟气换热单元和供热单元，烟气换热单元串联在有机朗循环单元上，供热单元串联在烟气换热单元上；烟气换热单元包括水箱、阀门一、阀门二、烟气换热器、水泵、阀门三、阀门四、第一金属管道和第二金属管道，烟气换热器与烟气余热资源连接，烟气换热器上设有烟气排放管路，第一金属管道的一端与有机朗循环单元上的蒸发器的出口端连接，第一金属管道的另一端与有机朗循环单元上的蒸发器的进口端连接，阀门一、水箱、烟气换热器、水泵和阀门四依次安装在金属管道上形成第一回路，第二金属管道的一端与水泵和阀门四之间的第一金属管道连通，第二金属管道的另一端与阀门一和水箱之间的第一金属管道连通，阀门三、供热单元和阀门二依次安装在第二金属管道上形成第二回路。

进一步地，阀门一、水箱、烟气换热器、水泵和阀门四顺时针安装在金属管道上形成第一换热回路。

进一步地，阀门三、供热单元和阀门二逆时针安装在第二金属管道上形成第二供热回路。

进一步地，供热单元包括换热站、用户用热输入管路和待加热介质输入管路，换热站串联在第二供热回路的第二金属管道上，用户用热输入管路和待加热介质输入管路分别与换热站连接。

进一步地，用户用热输入管路和待加热介质输入管路的管路均为金属管路。

进一步地，有机朗循环单元包括透平、冷凝器、储液罐、有机工质循环泵、蒸发器和管路，管路的两端分别与蒸发器的输出端和输入端连接，透平、冷凝器、储液罐和有机工质循环泵依次安装在管路上，冷凝器上设有冷水进水端和冷水回水端。

进一步地，透平、冷凝器、储液罐和有机工质循环泵顺时针安装在管路上。

进一步地，有机朗循环单元还包括发动机，发动机与透平连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

1、本实用新型针对烟气余热资源的热量回收将有机朗肯循环发电技术与供热技术相结合，根据拥有烟气余热资源工业厂区的实际需求，可合理实现余热资源的高效合理利用，提高相关企业的采暖与用电效率，从而减小对环境的影响。

2、本实用新型通过设立有机朗肯循环单元、供热单元、烟气换热单元的热电联供系统，烟气换热单元中的水吸收烟气余热热量，并根据厂区的供热与用电需求调整相关阀门控制热水分别进入到有机朗肯循环单元加热有机工质进行发电、进入供热单元供热，实现了烟气余热资源的合理梯级利用。

3、本实用新型通过烟气换热单元与有机朗循环单元、供热单元的联合循环，将余热利用率可提高至40％-50％，实现了低温段烟气余热资源的充分回收利用，降低了工业生产厂区的运营成本，减少了对环境的热污染。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种烟气余热热电联供系统包括有机朗循环单元A，它还包括烟气换热单元B和供热单元C，烟气换热单元B串联在有机朗循环单元A上，供热单元C串联在烟气换热单元B上；烟气换热单元B包括水箱2、阀门一3、阀门二4、烟气换热器5、水泵7、阀门三8、阀门四9、第一金属管道D和第二金属管道E，烟气换热器5与烟气余热资源1连接，烟气换热器5上设有烟气排放管路6，第一金属管道D的一端与有机朗循环单元A上的蒸发器20的出口端连接，第一金属管道D 的另一端与有机朗循环单元A上的蒸发器20的进口端连接，阀门一3、水箱2、烟气换热器5、水泵7和阀门四9依次安装在金属管道D上形成第一回路，第二金属管道E的一端与水泵7和阀门四9之间的第一金属管道D连通，第二金属管道E的另一端与阀门一3和水箱2之间的第一金属管道D连通，阀门三8、供热单元C和阀门二4依次安装在第二金属管道E上形成第二回路。

本实施方式的有机朗肯循环单元满足用户的用电需求，供热单元满足用户的热需求。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的阀门一3、水箱2、烟气换热器5、水泵7和阀门四9顺时针安装在金属管道D上形成第一换热回路。如此设置，便于将经过烟气换热器5后的介质输送到蒸发器20中将热量传递给有机朗循环单元A中的有机工质用于发电。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的阀门三8、供热单元C和阀门二4逆时针安装在第二金属管道E上形成第二供热回路。如此设置，做为另外一个回路，便于将经过烟气换热器5后的介质输送到换热站11中将热量传递给供热单元C中的待加热介质，用于给用户供热水。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的供热单元C包括换热站11、用户用热输入管路10和待加热介质输入管路12，换热站11串联在第二供热回路的第二金属管道E上，用户用热输入管路10和待加热介质输入管路12分别与换热站11连接。如此设置，结构简单，通过用户形成了一个完整的水循环系统，不断的向用户供给热水，换热的冷却水回流继续换热，节约水资源，换热效率高。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的用户用热输入管路10和待加热介质输入管路12的管路均为金属管路。如此设置，使用寿命高。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的有机朗循环单元A包括透平18、冷凝器16、储液罐14、有机工质循环泵13、蒸发器20和管路F，管路F的两端分别与蒸发器20的输出端和输入端连接，透平18、冷凝器16、储液罐14和有机工质循环泵 13依次安装在管路F上，冷凝器16上设有冷水进水端15和冷水回水端17。如此设置，便于做功发电，使得烟气的余热资源得到更好的利用。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的透平18、冷凝器16、储液罐14和有机工质循环泵13顺时针安装在管路F上。如此设置，密封效果好。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的有机朗循环单元A还包括发动机19，发动机19与透平18连接。如此设置，便于实现发电。其它组成和连接关系与具体实施方式一至七任意一项相同。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的热电联供方法，它包括以下步骤：

步骤一：烟气余热资源1的换热；

回收的低温烟气余热资源1进入烟气换热器5与烟气换热单元B的水进行换热，烟气换热单元B的水储存在水箱2中，由水泵7加压做功后流入烟气换热器5，吸收烟气热量后分别通过阀门四9进入有机朗肯循环单元A，通过阀门三8进入供热单元C；

步骤二：有机朗肯循环单元A和供热单元C中水介质换热；

通过烟气换热单元B中的阀门四9的水通过蒸发器20将热量传递给有机朗肯循环单元 A中的有机工质，通过阀门三8的烟气换热单元B中的水通过换热站11将热量传递给供热单元中的待加热介质12；

步骤三：根据工况要求调解阀门开度；

当工业生产厂区的供热温度要求高于80℃时，开大阀门二4与阀门三8，减小阀门一 3与阀门四9；

当工业生产厂区的用电量需求大于厂区自备电厂发电量时，开大阀门一3与阀门四9，减小阀门二4与阀门三8；

步骤四：供热单元C实现对用户的供热和回流换热；

供热单元C中的待加热介质在换热站11吸收烟气换热单元B中的水的热量后进入用户用热输入管路10，用户用热端供热完毕降温后通过待加热介质输入管路12再次流回换热站11，进而流入烟气换热单元B中进行循环换热，完成供热单元C的供热和回流换热；

步骤五：有机朗肯循环单元A实现对用户的供电；

有机朗肯循环单元A中的有机工质转变为90-120℃的高温气态工质后，进入透平18 从而带动透平18旋转做功，透平18带动发电机19发电，经透平18做功后的气态有机工质进入冷凝器16内被厂区内的冷却水15冷凝为30-40℃的低温液态工质，低温液态有机工质再经由有机工质泵13加压进入蒸发器20，完成有机朗肯循环单元A的供电。

本实施方式的供热单元的待加热介质为液态水。

具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤四中的有机朗肯循环单元A有机工质为R134a或R245fa。其它组成和连接关系与具体实施方式一至九任意一项相同。

以上所述仅对本实用新型的优选实施例进行了描述，但本实用新型并不局限于上述具体实施方式，本领域的技术人员在本实用新型的启示之下，在不脱离实用新型宗旨下，对本实用新型的特征和实施例进行的各种修改或等同替换以适应具体情况均不会脱离本实用新型的精神和权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种烟气余热热电联供系统，它包括有机朗循环单元(A)，其特征在于：它还包括烟气换热单元(B)和供热单元(C)，烟气换热单元(B)串联在有机朗循环单元(A)上，供热单元(C)串联在烟气换热单元(B)上；

烟气换热单元(B)包括水箱(2)、阀门一(3)、阀门二(4)、烟气换热器(5)、水泵(7)、阀门三(8)、阀门四(9)、第一金属管道(D)和第二金属管道(E)，

烟气换热器(5)与烟气余热资源(1)连接，烟气换热器(5)上设有烟气排放管路(6)，第一金属管道(D)的一端与有机朗循环单元(A)上的蒸发器(20)的出口端连接，第一金属管道(D)的另一端与有机朗循环单元(A)上的蒸发器(20)的进口端连接，阀门一(3)、水箱(2)、烟气换热器(5)、水泵(7)和阀门四(9)依次安装在金属管道(D)上形成第一回路，第二金属管道(E)的一端与水泵(7)和阀门四(9)之间的第一金属管道(D)连通，第二金属管道(E)的另一端与阀门一(3)和水箱(2)之间的第一金属管道(D)连通，阀门三(8)、供热单元(C)和阀门二(4)依次安装在第二金属管道(E)上形成第二回路。

2.根据权利要求1所述的一种烟气余热热电联供系统，其特征在于：阀门一(3)、水箱(2)、烟气换热器(5)、水泵(7)和阀门四(9)顺时针安装在金属管道(D)上形成第一换热回路。

3.根据权利要求2所述的一种烟气余热热电联供系统，其特征在于：阀门三(8)、供热单元(C)和阀门二(4)逆时针安装在第二金属管道(E)上形成第二供热回路。

4.根据权利要求3所述的一种烟气余热热电联供系统，其特征在于：供热单元(C)包括换热站(11)、用户用热输入管路(10)和待加热介质输入管路(12)，换热站(11)串联在第二供热回路的第二金属管道(E)上，用户用热输入管路(10)和待加热介质输入管路(12)分别与换热站(11)连接。

5.根据权利要求4所述的一种烟气余热热电联供系统，其特征在于：用户用热输入管路(10)和待加热介质输入管路(12)的管路均为金属管路。

6.根据权利要求5所述的一种烟气余热热电联供系统，其特征在于：有机朗循环单元(A)包括透平(18)、冷凝器(16)、储液罐(14)、有机工质循环泵(13)、蒸发器(20)和管路(F)，管路(F)的两端分别与蒸发器(20)的输出端和输入端连接，透平(18)、冷凝器(16)、储液罐(14)和有机工质循环泵(13)依次安装在管路(F)上，冷凝器(16)上设有冷水进水端(15)和冷水回水端(17)。

7.根据权利要求6所述的一种烟气余热热电联供系统，其特征在于：透平(18)、冷凝器(16)、储液罐(14)和有机工质循环泵(13)顺时针安装在管路(F)上。

8.根据权利要求7所述的一种烟气余热热电联供系统，其特征在于：有机朗循环单元(A)还包括发动机(19)，发动机(19)与透平(18)连接。

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