CN213175743U

CN213175743U - 一种利用钢渣余热发电的orc低温发电系统

Info

Publication number: CN213175743U
Application number: CN202022111069.5U
Authority: CN
Inventors: 陈怀露
Original assignee: Jiangsu Fukai Heavy Industry Machinery Co ltd
Current assignee: Jiangsu Fukai Heavy Industry Machinery Co ltd
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2021-05-11
Anticipated expiration: 2030-09-23

Abstract

本实用新型涉及一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，属于发电设备技术领域，其技术方案包括若干热闷罐、换热机构和ORC低温发电装置；所述换热机构包括与所述热闷罐的溶液进行换热的第一换热机构、与所述热闷罐的热蒸汽进行换热的第二换热机构；所述第一换热机构和第二换热机构分别与所述ORC低温发电装置连接；所述热闷罐与所述第二换热机构之间连接有蒸汽管道；所述热闷罐与所述第一换热机构之间连接有水流控制机构；所述水流控制机构基于热闷罐出水端的水温控制向所述第一换热机构供水或回流至所述热闷罐。通过采用上述技术方案能够实时监控热闷罐出水端的水温，进而控制水流流向，提高发电效率。

Description

一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统

技术领域

本实用新型属于发电设备技术领域，具体涉及一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统。

背景技术

每生产1吨钢约产生0.12～0.14吨的钢渣，2015年我国钢渣产生量约为1亿吨，钢渣余热利用几乎为0，造成巨大的能量浪费。

钢渣辊压破碎-余热自解有压热闷工艺技术，在我国首次实现了钢渣处理的连续化、设备化和自动化，其处理过程主要分两步：约1400℃的高温熔融钢渣进入辊压破碎区，在辊压破碎的同时打水冷却，过程中产生大量低压蒸汽。经过辊压破碎冷却后的钢渣约700℃；约700℃的钢渣进入有压热闷罐，在密闭的环境下间断式打水冷却，完成钢渣粉化，渣、钢分离等过程，生产过程中产生大量低压饱和蒸汽，为余热利用提供了有利条件，但热闷蒸汽具有低压，含尘，不连续的特点，难以直接利用。

ORC(Organic Rankine Cycle,有机朗肯循环)发电技术是利用有机工质沸点低的特点，以其代替水蒸汽作为循环工质进行发电的技术，实现了低温热源的发电利用。因此，将热闷蒸汽转换成连续的低温热源，利用ORC(Organic Rankine Cycle,有机朗肯循环)发电技术即可实现钢渣余热的有效利用，从而实现钢渣由能量化向能源化的转变，意义重大。

现有技术中利率ORC对钢渣热量回收利用，一种是利用热闷罐中的蒸汽进行发电，另一种是利用热闷罐中的循环水进行发电，其中，在利用热闷罐中的循环水进行发电时，由于其阶段性打水冷却的特点，由热闷罐排出的水温温度在冷却前期和后期差异相对较大，当水温温度相对较低时，利用循环水发电效果相对较差，因此，需要对热闷罐中排出的循环水进行管理。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，能够实时监控热闷罐出水端的水温，进而控制水流流向，提高发电效率。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供的一个技术方案如下：

一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，包括若干热闷罐、换热机构和ORC低温发电装置；所述换热机构包括与所述热闷罐的溶液进行换热的第一换热机构、与所述热闷罐的热蒸汽进行换热的第二换热机构；所述第一换热机构和第二换热机构分别与所述ORC低温发电装置连接；所述热闷罐与所述第二换热机构之间连接有蒸汽管道；所述热闷罐与所述第一换热机构之间连接有水流控制机构；所述水流控制机构基于热闷罐出水端的水温控制向所述第一换热机构供水或回流至所述热闷罐。

优选的，所述第一换热机构包括第一热循环管道和第二热循环管道，所述第一热循环管道和第二热循环管道热量交换；所述第二热循环管道连接所述ORC低温发电装置；所述水流控制机构包括与热闷罐出水端连接的出水管道，所述出水管道通过三通接头分别连接有进水管道和回流管道，所述进水管道连接第一热循环管道的进水端；所述回流管道连接热闷罐；在所述出水管道内设置有温度传感器，在所述进水管道上设置有第一电磁阀，所述回流管道上设置有第二电磁阀；当所述温度传感器检测的温度高于或等于预设值时，所述第一电磁阀打开，第二电磁阀关闭，当所述温度传感器检测的温度低于所述预设值时，所述第一电磁阀关闭，所述第二电磁阀打开。

优选的，所述出水管道上设置有过滤池，所述过滤池包括一级过滤腔和二级过滤腔，所述一级过滤腔和二级过滤腔之间连接有上挡板和下挡板，所述上挡板和下挡板之间形成连接口；所述第二过滤腔内设置有堰板；所述堰板远离下挡板的一端连接所述三通接头。

优选的，所述堰板的上端高于所述连接口。

优选的，所述利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统还包括集水池；每一个所述热闷罐上的回流管道分别连接所述集水池；所述集水池分别连接所述热闷罐，所述热闷罐上连接有外供水管；所述第一热循环管道的出水端连接所述集水池。

优选的，所述第二换热机构包括第三热循环管道和第四热循环管道，所述第三热循环管道和第四热循环管道热量交换；所述第四热循环管道连接所述ORC低温发电装置；所述第三热循环管道的进气端连接所述蒸汽管道，所述第三热循环管道的出气端连接有液化管道，所述液化管道连接所述集水池。

优选的，所述第二热循环管道和第四热循环管道的出气端分别连通有供气管道，所述供气管道连接所述ORC低温发电装置。

优选的，所述ORC低温发电装置包括有机透平、冷凝器、加压泵和发电机，所述有机透平与所述换热机构之间连接供气管道；所述有机透平带动所述发电机发电；所述有机透平和所述冷凝器之间连接有冷凝管；所述冷凝器的出液端与加压泵之间连接有蓄液罐，所述加压泵通过管道连接所述换热机构。

优选的，所述出水管道上设置有控制阀门。

本实用新型提供的一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，通过设置的第一换热机构和第二换热机构可以同时利用热闷罐中产生的热蒸汽、热溶液进行发电，同时，通过设置的水流控制机构可以实时检测热熔液中的温度，基于相关温度值控制发电或者回到热闷罐中二次冷却。在一定程度上提高了发电效率，同时提高了冷却效果。

附图说明

图1为本实用新型的一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统的框图；

图2为本实用新型的一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统中突出水流控制机构的框图；

图3为本实用新型的一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统中突出过滤池的示意图；

图4为本实用新型的一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统中突出ORC低温发电装置的框图。

图中附图标记：100、热闷罐；110、外供水管；200、换热机构；210、第一换热机构；211、第一热循环管道；212、第二热循环管道；220、第二换热机构；221、第三热循环管道；222、第四热循环管道；223、液化管道；300、ORC低温发电装置；310、机透平；320、冷凝器；330、冷凝管；340、发电机；350、蓄液罐；360、供气管道；370、加压泵；400、蒸汽管道；500、水流控制机构；510、出水管道；520、三通接头；530、进水管道；540、回流管道；550、温度传感器；560、第一电磁阀；570、第二电磁阀；580、控制阀门；600、过滤池；610、一级过滤腔；620、二级过滤腔；630、上挡板；640、下挡板；650、连接口；660、堰板；700、集水池。

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，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

本实用新型提供了一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，参见图1-图4，包括若干热闷罐100、换热机构200和ORC低温发电装置300；换热机构200包括与热闷罐100的溶液进行换热的第一换热机构210、与热闷罐100的热蒸汽进行换热的第二换热机构220；第一换热机构210和第二换热机构220分别与ORC低温发电装置300连接；热闷罐100与第二换热机构220之间连接有蒸汽管道400；热闷罐100与第一换热机构210之间连接有水流控制机构500。水流控制机构500基于热闷罐100出水端的水温控制向第一换热机构210供水或回流至热闷罐100。在使用时，热闷罐100内的蒸汽通过蒸汽管道400传递至第二换热机构220进行换热，热闷罐100内的液体经过水流控制机构500后，进入第一换热机构210或再次进入热闷罐100中进行冷却。

第一换热机构210包括第一热循环管道211和第二热循环管道212，第一热循环管道211和第二热循环管道212进行热量交换；其中，第一热循环管道211连接水流控制机构500，第二热循环管道212连接ORC低温发电装置300。

具体的，水流控制机构500包括与热闷罐100出水端连接的出水管道510，出水管道510通过三通接头520分别连接有进水管道530和回流管道540，进水管道530连接第一热循环管道211的进水端，回流管道540连接热闷罐100；在出水管道510内设置有温度传感器550，在进水管道530上设置有第一电磁阀560，回流管道540上设置有第二电磁阀570；当温度传感器550检测的温度高于或等于预设值时，第一电磁阀560打开，第二电磁阀570关闭，当温度传感器550检测的温度低于预设值时，第一电磁阀560关闭，第二电磁阀570打开。其中，预设温度为80-85摄氏度。

出水管道510上设置有过滤池600，过滤池600包括一级过滤腔610和二级过滤腔620，一级过滤腔610和二级过滤腔620之间连接有上挡板630和下挡板640，上挡板630和下挡板640之间形成连接口650；二级过滤腔620内设置有堰板660；堰板660远离下挡板640的一端连接三通接头520，堰板660的上端高于所述连接口650。通过设置于上挡板630和下挡板640之间的连接口650，出水管道510内部的水流可以沿着连接口650流入二级过滤腔620内，同时，在一级过滤腔610内可以对液体内部的金属、杂质进行初步过滤，同时，由于堰板660的高度高于连接口650的高度，水在进入二级过滤腔620时，需要漫过堰板660，从而，可以去除水体内部的漂浮物。在一定程度上过滤水体，使其更好的进行热量传递，且在传递过程中不容易发生堵塞。

同时，在每一个出水管道510上设置有控制阀门580。从而控制热闷罐是否释放溶液。

其中，利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统还包括集水池700；每一个热闷罐100上的回流管道540分别连接集水池700；集水池700分别连接热闷罐100，热闷罐100上连接有外供水管110；水流经过回流管道540进入集水池700后，可以选择向不同的热闷罐中注水。

第一热循环管道211的出水端连接集水池700。其中，第一热循环管道211经过换热之后，液体温度降低，通过该管道可以对换热后的液体进行收集，使其对热闷罐内的钢渣进行二次冷却。

第二换热机构220包括第三热循环管道221和第四热循环管道222，第三热循环管道221和第四热循环管道222热量交换；第四热循环管道222连接ORC低温发电装置300。第三热循环管道221的进气端连接蒸汽管道400，第三热循环管道221的出气端连接有液化管道223，液化管道223连接集水池700。蒸汽在经过第三热循环管道221热量交换之后，温度下降，部分蒸汽液化形成水滴，通过液化管道223可以供蒸汽持续液化，且使其液化后的液体回流至集水池700内，以供循环利用。

第二热循环管道212和第四热循环管道222的出气端分别连通有供气管道360，供气管道360连接ORC低温发电装置300。

ORC低温发电装置300包括有机透平310、冷凝器320、加压泵370和发电机340，有机透平310与换热机构200之间连接供气管道360；有机透平310带动发电机340发电；有机透平310和冷凝器320之间连接有冷凝管330；冷凝器320的出液端与加压泵370之间连接有蓄液罐350，加压泵370通过管道连接换热机构200。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，其特征在于：包括若干热闷罐(100)、换热机构(200)和ORC低温发电装置(300)；

所述换热机构(200)包括与所述热闷罐(100)的溶液进行换热的第一换热机构(210)、与所述热闷罐(100)的热蒸汽进行换热的第二换热机构(220)；所述第一换热机构(210)和第二换热机构(220)分别与所述ORC低温发电装置(300)连接；

所述热闷罐(100)与所述第二换热机构(220)之间连接有蒸汽管道(400)；

所述热闷罐(100)与所述第一换热机构(210)之间连接有水流控制机构(500)；所述水流控制机构(500)基于热闷罐(100)出水端的水温控制向所述第一换热机构(210)供水或回流至所述热闷罐(100)。

2.根据权利要求1所述的利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，其特征在于：所述第一换热机构(210)包括第一热循环管道(211)和第二热循环管道(212)，所述第一热循环管道(211)和第二热循环管道(212)热量交换；所述第二热循环管道(212)连接所述ORC低温发电装置(300)；

所述水流控制机构(500)包括与热闷罐(100)出水端连接的出水管道(510)，所述出水管道(510)通过三通接头(520)分别连接有进水管道(530)和回流管道(540)，所述进水管道(530)连接第一热循环管道(211)的进水端；所述回流管道(540)连接热闷罐(100)；

在所述出水管道(510)内设置有温度传感器(550)，在所述进水管道(530)上设置有第一电磁阀(560)，所述回流管道(540)上设置有第二电磁阀(570)；

当所述温度传感器(550)检测的温度高于或等于预设值时，所述第一电磁阀(560)打开，第二电磁阀(570)关闭，当所述温度传感器(550)检测的温度低于所述预设值时，所述第一电磁阀(560)关闭，所述第二电磁阀(570)打开。

3.根据权利要求2所述的利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，其特征在于：所述出水管道(510)上设置有过滤池(600)，所述过滤池(600)包括一级过滤腔(610)和二级过滤腔(620)，所述一级过滤腔(610)和二级过滤腔(620)之间连接有上挡板(630)和下挡板(640)，所述上挡板(630)和下挡板(640)之间形成连接口(650)；所述二级过滤腔(620)内设置有堰板(660)；所述堰板(660)远离下挡板(640)的一端连接所述三通接头(520)。

4.根据权利要求3所述的利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，其特征在于：所述堰板(660)的上端高于所述连接口(650)。

5.根据权利要求2所述的利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，其特征在于：所述利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统还包括集水池(700)；每一个所述热闷罐(100)上的回流管道(540)分别连接所述集水池(700)；

所述集水池(700)分别连接所述热闷罐(100)，所述热闷罐(100)上连接有外供水管(110)；

所述第一热循环管道(211)的出水端连接所述集水池(700)。

6.根据权利要求5所述的利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，其特征在于：所述第二换热机构(220)包括第三热循环管道(221)和第四热循环管道(222)，所述第三热循环管道(221)和第四热循环管道(222)热量交换；

所述第四热循环管道(222)连接所述ORC低温发电装置(300)；所述第三热循环管道(221)的进气端连接所述蒸汽管道(400)，所述第三热循环管道(221)的出气端连接有液化管道(223)，所述液化管道(223)连接所述集水池(700)。

7.根据权利要求6所述的利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，其特征在于：所述第二热循环管道(212)和第四热循环管道(222)的出气端分别连通有供气管道(360)，所述供气管道(360)连接所述ORC低温发电装置(300)。

8.根据权利要求7所述的利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，其特征在于：所述ORC低温发电装置(300)包括有机透平(310)、冷凝器(320)、加压泵(370)和发电机(340)，所述有机透平(310)与所述换热机构(200)之间连接供气管道(360)；所述有机透平(310)带动所述发电机(340)发电；

所述有机透平(310)和所述冷凝器(320)之间连接有冷凝管(330)；

所述冷凝器(320)的出液端与加压泵(370)之间连接有蓄液罐(350)，所述加压泵(370)通过管道连接所述换热机构(200)。

9.根据权利要求2-8任一项所述的利用钢渣余热发电的ORC低温发电系统，其特征在于：所述出水管道(510)上设置有控制阀门(580)。