CN217582259U - 一种利用热水热量的朗肯循环发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用热水热量的朗肯循环发电系统。发电系统设有闪蒸罐(1)、汽轮机(2)、发电机(3)、凝汽器(4)、热水总管(15)、热水管道(81)、蒸汽管道(11)、乏汽管道(10)、第一冷媒水管道(91)、第二冷媒水管道(92)、凝结水管道(12)、溴化锂制冷机组(7)。第一冷媒水管道(91)设于溴化锂制冷机组蒸发器冷媒水出口与凝汽器(4)冷媒水入口之间，第二冷媒水管道(92)设于凝汽器(4)冷媒水出口与溴化锂制冷机组蒸发器冷媒水入口之间，溴化锂制冷机组发生器热水出口与凝结水管道(12)之间设有热水排出管道(82)。本实用新型可用于石油化工厂等企业中，利用低温热水的余热发电。

Description

一种利用热水热量的朗肯循环发电系统

技术领域

本实用新型属于工业余热回收发电技术领域，涉及一种利用热水热量的朗肯循环发电系统。

背景技术

石油化工厂存在着大量的低温热，为了降低工厂能量消耗，低温热的合理利用成为重要的一环。低温热利用的一个途径是热水扩容发电，即饱和蒸汽的朗肯循环发电。工厂工艺过程一定时，热水的温度无法改变，只能按现状使用，不能通过提高热水温度来提高朗肯循环发电的效率。在朗肯循环发电系统中，汽轮机排出的乏汽进入凝汽器被冷媒水冷却；进入凝汽器的冷媒水在空气中冷却，温度较高，一般为30～35℃，使朗肯循环发电的效率较低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种利用热水热量的朗肯循环发电系统，以解决现有朗肯循环发电系统中进入凝汽器的冷媒水的温度较高、使朗肯循环发电的效率较低的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种利用热水热量的朗肯循环发电系统，设有闪蒸罐、汽轮机、发电机、凝汽器、热水总管、热水管道、蒸汽管道、乏汽管道、第一冷媒水管道、第二冷媒水管道、凝结水管道，闪蒸罐设置1～3个，其特征在于：利用热水热量的朗肯循环发电系统还设有溴化锂制冷机组，溴化锂制冷机组设有溴化锂制冷机组蒸发器、溴化锂制冷机组发生器，第一冷媒水管道设于溴化锂制冷机组蒸发器冷媒水出口与凝汽器冷媒水入口之间，第二冷媒水管道设于凝汽器冷媒水出口与溴化锂制冷机组蒸发器冷媒水入口之间，溴化锂制冷机组发生器热水出口与凝结水管道之间设有热水排出管道，闪蒸罐设置1个时，该闪蒸罐与热水总管相连，热水管道设于该闪蒸罐热水出口与溴化锂制冷机组发生器热水入口之间，闪蒸罐设置2～3个时，第一个闪蒸罐与热水总管相连，热水管道设于最后一个闪蒸罐热水出口与溴化锂制冷机组发生器热水入口之间，相邻的两个闪蒸罐之间设有罐间热水管道。

采用本实用新型，具有如下的有益效果：本实用新型用溴化锂制冷机组降低进入凝汽器、用于冷却乏汽的冷媒水的温度，进入凝汽器的冷媒水的温度一般为7～20℃，低于空气冷却的进入凝汽器的冷媒水的温度(一般为30～35℃)，因此能显著提高朗肯循环发电的效率。进入凝汽器的冷媒水的温度每降低5℃，朗肯循环发电的效率大约可提高1.2％。此外，本实用新型以低温热水作为热源驱动溴化锂制冷机组，将热水的热量在溴化锂制冷机组进行了利用，又提高了低温热利用的效率。

本实用新型可用于石油化工厂等企业中，利用低温热水的余热发电。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。

附图说明

图1是本实用新型设置1个闪蒸罐的利用热水热量的朗肯循环发电系统的示意图。

图2是本实用新型设置2个闪蒸罐的利用热水热量的朗肯循环发电系统的示意图。

图3是本实用新型设置3个闪蒸罐的利用热水热量的朗肯循环发电系统的示意图。

图1至图3中，相同附图标记表示相同的技术特征。附图标记表示：1—闪蒸罐；2—汽轮机；3—发电机；4—凝汽器；5—凝结水泵；6—循环水泵；7—溴化锂制冷机组；81—热水管道；82—热水排出管道；91—第一冷媒水管道；92—第二冷媒水管道；10—乏汽管道；11—蒸汽管道；12—凝结水管道；13—冷媒水泵；14—循环水管；15—热水总管；16—罐间热水管道；17—热水分流管；18—工艺装置；19—热水分流泵；20—钢丝网分离器。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本实用新型利用热水热量的朗肯循环发电系统(简称为发电系统)设有闪蒸罐1、汽轮机2、发电机3、凝汽器4、热水总管15、热水管道81、循环水泵6、蒸汽管道11、乏汽管道10、第一冷媒水管道91、第二冷媒水管道92、冷媒水泵13、凝结水管道12、凝结水泵5。汽轮机2是一个叶轮机械，蒸汽在其中膨胀、推动叶轮旋转、带动同轴的发电机3发电。凝汽器4是一个蒸汽和冷媒水的换热器，蒸汽走壳程，冷媒水走管程。乏汽管道10设于汽轮机2乏汽出口与凝汽器4乏汽入口之间，凝结水管道12设于凝汽器4凝结水出口与工艺装置18凝结水入口之间，凝结水泵5设于凝结水管道12上。

闪蒸罐1包括一个圆筒形筒体，圆筒形筒体的顶部和底部用球形或椭球形封头封堵。闪蒸罐1的上部设置钢丝网分离器20，闪蒸罐1中产生的蒸汽全部通过钢丝网分离器20，得到干度为90％～97％的饱和蒸汽(百分数为质量百分数)。闪蒸罐1一般设置1～3个，图1所示设置的是1个，图2所示设置的是2个，图3所示设置的是3个。每个闪蒸罐1上部的蒸汽出口与汽轮机2的蒸汽入口之间设有所述的蒸汽管道11。闪蒸罐1设置2～3个、蒸汽管道11为2～3根时，蒸汽管道11的出口连接于汽轮机2的不同蒸汽入口位置。

本实用新型的发电系统设有溴化锂制冷机组7，溴化锂制冷机组7是现有的定型设备，设有溴化锂制冷机组蒸发器、溴化锂制冷机组发生器、溴化锂制冷机组凝汽器、循环水管14，溴化锂制冷机组凝汽器的循环水出口和入口各与一根循环水管14的端部相连。第一冷媒水管道91设于溴化锂制冷机组蒸发器冷媒水出口与凝汽器4冷媒水入口之间，第二冷媒水管道92设于凝汽器4冷媒水出口与溴化锂制冷机组蒸发器冷媒水入口之间，冷媒水泵13设于第二冷媒水管道92上。溴化锂制冷机组发生器热水出口与凝结水管道12之间设有热水排出管道82。

参见图1，闪蒸罐1设置1个时，该闪蒸罐1与热水总管15相连，热水总管15设于该闪蒸罐1侧面的热水入口与工艺装置18上部的热水出口之间。热水管道81设于该闪蒸罐1下部的热水出口与溴化锂制冷机组发生器热水入口之间。

参见图2，闪蒸罐1设置2个时，第一个闪蒸罐1与热水总管15相连，热水总管15设于第一个闪蒸罐1侧面的热水入口与工艺装置18上部的热水出口之间。第一个闪蒸罐1的右边为第二个闪蒸罐1，热水管道81设于最后一个闪蒸罐1(即第二个闪蒸罐1)下部的热水出口与溴化锂制冷机组发生器热水入口之间。相邻的两个闪蒸罐1之间设有罐间热水管道16；具体来说，罐间热水管道16设于第一个闪蒸罐1下部的热水出口与第二个闪蒸罐1侧面的热水入口之间。

参见图3，闪蒸罐1设置3个时，第一个闪蒸罐1与热水总管15相连，热水总管15设于第一个闪蒸罐1侧面的热水入口与工艺装置18上部的热水出口之间。第一个闪蒸罐1的右边为第二个闪蒸罐1，第二个闪蒸罐1的右边为第三个闪蒸罐1，热水管道81设于最后一个闪蒸罐1(即第三个闪蒸罐1)下部的热水出口与溴化锂制冷机组发生器热水入口之间。相邻的两个闪蒸罐1之间设有罐间热水管道16；具体来说，第一根罐间热水管道16设于第一个闪蒸罐1下部的热水出口与第二个闪蒸罐1侧面的热水入口之间，第二根罐间热水管道16设于第二个闪蒸罐1下部的热水出口与第三个闪蒸罐1侧面的热水入口之间。

闪蒸罐1设置1～3个时，热水总管15与热水管道81之间可以设有热水分流管17。这样，热水总管15内的热水(尚未进入闪蒸罐1)可以有一部分进入热水管道81、与热水管道81内的热水混合后进入溴化锂制冷机组发生器。在图1、图2和图3中，热水分流管17用虚线表示。

闪蒸罐1设置2个时，罐间热水管道16与热水管道81之间可以设有热水分流管17。这样，该罐间热水管道16内的热水可以有一部分进入热水管道81、与热水管道81内的热水混合后进入溴化锂制冷机组发生器。

闪蒸罐1设置2个时，罐间热水管道16与热水管道81之间可以设有热水分流管17，同时热水总管15与热水管道81之间也可以设有热水分流管17。这样，罐间热水管道16和热水总管15内的热水均可以有一部分进入热水管道81、与热水管道81内的热水混合后进入溴化锂制冷机组发生器。

闪蒸罐1设置3个时，有两根罐间热水管道16。任意一根罐间热水管道16或两根罐间热水管道16与热水管道81之间可以设有热水分流管17。这样，所述罐间热水管道16内的热水均可以有一部分进入热水管道81、与热水管道81内的热水混合后进入溴化锂制冷机组发生器。

闪蒸罐1设置3个时，任意一根罐间热水管道16或两根罐间热水管道16与热水管道81之间可以设有热水分流管17，同时热水总管15与热水管道81之间也可以设有热水分流管17。这样，所述罐间热水管道16和热水总管15内的热水均可以有一部分进入热水管道81、与热水管道81内的热水混合后进入溴化锂制冷机组发生器。

参见图2和图3，罐间热水管道16与热水管道81之间的热水分流管17上设有热水分流泵19。

下面结合图1、图2和图3说明本实用新型发电系统的工作过程，所述发电系统均不设热水分流管17。

图1所示发电系统的工作过程包括：

(1)汽水过程：来自工艺装置18的低温热水(温度一般为95～130℃)经热水总管15进入闪蒸罐1，在闪蒸罐1中降压产生蒸汽(水蒸汽)。蒸汽经蒸汽管道11进入并驱动汽轮机2，汽轮机2拖动发电机3发电。汽轮机2排出的乏汽经乏汽管道10进入凝汽器4，被经第一冷媒水管道91进入凝汽器4的冷媒水冷却成凝结水。凝结水进入凝结水管道12、用凝结水泵5升压并与来自热水排出管道82的热水混合后进入工艺装置18取热、生成低温热水，再开始热水的下一个循环。

(2)热水流程：闪蒸罐1闪蒸后剩余的热水汇集于闪蒸罐1下部，再进入热水管道81、用循环水泵6升压后进入溴化锂制冷机组发生器放热。所述热水作为热源驱动溴化锂制冷机组7、降低进入凝汽器4的冷媒水的温度。放热后的热水经热水排出管道82进入凝结水管道12，与凝结水管道12内的凝结水混合后进入工艺装置18取热。

(3)冷媒水流程：从溴化锂制冷机组蒸发器流出的冷媒水经第一冷媒水管道91进入凝汽器4(温度一般为7～20℃)，冷却乏汽后温度升高。然后再经第二冷媒水管道92、用冷媒水泵13升压后返回溴化锂制冷机组蒸发器，开始冷媒水的下一个循环。

溴化锂制冷机组7在操作时，循环冷水从一根循环水管14进入溴化锂制冷机组凝汽器，再从另一根循环水管14流出。

图2所示发电系统的工作过程与图1所示发电系统的工作过程的主要不同之处是，在第一个闪蒸罐1闪蒸后剩余的热水经罐间热水管道16进入第二个闪蒸罐1进行第二次闪蒸。第二次闪蒸产生的蒸汽经与第二个闪蒸罐1相连的蒸汽管道11进入并驱动汽轮机2，第二次闪蒸后剩余的热水经热水管道81进入溴化锂制冷机组发生器放热。

图3所示发电系统的工作过程与图1所示发电系统的工作过程的主要不同之处是，在第一个闪蒸罐1闪蒸后剩余的热水经第一根罐间热水管道16进入第二个闪蒸罐1进行第二次闪蒸。第二次闪蒸产生的蒸汽经与第二个闪蒸罐1相连的蒸汽管道11进入并驱动汽轮机2，第二次闪蒸后剩余的热水经第二根罐间热水管道16进入第三个闪蒸罐1进行第三次闪蒸。第三次闪蒸产生的蒸汽经与第三个闪蒸罐1相连的蒸汽管道11进入并驱动汽轮机2，第三次闪蒸后剩余的热水经热水管道81进入溴化锂制冷机组发生器放热。

采用图2和图3所示的发电系统，使热水进行二次闪蒸或三次闪蒸，与一次闪蒸相比，可以将发电系统的发电效率提高40％～80％。

本实用新型发电系统设置热水分流管17时的工作过程与上述不设置热水分流管17时工作过程的区别在于，在设置热水分流管17的情况下，部分热水经过热水分流管17进入热水管道81，详见本说明书对热水分流管17的设置所做的说明。

Claims (6)

1.一种利用热水热量的朗肯循环发电系统，设有闪蒸罐(1)、汽轮机(2)、发电机(3)、凝汽器(4)、热水总管(15)、热水管道(81)、蒸汽管道(11)、乏汽管道(10)、第一冷媒水管道(91)、第二冷媒水管道(92)、凝结水管道(12)，闪蒸罐(1)设置1～3个，其特征在于：利用热水热量的朗肯循环发电系统还设有溴化锂制冷机组(7)，溴化锂制冷机组(7)设有溴化锂制冷机组蒸发器、溴化锂制冷机组发生器，第一冷媒水管道(91)设于溴化锂制冷机组蒸发器冷媒水出口与凝汽器(4)冷媒水入口之间，第二冷媒水管道(92)设于凝汽器(4)冷媒水出口与溴化锂制冷机组蒸发器冷媒水入口之间，溴化锂制冷机组发生器热水出口与凝结水管道(12)之间设有热水排出管道(82)，闪蒸罐(1)设置1个时，该闪蒸罐(1)与热水总管(15)相连，热水管道(81)设于该闪蒸罐(1)热水出口与溴化锂制冷机组发生器热水入口之间，闪蒸罐(1)设置2～3个时，第一个闪蒸罐(1)与热水总管(15)相连，热水管道(81)设于最后一个闪蒸罐(1)热水出口与溴化锂制冷机组发生器热水入口之间，相邻的两个闪蒸罐(1)之间设有罐间热水管道(16)。

2.根据权利要求1所述利用热水热量的朗肯循环发电系统，其特征在于：热水总管(15)与热水管道(81)之间设有热水分流管(17)。

3.根据权利要求1所述利用热水热量的朗肯循环发电系统，其特征在于：闪蒸罐(1)设置2个，罐间热水管道(16)与热水管道(81)之间设有热水分流管(17)。

4.根据权利要求3所述利用热水热量的朗肯循环发电系统，其特征在于：热水总管(15)与热水管道(81)之间设有热水分流管(17)。

5.根据权利要求1所述利用热水热量的朗肯循环发电系统，其特征在于：闪蒸罐(1)设置3个，一根或两根罐间热水管道(16)与热水管道(81)之间设有热水分流管(17)。

6.根据权利要求5所述利用热水热量的朗肯循环发电系统，其特征在于：热水总管(15)与热水管道(81)之间设有热水分流管(17)。

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