CN218347436U - 一种自增压磁悬浮低温余热发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自增压磁悬浮低温余热发电系统，它包括预热器，所述预热器的工质出口Ⅰ与蒸发器的工质进口Ⅰ相连，所述蒸发器的工质出口Ⅱ与磁悬浮透平发电机的工质进口Ⅱ相连，所述磁悬浮透平发电机的工质出口Ⅲ与预热器的换热进口Ⅰ相连，所述预热器的换热出口Ⅰ与风冷冷凝器的换热进口Ⅱ相连，所述风冷冷凝器的换热出口Ⅱ与低压缓冲罐的进口Ⅰ相连，所述低压缓冲罐的出口Ⅰ与活塞气缸的进口Ⅱ相连，所述活塞气缸的出口Ⅱ与高压缓冲罐的进口Ⅲ相连，所述高压缓冲罐的出口Ⅲ与预热器的工质进口Ⅲ相连。本实用新型能耗低，发电效率高。

Description

一种自增压磁悬浮低温余热发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种发电系统，具体涉及一种低温余热发电系统。

背景技术

加工业、制造业、冶金冶炼业、垃圾燃烧(处理)等行业，无时无刻都在产生含热量气体，一些大型企业对产生的高温气体进行了一定的回收利用，但低于(或降至)250℃以下的气体因回收成本高，没有进行彻底利用。这种现象极为普遍，也是对能源的一种很大的浪费。

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle)原理，是充分利用磁悬浮发电机节能、高速的特点，将工业低温(80℃-250℃)废热液、废热烟气等通过换热形成高压有机蒸气，从而推动磁悬浮涡轮发电机发电，最大限度地获取废气中的能源，达到零燃料(废热成本不计)、减少热排放、高效回收废热、清洁输出电力的目的。

目前，常见的低温余热发电系统，它包括蒸发器、透平发电机、冷凝器、工质泵和冷却塔，冷凝器用于冷却工质，而冷凝器又通过冷却塔进行冷却，该冷却塔一般都是采用水冷方式，并且结构比较复杂，能耗高；另外工质泵用于工质的输送，能耗较高。

发明内容

发明目的：本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种能耗低，发电效率高的自增压磁悬浮低温余热发电系统。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型所述的一种自增压磁悬浮低温余热发电系统，它包括预热器，所述预热器的工质出口Ⅰ与蒸发器的工质进口Ⅰ相连，所述蒸发器的工质出口Ⅱ与磁悬浮透平发电机的工质进口Ⅱ相连，所述磁悬浮透平发电机的工质出口Ⅲ与预热器的换热进口Ⅰ相连，所述预热器的换热出口Ⅰ与风冷冷凝器的换热进口Ⅱ相连，所述风冷冷凝器的换热出口Ⅱ与低压缓冲罐的进口Ⅰ相连，所述低压缓冲罐的出口Ⅰ与活塞气缸的进口Ⅱ相连，所述活塞气缸的出口Ⅱ与高压缓冲罐的进口Ⅲ相连，所述高压缓冲罐的出口Ⅲ与预热器的工质进口Ⅲ相连，所述活塞气缸与两位四通电磁阀相连，在所述蒸发器的工质出口Ⅱ与磁悬浮透平发电机的工质进口Ⅱ之间的管道Ⅰ上设有自力式减压阀，所述两位四通电磁阀的端口Ⅰ与自力式减压阀前端的管道Ⅰ相连，所述自力式减压阀后端的管道Ⅰ与磁悬浮透平发电机的工质进口Ⅱ相连的管道Ⅱ之间设有旁通管道，在该旁通管道上设有调节阀，所述两位四通电磁阀的端口Ⅱ与管道Ⅱ相连；

所述风冷冷凝器包括连接座、壳体和下集箱，在所述连接座内设有上集箱，在所述上集箱和下集箱之间的壳体内侧设有若干冷凝管，所述冷凝管分成大直径段、中直径段和小直径段，所述大直径段一端与上集箱相连，所述小直径段一端与下集箱相连，在所述冷凝管的中直径段和小直径段上设有散热翅片，在所述连接座中部设有风筒，所述风筒与壳体内部连通设置，在所述风筒内设有风机，在所述连接座上设有上集箱进口Ⅰ和上集箱进口Ⅱ，所述上集箱进口Ⅰ、上集箱进口Ⅱ与上集箱连通设置，在所述下集箱上设有下集箱出口。

进一步地，在所述蒸发器上设有热源进口和热源出口。

进一步地，所述蒸发器内使用的工质是五氟丙烷。

进一步地，所述壳体包括矩形面Ⅰ、梯形面Ⅰ、矩形面Ⅱ和梯形面Ⅱ，它们依次连接。

进一步地，所述上集箱进口Ⅰ和上集箱进口Ⅱ设在连接座相对的两个角落处。

进一步地，所述冷凝管共设两排，其中一排设在矩形面Ⅰ内侧、另一排设在矩形面Ⅱ内侧。

进一步地，所述冷凝管的大直径段、中直径段和小直径段的内径比为（15-17）：（6-8）：（2-4）。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：本实用新型整体结构设置合理，工质直接进入风冷冷凝器内的冷凝管进行换热，冷凝管采用分段+翅片式结构，冷凝管的第一段为气态工质冷却，采用大直径、低流速，第二段为气态工质冷凝为液态，采用散热翅片，增加换热面积，直径变小，保持低流速，第三段为液态工质冷却，采用散热翅片，管径最小，大直径段、中直径段和小直径段的内径比为（15-17）：（6-8）：（2-4），三段式结构优化流速，降低管道损失，整体采用风冷，不需要循环冷却水，不需要喷淋水，本系统采用ORC循环，工质五氟丙烷，热源为蒸汽，冷源为空气，实现二级蒸发、二级冷却，采用气缸活塞提供增压，不需要电机驱动，降低能耗，发电效率高。

附图说明

图1是本实用新型的连接结构示意图；

图2是本实用新型中风冷冷凝器的正面内部结构示意图；

图3是本实用新型中风冷冷凝器的侧面内部结构示意图；

图4是本实用新型中风冷冷凝器的俯视图。

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说明。

如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型所述的一种自增压磁悬浮低温余热发电系统，它包括预热器1，所述预热器1的工质出口Ⅰ与蒸发器2的工质进口Ⅰ相连，所述蒸发器2的工质出口Ⅱ与磁悬浮透平发电机3的工质进口Ⅱ相连，所述蒸发器2内使用的工质是五氟丙烷，在所述蒸发器2上设有热源进口和热源出口，所述磁悬浮透平发电机3的工质出口Ⅲ与预热器1的换热进口Ⅰ相连，所述预热器1的换热出口Ⅰ与风冷冷凝器4的换热进口Ⅱ相连，所述风冷冷凝器4的换热出口Ⅱ与低压缓冲罐5的进口Ⅰ相连，所述低压缓冲罐5的出口Ⅰ与活塞气缸6的进口Ⅱ相连，所述活塞气缸6的出口Ⅱ与高压缓冲罐7的进口Ⅲ相连，所述高压缓冲罐7的出口Ⅲ与预热器1的工质进口Ⅲ相连，所述活塞气缸6与两位四通电磁阀8相连，在所述蒸发器2的工质出口Ⅱ与磁悬浮透平发电机3的工质进口Ⅱ之间的管道Ⅰ9上设有自力式减压阀10，所述两位四通电磁阀8的端口Ⅰ与自力式减压阀10前端的管道Ⅰ9相连，所述自力式减压阀10后端的管道Ⅰ9与磁悬浮透平发电机3的工质进口Ⅱ相连的管道Ⅱ11之间设有旁通管道12，在该旁通管道12上设有调节阀13，所述两位四通电磁阀8的端口Ⅱ与管道Ⅱ11相连；

所述风冷冷凝器4包括连接座26、壳体15和下集箱16，在所述连接座26内设有上集箱14，所述壳体15包括矩形面Ⅰ、梯形面Ⅰ、矩形面Ⅱ和梯形面Ⅱ，它们依次连接，在所述上集箱14和下集箱16之间的壳体15内侧设有两排冷凝管，其中一排设在矩形面Ⅰ内侧、另一排设在矩形面Ⅱ内侧，所述冷凝管分成大直径段17、中直径段18和小直径段19，所述冷凝管的大直径段17、中直径段18和小直径段19的内径比为（15-17）：（6-8）：（2-4），所述大直径段17一端与上集箱14相连，所述小直径段19一端与下集箱16相连，在所述冷凝管的中直径段18和小直径段19上设有散热翅片20，在所述连接座26中部设有风筒21，所述风筒21与壳体15内部连通设置，在所述风筒21内设有风机22，在所述连接座26上设有上集箱进口Ⅰ23和上集箱进口Ⅱ24，所述上集箱进口Ⅰ23和上集箱进口Ⅱ24设在连接座26相对的两个角落处，所述上集箱进口Ⅰ23、上集箱进口Ⅱ24与上集箱14连通设置，在所述下集箱16上设有下集箱出口25。

图1中，

A-活塞气缸增压到2.0Mpa以上；

B-高压缓冲罐稳定高压液态工质的供给；

C-高压液态工质与膨胀后的低压气态工质换热，进行预热；

D-高压液态工质预热后经过蒸发器加热为过热高压高温气态工质；

E-高温高压过热工质经过磁悬浮透平膨胀机降温降压为低温气态工质；

F-低温气态工质与增压后的液态工质换热冷却

G-低温气态工质经过空气冷凝器冷却为低压液态工质；

H-低温液态工质通过低压缓冲罐稳定液态工质的供应；

I-磁悬浮透平膨胀机的旁通，维持透平膨胀机的前后压差及流量稳定；

P-低品质热源进，如1.0Mpa饱和蒸汽；

Q-低品质热源出，60℃左右的热水。

本实用新型的工作流程：

两位四通电磁阀切换气缸两侧压力，控制活塞气缸将低压缓冲罐内的低压液态工质输送到高压缓冲罐内，高压缓冲罐内的压力通过自力式减压阀维持在设定压力；高压缓冲罐内的工质由于活塞气缸的作用不断增压，输送到预热器与磁悬浮透平膨胀机出口的低压气态工质换热，实现预热；预热器出口的工质在预热后进入蒸发器与热源换热，成为高温高压过热蒸汽，通过自力式减压阀及调节阀作用，维持设定压力及一定的过热度，进入磁悬浮透平膨胀机驱动透平叶轮发电，同时工质降温降压为低压低温气态工质；低温低压气态工质进入预热器与高压缓冲罐出口的高压低温液态工质换热，降温后进入风冷冷凝器冷凝为低温低压液态工质，进入低压缓冲罐储存；再通过活塞气缸增压到高压缓冲罐实现循环。

本实用新型提供了一种思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种自增压磁悬浮低温余热发电系统，其特征在于：它包括预热器（1），所述预热器（1）的工质出口Ⅰ与蒸发器（2）的工质进口Ⅰ相连，所述蒸发器（2）的工质出口Ⅱ与磁悬浮透平发电机（3）的工质进口Ⅱ相连，所述磁悬浮透平发电机（3）的工质出口Ⅲ与预热器（1）的换热进口Ⅰ相连，所述预热器（1）的换热出口Ⅰ与风冷冷凝器（4）的换热进口Ⅱ相连，所述风冷冷凝器（4）的换热出口Ⅱ与低压缓冲罐（5）的进口Ⅰ相连，所述低压缓冲罐（5）的出口Ⅰ与活塞气缸（6）的进口Ⅱ相连，所述活塞气缸（6）的出口Ⅱ与高压缓冲罐（7）的进口Ⅲ相连，所述高压缓冲罐（7）的出口Ⅲ与预热器（1）的工质进口Ⅲ相连，所述活塞气缸（6）与两位四通电磁阀（8）相连，在所述蒸发器（2）的工质出口Ⅱ与磁悬浮透平发电机（3）的工质进口Ⅱ之间的管道Ⅰ（9）上设有自力式减压阀（10），所述两位四通电磁阀（8）的端口Ⅰ与自力式减压阀（10）前端的管道Ⅰ（9）相连，所述自力式减压阀（10）后端的管道Ⅰ（9）与磁悬浮透平发电机（3）的工质进口Ⅱ相连的管道Ⅱ（11）之间设有旁通管道（12），在该旁通管道（12）上设有调节阀（13），所述两位四通电磁阀（8）的端口Ⅱ与管道Ⅱ（11）相连；

所述风冷冷凝器（4）包括连接座（26）、壳体（15）和下集箱（16），在所述连接座（26）内设有上集箱（14），在所述上集箱（14）和下集箱（16）之间的壳体（15）内侧设有若干冷凝管，所述冷凝管分成大直径段（17）、中直径段（18）和小直径段（19），所述大直径段（17）一端与上集箱（14）相连，所述小直径段（19）一端与下集箱（16）相连，在所述冷凝管的中直径段（18）和小直径段（19）上设有散热翅片（20），在所述连接座（26）中部设有风筒（21），所述风筒（21）与壳体（15）内部连通设置，在所述风筒（21）内设有风机（22），在所述连接座（26）上设有上集箱进口Ⅰ（23）和上集箱进口Ⅱ（24），所述上集箱进口Ⅰ（23）、上集箱进口Ⅱ（24）与上集箱（14）连通设置，在所述下集箱（16）上设有下集箱出口（25）。

2.根据权利要求1所述的自增压磁悬浮低温余热发电系统，其特征在于：在所述蒸发器（2）上设有热源进口和热源出口。

3.根据权利要求1所述的自增压磁悬浮低温余热发电系统，其特征在于：所述蒸发器（2）内使用的工质是五氟丙烷。

4.根据权利要求1所述的自增压磁悬浮低温余热发电系统，其特征在于：所述壳体（15）包括矩形面Ⅰ、梯形面Ⅰ、矩形面Ⅱ和梯形面Ⅱ，它们依次连接。

5.根据权利要求1所述的自增压磁悬浮低温余热发电系统，其特征在于：所述上集箱进口Ⅰ（23）和上集箱进口Ⅱ（24）设在连接座（26）相对的两个角落处。

6.根据权利要求4所述的自增压磁悬浮低温余热发电系统，其特征在于：所述冷凝管共设两排，其中一排设在矩形面Ⅰ内侧、另一排设在矩形面Ⅱ内侧。

7.根据权利要求1所述的自增压磁悬浮低温余热发电系统，其特征在于：所述冷凝管的大直径段（17）、中直径段（18）和小直径段（19）的内径比为（15-17）：（6-8）：（2-4）。

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