CN220185193U - 一种联合发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发电技术领域，具体提供一种联合发电系统，旨在解决现有电石炉的炉气热量没有得到有效回收利用的问题。为此目的，本实用新型的一种联合发电系统，包括：第一发电系统，第一发电系统包括高温烟气换热器和连接于高温烟气换热器的第一发电机组。第二发电系统，第二发电系统包括循环换热模块和连接于循环换热模块的第二发电机组。高温烟气换热器的出液端与循环换热模块的进液端连通，循环换热模块的出液端与高温烟气换热器的进液端连通。本申请主要用于电石生产行业电石炉产生的高温炉气的热量回收利用，通过内燃机和ORC余热发电机组的组合，产生更多的电能，将炉气的热量充分的回收利用。

Description

一种联合发电系统

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，具体提供一种联合发电系统。

背景技术

电石炉是用于生产电石的设备，主要原料为碳素和生石灰。运行过程中会在炉顶排放电石炉的炉气，炉气正常温度在600～800℃，瞬间可达1000℃，目前的主流工艺为经过水冷管道将炉气控制在225℃-260℃之间，然后经除尘器除尘后引入厂内自备石灰窑生产线作为燃料使用，然后石灰窑生产的生石灰可直接作为电石原材料使用。

传统的电石炉的炉气降温方式为通过循环水冷却，需配套冷却塔、循环水泵等附属设施，耗电量高的同时，炉气热量没有得到有效的回收利用。其次，炉气作为石灰窑的燃料使用，需要电石厂配套有石灰窑生产线，当电石厂没有石灰窑生产线，或者石灰窑生产线所需的燃料不能够完全消耗掉电石炉产生的炉气的时候，就存在炉气直接点火炬外排的情况。

因此，亟需一种可以充分回收利用电石炉炉气热量，实现余热回收的联合发电系统。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题，即，解决现有电石炉的炉气热量没有得到有效回收利用的问题。

本实用新型提供一种联合发电系统，包括：

第一发电系统，所述第一发电系统包括高温烟气换热器和连接于所述高温烟气换热器的第一发电机组；

第二发电系统，所述第二发电系统包括循环换热模块和连接于所述循环换热模块的第二发电机组；

所述高温烟气换热器的出液端与所述循环换热模块的进液端连通，所述循环换热模块的出液端与所述高温换烟气热器的进液端连通。

在采用上述技术方案的情况下，本系统利用高温烟气换热器对电石炉气进行降温，将降温释放的热量用于ORC发电，在产生电能的同时，由于原循环水系统可以不再运行，所述也同步节约了大量的电能。而且本系统通过配套可燃烧电石炉气发电的内燃机，产生更多的电能，可解决电石厂内无法消耗的电石的去向，不需要直接点火炬外排，提高了经济效益。本系统同时对内燃机排放的低温尾气进行了余热回收利用，以此对回流至高温烟气换热器的低温水进行预热，从而可产生更多的饱和蒸汽，进而提高ORC发电系统的发电量。

优选的，所述第一发电系统还包括低温烟气换热器，所述低温烟气换热器的进液端与所述循环换热模块的出液端连通，所述低温烟气换热器的出液端与所述高温烟气换热器的进液端连通；

所述低温烟气换气换热器用于对所述第一发电机组产生的废气进行降温。

在采用上述技术方案的情况下，低温烟气换热器用于预热从ORC发电机组预热器排出的低温水，将烟气的温度降低，然后将烟气排出；实现对烟气的余热充分利用。

优选的，所述循环换热模块包括物料液化模块和物料汽化模块，所述物料液化模块和所述物料汽化模块相连通，且所述第二发电机组连通于所述物料液化模块和所述物料汽化模块之间。

在采用上述技术方案的情况下，既可以为第二发电机组提供气态的有机工质，也可以通过换热的方式与第一发电机组进行联合，对炉气的余热进行成分的利用。

优选的，所述物料液化模块包括冷却塔和热井，所述热井内用于盛放有机工质；所述冷却塔与所述第二发电机组连通，所述热井与所述物料汽化模块相连通，所述冷却塔用于将所述第二发电机组流出的物料液化，以使液化后的物料能够保存在所述热井中。

在采用上述技术方案的情况下，热井用于盛放有机工质并进行对有机工质进行保温，防止有机工质的热量流失。

优选的，所述物料汽化模块包括依次连通的预热器、蒸发器和气液分离器；所述预热器与所述物料液化模块连通，所述气液分离器与所述第二发电机组相连通，所述低温烟气换热器与所述预热器连通；所述高温烟气换热器与所述气液分离器连通。

在采用上述技术方案的情况下，物料汽化模块和物料液化模块可以将有机工质进行气态和液态之间的转换，实现有机的工质的循环。

优选的，所述第一发电机组为内燃机发电机组。

优选的，所述第二发电机组为ORC发电机组。

优选的，所述热井上设置有液位计。

在采用上述技术方案的情况下，便于观察热经内部液态有机工质的存量。

优选的，所述热井与所述预热器之间设置有过滤器、加压泵和流量计。

在采用上述技术方案的情况下，加压泵可以控制有机工质在管道内部的循环速度，而流量计可以实时的将有机工质的循环速度显示出来，便于工作人员对有机工质的循环速度进行控制。

优选的，所述预热器与所述低温烟气换热器之间设置有水泵。

附图说明

下面结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：

图1是本实用新型联合发电系统流程图。

说明书附图标记如下：

1、电石炉；2、高温烟气换热器；3、第一发电机组；4、低温烟气换热器；5、气液分离器；6、蒸发器；7、预热器；8、水泵；9、第二发电机组；10、冷却器；11、热井；12、液位计；13、过滤器；14、工质加压泵；15、流量计；16、低温烟气换热器的进液端；17、低温烟气换热器的出液端；18、高温烟气换热器的进液端；19、高温烟气换热器的出液端。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非用于限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示相关装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，序数词“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，本申请提出一种联合发电系统，包括第一发电系统和第二发电系统。第一发电系统包括高温烟气换热器2和连接于高温烟气换热器2的第一发电机组3。第二发电系统包括循环换热模块和连接于循环换热模块的第二发电机组9。

进一步的，第一发电机组3为内燃机发电机组，电石炉1产生的高温炉气进入高温烟气换热器2，在高温烟气换热器2内与管道中的水进行充分换热，将高温炉气的温度从600～800℃降至200℃以下，然后进入内燃机中燃烧发电。

进一步的，第一发电系统还包括低温烟气换热器4，低温烟气换热器的进液端16与循环换热模块的出液端连通，低温烟气换热器的出液端17与高温烟气换热器的进液端18连通；低温烟气换热器4用于对第一发电机组3产生的废气进行降温。内燃机在运行过程中会产生107～200℃的烟气，在烟气排放管道上配套设置低温烟气换热器4，用于预热从第二发电系统中发出的低温水，将低温水与低温烟气换热后，烟气的温度可以降低至约110℃，然后再将降温后的烟气对外排放，实现了烟气余热的利用。

可以理解的是，低温水在螺旋型水管或者蛇形水管中流通，低温水与烟气不直接接触，当烟气在低温烟气换热器中，烟气与螺旋形水管或者蛇形水管直接接触，对其水管内部的低温水进行预热。

进一步的，第二发电机组9为ORC发电机组，是以低沸点有机物做为工质。其可利用的余热温度范围为80～250℃。有机工质经常选用R123、R245fa、R134a、氯乙烷、丙烷、正丁烷和异丁烷等，在ORC发电系统中对于不同类型的不同温度的热源应当选择不同的工质。

进一步的，第二发电系统中的循环换热模块包括物料液化模块和物料汽化模块，物料液化模块和物料汽化模块相连通，且第二发电机组连通于物料液化模块和物料汽化模块之间。实现有机工质在气态与液态之间的快速转化。

进一步的，其中物料液化模块包括冷却器10和热井11，热井11内用于盛放有机工质；冷却器10与第二发电机组9连通，热井11与物料汽化模块相连通，冷却器10用于将第二发电机组9流出的物料液化，以使液化后的有机工质能够保存在热井11中，热井11上还安装有用于检测有机工质在热井11中液位高度的液位计12。有机工质在热井11内，经过滤器13过滤、工质加压泵14加压及流量计15计量后，依次进入预热器7、蒸发器6及气液分离5，然后以饱和态进入ORC发电机做功发电，最后做功完毕的乏汽经冷却器10冷凝成液态后，流入热井11，再次经工质加压泵14加压后，依次进入预热器7和蒸发器6，如此往复循环。

进一步的，物料汽化模块包括依次连通的预热器7、蒸发器6和气液分离器5；预热器7与物料液化模块连通，气液分离器5与第二发电机组9相连通，低温烟气换热器4与预热器7连通；高温烟气换热器2与气液分离器5连通。高温烟气换热器2内的水经过与电石炉气进行换热后，产生饱和蒸汽，依次进入气液分离器5、蒸发器6和预热器7的管程，用于加热位于壳程的有机工质，通过换热降温之后，蒸汽将被冷却为液态水，从预热器7流出，经水泵8加压后，进入内燃机烟气排放管道后的低温烟气换热器4与低温烟气进行换热升温后，再次进入高温烟气换热器2与电石炉气进行换热，形成饱和蒸汽，如此往复循环。

本申请主要用于电石生产行业电石炉产生的高温炉气的热量回收利用，通过内燃机和ORC余热发电机组的组合，产生更多的电能，将炉气的热量充分的回收利用。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种联合发电系统，其特征在于，包括：

第一发电系统，所述第一发电系统包括高温烟气换热器和连接于所述高温烟气换热器的第一发电机组；

第二发电系统，所述第二发电系统包括循环换热模块和连接于所述循环换热模块的第二发电机组；

所述高温烟气换热器的出液端与所述循环换热模块的进液端连通，所述循环换热模块的出液端与所述高温烟气换热器的进液端连通。

2.根据权利要求1所述的联合发电系统，其特征在于，所述第一发电系统还包括低温烟气换热器，所述低温烟气换热器的进液端与所述循环换热模块的出液端连通，所述低温烟气换热器的出液端与所述高温烟气换热器的进液端连通；

所述低温烟气换热器用于对所述第一发电机组产生的废气进行降温。

3.根据权利要求2所述的联合发电系统，其特征在于，所述循环换热模块包括物料液化模块和物料汽化模块，所述物料液化模块和所述物料汽化模块相连通，且所述第二发电机组连通于所述物料液化模块和所述物料汽化模块之间。

4.根据权利要求3所述的联合发电系统，其特征在于，所述物料液化模块包括冷却塔和热井，所述热井内用于盛放有机工质；所述冷却塔与所述第二发电机组连通，所述热井与所述物料汽化模块相连通，所述冷却塔用于将所述第二发电机组流出的物料液化，以使液化后的物料能够保存在所述热井中。

5.根据权利要求4所述的联合发电系统，其特征在于，所述物料汽化模块包括依次连通的预热器、蒸发器和气液分离器；所述预热器与所述物料液化模块连通，所述气液分离器与所述第二发电机组相连通，所述低温烟气换热器与所述预热器连通；所述高温烟气换热器与所述气液分离器连通。

6.根据权利要求1所述的联合发电系统，其特征在于，所述第一发电机组为内燃机发电机组。

7.根据权利要求1所述的联合发电系统，其特征在于，所述第二发电机组为ORC发电机组。

8.根据权利要求4所述的联合发电系统，其特征在于，所述热井上设置有液位计。

9.根据权利要求5所述的联合发电系统，其特征在于，所述热井与所述预热器之间设置有过滤器、加压泵和流量计。

10.根据权利要求5所述的联合发电系统，其特征在于，所述预热器与所述低温烟气换热器之间设置有水泵。