CN220648299U - 一种orc用带冷却热水循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种ORC用带冷却热水循环系统，它包括烟气热水换热器，烟气热水换热器通过第一管道与ORC低温余热发电设备相连，ORC低温余热发电设备通过第二管道与热水稳压罐相连，热水稳压罐通过第三管道与烟气热水换热器相连，在第一管道上设有自动排气阀，在第三管道上设有热水循环泵，第一管道和第二管道分别通过管道与风冷散热器相连，在热水循环泵左侧的第三管道上分别连接设有自来水补水管和排水管。本实用新型中热水稳压罐稳定压力的同时吸收热水的体积膨胀，热水闭式循环不结垢，热水稳压罐和闭式循环配合，热水循环泵能耗低，采用分段式烟气热水换热器适用于不同热源工况，采用风冷散热器，进行停机时热水降温，降温后外排，防止闪蒸。

Description

一种ORC用带冷却热水循环系统

技术领域

本实用新型涉及一种热水循环系统，具体涉及一种带冷却热水循环系统。

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。

常规热水锅炉是提供常温软水进行升温后利用，为开式循环，热水循环泵能耗高。

烟气换热器（即烟气冷却器或烟气余热回收器）是利用废弃烟气的热量转换成生产生活所需要的热水、热风，或者热流体的余热回收的热交换设备。其利用工业窑炉、锅炉、焦化炉、高炉或冶金炉所产生的高温或中温烟气的热量，经过换热器换热，回收其热量，加热水或空气；产生的热水、蒸汽或高温空气满足生活用热水、采暖、发电用蒸汽或食品材料烘干作业。

目前的烟气换热器，它包括进气口、换热器本体和出气口，其中换热器本体是一体式的，无法据烟气量和烟气温度进行调节，另外没有设置单独的排气/排水口，如果排气不完全，使用时会对换热器产生振动，如果排水不完全，水会变成水蒸气，进入后道，影响后续使用。

目前，常见的ORC余热发电系统，它包括蒸发器、透平发电机、冷凝器、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，提供一种热水稳压罐稳定压力的同时吸收热水的体积膨胀，热水闭式循环不结垢，热水稳压罐和闭式循环配合，热水循环泵能耗低，采用分段式烟气热水换热器适用于不同热源工况，采用风冷散热器，进行停机时热水降温，降温后外排，防止闪蒸的ORC用带冷却热水循环系统。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型所述的一种ORC用带冷却热水循环系统，它包括烟气热水换热器，所述烟气热水换热器通过第一管道与ORC低温余热发电设备相连，所述ORC低温余热发电设备通过第二管道与热水稳压罐相连，所述热水稳压罐通过第三管道与烟气热水换热器相连，在所述第一管道上设有自动排气阀，在所述第三管道上设有热水循环泵，所述第一管道和第二管道分别通过管道与风冷散热器相连，在所述热水循环泵左侧的第三管道上分别连接设有自来水补水管和排水管。

进一步地，所述烟气热水换热器包括烟气热水换热器主体，在所述烟气热水换热器主体一端设有烟气进口、另一端设有烟气出口，所述烟气热水换热器主体由若干个烟气热水换热器模块连接而成，所述烟气热水换热器模块包括安装框架，在所述安装框架一端设有热水上集箱和热水下集箱，它们上下隔开设置，在所述安装框架另一端设有热水联箱，在所述热水联箱与热水上集箱、热水下集箱之间连通设有换热管束，在所述热水下集箱的外端面上设有热水进口，在所述热水上集箱的外端面上设有热水出口，所述热水上集箱的上端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅰ和低位Ⅰ，所述热水上集箱的下端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅱ和低位Ⅱ，在所述高位Ⅰ处排气口Ⅰ，在所述低位Ⅱ处设有排水口Ⅰ，所述热水下集箱的上端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅲ和低位Ⅲ，所述热水下集箱的下端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅳ和低位Ⅳ，在所述高位Ⅲ处排气口Ⅱ，在所述低位Ⅳ处设有排水口Ⅱ。

进一步地，所述热水上集箱的上端高于换热管束的最上端，所述热水下集箱的下端低于换热管束的最下端，所述热水联箱的上端低于换热管束的最上端，热水联箱的下端高于换热管束的最下端。

进一步地，所述风冷散热器包括连接座、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。

本实用新型中的ORC低温余热发电设备可以采用CN218235195U中的结构。

本实用新型中的风冷散热器也可以用常规水冷设备替代。

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，用于ORC余热发电系统，烟气热量转移到热水循环系统；热水循环管路采用稳压罐稳压，进行预充压；采用风冷散热器，进行停机时热水降温，降温后外排，防止闪蒸；管道顶部设置自动排气阀，因维持管路压力使热水维持液态，排出气体减少运行中震动；采用烟气热水换热器，烟气热水换热器主体由若干个烟气热水换热器模块连接而成，分段式组合，可以根据烟气量和烟气温度调节组合数量，烟气量大则增加数量，烟气温度高则增加数量，另外烟气热水换热器模块的数量为奇数个，确保水是下进上出，提高换热效率，热水上集箱的上端一侧高、另一侧低，同时热水上集箱的下端一侧高、另一侧低，高位和低位用于排气/排水管的连接，设置单独排气/排水，使用方便可靠，在高位Ⅰ处排气口Ⅰ，在低位Ⅱ处设有排水口Ⅰ，可以完全将气/水排放干净，不影响整体使用及后道使用；稳压罐稳定压力的同时吸收热水的体积膨胀，热水闭式循环不结垢，稳压罐和闭式循环配合，热水循环泵能耗低，只要克服管道阻力就可维持需要压力让高温热水维持液态，采用分段式烟气热水换热器适用于不同热源工况，系统设置有风冷散热器在停用发电设备时对管路热水进行降温，只冷却循环管路中的热水，因此风冷散热器所需热功率低，能耗和成本低。

附图说明

图1 是本实用新型的整体结构示意图；

图2 是本实用新型中烟气热水换热器的结构示意图；

图3是本实用新型中烟气热水换热器模块的正面图；

图4是本实用新型中烟气热水换热器模块的侧面图；

图5是本实用新型中风冷散热器的正面内部结构示意图；

图6是本实用新型中风冷散热器的侧面内部结构示意图；

图7是本实用新型中风冷散热器的俯视图。

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、图4、图5、图6和图7所示，本实用新型所述的一种ORC用带冷却热水循环系统，它包括烟气热水换热器1，所述烟气热水换热器1通过第一管道与ORC低温余热发电设备2相连，所述ORC低温余热发电设备2通过第二管道与热水稳压罐3相连，所述热水稳压罐3通过第三管道与烟气热水换热器1相连，在所述第一管道上设有自动排气阀4，在所述第三管道上设有热水循环泵5，所述第一管道和第二管道分别通过管道与风冷散热器6相连，在所述热水循环泵5左侧的第三管道上分别连接设有自来水补水管7和排水管8；

所述烟气热水换热器1包括烟气热水换热器主体1.1，在所述烟气热水换热器主体1.1一端设有烟气进口1.2、另一端设有烟气出口1.3，所述烟气热水换热器主体1.1由若五个烟气热水换热器模块连接而成，所述烟气热水换热器模块包括安装框架1.4，在所述安装框架1.4一端设有热水上集箱1.5和热水下集箱1.6，它们上下隔开设置，在所述安装框架1.4另一端设有热水联箱1.7，在所述热水联箱1.7与热水上集箱1.5、热水下集箱1.6之间连通设有换热管束1.8，所述热水上集箱1.5的上端高于换热管束1.8的最上端，所述热水下集箱1.6的下端低于换热管束1.8的最下端，所述热水联箱1.7的上端低于换热管束1.8的最上端，热水联箱1.7的下端高于换热管束1.8的最下端，在所述热水下集箱1.6的外端面上设有热水进口1.9，在所述热水上集箱1.5的外端面上设有热水出口2.1，所述热水上集箱1.5的上端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅰ和低位Ⅰ，所述热水上集箱1.5的下端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅱ和低位Ⅱ，在所述高位Ⅰ处排气口Ⅰ2.2，在所述低位Ⅱ处设有排水口Ⅰ2.3，所述热水下集箱1.6的上端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅲ和低位Ⅲ，所述热水下集箱1.6的下端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅳ和低位Ⅳ，在所述高位Ⅲ处排气口Ⅱ2.4，在所述低位Ⅳ处设有排水口Ⅱ2.5；

所述风冷散热器6包括连接座6.1、壳体6.2和下集箱6.3，在所述连接座6.1内设有上集箱6.4，在所述上集箱6.4和下集箱6.3之间的壳体6.2内侧设有两排冷凝管，所述冷凝管分成大直径段6.5、中直径段6.6和小直径段6.7，所述大直径段6.5一端与上集箱6.4相连，所述小直径段6.7一端与下集箱6.3相连，在所述冷凝管的中直径段6.6和小直径段6.7上设有散热翅片6.8，在所述连接座6.1中部设有风筒6.9，所述风筒6.9与壳体6.2内部连通设置，在所述风筒6.9内设有风机7.1，在所述连接座6.1上设有上集箱进口Ⅰ7.2和上集箱进口Ⅱ7.3，所述上集箱进口Ⅰ7.2、上集箱进口Ⅱ7.3与上集箱6.4连通设置，在所述下集箱6.3上设有下集箱出口7.4；

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，简化结构。

本实用新型的工作流程如下：热水稳压罐预充压力，设定管道压力，（E/F/H/I）阀门打开，自来水补水管路阀门打开供水，管道中通入冷水，气体从自动排气阀排出，维持管道冷态压力后关闭进水管道手阀，启动热水循环泵进行冷水循环，关闭（H/I）管道阀门，烟气热水换热器通入烟气对热水进行加热到设定温度（热水对应温度的蒸汽冷凝压力低于管道设定压力），热水循环通入ORC低温余热发电设备进行余热发电；

停机时，打开（H/I）管道阀门，热水在循环过程中，通过风冷散热器进行降温，降温到80℃以下后，打开排水管道进行外排，防止闪蒸冲击管道。

本实用新型整体结构设置合理，用于ORC余热发电系统，烟气热量转移到热水循环系统；热水循环管路采用稳压罐稳压，进行预充压；采用风冷散热器，进行停机时热水降温，降温后外排，防止闪蒸；管道顶部设置自动排气阀，因维持管路压力使热水维持液态，排出气体减少运行中震动；采用烟气热水换热器，烟气热水换热器主体由若干个烟气热水换热器模块连接而成，分段式组合，可以根据烟气量和烟气温度调节组合数量，烟气量大则增加数量，烟气温度高则增加数量，另外烟气热水换热器模块的数量为奇数个，确保水是下进上出，提高换热效率，热水上集箱的上端一侧高、另一侧低，同时热水上集箱的下端一侧高、另一侧低，高位和低位用于排气/排水管的连接，设置单独排气/排水，使用方便可靠，在高位Ⅰ处排气口Ⅰ，在低位Ⅱ处设有排水口Ⅰ，可以完全将气/水排放干净，不影响整体使用及后道使用；稳压罐稳定压力的同时吸收热水的体积膨胀，热水闭式循环不结垢，稳压罐和闭式循环配合，热水循环泵能耗低，只要克服管道阻力就可维持需要压力让高温热水维持液态，采用分段式烟气热水换热器适用于不同热源工况，系统设置有风冷散热器在停用发电设备时对管路热水进行降温，只冷却循环管路中的热水，因此风冷散热器所需热功率低，能耗和成本低。

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 (4)

1.一种ORC用带冷却热水循环系统，其特征在于：它包括烟气热水换热器（1），所述烟气热水换热器（1）通过第一管道与ORC低温余热发电设备（2）相连，所述ORC低温余热发电设备（2）通过第二管道与热水稳压罐（3）相连，所述热水稳压罐（3）通过第三管道与烟气热水换热器（1）相连，在所述第一管道上设有自动排气阀（4），在所述第三管道上设有热水循环泵（5），所述第一管道和第二管道分别通过管道与风冷散热器（6）相连，在所述热水循环泵（5）左侧的第三管道上分别连接设有自来水补水管（7）和排水管（8）。

2.根据权利要求1所述的ORC用带冷却热水循环系统，其特征在于：所述烟气热水换热器（1）包括烟气热水换热器主体（1.1），在所述烟气热水换热器主体（1.1）一端设有烟气进口（1.2）、另一端设有烟气出口（1.3），所述烟气热水换热器主体（1.1）由若干个烟气热水换热器模块连接而成，所述烟气热水换热器模块包括安装框架（1.4），在所述安装框架（1.4）一端设有热水上集箱（1.5）和热水下集箱（1.6），它们上下隔开设置，在所述安装框架（1.4）另一端设有热水联箱（1.7），在所述热水联箱（1.7）与热水上集箱（1.5）、热水下集箱（1.6）之间连通设有换热管束（1.8），在所述热水下集箱（1.6）的外端面上设有热水进口（1.9），在所述热水上集箱（1.5）的外端面上设有热水出口（2.1），所述热水上集箱（1.5）的上端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅰ和低位Ⅰ，所述热水上集箱（1.5）的下端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅱ和低位Ⅱ，在所述高位Ⅰ处排气口Ⅰ（2.2），在所述低位Ⅱ处设有排水口Ⅰ（2.3），所述热水下集箱（1.6）的上端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅲ和低位Ⅲ，所述热水下集箱（1.6）的下端一侧高、另一侧低，它们分别为高位Ⅳ和低位Ⅳ，在所述高位Ⅲ处排气口Ⅱ（2.4），在所述低位Ⅳ处设有排水口Ⅱ（2.5）。

3.根据权利要求2所述的ORC用带冷却热水循环系统，其特征在于：所述热水上集箱（1.5）的上端高于换热管束（1.8）的最上端，所述热水下集箱（1.6）的下端低于换热管束（1.8）的最下端，所述热水联箱（1.7）的上端低于换热管束（1.8）的最上端，热水联箱（1.7）的下端高于换热管束（1.8）的最下端。

4.根据权利要求1所述的ORC用带冷却热水循环系统，其特征在于：所述风冷散热器（6）包括连接座（6.1）、壳体（6.2）和下集箱（6.3），在所述连接座（6.1）内设有上集箱（6.4），在所述上集箱（6.4）和下集箱（6.3）之间的壳体（6.2）内侧设有若干冷凝管，所述冷凝管分成大直径段（6.5）、中直径段（6.6）和小直径段（6.7），所述大直径段（6.5）一端与上集箱（6.4）相连，所述小直径段（6.7）一端与下集箱（6.3）相连，在所述冷凝管的中直径段（6.6）和小直径段（6.7）上设有散热翅片（6.8），在所述连接座（6.1）中部设有风筒（6.9），所述风筒（6.9）与壳体（6.2）内部连通设置，在所述风筒（6.9）内设有风机（7.1），在所述连接座（6.1）上设有上集箱进口Ⅰ（7.2）和上集箱进口Ⅱ（7.3），所述上集箱进口Ⅰ（7.2）、上集箱进口Ⅱ（7.3）与上集箱（6.4）连通设置，在所述下集箱（6.3）上设有下集箱出口（7.4）。