CN220929496U - 一种复叠式orc余热发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复叠式ORC余热发电系统，包括余热排放管道，所述余热排放管道内部的输入端至输出端依次设置有第一蒸发组件、第二蒸发组件，所述第一蒸发组件通过第一管道依次首尾连接有第一膨胀机、冷凝组件、第一工质罐、第一工质泵，所述第一膨胀机的动力输出端连接有第一发电机，所述第二蒸发组件通过第二管道依次首尾连接有第二膨胀机、冷凝组件、第二工质罐、第二工质泵，所述第二膨胀机的动力输出端连接有第二发电机。本实用新型通过在余热排放管道内部的输入端至输出端依次设置第一蒸发组件和第二蒸发组件，第二蒸发组件能够对第一蒸发组件换热后的管道余热进行再次换热，使剩余余热得到充分利用，降低低温余热资源的浪费。

Description

一种复叠式ORC余热发电系统

技术领域

本实用新型属于ORC发电技术领域，尤其涉及一种复叠式ORC余热发电系统。

背景技术

目前世界各国都非常重视能源的有效利用，一些发达国家能源利用率都在50%以上，美国的能源利用率已超过60%，而我国只有30%左右。我国能源利用率低的一个重要原因就是低温余热能源没有得到充分利用。低温热源泛指温度小于250°C但大于80°C的热源，包括工业过程废热、太阳能、海洋温差、地热等。在工业领域中，一般低温余热指的是200°C以下的工业生产过程产生的余热气、冷凝水、热水; 150°C以下的气体以及锅炉、工业加热炉的排烟气等热量。由于这部分余热其品位较低，回收系统初期投资大，回收期长，因此，在相当长的一段时间里低温余热资源都没有引起足够的重视。

低温余热发电是通过回收钢铁、水泥、石化等行业生产过程中余热排放管道排放的中低温废烟气、蒸汽、热水等所含的低品位热量来发电，是一项变废为宝的高效节能技术。由于低温余热发电大部分利用的是温度小于150°C的热源，此时传统的以水蒸汽为循环工质的发电系统由于产生的蒸汽压力低，导致发电效率较低，无法产生经济效益在低温余热发电中多采用有机工质(如R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等 )作为循环工质。由于有机工质在较低的温度下就能气化产生较高的压力，推动涡轮机(透平机)做功，故有机工质循环发电系统可以在烟气温度200°C左右，水温在80°C左右实现有利用价值的发电。

现有的ORC余热发电装置中，大多仅仅通过集热结构实现与余热排放管道内部余热的一次热量交换，即使集热结构的热交换效率很高，也难以吸收余热排放管道内部的全部余热，导致剩余余热不能得到充分利用，一定程度上浪费了低温余热资源。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型的目的在于提供一种复叠式ORC余热发电系统。

本实用新型提供如下技术方案：

一种复叠式ORC余热发电系统，包括余热排放管道，所述余热排放管道内部的输入端至输出端依次设置有第一蒸发组件、第二蒸发组件，所述第一蒸发组件通过第一管道依次首尾连接有第一膨胀机、冷凝组件、第一工质罐、第一工质泵，所述第一膨胀机的动力输出端连接有第一发电机，所述第二蒸发组件通过第二管道依次首尾连接有第二膨胀机、冷凝组件、第二工质罐、第二工质泵，所述第二膨胀机的动力输出端连接有第二发电机。

优选的，所述第一膨胀机均为透平机。

优选的，所述第一蒸发组件包括U型集热管，所述U型集热管呈水平设置在所述余热排放管道内部，所述U型集热管的内部设置有蒸发腔，所述U型集热管的外侧设置有集热翅。

优选的，所述集热翅为环形集热翅，所述环形集热翅同轴设置在所述U型集热管的外侧。

优选的，所述集热翅设置有若干个，若干个所述集热翅沿所述U型集热管的延伸方向等间隔均匀设置。

优选的，所述第二蒸发组件的结构与所述第一蒸发组件的结构相同。

优选的，所述第一工质罐内部装有第一有机工质。

优选的，所述第一有机工质为R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷中的一种。

优选的，所述第二工质罐内部装有第二有机工质，且所述第二有机工质的沸点小于所述第一有机工质的沸点。

优选的，所述冷凝组件包括冷凝箱，所述冷凝箱的内部设置有用于与所述第一管道连接的第一冷凝管和用于与所述第二管道连接的第二冷凝管。

优选的，所述冷凝箱内部填充有冷却液，所述冷凝箱的一侧下端设置有进液口，所述冷凝箱的上侧面设置有出液口。

优选的，所述冷却液为水。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型一种复叠式ORC余热发电系统，通过在余热排放管道内部的输入端至输出端依次设置第一蒸发组件和第二蒸发组件，第二蒸发组件能够对第一蒸发组件换热后的管道余热进行再次换热，使剩余余热得到充分利用，降低低温余热资源的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的第一蒸发组件结构示意图。

图3为本实用新型的冷凝箱立体示意图。

图4为本实用新型的冷凝箱结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4所示，一种复叠式ORC余热发电系统，包括余热排放管道1，所述余热排放管道1内部的输入端至输出端依次设置有第一蒸发组件2、第二蒸发组件3，所述第一蒸发组件2通过第一管道依次首尾连接有第一膨胀机4、冷凝组件5、第一工质罐6、第一工质泵7，所述第一膨胀机4的动力输出端连接有第一发电机8，所述第二蒸发组件3通过第二管道依次首尾连接有第二膨胀机9、冷凝组件5、第二工质罐10、第二工质泵11，所述第二膨胀机9的动力输出端连接有第二发电机12。第一有机工质在第一蒸发组件2中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入第一膨胀机械膨胀做功，从而带动第一发电机。从第一膨胀机排出的蒸汽在凝汽组件中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助第一工质泵重新回到第一蒸发组件，如此不断地循环下去；第一蒸发组件换热后的管道余热与第二蒸发组件3进行换热，第二有机工质在第二蒸发组件中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入第二膨胀机械膨胀做功，从而带动第二发电机。从第二膨胀机排出的蒸汽在凝汽组件中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助第二工质泵重新回到第二蒸发组件，如此不断地循环下去。通过在余热排放管道内部的输入端至输出端依次设置第一蒸发组件和第二蒸发组件，第二蒸发组件能够对第一蒸发组件换热后的管道余热进行再次换热，使剩余余热得到充分利用，降低低温余热资源的浪费。

所述第一蒸发组件2包括U型集热管21，所述U型集热管21呈水平设置在所述余热排放管道1内部，所述U型集热管21的内部设置有蒸发腔，所述U型集热管21的外侧设置有集热翅22。

所述集热翅22为环形集热翅，所述环形集热翅同轴设置在所述U型集热管21的外侧。

所述集热翅22设置有若干个，若干个所述集热翅22沿所述U型集热管21的延伸方向等间隔均匀设置。

所述第二蒸发组件3的结构与所述第一蒸发组件2的结构相同。

所述第一工质罐6内部装有第一有机工质。

所述第一有机工质为R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷中的一种。

所述第二工质罐10内部装有第二有机工质，且所述第二有机工质的沸点小于所述第一有机工质的沸点。

所述冷凝组件5包括冷凝箱51，所述冷凝箱51的内部设置有用于与所述第一管道连接的第一冷凝管55和用于与所述第二管道连接的第二冷凝管56。

所述第一冷凝管55、第二冷凝管56均呈蛇行状。增大冷却面积，提高冷凝效率。

所述第一管道包括第一输出管道13和第一输入管道14，所述第一输出管道13的输入端与所述U型集热管21的输出端连通，所述第一输入管道14的输出端与所述U型集热管21的输入端连通，所述第一输入管道14的内直径小于所述U型集热管21的内直径。

所述冷凝箱51内部填充有冷却液，所述冷凝箱51的一侧下端设置有进液口52，所述冷凝箱51的上侧面设置有出液口53。所述冷却液为水。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施方式而已，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复叠式ORC余热发电系统，包括余热排放管道（1），其特征在于：所述余热排放管道（1）内部的输入端至输出端依次设置有第一蒸发组件（2）、第二蒸发组件（3），所述第一蒸发组件（2）通过第一管道依次首尾连接有第一膨胀机（4）、冷凝组件（5）、第一工质罐（6）、第一工质泵（7），所述第一膨胀机（4）的动力输出端连接有第一发电机（8），所述第二蒸发组件（3）通过第二管道依次首尾连接有第二膨胀机（9）、冷凝组件（5）、第二工质罐（10）、第二工质泵（11），所述第二膨胀机（9）的动力输出端连接有第二发电机（12）。

2.根据权利要求1所述一种复叠式ORC余热发电系统，其特征在于，所述第一蒸发组件（2）包括U型集热管（21），所述U型集热管（21）呈水平设置在所述余热排放管道（1）内部，所述U型集热管（21）的内部设置有蒸发腔，所述U型集热管（21）的外侧设置有集热翅（22）。

3.根据权利要求2所述一种复叠式ORC余热发电系统，其特征在于，所述集热翅（22）为环形集热翅，所述环形集热翅同轴设置在所述U型集热管（21）的外侧。

4.根据权利要求3所述一种复叠式ORC余热发电系统，其特征在于，所述集热翅（22）设置有若干个，若干个所述集热翅（22）沿所述U型集热管（21）的延伸方向等间隔均匀设置。

5.根据权利要求1-4任意一项所述一种复叠式ORC余热发电系统，其特征在于，所述第二蒸发组件（3）的结构与所述第一蒸发组件（2）的结构相同。

6.根据权利要求5所述一种复叠式ORC余热发电系统，其特征在于，所述冷凝组件（5）包括冷凝箱（51），所述冷凝箱（51）的内部设置有用于与所述第一管道连接的第一冷凝管（55）和用于与所述第二管道连接的第二冷凝管（56）。

7.根据权利要求6所述一种复叠式ORC余热发电系统，其特征在于，所述冷凝箱（51）内部填充有冷却液，所述冷凝箱（51）的一侧下端设置有进液口（52），所述冷凝箱（51）的上侧面设置有出液口（53）。