專利名稱：工業(yè)爐冷卻回路冷卻流體介質(zhì)余熱回收發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工業(yè)爐冷卻回路冷卻流體介質(zhì)余熱回收發(fā)電系統(tǒng)，是一種工業(yè)爐余熱高效利用的新技術(shù)，屬于能源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力生產(chǎn)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色，可以說電力供應(yīng)是整個社會發(fā)展的瓶頸。一個世紀以來，電力工業(yè)都是嚴重地依賴于煤等化石燃料，雖然近年來隨著超臨界朗肯循環(huán)等技術(shù)的應(yīng)用，煤電效率逐步提高(現(xiàn)在世界上最新技術(shù)已經(jīng)能達到近50%的熱效率)，但電力工業(yè)依然是二氧化碳及二氧化硫嚴重環(huán)境污染物主要的排放源，同時隨著石化燃料的枯竭，開采的成本和難度會越來越大，而作為高耗能的鋼鐵，冶金，化工，建材以及其他工業(yè)生產(chǎn)過程中卻產(chǎn)生大量的余熱無法得到有效利用，而如何高效地將這些本是廢物得能源利用起來，也就成了節(jié)能環(huán)保的重中之重。 余熱是在一定經(jīng)濟技術(shù)條件下，在能源利用設(shè)備中沒有被利用的能源，也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻流體介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據(jù)調(diào)查，各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%飛7%，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的 60%。而作為工業(yè)爐冷卻系統(tǒng)中的余熱更是沒有得到有效利用，有的直接將冷卻系統(tǒng)中的熱量直接排放到環(huán)境中去，造成了熱量的浪費，而有的則只是簡單的用冷卻系統(tǒng)的余熱進行加熱水或是簡單的用水蒸汽來發(fā)電，雖然利用了一部分余熱，但是仍然有大量的余熱無法得到有效利用，而本發(fā)明則利用高效的有機郎肯循環(huán)進行發(fā)電，解決了這些問題，不僅回收了余熱，而且大大提高了余熱的利用效率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種工業(yè)爐冷卻回路冷卻流體介質(zhì)余熱回收發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可最大限度將工業(yè)爐冷卻系統(tǒng)中的余熱轉(zhuǎn)化為電能。本實用新型包括工業(yè)爐I、換熱器I 2、加壓泵I 3、透平或膨脹機4、發(fā)電機5、換熱器II 6、冷凝器7、儲液罐8、加壓泵II 9、冷卻塔10、冷卻水泵11，工業(yè)爐I與換熱器I 2連接，換熱器I 2另一端通過加壓泵I 3與工業(yè)爐I連接，換熱器I 2通過透平或膨脹機4與發(fā)電機5連接，發(fā)電機5通過換熱器II 6與冷凝器7連接，冷凝器7連接在儲液罐8上，儲液罐8通過加壓泵II 9連接在換熱器II 6上，換熱器II 6與換熱器I 2連接，冷凝器7與冷卻塔10連接，冷卻塔10另一端通過冷卻水泵11與冷凝器7連接。本系統(tǒng)包括三個回路工業(yè)爐冷卻回路，有機朗肯循環(huán)的工質(zhì)循環(huán)回路，冷卻水回路；第一回路為工業(yè)爐冷卻回路，有工業(yè)爐I、換熱器I 2和加壓泵I 3形成，從工業(yè)爐I中的冷卻器內(nèi)出來的高溫冷卻介質(zhì)(水或者導(dǎo)熱油)進入換熱器I 2進行換熱，將熱量傳遞給有機郎肯循環(huán)回路中的有機工質(zhì)(如R123)，使有機工質(zhì)蒸發(fā)，從換熱器I 2出來后冷卻介質(zhì)經(jīng)過工質(zhì)加壓泵I 3加壓后重新進入工業(yè)爐冷卻器冷卻爐子，從而完成一個循環(huán)。第二回路為有機郎肯循環(huán)的工質(zhì)循環(huán)回路，換熱器I 2、透平或膨脹機4、發(fā)電機
5、換熱器II 6、冷凝器7、儲液罐8和加壓泵II 9形成，從換熱器I 2出來的吸收工業(yè)爐冷卻回路冷卻工質(zhì)的熱量后變成蒸汽的有機工質(zhì)，一路進入透平或膨脹機4推動透平或膨脹機4做功，同時透平或膨脹機4帶動電機5發(fā)電，發(fā)電后的乏汽進入換熱器116，(另一路則是旁通，當蒸汽壓力達不到推動透平的壓力時蒸汽則直接入換熱器II 6，為即將進入換熱器I 2進行蒸發(fā)的有機工質(zhì)進行預(yù)熱)有機工質(zhì)從換熱器II 6出來后進入冷凝器7進行冷凝，將熱量傳遞給冷卻水回路中的冷卻水，然后進入儲液罐8，再從儲液罐8出來后經(jīng)過工質(zhì)加壓泵II 9加壓進入換熱器6進行預(yù)熱，然后進入換熱器I 2進行蒸發(fā)，完成一個循環(huán)。第三回路為冷卻水回路，從冷卻塔10來的冷卻水經(jīng)冷卻水循環(huán)泵11輸送至冷凝器7，完成對循環(huán)工質(zhì)乏汽的凝結(jié)，之后返回冷卻塔10布水管，經(jīng)冷卻后集于塔底集水盤，完成一個循環(huán)。該發(fā)電系統(tǒng)使用工業(yè)爐冷卻回路中的冷卻流體介質(zhì)對有機郎肯循環(huán)回路中的有機工質(zhì)進行加熱，使其蒸發(fā)；該發(fā)電系統(tǒng)的有機朗肯循環(huán)回路中使用的工質(zhì)為R123、甲苯、正戊烷(C5H12)、異戊烷(R601a)、環(huán)戊烷、庚烷、R113、R11、環(huán)己烷、苯、鄰二甲苯、乙基苯、6甲基2硅氧烷(C6H180Si2)、8 甲基 3 硅氧烷(C8H24O2Si3)UO 甲基 4 硅氧烷(C1QH3Q03Si4)、12 甲基 5 硅氧烷(C12H36O4Si5)、丙烷(R290)、五氟丙烷(R245fa)、正己烷(C6H14)、丁烷(R600)、異丁烷(R600a)、四氟乙烷(R134a)中一種或由這些純工質(zhì)組成的混合工質(zhì)作循環(huán)工質(zhì)；工業(yè)爐冷卻回路中使用的冷卻流體介質(zhì)為水或者導(dǎo)熱油。本實用新型的發(fā)電工藝為(I)根據(jù)有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)所選定的工質(zhì)和冷卻系統(tǒng)中介質(zhì)的種類，按需要的發(fā)電容量配備并安裝好換熱器、工質(zhì)加壓泵、透平、發(fā)電機、換熱器、冷凝器、儲液罐、冷卻塔、冷卻水泵等設(shè)備及其管路與配件；(2)根據(jù)工業(yè)爐冷卻回路、冷卻水回路及有機朗肯循環(huán)的管路容積計算冷卻工質(zhì)及循環(huán)工質(zhì)的充注量，將冷卻介質(zhì)、冷卻水及循環(huán)工質(zhì)計量充入各自循環(huán)管路中。工作原理為在換熱器放熱后出來的低溫冷卻流體介質(zhì)，經(jīng)工質(zhì)加壓泵加壓進入工業(yè)爐的冷卻器中吸收爐子各部位(比如爐壁)的熱量，然后重新進入換熱器，將熱量傳遞給有機朗肯循環(huán)內(nèi)的工質(zhì)，使工質(zhì)吸熱氣化成進透平做功的蒸汽；有機工質(zhì)蒸汽一路在透平內(nèi)膨脹輸出軸功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，然后進入換熱器，另一路則作旁通，當工質(zhì)壓力達不到推動透平做功時的壓力時則直接進入換熱器，從換熱器出來后接著進入冷凝將熱量傳給冷卻水回路中的水，冷凝，之后流入工質(zhì)儲液罐，再被工質(zhì)循環(huán)泵加壓輸送至換熱器，預(yù)熱后進入工質(zhì)蒸汽發(fā)生器再次吸熱蒸發(fā)成做功的蒸汽，完成循環(huán)。本實用新型的有益效果是(I)能將工業(yè)爐的廢熱資源進行回收，并高效地轉(zhuǎn)化為電能，；(2)極大地降低了發(fā)電過程中有害物質(zhì)C0X、SOx的產(chǎn)生與排放；(3)能有效推廣到工業(yè)生產(chǎn)中帶冷卻系統(tǒng)的各種工業(yè)爐中，有效地回收余熱。
圖I為本實用新型余熱回收發(fā)電結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1是工業(yè)爐；2是換熱器I ;3是加壓泵I ;4是透平或膨脹機；5是發(fā)電機；6是換熱器II ;7是冷凝器；8是儲液罐；9是加壓泵II ；10是冷卻塔；11是冷卻水泵。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型保護范圍不局限于所述內(nèi)容。在昆明地區(qū)某鋼廠建一工業(yè)爐冷卻回路冷卻流體介質(zhì)余熱回收發(fā)電系統(tǒng)，電機輸出功率為500Kw。本實用新型發(fā)電系統(tǒng)包括工業(yè)爐I、換熱器I 2、加壓泵I 3、透平或膨脹機4、發(fā)電機5、換熱器II 6、冷凝器7、儲液罐8、加壓泵II 9、冷卻塔10、冷卻水泵11，工業(yè)爐I與換熱器I 2連接，換熱器I 2另一端通過加壓泵I 3與工業(yè)爐I連接，換熱器I 2通過透平或膨脹機4與發(fā)電機5連接，發(fā)電機5通過換熱器II 6與冷凝器7連接，冷凝器7連接在儲液罐8上，儲液罐8通過加壓泵II 9連接在換熱器II 6上，換熱器II 6與換熱器I 2連接，冷凝器7與冷卻塔10連接，冷卻塔10另一端通過冷卻水泵11與冷凝器7連接。本系統(tǒng)包括三個回路工業(yè)爐冷卻回路，有機朗肯循環(huán)的工質(zhì)循環(huán)回路，冷卻水回路；第一回路為工業(yè)爐冷卻回路，有工業(yè)爐I、換熱器I 2 (用板式換熱器作有機朗肯循環(huán)的工質(zhì)蒸汽發(fā)生器)和加壓泵I 3 (采用高溫油泵)形成，從工業(yè)爐I中的冷卻器內(nèi)出來的高溫冷卻介質(zhì)(采用穩(wěn)定性極好的首諾合成導(dǎo)熱油Therminol VP-I)進入換熱器I 2進行換熱，將熱量傳遞給有機郎肯循環(huán)回路中的有機工質(zhì)(如R123)，使有機工質(zhì)蒸發(fā)，從換熱器I2出來后冷卻介質(zhì)經(jīng)過工質(zhì)加壓泵I 3加壓后重新進入工業(yè)爐冷卻器冷卻爐子，從而完成一個循環(huán)，用無縫鋼管將油路系統(tǒng)安裝好。第二回路為有機郎肯循環(huán)的工質(zhì)循環(huán)回路，換熱器I 2、透平4、發(fā)電機5、換熱器
II6、冷凝器7、儲液罐8和加壓泵II 9形成，從換熱器I 2出來的吸收工業(yè)爐冷卻回路冷卻工質(zhì)的熱量后變成蒸汽的有機工質(zhì)，一路進入透平4推動透平或膨脹機4做功，同時透平4帶動電機5發(fā)電，發(fā)電后的乏汽進入換熱器II 6，(另一路則是旁通，當蒸汽壓力達不到推動透平的壓力時蒸汽則直接入換熱器II 6，為即將進入換熱器I 2進行蒸發(fā)的有機工質(zhì)進行預(yù)熱)有機工質(zhì)從換熱器II 6出來后進入冷凝器7進行冷凝，將熱量傳遞給冷卻水回路中的冷卻水，然后進入儲液罐8，再從儲液罐8出來后經(jīng)過工質(zhì)加壓泵II 9加壓進入換熱器6進行預(yù)熱，然后進入換熱器I 2進行蒸發(fā)，完成一個循環(huán)，按儲液罐出口一工質(zhì)加壓泵9-換熱器6—換熱器2—透平4一換熱器6—冷凝器7—儲液罐進口的順序用紫銅管將有機朗肯循環(huán)的工質(zhì)回路及所需配件安裝好；其中透平凈輸出功率為500Kw，透平進口工質(zhì)壓力為I. OMPa，溫度110°C，冷凝器7、換熱器II均采用板式換熱器，工質(zhì)加壓泵采用高壓屏蔽泵。第三回路為冷卻水回路，從冷卻塔10來的冷卻水經(jīng)冷卻水循環(huán)泵11輸送至冷凝器7，完成對循環(huán)工質(zhì)乏汽的凝結(jié)，之后返回冷卻塔10布水管，經(jīng)冷卻后集于塔底集水盤，完成一個循環(huán)；冷卻塔采用逆流方形組塔，冷卻水管路采用無縫鋼管，按冷卻塔10出口一冷卻水泵11-冷凝器7—冷卻塔10進口的順序?qū)⒗鋮s水回路及所需配件安裝好。[0029]以上所有設(shè)備按圖I連接，安裝完成后，進行管道的氮氣吹掃，并且對管路進行試壓，對有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)抽真空，并分別按要求向相應(yīng)管路內(nèi)充入R123、導(dǎo)熱油及自來水?！?br> 權(quán)利要求1.一種工業(yè)爐冷卻回路冷卻流體介質(zhì)余熱回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括工業(yè)爐(I)、換熱器I (2)、加壓泵I (3)、透平或膨脹機(4)、發(fā)電機(5)、換熱器II (6)、冷凝器(7)、儲液罐(8)、加壓泵II (9)、冷卻塔(10)、冷卻水泵(11)，工業(yè)爐(I)與換熱器I (2)連接，換熱器I (2)另一端通過加壓泵I (3)與工業(yè)爐(I)連接，換熱器I (2)通過透平或膨脹機(4)與發(fā)電機(5)連接，發(fā)電機(5)通過換熱器II (6)與冷凝器(7)連接，冷凝器(7)連接在儲液罐(8)上，儲液罐(8)通過加壓泵II (9)連接在換熱器II (6)上，換熱器II(6)與換熱器I (2)連接，冷凝器(7)與冷卻塔(10)連接，冷卻塔(10)另一端通過冷卻水泵(11)與冷凝器(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)爐冷卻回路冷卻流體介質(zhì)余熱回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于工業(yè)爐(I)、換熱器I (2)和加壓泵I (3)間形成工業(yè)爐冷卻回路，冷卻回路中使用的流體介質(zhì)是水或?qū)嵊汀?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)爐冷卻回路冷卻流體介質(zhì)余熱回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于換熱器I (2)、透平或膨脹機(4)、發(fā)電機(5)、換熱器II (6)、冷凝器(7)、儲液罐(8)和加壓泵II (9)間形成有機朗肯循環(huán)的工質(zhì)循環(huán)回路，回路中使用的循環(huán)工質(zhì)為R123、甲苯、正戊烷、異戊烷、環(huán)戊烷、庚烷、R113、R11、環(huán)己烷、苯、鄰二甲苯、乙基苯、6甲基2硅氧烷、8甲基3硅氧烷、10甲基4硅氧烷、12甲基5硅氧烷、丙烷、五氟丙烷、正己烷、丁烷、異丁烷、四氟乙烷中一種或幾種的混合物。
專利摘要本實用新型公開了一種工業(yè)爐冷卻回路冷卻流體介質(zhì)余熱回收發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括工業(yè)爐、換熱器I、加壓泵I、透平或膨脹機、發(fā)電機、換熱器II、冷凝器、儲液罐、加壓泵II、冷卻塔和冷卻水泵，并由這些設(shè)備形成工業(yè)爐冷卻回路、有機朗肯循環(huán)的工質(zhì)循環(huán)回路和冷卻水回路，直接將工業(yè)爐冷卻系統(tǒng)中冷卻流體介質(zhì)的余熱高效地轉(zhuǎn)換為電能，有效的回收了余熱，做到了節(jié)能環(huán)保以及能量的高效利用。
文檔編號F01K19/00GK202788959SQ20122045180
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者王 華, 王輝濤, 葛眾 申請人:昆明理工大學(xué)