采用預(yù)熱技術(shù)的低溫水發(fā)電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于低溫余熱利用技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種利用雙循環(huán)螺桿機發(fā)電技術(shù)的低溫余熱發(fā)電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在低溫余熱領(lǐng)域,采用有機工質(zhì)(ORC)作為熱力循環(huán)的工質(zhì)與低溫余熱換熱,有機工質(zhì)吸熱后產(chǎn)生高壓蒸汽,推動雙工質(zhì)膨脹機帶動發(fā)電機發(fā)電。這是常規(guī)發(fā)電技術(shù)不能做到的(常規(guī)發(fā)電要求熱源溫度在350°C以上),從而拓寬了可以回收發(fā)電的余熱資源范圍,為建材、冶金、化工等行業(yè)的低溫余熱回收提供了更好的技術(shù)手段和設(shè)備。同時,這項技術(shù)還可以推廣到可再生能源發(fā)電設(shè)備中(如地熱能、太陽能和生物質(zhì)能),為利用可再生能源發(fā)電提供了關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。
[0003]原始應(yīng)用的機組,工質(zhì)與低溫熱水只通過蒸發(fā)器進行換熱,蒸發(fā)器從吸熱、預(yù)熱、蒸發(fā)合為一體,換熱面積大,只有通過增加體積才能保證換熱效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有低溫水所存在的問題,本實用新型提出一種新的采用變頻自動控制技術(shù)的低溫余熱的發(fā)電設(shè)備。
[0005]本實用新型發(fā)電設(shè)備是這樣構(gòu)成的:
[0006]一種采用預(yù)熱技術(shù)的低溫水發(fā)電設(shè)備,包括蒸發(fā)器、預(yù)熱器、儲液罐、冷凝器、膨脹機、發(fā)電機和冷卻塔;所述的發(fā)電設(shè)備由三組循環(huán)回路組成,循環(huán)回路一是供熱回路,循環(huán)回路二是發(fā)電及熱循環(huán)回路,循環(huán)回路三是冷卻回路;
[0007]循環(huán)回路一為:熱水源的出口通過熱水循環(huán)泵和逆止閥連接到蒸發(fā)器和預(yù)熱器中的管路一,管路一的出口再通過閥門連接到熱水源的回路入口形成循環(huán)回路;
[0008]循環(huán)回路二為:蒸發(fā)器和預(yù)熱器中的管路二的出口通過主汽閥連接螺桿膨脹機的入口,膨脹機帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)電,膨脹機的出口通過閥門連接冷凝器中的管路一;冷凝器的管路一的出口連接儲液罐,儲液罐的出口通過工質(zhì)泵和逆止閥連接到蒸發(fā)器和預(yù)熱器中的管路二的入口形成循環(huán)回路;
[0009]循環(huán)回路三為:冷凝器中的管路二的出口通過閥門連接到冷卻塔的入口,冷卻塔的出口通過閥門、冷卻水泵與逆止閥連接到冷凝器中的管路二的入口形成循環(huán)回路。
[0010]循環(huán)回路二中,在蒸發(fā)器中的管路二的出口與冷凝器的管路一的入口之間,加設(shè)了一個旁通管及電磁閥。
[0011]蒸發(fā)器、預(yù)熱器、冷凝器均是管殼式的換熱設(shè)備。
[0012]本實用新型在蒸發(fā)器前增加預(yù)熱器,即液、液熱交換的換熱器,充分回收蒸發(fā)器換熱后的余熱熱量,用于提高工質(zhì)的初溫度;蒸發(fā)器出口熱水溫度仍高于冷凝有機工質(zhì)的溫度,通過加裝預(yù)熱器后,仍可回收部分熱量,從而可以減少蒸發(fā)器的有效換熱面積20% ;在原有低溫發(fā)電機組運行系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加了一級預(yù)熱系統(tǒng),采用管殼式換熱器形式,將蒸發(fā)器換熱后的低溫熱水進行二次換熱,熱源得到了梯度利用。本實用新型采用預(yù)熱技術(shù),可降低換熱器的換熱面積和體積,使得機組設(shè)備更加緊湊,減少占地面積15 % ο蒸發(fā)器換熱后的低溫熱水溫降僅12°C,通過加裝預(yù)熱器后,通過熱量分步換熱,可進一步降低低溫熱水出水溫度8°C,使得低溫水總溫降達20°C。梯度利用熱源,最大限度的提取熱源的熱量,提高機組發(fā)電功率。在熱源穩(wěn)定的情況下,采用預(yù)熱技術(shù)后,可增加發(fā)電功率5%,提高發(fā)電效率
[0013]預(yù)熱換熱器采用管殼式型式,低溫熱水走管側(cè),液體工質(zhì)走殼側(cè),40°C液體工質(zhì)經(jīng)過工質(zhì)泵后進入管殼式預(yù)熱換熱器吸熱,進入蒸發(fā)器前,溫度可提升10°C。采用預(yù)熱技術(shù),可以使得液體工質(zhì)在原有基礎(chǔ)上,吸熱量增加,進入預(yù)熱器溫度提高,進一步使得進入蒸發(fā)器溫度提高,而由于蒸發(fā)的溫度一定,那么在原有低溫余熱的情況下,可以增加工質(zhì)的循環(huán)量15%,來消納多出的這部分二級換熱熱量。
[0014]本實用新型對于開發(fā)新型、高效的低溫余熱發(fā)電設(shè)備,提高我國能源利用率,節(jié)能減排,保護環(huán)境,都具有重要的意義。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的流程示意圖。
[0016]其中:熱水循環(huán)泵1、蒸發(fā)器2、預(yù)熱器3、工質(zhì)泵4、儲液罐5、冷卻水泵6、冷凝器7、主汽閥8、電磁閥9、膨脹機10、發(fā)電機11、冷卻塔12。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合圖1對本實用新型做進一步說明。
[0018]本實用新型是一種采用變頻自動控制技術(shù)的低溫余熱發(fā)電設(shè)備,該設(shè)備包括熱水源、蒸發(fā)器2、預(yù)熱器3、儲液罐5、冷凝器7、膨脹機10、發(fā)電機11和冷卻塔12。所述的發(fā)電設(shè)備由三組循環(huán)回路組成。循環(huán)回路一是供熱回路,循環(huán)回路二是發(fā)電及熱循環(huán)回路,循環(huán)回路三是冷卻回路。其中,循環(huán)回路一為:熱水源的出口通過熱水循環(huán)泵I和逆止閥連接到蒸發(fā)器2和預(yù)熱器3中的管路一,管路一的出口再通過閥門連接到熱水源的回路入口形成循環(huán)回路。循環(huán)回路二為:蒸發(fā)器2和預(yù)熱器3中的管路二的出口通過主汽閥8連接螺桿膨脹機10的入口,膨脹機10帶動發(fā)電機11運轉(zhuǎn)發(fā)電,膨脹機10的出口通過閥門連接冷凝器7中的管路一。冷凝器7的管路一的出口連接儲液罐5,儲液罐5的出口通過工質(zhì)泵4和逆止閥連接到蒸發(fā)器2和預(yù)熱器3中的管路二的入口形成循環(huán)回路。蒸發(fā)器2出口蒸汽接近飽和狀態(tài)。冷凝器7下的儲液罐5能夠保證冷凝液及時排走,不占有換熱空間。在蒸發(fā)器2中的管路二的出口與冷凝器7的管路一的入口之間,加設(shè)了一個旁通管及電磁閥9,其作用是旁通螺桿膨脹機10,能迅速減少膨脹機10兩端壓差,為機組的安全運行提供保證。膨脹機10飛車時控制設(shè)備自動打開旁通電磁閥9。旁通電磁閥9為常開式,與工質(zhì)泵4 一起接入用電接口,當斷電時,電磁閥9打開使旁通打開。循環(huán)回路三為:冷凝器7中的管路二的出口通過閥門連接到冷卻塔12的入口,冷卻塔12的出口通過閥門、冷卻水泵6與逆止閥連接到冷凝器7中的管路二的入口形成循環(huán)回路。
[0019]在上述所有設(shè)置有管路一和管路二的設(shè)備中,每一設(shè)備中的管路一和管路二中的流體的流動方向都是相反的。
[0020]該設(shè)備有三個管殼式的換熱設(shè)備,分別是滿液式蒸發(fā)器2、預(yù)熱器3、冷凝器7。其中預(yù)熱器3能夠保證液態(tài)工質(zhì)有足夠的顯熱吸收,而滿液式的蒸發(fā)器2換熱效率高,具有較高的蒸發(fā)溫度,工質(zhì)壓降較小且蒸發(fā)溫度均勻。
[0021]工質(zhì)泵4、熱水循環(huán)泵1、冷卻水泵6上均設(shè)有變頻設(shè)施,采用變頻控制。通過調(diào)整泵的頻率,改變出力。
[0022]本實用新型的工作過程是:
[0023]高溫余熱熱水通過熱水循環(huán)泵I進入預(yù)熱器3和蒸發(fā)器2與發(fā)電介質(zhì)進行換熱,蒸發(fā)器2產(chǎn)生的高壓氣態(tài)有機質(zhì)進入全流低溫發(fā)電機組雙螺桿膨脹機10的進口,膨脹做功并推動雙螺桿膨脹機10運轉(zhuǎn),之后排出的低壓氣液兩相有機工質(zhì)進入冷凝器7,在冷卻水泵6的作用下,低溫冷卻水進入冷凝器7中冷卻有機工質(zhì)為液態(tài),之后經(jīng)過工質(zhì)泵4,將液態(tài)發(fā)電介質(zhì)送入到預(yù)熱器3和蒸發(fā)器2中,繼續(xù)吸取余熱的熱量;雙螺桿膨脹機10在運轉(zhuǎn)的同時拖帶發(fā)電機發(fā)電,冷凝器7排出的較高溫冷卻水經(jīng)冷卻水泵6送至冷卻水塔12,循環(huán)使用。
【主權(quán)項】
1.一種采用預(yù)熱技術(shù)的低溫水發(fā)電設(shè)備,包括蒸發(fā)器(2)、預(yù)熱器(3)、儲液罐(5)、冷凝器(7)、膨脹機(10)、發(fā)電機(11)和冷卻塔(12);其特征在于:所述的發(fā)電設(shè)備由三組循環(huán)回路組成,循環(huán)回路一是供熱回路,循環(huán)回路二是發(fā)電及熱循環(huán)回路,循環(huán)回路三是冷卻回路; 循環(huán)回路一為:熱水源的出口通過熱水循環(huán)泵(I)和逆止閥連接到蒸發(fā)器(2)和預(yù)熱器(3)中的管路一,管路一的出口再通過閥門連接到熱水源的回路入口形成循環(huán)回路; 循環(huán)回路二為:蒸發(fā)器(2)和預(yù)熱器(3)中的管路二的出口通過主汽閥(8)連接螺桿膨脹機(10)的入口,膨脹機(10)帶動發(fā)電機(11)運轉(zhuǎn)發(fā)電,膨脹機(10)的出口通過閥門連接冷凝器(7)中的管路一;冷凝器(7)的管路一的出口連接儲液罐(5),儲液罐(5)的出口通過工質(zhì)泵(4)和逆止閥連接到蒸發(fā)器(2)和預(yù)熱器(3)中的管路二的入口形成循環(huán)回路; 循環(huán)回路三為:冷凝器(7)中的管路二的出口通過閥門連接到冷卻塔(12)的入口,冷卻塔(12)的出口通過閥門、冷卻水泵(6)與逆止閥連接到冷凝器(7)中的管路二的入口形成循環(huán)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電設(shè)備,其特征在于:循環(huán)回路二中,在蒸發(fā)器(2)中的管路二的出口與冷凝器(7)的管路一的入口之間,加設(shè)了一個旁通管及電磁閥(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電設(shè)備,其特征在于:蒸發(fā)器(2)、預(yù)熱器(3)、冷凝器(7)均是管殼式的換熱設(shè)備。
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用預(yù)熱技術(shù)的低溫水發(fā)電設(shè)備,包括蒸發(fā)器、預(yù)熱器、儲液罐、冷凝器、膨脹機、發(fā)電機和冷卻塔。所述的發(fā)電設(shè)備由三組循環(huán)回路組成,循環(huán)回路一是供熱回路,循環(huán)回路二是發(fā)電及熱循環(huán)回路,循環(huán)回路三是冷卻回路。本實用新型在蒸發(fā)器前增加預(yù)熱器,即液、液熱交換的換熱器,充分回收蒸發(fā)器換熱后的余熱熱量。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單安裝容易,操作簡單。發(fā)電機組占地小、通用性強、可以整機裝和移動,合適工業(yè)余熱的特點和發(fā)電利用,維護檢修方便,對提高我國能源利用率,節(jié)能減排,保護環(huán)境,都具有重要的意義。
【IPC分類】F01C13-00, F01K25-10, F01K27-02
【公開號】CN204267121
【申請?zhí)枴緾N201420713034
【發(fā)明人】張于峰, 夏東培, 薄云航, 羅凱, 賈希存
【申請人】國核柏斯頓新能源科技(北京)有限公司
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年11月25日