器及配套累或風(fēng)機的功率，從而可w節(jié)約能源。
[0028] 該發(fā)明的原理為：發(fā)電工質(zhì)C〇2液體在蒸發(fā)器中吸收熱量，溫度升高變?yōu)檫^熱C〇2 蒸氣，經(jīng)過氣液分離器將過熱CA中的少量液體分離，液體重新返回蒸發(fā)器蒸發(fā)，過熱的CO2 蒸氣進入透平做功，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。從透平排出的C〇2蒸氣先經(jīng)過回?zé)崞鞯蛪簜?cè)預(yù) 熱回?zé)崞鞲邏簜?cè)的C〇2液體，經(jīng)過回?zé)崞鞯蛪簜?cè)后進入冷凝器中向冷卻介質(zhì)放熱后凝結(jié)成 液態(tài)，最后借助液體累重新回到蒸發(fā)器，如此循環(huán)進行下去。設(shè)置儲液器是為了防止液體累 氣蝕，在系統(tǒng)穩(wěn)定運行狀態(tài)下C〇2經(jīng)過儲液器的狀態(tài)改變很小，可忽略不計。各工藝參數(shù)可 W由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)需要確定。
[0029] 本實用新型的系統(tǒng)采用天然工質(zhì)，對臭氧層破壞潛能為0,溫室效應(yīng)潛能小，化學(xué) 穩(wěn)定性好；與設(shè)備材料的兼容性好；二氧化碳是惰性氣體，不會燃燒或爆炸；價格低廉、容 易獲得、不需回收。本實用新型的系統(tǒng)可利用低密度的工業(yè)余熱發(fā)電，不僅有效減少工業(yè)廢 熱對環(huán)境帶來的熱污染，還能變廢為寶，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
[0030] 實施例1
[0031]W下結(jié)合附圖1詳細說明本實用新型，圖1是本實用新型的一種余熱發(fā)電的工藝 流程圖。
[0032] 圖1中有蒸發(fā)器1、透平2、勵磁交流發(fā)電機3、冷凝器4、回?zé)崞?、儲液器6、工質(zhì) 累7、氣液分離器8、熱源工質(zhì)累9、冷源工質(zhì)累10、進氣調(diào)節(jié)裝置11、緊急減壓裝置12、氣液 分離器工質(zhì)累13、余熱工質(zhì)管路14、C〇2管路15、冷源工質(zhì)管路16、電磁閥17。
[0033] 余熱工質(zhì)管路14將余熱引出口、熱源工質(zhì)累9和蒸發(fā)器1余熱工質(zhì)進口相連，再 將蒸發(fā)器1的余熱工質(zhì)出口與余熱返回進口相連。C〇2管路15依次將蒸發(fā)器1、氣液分離器 8、進氣調(diào)節(jié)裝置11、透平2、回?zé)崞?、儲液器6、工質(zhì)累7相連接?；?zé)崞?的低壓側(cè)進口 與透平2的出口相連接，回?zé)崞?低壓側(cè)的出口與冷凝器4的C0逃口相連接，回?zé)崞?高 壓側(cè)的進口與工質(zhì)累7出口相接，回?zé)崞?高壓側(cè)出口與蒸發(fā)器1的C〇2進口相接。氣液分 離器8的中上端接口與蒸發(fā)器1的C〇2出口相接，氣液分離器8的上端接口與進氣調(diào)節(jié)裝置 11相接，氣液分離器8的下端接口與電磁閥17、氣液分離工質(zhì)累13、蒸發(fā)器1的C〇2進口依 次相連。透平2與勵磁交流發(fā)電機3相連。冷源工質(zhì)管路16將冷源工質(zhì)出口、冷源工質(zhì)累 10、冷凝器4的冷源工質(zhì)進口相連，將冷源工質(zhì)進口與冷凝器4的冷源工質(zhì)出口相連。
[0034] 余熱工質(zhì)通過余熱工質(zhì)管路14進入蒸發(fā)器1，與進入蒸發(fā)器1的C〇2進行熱交換， 將熱量傳遞給0)2,溫度降低，通過余熱工質(zhì)管路14再次回到原有工藝中。C〇2在蒸發(fā)器1 內(nèi)吸收余熱工質(zhì)釋放出的熱量，溫度升高氣化，變?yōu)檫^熱氣體進入氣液分離器8,C〇2中可能 存在極微量的液體，被分離下來定期由氣液分離器工質(zhì)累13送回到蒸發(fā)器1再次蒸發(fā)，過 熱蒸氣經(jīng)過進氣調(diào)節(jié)裝置11進入透平2膨脹做功，帶動勵磁發(fā)電機3發(fā)電。膨脹做功后的 低溫低壓蒸氣通過C〇2管路進入回?zé)崞?低壓側(cè)與回?zé)崞?高壓側(cè)內(nèi)來自工質(zhì)累7的高壓 C〇2換熱，溫度進一步降低。由回?zé)崞?低壓側(cè)流出的C0 2進入冷凝器4與冷源工質(zhì)換熱冷 凝為液體。冷凝后的C〇2再流過儲液器6被工質(zhì)累7吸入加壓成為蒸發(fā)壓力下的高壓液體。 通過C〇2管路15經(jīng)回?zé)崞?高壓側(cè)進入蒸發(fā)器1。
[00對實施例2
[0036] W下結(jié)合附圖2詳細說明本實用新型，圖2是本實用新型的一種余熱發(fā)電的工藝 流程圖。
[0037] 圖2中有蒸發(fā)器1、透平2、勵磁交流發(fā)電機3、冷凝器4、回?zé)崞?、儲液器6、工質(zhì) 累7、氣液分離器8、進氣調(diào)節(jié)裝置11、緊急減壓裝置12、氣液分離器工質(zhì)累13、C02管路15、 電磁閥17、鍋爐煙道18。
[0038] 將發(fā)電系統(tǒng)的蒸發(fā)器1設(shè)置在鍋爐煙道18內(nèi)，C〇2管路15依次將蒸發(fā)器1、氣液 分離器8、進氣調(diào)節(jié)裝置11、透平2、回?zé)崞?、儲液器6、工質(zhì)累7相連接。回?zé)崞?的低壓 側(cè)進口與透平2的出口相連接，回?zé)崞?低壓側(cè)的出口與冷凝器4的C〇2進口相連接，回?zé)?器5高壓側(cè)的進口與工質(zhì)累7出口相接，回?zé)崞?高壓側(cè)出口與蒸發(fā)器1的C〇2進口相接。 氣液分離器8的中上端接口與蒸發(fā)器1的CA出口相接，氣液分離器8的上端接口與進氣 調(diào)節(jié)裝置11相接，氣液分離器8的下端接口與電磁閥17、氣液分離工質(zhì)累13、蒸發(fā)器1的 C〇2進口依次相連。透平2與勵磁交流發(fā)電機3相連。
[0039] 帶有余熱的煙氣經(jīng)過蒸發(fā)器1與其內(nèi)的C〇2進行熱交換，將熱量傳遞給C〇2,溫度 降低后通過煙道排出。C〇2在蒸發(fā)器1內(nèi)吸收余熱工質(zhì)釋放出的熱量，溫度升高氣化，變?yōu)?過熱氣體進入氣液分離器8, 0)2中可能存在極微量的液體，被分離下來定期由氣液分離器 工質(zhì)累13送回到蒸發(fā)器1再次蒸發(fā)，過熱蒸氣經(jīng)過進氣調(diào)節(jié)裝置11進入透平2膨脹做功， 帶動勵磁發(fā)電機3發(fā)電。膨脹做功后的低溫低壓蒸氣通過C〇2管路進入回?zé)崞?低壓側(cè)與 回?zé)崞?高壓側(cè)內(nèi)來自工質(zhì)累7的高壓C〇2換熱，溫度進一步降低。由回?zé)崞?低壓側(cè)流出 的C〇2進入冷凝器4與冷空氣換熱冷凝為液體。冷凝后的C0 2再流過儲液器6被工質(zhì)累7 吸入加壓成為蒸發(fā)壓力下的高壓液體。通過C〇2管路15經(jīng)回?zé)崞?高壓側(cè)進入蒸發(fā)器1。
[0040] 發(fā)明人測試了在實施例1和實施例2的發(fā)電系統(tǒng)中，回?zé)崞鞲叩蛪簜?cè)不同溫度下 的對數(shù)溫差和循環(huán)效率，其值示于表1。
[0041] 表1回?zé)崞鞲叩蛪簜?cè)不同溫度下對數(shù)溫差及循環(huán)效率
[0042]
[0044]在實施例1和實施例2的發(fā)電系統(tǒng)中，各工藝單元的溫度、壓力、洽值、工質(zhì)密度等 參數(shù)列于表2。
[004引表2各狀態(tài)點設(shè)計溫度、壓力、洽值、工質(zhì)密度
[0046]
[0047] 循環(huán)效率為
[0048]rit=Wnet/qi=48. 6572/243. 7668 = 19. 96%。
[004引對比例
[0050] 該對比例的發(fā)電系統(tǒng)與實施例1和2的區(qū)別僅在于不使用回?zé)崞?，透平出來的CA 工質(zhì)經(jīng)冷凝器冷凝后累入蒸發(fā)器。
[0051] 在該對比例的發(fā)電系統(tǒng)中，各工藝單元的溫度、壓力、洽值、工質(zhì)密度等參數(shù)列于 表3。
[0052] 表3各狀態(tài)點溫度、壓力、洽值、密度
[0053]
[0054] 在該對比例的發(fā)電系統(tǒng)中，其他工藝參數(shù)列于表4。
[00對表4其他參數(shù)
[0056]
[0057] 循環(huán)效率為
[0058] 0
[0059] 上述實施例只是本實用新型的優(yōu)選實施方案，本實用新型并不限于該些實施方 案，在不違背本實用新型精神的情況下，可w作出一些變通或替換，該些變通或替換都應(yīng)當(dāng) 視為在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種天然工質(zhì)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)包括余熱利用回路、CO2動力循環(huán)回 路、0)2冷凝回路，其中，余熱利用回路是將余熱工質(zhì)引出口與蒸發(fā)器余熱進口相連，并在管 路上裝有泵或風(fēng)機；〇) 2動力循環(huán)回路是CO2管路依次將蒸發(fā)器、氣液分離器、進氣調(diào)節(jié)裝 置、透平、回?zé)崞?、儲液器、工質(zhì)泵相連接，氣液分離器的中上端接口與蒸發(fā)器〇) 2的出口相 接，氣液分離器的上端接口與進氣調(diào)節(jié)裝置相接，氣液分離器的下端接口與電磁閥、氣液分 離工質(zhì)泵、蒸發(fā)器CO2進口依次相連，回?zé)崞鞯牡蛪簜?cè)進口與透平的出口相連接，回?zé)崞鞯?壓側(cè)的出口與冷凝器CO2進口相連接，回?zé)崞鞲邏簜?cè)的進口與工質(zhì)泵出口相接，回?zé)崞鞲邏?側(cè)出口與蒸發(fā)器〇) 2進口相接，透平與發(fā)電機相連；CO2冷凝回路是冷源工質(zhì)管路，將冷凝器 的冷源工質(zhì)出口、冷源工質(zhì)泵、冷凝器的冷源工質(zhì)進口相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的天然工質(zhì)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征是：該系統(tǒng)使用的余熱是高溫?zé)?氣余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣的余熱、冷卻介質(zhì)的余熱、可燃廢氣廢液和廢料的余熱、廢汽和廢 水的余熱或化學(xué)反應(yīng)余熱。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的天然工質(zhì)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征是：該系統(tǒng)使用的余熱是 350°C以下的中低溫余熱。4. 根據(jù)權(quán)利要求1的天然工質(zhì)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征是：該系統(tǒng)使用的0)2為純度為 80%~99% 的C02。5. 根據(jù)權(quán)利要求1的天然工質(zhì)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征是：該系統(tǒng)使用的冷源工質(zhì)是空 氣或水。6. 根據(jù)權(quán)利要求1的天然工質(zhì)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征是：該系統(tǒng)的蒸發(fā)器、冷凝器、回 熱器的換熱方式是逆流式、順流式、錯流式或混流式。7. 根據(jù)權(quán)利要求1的天然工質(zhì)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征是：該系統(tǒng)使用的透平是膨脹機 或汽輪機。
【專利摘要】本實用新型涉及一種天然工質(zhì)余熱發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括余熱利用回路、CO2動力循環(huán)回路、CO2冷凝回路。其中，余熱利用回路是將余熱工質(zhì)引出口與蒸發(fā)器余熱進口相連，并在管路上裝有泵或風(fēng)機；CO2動力循環(huán)回路是CO2管路依次將蒸發(fā)器、氣液分離器、進氣調(diào)節(jié)裝置、透平、回?zé)崞?、儲液器、工質(zhì)泵相連接；CO2冷凝回路是冷源工質(zhì)管路，將冷凝器的冷源工質(zhì)出口、冷源工質(zhì)泵、冷凝器的冷源工質(zhì)進口相連。該系統(tǒng)采用天然工質(zhì)CO2，不會破壞臭氧層，化學(xué)穩(wěn)定性好，價格低廉、容易獲得、不需回收，該系統(tǒng)可利用低密度的工業(yè)余熱發(fā)電，不僅能減少工業(yè)廢熱對環(huán)境帶來的熱污染，還能變廢為寶，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
【IPC分類】F01K25/10
【公開號】CN204663601
【申請?zhí)枴緾N201520242053
【發(fā)明人】張信榮, 劉勇, 王少茹, 付加庭, 李寧, 李林鳳
【申請人】北京大學(xué)包頭創(chuàng)新研究院
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年4月21日