[發(fā)明專利]利用多個(gè)分散余熱熱源、多種余熱載體介質(zhì)發(fā)電的方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710050627.8
• 申請(qǐng)日: 2007-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101178018A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝永慧;談蘆益;張荻;孔祥林;王建錄;商宇;潘家成;孫奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司;西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F01K23/06
• 分類號(hào): F01K23/06;F01K25/06
• 代理公司: 德陽(yáng)三星專利事務(wù)所
• 代理人: 劉克勤;段雪茵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及余熱發(fā)電技術(shù)，尤其涉及一種利用分布范圍較廣、熱功率總量較大但單個(gè)熱功率較小且余熱載體介質(zhì)呈多樣性的余熱熱源發(fā)電的方法及裝置。

背景技術(shù)

我國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，能源生產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯，居世界第三位；基本能源消費(fèi)占世界總消費(fèi)量的1/10，僅次于美國(guó)，居世界第二位。但我國(guó)能源利用率不高，一些發(fā)達(dá)國(guó)家能源利用率都在50％以上，美國(guó)的能源利用率已超過(guò)60％，而我國(guó)只有30％左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)的能源消耗強(qiáng)度是日本的6.9倍，德國(guó)的4.3倍，美國(guó)的3.3倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界發(fā)達(dá)國(guó)家的能源消耗強(qiáng)度。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％～67％，而可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60％。因此，對(duì)余熱利用進(jìn)行深入的研究，對(duì)于節(jié)約能源，提高能源利用率，建立合理的能源架構(gòu)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有極為重要的意義。

目前只是對(duì)大型工礦企業(yè)熱功率較大的集中余熱加以利用，而對(duì)熱功率較小的大量分散余熱(各種生活余熱，如汽車尾氣、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水等)尚未利用，事實(shí)上，各種小功率分散余熱的總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大功率集中余熱，因此，研發(fā)小功率分散余熱回收利用技術(shù)，成為當(dāng)前的重要任務(wù)，是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

限于上述余熱利用狀況，現(xiàn)有的余熱發(fā)電裝置多是大型成套設(shè)備，只適用于某一種具體的余熱載體介質(zhì)，其配備工作介質(zhì)也是特定的，不能同時(shí)利用幾種余熱載體介質(zhì)的熱量發(fā)電。尤其是，因裝置是一個(gè)孤立系統(tǒng)，做功后的汽相工質(zhì)(即渦輪機(jī)排汽)溫度仍然較高，蘊(yùn)含很多熱量，余熱利用不充分，將其冷凝還得另外耗能，經(jīng)濟(jì)性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是提供一種可充分利用多個(gè)分散余熱熱源、多種余熱載體介質(zhì)發(fā)電的方法及裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種利用多個(gè)分散余熱熱源、多種余熱載體介質(zhì)發(fā)電的方法，設(shè)置一個(gè)余熱發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多個(gè)并列的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)的數(shù)量與分散余熱熱源的數(shù)量相同；每一子系統(tǒng)具有一由工質(zhì)冷凝器、泵、余熱換熱器、渦輪機(jī)通過(guò)管道順序連接構(gòu)成的閉路循環(huán)裝置，一與渦輪機(jī)連接的發(fā)電機(jī)；由泵驅(qū)動(dòng)工質(zhì)循環(huán)，由余熱載體介質(zhì)通過(guò)余熱換熱器向工質(zhì)提供汽化能，通過(guò)汽相工質(zhì)膨脹做功驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，由渦輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，由冷凝器將做功后的汽相工質(zhì)冷凝為液相；各子系統(tǒng)配置的換熱工質(zhì)，與該子系統(tǒng)的余熱載體介質(zhì)相適配，工質(zhì)的露點(diǎn)低于該子系統(tǒng)余熱載體介質(zhì)溫度。

將所述液相工質(zhì)與做功后的汽相工質(zhì)換熱，預(yù)熱后再送入余熱換熱器汽化。

將所有子系統(tǒng)劃分成兩兩一組，每一組具有一高溫子系統(tǒng)和一低溫子系統(tǒng)，將低溫子系統(tǒng)的液相工質(zhì)與高溫子系統(tǒng)做功后的汽相工質(zhì)換熱，預(yù)熱后再送入低溫子系統(tǒng)的余熱換熱器汽化；或?qū)⒏摺⒌蜏刈酉到y(tǒng)的液相工質(zhì)都與高溫子系統(tǒng)做功后的汽相工質(zhì)分別換熱，預(yù)熱后再送入各自的余熱換熱器汽化。

所有子系統(tǒng)發(fā)出的電能，分別調(diào)頻、調(diào)壓后并網(wǎng)，送給用電設(shè)備使用，或整流后送入蓄電池存儲(chǔ)。

所述余熱載體介質(zhì)是各種氣相、液相介質(zhì)，如各種物質(zhì)的蒸汽、熱空氣、熱水等，或可流動(dòng)的粉末狀固相介質(zhì)，如水泥熟料、鑄造砂等；所述工質(zhì)是各種液相介質(zhì)，如水、氟利昂、氨、各種烷烴類工質(zhì)以及其它有機(jī)工質(zhì)。

用于上述方法的裝置，包括多個(gè)并列的子裝置，子裝置的數(shù)量與分散余熱熱源的數(shù)量相同；所述子裝置具有余熱換熱器、工質(zhì)冷凝器、泵、渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)；所述余熱換熱器具有余熱載體介質(zhì)進(jìn)、出口，工質(zhì)進(jìn)、出口；所述泵的進(jìn)口連通工質(zhì)冷凝器的出口，泵的出口連通余熱換熱器的工質(zhì)進(jìn)口；所述余熱換熱器的工質(zhì)出口連通渦輪機(jī)的進(jìn)口；所述渦輪機(jī)的出口連通工質(zhì)冷凝器的進(jìn)口；渦輪機(jī)的輸出軸連接發(fā)電機(jī)的輸入軸。每一子裝置配置的換熱工質(zhì)，與該子裝置的余熱載體介質(zhì)相適配。

本裝置的一種改進(jìn)方案是：在渦輪機(jī)與工質(zhì)冷凝器之間，還串聯(lián)有回?zé)釗Q熱器，該回?zé)釗Q熱器的汽相工質(zhì)進(jìn)口連通渦輪機(jī)的出口，汽相工質(zhì)出口連通工質(zhì)冷凝器的進(jìn)口；回?zé)釗Q熱器的液相工質(zhì)進(jìn)口連通泵的出口，液相工質(zhì)出口連通余熱換熱器的工質(zhì)進(jìn)口。

本裝置的另一種改進(jìn)方案是：將所有子裝置分成兩兩一組，每組具有一高溫子裝置和一低溫子裝置；在高溫子裝置的渦輪機(jī)與工質(zhì)冷凝器之間串聯(lián)回?zé)釗Q熱器，該回?zé)釗Q熱器的液相工質(zhì)進(jìn)口連通低溫子裝置泵的出口，液相工質(zhì)出口連通低溫子裝置余熱換熱器的工質(zhì)進(jìn)口。