[發(fā)明專利]重力有機工質(zhì)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110183761.1
• 申請日: 2011-07-01
• 公開（公告）號: CN102383884A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉朝;賀超;高虹;徐肖肖
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: F01K27/02
• 分類號: F01K27/02;F03B1/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低品位能源利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種有機工質(zhì)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在石油、化工、輕工、冶金、水泥、汽車等行業(yè)中存在著大量的中低溫廢熱，數(shù)以萬計的鍋爐、窯爐、熱風(fēng)爐、冷凝設(shè)備每天將大量的中、低溫?zé)煔狻U水排放到環(huán)境中，帶走了大量的熱能，不僅造成巨大的能源浪費，而且造成巨大量的環(huán)境熱污染。對這些余熱的回收利用,一方面可以提高對一次能源的利用效率,另一方面可以減輕余熱對環(huán)境造成的熱污染。另外，在我國還存在豐富的其他形式的低品位熱源，如地?zé)崮堋⑻柲艿取ｋS著能源危機和環(huán)境問題的日益加劇，對這些低品位能源的利用已經(jīng)逐漸引起了人們的重視。

以水為工質(zhì)的常規(guī)朗肯循環(huán)在回收高溫廢熱方面的技術(shù)相對較為成熟，但在進行低溫?zé)嵩窗l(fā)電時，傳統(tǒng)的以水為工質(zhì)的朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)由于熱源溫度太低而性能不佳或難以實現(xiàn)；一些研究者對卡林納循環(huán)在回收工業(yè)低溫余熱方面進行了研究，但這種動力循環(huán)系統(tǒng)較為復(fù)雜，要求的操作壓力較高；有一些研究者對二氧化碳的跨臨界動力循環(huán)在回收中低溫余熱方面進行了研究，這種循環(huán)要求操作壓力極高，發(fā)電成本會很高；也有一些研究者利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)利用溫度很低的熱源，如海洋溫差能，這種方式發(fā)電成本也較高；還有一些研究者對常規(guī)有機朗肯循環(huán)進行了研究。

有機朗肯循環(huán)與其他動力循環(huán)在利用低品位熱源方面有一定的優(yōu)勢，如：該動力循環(huán)采用有機工質(zhì)，其沸點低，可以利用溫度較低的熱源，產(chǎn)生較高的蒸發(fā)壓力；系統(tǒng)的冷凝壓力可以接近或稍高于環(huán)境壓力，冷凝系統(tǒng)可以不必要使用真空抽汽系統(tǒng)；在有機工質(zhì)中可以選取某些干流體或者等熵流體，不需要過熱，乏汽易保持在干蒸汽狀態(tài)，減少對膨脹機的腐蝕。因此，有機朗肯循環(huán)技術(shù)在利用低品位能源方面具有很好的前景。但是，常規(guī)的有機朗肯循環(huán)利用低品位熱源進行發(fā)電時，熱源溫度較低，純工質(zhì)在蒸發(fā)過程中與熱源溫度變化不相匹配，導(dǎo)致不可逆損失較大，熱效率與同溫下卡諾循環(huán)熱效率的差值較大；同時常規(guī)的有機朗肯循環(huán)采用泵作為循環(huán)的驅(qū)動力，而在進行小規(guī)模有機朗肯循環(huán)發(fā)電時，泵功要占總輸出功一定的比例，泵功的消耗也會降低循環(huán)的熱效率。

因此，針對以上的問題，需要一種有機工質(zhì)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以對低品味熱源熱能進行高效轉(zhuǎn)化利用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種重力有機工質(zhì)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，能夠利用工業(yè)生產(chǎn)過程中的廢熱，地?zé)岬绕渌推肺荒茉矗柚跓峁艿母咝鳠醽頊p少工質(zhì)蒸發(fā)過程的不可逆損失，依靠工質(zhì)本身的重力做功和自回流入蒸發(fā)器，從而構(gòu)成無泵循環(huán)，可以把低品位能源有效轉(zhuǎn)化為高品位的電能，達到節(jié)能效果。

本發(fā)明重力有機工質(zhì)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括將氣態(tài)有機工質(zhì)導(dǎo)向高處的上升管、設(shè)置在上升管進口端的蒸發(fā)器、設(shè)置在上升管上段的冷卻器、將液態(tài)有機工質(zhì)從高處導(dǎo)向低處的下降管、葉輪設(shè)置在下降管內(nèi)的渦輪機和轉(zhuǎn)子與渦輪機動力輸出軸傳動配合的發(fā)電機，在下降管進口或者在下降管出口設(shè)置有液態(tài)工質(zhì)收集器，液態(tài)工質(zhì)收集器的設(shè)置位置高于蒸發(fā)器，液態(tài)工質(zhì)收集器的出口處管道上設(shè)置有閥門。

進一步，所述下降管內(nèi)設(shè)置有用于加快液態(tài)有機工質(zhì)流速的漸縮噴嘴，所述漸縮噴嘴位于渦輪機葉輪的上方。

進一步，所述蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置有蛇型翅片換熱管。

進一步，所述冷卻器內(nèi)設(shè)置有蛇型翅片換熱管。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明重力有機工質(zhì)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，利用蒸發(fā)器吸收低品位熱能來加熱有機工質(zhì)使其蒸發(fā)，有機工質(zhì)蒸汽被導(dǎo)向高處并在冷卻器作用下變回液態(tài)，從而使低品位熱能轉(zhuǎn)化為有機工質(zhì)的重力勢能，有機工質(zhì)下流推動渦輪機做功，渦輪機驅(qū)動發(fā)電機做功將有機工質(zhì)重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，液態(tài)有機工質(zhì)再在重力作用下流回蒸發(fā)器；本系統(tǒng)液態(tài)有機工質(zhì)依靠自身重力進行做功和流動，從而構(gòu)成無泵循環(huán)，系統(tǒng)本身能源消耗少，并可將低品位能源有效轉(zhuǎn)化為高品位的電能，節(jié)能效果明顯；本系統(tǒng)設(shè)置的液態(tài)工質(zhì)收集器，將全部液態(tài)工質(zhì)收集后再將液體工質(zhì)釋放，實現(xiàn)工質(zhì)的斷續(xù)循環(huán)做功，從而能有效克服上升管進氣端的氣壓，使有機工質(zhì)順利實現(xiàn)循環(huán)流動。

?

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。

圖1為本發(fā)明重力有機工質(zhì)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一種實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明重力有機工質(zhì)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)另一種實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

圖1為本發(fā)明重力有機工質(zhì)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一種實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；2為本發(fā)明重力有機工質(zhì)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)另一種實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。