[發(fā)明專利]氨氣發(fā)電機(jī)組及專用換熱器

有效

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• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102878831A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊學(xué)軍
• 申請（專利權(quán)）人: 四川京典能源科技有限公司
• 主分類號: F28D7/00
• 分類號: F28D7/00;F01K25/10;F01D15/10
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 王睿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氨氣發(fā)電機(jī)組及專用換熱器。

背景技術(shù)

在工業(yè)余熱利用領(lǐng)域中，氨是一種理想的換熱介質(zhì)。專利文獻(xiàn)CN202055878U（下稱參考文獻(xiàn)）公開了一種利用氨作換熱介質(zhì)的工業(yè)余熱發(fā)電系統(tǒng)，主要包括由氨氣驅(qū)動發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)、接收該汽輪發(fā)電機(jī)所排氨氣的氨氣水冷回收裝置，以及將氨氣水冷回收裝置輸出的氨水加熱氣化為汽輪發(fā)電機(jī)驅(qū)動用氨氣的換熱器等部分。其中，所述的換熱器包括位于在該換熱器外殼內(nèi)的一個換熱單元，該換熱單元具有一流路，熱流（即含有熱量的流體，可以是多種工業(yè)余熱，比如傳統(tǒng)火力發(fā)電系統(tǒng)中凝汽器輸出的冷卻水）從該流路的一端進(jìn)入，另一端流出，加熱位于該流路與換熱器外殼之間的氨水，氨水分解產(chǎn)生的氨氣從換熱器上部排氣口排出，最后進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)以驅(qū)動其發(fā)電。該參考文獻(xiàn)中的換熱器并不能對其產(chǎn)生的氨氣進(jìn)行增壓，因此，參考文獻(xiàn)中為了對氨氣進(jìn)行增壓還要增設(shè)壓縮機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種可有效利用熱流的氨氣發(fā)電機(jī)組及專用換熱器。

本申請的氨氣發(fā)電機(jī)組包括由氨氣驅(qū)動發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)、接收該汽輪發(fā)電機(jī)所排氨氣的氨氣水冷回收裝置，以及將氨氣水冷回收裝置輸出的氨水加熱氣化為汽輪發(fā)電機(jī)驅(qū)動用氨氣的換熱器，其中，所述換熱器包括第一換熱單元和第二換熱單元，所述第一換熱單元包括具有進(jìn)氣口和排氣口的氨氣加熱增壓腔室以及用于對該氨氣加熱增壓腔室進(jìn)行加熱的第一流路，所述第二換熱單元包括具有進(jìn)液口、排液口和排氣口的氨水加熱氣化腔室以及用于對該氨水加熱氣化腔室進(jìn)行加熱的第二流路；所述第一流路的入口為熱流的輸入端，所述第二流路的出口為熱流的輸出端，且第一流路的出口與第二流路的入口連通；所述氨氣加熱增壓腔室的進(jìn)氣口與氨水加熱氣化腔室的排氣口導(dǎo)通，氨氣加熱增壓腔室的排氣口與汽輪發(fā)電機(jī)的氨氣輸入端相連，氨水加熱氣化腔室的進(jìn)液口與氨氣水冷回收裝置的氨水輸出端相連。?

本系統(tǒng)中的換熱器是這樣工作的：溫度較高的熱流首先進(jìn)入第一換熱單元的第一流路，然后再從第一流路的出口進(jìn)入第二換熱單元的第二流路，最后從第二流路的出口流出換熱器；當(dāng)熱流進(jìn)入第二流路后，由于其已經(jīng)在第一換熱單元中進(jìn)行過了一次換熱（即與進(jìn)入氨氣加熱增壓腔室中的氨氣進(jìn)行換熱），因此其溫度已經(jīng)顯著下降，但是，由于氨的沸點較低，從進(jìn)液口進(jìn)入氨水加熱氣化腔室中的氨水仍然能夠被加熱而大量轉(zhuǎn)化為氨氣；此后，氨水加熱氣化腔室中產(chǎn)生的氨氣進(jìn)入氨氣加熱增壓腔室，這時，這些氨氣再與剛進(jìn)入第一換熱單元的第一流路中溫度較高的熱流發(fā)生熱交換，使氨氣進(jìn)一步被加熱和增壓，提高后續(xù)汽輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率，氨水加熱氣化腔室中經(jīng)過換熱的剩余液體從氨水加熱氣化腔室的排液口排出。可見，基于換熱器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，本申請氨氣發(fā)電機(jī)組中的換熱器能夠直接對氨氣進(jìn)行增壓，實現(xiàn)對熱流的更有效利用。

作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該系統(tǒng)運(yùn)行時，所述第二流路的入口溫度≥70℃且＜100℃。將第二流路的入口溫度控制在上述區(qū)間范圍內(nèi)時，位于氨水加熱氣化腔室中的氨水在分解產(chǎn)生氨氣的同時基本上不產(chǎn)生水蒸氣，這樣就能夠確保進(jìn)入第二汽輪發(fā)電機(jī)的幾乎全是氨氣，從而避免當(dāng)進(jìn)入第二汽輪發(fā)電機(jī)的是氨氣和水蒸氣的混合氣體所產(chǎn)生的問題。

作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一換熱單元與第二換熱單元上下疊置為一整體，氨氣加熱增壓腔室與氨水加熱氣化腔室上下貫通。將換熱器設(shè)計成第一換熱單元與第二換熱單元上下疊置為一整體，并使氨氣加熱增壓腔室與氨水加熱氣化腔室上下貫通的形式后，不僅能夠提高設(shè)備的整體性和緊湊性，更重要的是還能夠縮短換熱介質(zhì)在第一換熱單元與第二換熱單元之間的流動距離，減少熱量損失，并且還可以降低氨氣在第一換熱單元與第二換熱單元之間的流動阻力。

上述氨氣發(fā)電機(jī)組的專用換熱器，其具體包括第一換熱單元和第二換熱單元，所述第一換熱單元包括具有進(jìn)氣口和排氣口的氨氣加熱增壓腔室以及用于對該氨氣加熱增壓腔室進(jìn)行加熱的第一流路，所述第二換熱單元包括具有進(jìn)液口、排液口和排氣口的氨水加熱氣化腔室以及用于對該氨水加熱氣化腔室進(jìn)行加熱的第二流路；所述第一流路的入口為熱流的輸入端，所述第二流路的出口為熱流的輸出端，且第一流路的出口與第二流路的入口連通；所述氨氣加熱增壓腔室的進(jìn)氣口與氨水加熱氣化腔室的排氣口導(dǎo)通，氨氣加熱增壓腔室的排氣口為氨氣輸出通道，氨水加熱氣化腔室的進(jìn)液口為氨水輸入通道。