[發明專利]一種低溫型有機朗肯循環工業余熱發電設備

有效

• 申請號: 201310332031.2
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN103410578A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 孟寧
• 申請（專利權）人: 南京微陽電力科技有限公司
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01K25/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 沈振濤

技術領域

本發明屬于電力設備領域，特別涉及一種低溫型有機朗肯循環工業余熱發電設備。

背景技術

我國工業領域的能源消耗量約占全國能源消耗總量的70%。除了生產工藝相對落后、產業結構不合理的因素外，工業余熱利用率低，能源沒有得到充分綜合利用是造成工業領域的能耗高的主要原因。

一般按余熱載體的溫度水平不同,將余熱資源劃分為三種:高溫余熱(500℃以上)、中溫余熱(200-500℃之間)和低溫余熱(200℃以下)。目前，我國回收利用的余熱主要來自高溫煙氣的高溫顯熱和生產過程中排放的可燃氣，低溫余熱（即200℃以下的低品位余熱）基本上還沒有回收。相對于煤、石油、天然氣等高品位能源而言，200℃以下的低品位余熱在相同單位內包含的能量較低，利用難度大。但從能源利用的格局來看，大量排放掉的低品位工業余熱將作為產能和用能的關鍵環節，對節能減排的戰略起到重要作用。

我國工業余熱資源豐富，特別是在鋼鐵、有色、化工、水泥、建材、石油與石化、輕工、焦炭等行業，余熱資源約占其燃料消耗總量的67%，其中有近30％以上是以200℃以下的廢氣余熱的方式被排入大氣浪費掉的，使工業余熱發電能力未能得到充分的利用和發揮，每年相當于浪費7.75億噸標準煤,不僅造成了能源浪費,而且對環境造成熱污染。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種低溫型有機朗肯循環工業余熱發電設備，該設備能夠利用工業界大量的200℃以下的低溫余熱資源進行發電。

技術方案：本發明提供的一種低溫型有機朗肯循環工業余熱發電設備，包括余熱回收裝置、熱功轉換回路和冷凝回路；所述熱功轉換回路包括依次連接成環的蒸發器、熱功轉換機械、冷凝器、儲液罐和工質泵；所述冷凝回路包括依次連接成環的冷凝器、冷卻塔和冷卻泵。

作為改進，還包括調壓閥，所述調壓閥設于蒸發器熱功轉換機械之間。

作為優選，所述蒸發器的蒸發溫度為30-100℃。

作為另一種優選，所述熱功轉換回路內采用臨界溫度100℃以下、沸點在-40℃以下的介質作為循環工質。優選地，熱功轉換回路內采用丙烷(C₃H₈)、或二氧化碳(CO₂)、或丙烷和二氧化碳的混合物作為循環工質。采用這樣的工質具有不破壞臭氧層、化學性穩定的優點，同時這樣的工質其凝固溫度小于設備循環中所有回路中的工質最低凝固溫度。

作為另一種優選，所述冷凝回路內采用水或空氣作為冷卻方式。

作為另一種優選，所述的熱功轉換機械為汽輪機或膨脹機。

作為進一步優選，所述膨脹機為渦旋式膨脹機、螺桿式膨脹機、離心式膨脹機或活塞式膨脹機。

有益效果：本發明提供的低溫型有機朗肯循環工業余熱發電設備結構簡單、成本低廉，能夠大幅降低余熱能源的利用溫度及利用率，應用范圍廣。

該設備通過采用臨界溫度100℃以下、沸點在-40℃以下的介質作為工質，不僅可以有效的回收40-200℃的低溫余熱，而且可以應用于回收200℃以上的中高溫余熱，能夠大幅度地提高中高溫余熱發電的余熱回收率，增加余熱回收范圍，大大提高了余熱能源的利用率。

本該設備可利用各種低、中、高溫余熱來用于發電，具有余熱回收率高、發電量大、回收余熱的范圍廣等優點。各類企業均可利用應用該設備利用企業自家的余熱建立自備電站，可有效降低企業的電力消耗及生產成本，實現產業結構改造、節能環保雙贏的局面。同時，也是提高國內能源使用效率、改善霧霾空氣、實現節能減排的有效途徑。

附圖說明

圖1為本發明低溫型有機朗肯循環工業余熱發電設備的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做出進一步說明。

低溫型有機朗肯循環工業余熱發電設備，見圖1，包括余熱回收裝置1、熱功轉換回路2和冷凝回路3；熱功轉換回路2包括依次連接成環的蒸發器21、調壓閥26、熱功轉換機械22、冷凝器23、儲液罐24和工質泵25；冷凝回路3包括依次連接成環的冷凝器23、冷卻塔31和冷卻泵32。熱功轉換機械22與發電機4連接。

所述的熱功轉換機械22為汽輪機；可選地，也可以選擇任意合適的熱功轉換機械22；優選地，可選用汽輪機或膨脹機，其中，膨脹機包括但不限于渦旋式膨脹機、螺桿式膨脹機、離心式膨脹機和活塞式膨脹機。

蒸發器23的蒸發溫度通過工質的選擇和設計控制在30-100℃的低溫區域。

該裝置的工作原理為：