[發明專利]一種利用超低溫尾氣的朗肯循環工質及其使用方法

在審

• 申請號: 201310614610.6
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103590864A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 賈曉玲
• 申請（專利權）人: 陜西勝慧源信息科技有限公司
• 主分類號: F01K25/08
• 分類號: F01K25/08;F01K27/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于熱力循環系統的工作介質，具體涉及到作為蒸發溫度為60-80℃的利用超低溫尾氣的朗肯循環系統中的工質，還涉及循環工質的使用方法。

背景技術

低熱資源(如低溫地熱)以及廢氣長期以來并不受到重視，其品位低，難以利用。近年來，隨著有機郎肯循環系統的發展，低熱資源或者廢氣發電技術逐漸走向應用，這有助于減小化石能源消耗和二氧化碳、氮氧化合物的排放。制約朗肯系統發電利用的主要技術因素之一是熱效率，必須投入大于產出，方能獲得工業化利用；另一點是經濟性，系統造價和維護費用應當較低。本發明提出一種利用超低溫尾氣的朗肯循環工質以及工質的使用方法。

現有技術中低溫熱源發電一般采用有機朗肯循環技術和卡林納循環技術。

有機朗肯循環采用低沸點的有機工作介質（簡稱工質），比如R123制冷劑、R113制冷劑、R245FA制冷劑或異戊烷等。其工作循環如下：有機工質在蒸氣發生器中吸收來自低溫熱源管道的熱量而產生飽和或者過熱有機工質蒸氣，然后該有機工質蒸氣進入膨脹機做功，并通過與透平機連接的發電機輸出發電量。之后有機工質進入到冷凝器中凝結放熱形成液態，液體的有機工質再經過供給泵升壓后進入蒸氣發生器，這樣完成一個完整的循環。?

卡林納循環技術是以氨水混合物作為工質的一種新型動力循環，它使工質的吸熱溫度曲線和熱源的放熱溫度曲線達到很好的匹配，從而減少了不可逆損失。另外，也能顯著提高能源利用效率，在聯合循環和熱源利用方面具有獨特的優勢。其工作循環如下：其中氨水工作溶液經過供給泵加壓并經過預熱器升溫之后，進入蒸汽發生器中，由其中的低溫熱源管道加熱、蒸發并過熱后，產生過熱氨水蒸汽。隨后該過熱氨水蒸汽進入透平機做功，并通過與透平機連接的發電機輸出發電量。從透平機中排出的工質經過蒸餾器冷卻，然后被從分離器分離出來的貧氨溶液稀釋為基本溶液，進入吸收器中凝結；離開吸收器的飽和液體經凝結泵加壓，一部分經過再熱器和蒸餾器加熱升溫后，進入分離器分離。在分離器分離出富氨蒸汽和貧氨溶液。其中貧氨溶液經再熱器冷卻，再經節流裝置降壓，以稀釋透平機排出的工作溶液形成氨水基本溶液。分離器分離出來的富氨蒸汽經預熱器冷卻后，和另一部分氨水基本溶液混合為氨水工作溶液，然后被冷凝器中的冷卻水凝結為飽和液體，最后經供給泵加壓，完成一個循環過程。?

隨著能源與環境問題帶來的挑戰的不斷加大，以及技術進步帶來的發電經濟性的提升，一直被認為不具備發電經濟性的低溫資源(特別是60-80℃超低溫度范圍)的利用開始得到關注。低溫資源之所以發電利用經濟性較差，其主要原因之一，就是缺乏適合的循環工質。目前用作低溫有機朗肯循環的工質有C5F12、HC600等，它們或因溫室效應勢(GWP)很大，或因易燃易爆，而限制了其推廣應用。因此開發一種環境友好、熱力性能優良的新型工質，對超低溫有機朗肯循環技術的發展至關重要。

發明內容

本發明的目的是，提供一種適用于超低溫尾氣的朗肯循環使用的工質，可作為溫度為60-80℃的超低溫尾氣，或其它低品位(如低溫地熱資源)熱源的朗肯循環系統中的工質。?

本發明的朗肯循環工質包括下列組分：質量分數30-35%的二甲基胺，質量分數40-45%三甲基胺，質量分數10-20%甲基乙胺，質量分數10-15%的胺基乙烷，上述四種物質的總含量為100%。?

本發明的朗肯循環工質使用方法為：環境溫度為20℃，低溫熱源溫度為60-80℃；工質首先流經蒸發器，在蒸發器內的蒸發溫度為54-56℃，工質進入蒸汽態；蒸汽進入透平機做工，蒸汽壓力和溫度降低；隨后進入預熱器，蒸汽在預熱器首先與將要進入蒸發器的工質換熱，將工質溫度提高3-5℃；隨后蒸汽進入冷凝器，將蒸汽冷凝為飽和液態，冷凝溫度為30-35℃；飽和液體儲存在儲液罐中，隨后提升至蒸發器，完成一次做工循環。?

上述循環工質使用方法中在蒸發器中蒸發壓力為1.3-1.6MP；冷凝壓力為0.45-0.6MP。

上述工質的制備方法是，將各組元物質按其指定的質量配比進行物理混合。?

本發明具有以下優點及有益效果：?

(1)?循環性能：上述朗肯循環工質在使用過程中，在設計工況下，朗肯循環效率為22％左右、單位質量輸出凈功基本在118-126KJ/Kg?(透平機等熵效率假定為75％)，循環性能優良，熱效率高。(2)本發明工質對環境友好。破換臭氧潛質低。

具體實施方式