[發(fā)明專利]一種工質自冷式煙氣余熱有機朗肯循環(huán)系統

在審

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• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107060931A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 王秋林;王文強;喬恒達;張逍
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: F01K27/02
• 分類號: F01K27/02;F01K25/10
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司)14105
• 代理人: 雷立康

技術領域

本發(fā)明屬于煙氣余熱利用系統技術領域，特別是涉及一種工質自冷式煙氣余熱有機朗肯循環(huán)系統。

背景技術

在我國電力主要是通過燃燒煤和天然氣產生的熱能轉換為機械能生產的，但其發(fā)電效率低，電廠的生產過程中，汽輪機做功后的乏汽及燃料燃燒后煙氣的排放，會帶走超過燃料總含量的一半以上的能量。現在最先進的整體煤氣化聯合循環(huán)發(fā)電系統的凈發(fā)電效率也只有一半不到，存在嚴重的資源浪費。

有機朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle,簡稱ORC)發(fā)電技術,可以將低品位余熱轉換為使用方便、輸送靈活的高品位電能,在提高能源回收利用效率同時降低環(huán)境污染。由于其獨特的優(yōu)勢以及廣闊的市場應用前景,已經成為“節(jié)能減排”領域研究的熱點課題之一。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種工質自冷式煙氣余熱有機朗肯循環(huán)系統，解決現有電廠在生產過程中煙氣余熱的損失嚴重的技術問題。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：

一種工質自冷式煙氣余熱有機朗肯循環(huán)系統，其中：包括蒸發(fā)器、氣液分離器、膨脹機、發(fā)電機、工質自冷換熱器、氨冷換熱系統、第二工質換熱系統、循環(huán)工質儲液器、增壓泵、第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門；

所述氨冷換熱系統包括氨冷換熱器、氨水冷卻器、氨水儲液器和氨水增壓泵；所述第二工質換熱系統包括第二工質換熱器、第二工質冷卻器、第二工質儲液器和第二工質增壓泵；

所述蒸發(fā)器的進氣口與低溫煙氣連接，所述蒸發(fā)器的排氣口與大氣連通；

所述蒸發(fā)器的循環(huán)介質出口與氣液分離器的入口連接，所述氣液分離器的出口與膨脹機的進氣口連接，所述膨脹機與發(fā)電機連接，所述膨脹機的出氣口分別與第一閥門和第二閥門的進口連接，所述第一閥門的出口與工質自冷換熱器的進氣口連接，所述工質自冷換熱器的出氣口與第二工質換熱器的進口連接；所述第二閥門的出口分別與氨冷換熱器的進口和第三閥門的進口連接，所述氨冷換熱器的出口與循環(huán)工質儲液器的進口連接，所述第三閥門的出口與第二工質換熱器的進口連接；所述第二工質換熱器的出口與循環(huán)工質儲液器的進口連接，所述循環(huán)工質儲液器的出口與增壓泵的入口連接，所述增壓泵的出口與工質自冷換熱器的進液口連接，所述工質自冷換熱器的出液口與第四閥門的進口連接，所述第四閥門的出口與蒸發(fā)器的循環(huán)介質入口連接；

所述氨冷換熱器的氨水出水口與氨水冷卻器的氨水進口連接，所述氨水冷卻器的氨水出口與氨水儲液器的氨水進口連接，所述氨水儲液器的氨水出口與氨水增壓泵的氨水進口連接，所述氨水增壓泵的氨水出口與氨冷換熱器的氨水進口連接；

所述第二工質換熱器的冷卻液出液口與第二工質冷卻器的進液口連接，所述第二工質冷卻器的出液口與第二工質儲液器的進液口連接，所述第二工質儲液器的出液口與第二工質增壓泵的進液口連接，所述第二工質增壓泵的出液口與第二工質換熱器的冷卻液進液口連接。

進一步，所述蒸發(fā)器為四個并聯交叉設置的板式換熱器。

本發(fā)明中膨脹機做功之后排出的乏汽，通過工質自冷換熱器對液態(tài)有機工質進行預熱，提高了進入蒸發(fā)器的有機工質的初溫，提高了工質的蒸發(fā)速率，提高了低溫煙氣余熱的利用率；工質自冷換熱器的設置，取代了傳統的水冷卻系統，節(jié)省了大量的冷卻水資源；可以自行切換的第二工質換熱系統和氨冷換熱系統作為二級、三級冷卻系統，對自冷后的有機工質進行進一步冷卻，防止自我冷卻不完全對系統造成影響，使從膨脹機出來的有機工質乏汽得到最大的焓降，達到做功能力最大化；蒸發(fā)器選擇板式換熱器并聯交叉布置，可有效提高換熱效率；汽液分離器的設置，可對有機工質蒸汽進行提純，除去蒸汽中未完全蒸發(fā)的有機工質小液滴保護膨脹機葉片不受磨損。

與現有技術相比，本發(fā)明具有綜合利用率高、節(jié)省水資源、運行平穩(wěn)等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

如圖1所示，一種工質自冷式煙氣余熱有機朗肯循環(huán)系統，其中：包括蒸發(fā)器1、氣液分離器2、膨脹機3、發(fā)電機4、工質自冷換熱器5、氨冷換熱系統6、第二工質換熱系統7、循環(huán)工質儲液器8、增壓泵9、第一閥門10、第二閥門11、第三閥門12和第四閥門13；

所述氨冷換熱系統6包括氨冷換熱器6-1、氨水冷卻器6-2、氨水儲液器6-3和氨水增壓泵6-4；所述第二工質換熱系統7包括第二工質換熱器7-1、第二工質冷卻器7-2、第二工質儲液器7-3和第二工質增壓泵7-4；