[發明專利]一種利用蒸汽余熱進行梯級螺桿膨脹發電的裝置及方法

在審

• 申請號: 201710718682.3
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107387176A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 朱遠斌;穆永超;李開選
• 申請（專利權）人: 山西鐵峰化工有限公司
• 主分類號: F01K7/02
• 分類號: F01K7/02;F01C13/00;F01C11/00
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所14108
• 代理人: 馬秦鎖

技術領域

本發明屬于熱量回收領域，具體涉及一種利用蒸汽余熱進行梯級螺桿膨脹發電的裝置及其方法。

背景技術

硫化氫催化還原成硫磺及二硫化碳生產的過程中，將會產生大量的熱能，這些熱能如果不充分利用，不僅造成了能源的巨大浪費，而且會對環境造成熱污染，通常這些熱能使用余熱鍋爐進行回收，而余熱鍋爐可有效回收這部分余熱將產生帶壓力的水蒸汽，傳統汽輪機發電裝置不能夠利用飽和或濕蒸汽發電，只能用于過熱蒸汽，而余熱鍋爐往往產生的蒸汽為飽和或濕蒸汽，傳統汽輪機難以用于至發電。同時，使用單級螺桿膨脹發電回收余熱鍋爐產生的蒸汽，存在回收效率低，能源回收不徹底的問題。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提供一種利用蒸汽余熱進行梯級螺桿膨脹發電的裝置，通過使用該裝置及方法可以有效回收水蒸汽進行發電，為企業節約了用電量，降低了生產成本。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種利用蒸汽余熱進行梯級螺桿膨脹發電的裝置，包括余熱鍋爐、一級螺桿膨脹機、二級螺桿膨脹機、取熱器、三級螺桿膨脹機、蒸發式冷凝器；

所述一級螺桿膨脹機的吸氣口與余熱鍋爐的輸出端通過蒸汽管路連接，排氣口與二級螺桿膨脹機的吸氣口連接，二級螺桿膨脹機的排氣口通過設有三級進氣調節閥的管路與取熱器的一個輸入端連接，所述一級螺桿膨脹機吸氣口處的蒸汽管路上設有一級進氣調節閥，一級螺桿膨脹機通過一級減速機與一級發電機連接，所述一級發電機通過一級并網柜與電網連接，二級螺桿膨脹機通過二級減速機與二級發電機連接，所述二級發電機通過二級并網柜與電網連接，

所述三級螺桿膨脹機的輸出軸連接三級發電機，輸入端與取熱器的一個輸出端連接，輸出端與蒸發式冷凝器的一個輸入端連接，所述蒸發式冷凝器的輸出端通過設有高壓工質泵的管路與取熱器的另一個輸入端連接，所述取熱器的另一個輸出端與熱井的輸入端連接，所述熱井的輸出端通過設有凝結水泵的管路分別與冷凝水箱的輸入端和蒸發式冷凝器的另一個輸入端連接，所述冷能水箱的輸出端通過設有鍋爐補水泵的管路與余熱鍋爐的輸入端連接。

進一步的，所述一級進氣調節閥進氣口處的蒸汽管路與三級進氣調節閥進氣口處的蒸汽管路之間設有分支管路，所述分支管路上設有旁通快開閥和旁通調節閥。設置旁通快開閥和旁通調節閥的分支管路，目的是當一級螺桿膨脹機和二級螺桿膨脹機故障檢修時，蒸汽可以直接通過設有旁通快開閥和旁通調節閥的分支管路，直接用于取熱器使三級螺桿膨脹機帶動三級發電機發電。

進一步的，所述余熱鍋爐輸出端連接的蒸汽管路上設有進汽閥，過濾器和流量計。以檢測蒸汽管路中的蒸汽流量。

進一步的，所述熱井上設有用于抽真空的水環式真空泵。

本發明利用蒸汽余熱進行梯級螺桿膨脹發電的方法為采用上述裝置，使余熱鍋爐產生的帶壓蒸汽進入一級螺桿膨脹機作功，通過一級減速機帶動一級發電機發電，一級螺桿膨脹機作功后的乏汽進入二級螺桿膨脹機作功，通過二級減速機帶動二級發電機發電，二級螺桿膨脹機作功后的乏汽進入取熱器中將熱量傳遞給循環介質，乏汽被冷凝為水，水輸送至冷凝水箱和蒸發式冷凝器循環使用，循環介質吸熱蒸發成高壓介質氣體進入三級螺桿膨脹機作功，帶動三級發電機發電，作功后的循環介質進入蒸發式冷凝器冷凝成液態介質在經過高壓工質泵加壓重新進入取熱器循環使用。

進一步的，當一級螺桿膨脹機和二級螺桿膨脹機故障檢修時，余熱鍋爐產生的帶壓蒸汽通過分支管路直接進入取熱器中，將熱量傳遞給循環介質，蒸汽被冷凝為水，水輸送至冷凝水箱和蒸發式冷凝器循環使用，循環介質吸熱蒸發成高壓介質氣體進入三級螺桿膨脹機作功，帶動三級發電機發電，作功后的循環介質進入蒸發式冷凝器冷凝成液態介質在經過高壓工質泵加壓重新進入取熱器循環使用，所述分支管路設置于一級進氣調節閥進氣口處的蒸汽管路與三級進氣調節閥進氣口處的蒸汽管路之間。

本發明中：余熱鍋爐的蒸汽通過管路依次通過一級螺桿膨脹機和二級螺桿膨脹機，用于帶動一級發電機和二級發電機發電，充分利用蒸汽的余壓能，二級螺桿膨脹機排出的為乏汽進入取熱器與其循環介質換熱，乏汽被冷凝為水，水輸送至冷凝水箱和蒸發式冷凝器重復使用，循環介質吸熱蒸發成1.2MPa高壓氣體進入三級螺桿膨脹機，三級螺桿膨脹機轉動從而帶動三級發電機發電，高壓介質氣體經過三級螺桿膨脹機做功后變成0.4MPa低壓氣體進入蒸發式冷凝器冷凝，冷凝后的液態介質經過高壓工質泵加壓進入取熱器再次吸熱，完成整個循環發電過程，余熱鍋爐蒸汽經過多級利用，實現帶壓蒸汽的充分利用，同時為企業節約了用電。