[實用新型]一種適用蒸汽余熱型ORC發(fā)電系統(tǒng)的冷凝器

有效

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• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN207214840U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 李紫琪;尹瑞祥;王蒲偉;段捷;孫茴;李順;姚恩亮;戴寧;毛聯飛;胡哺松
• 申請（專利權）人: 航天推進技術研究院
• 主分類號: F28B1/02
• 分類號: F28B1/02;F28F9/24;F28F9/013;F28F9/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本實用新型屬于余熱回收利用發(fā)電技術領域，涉及一種適用蒸汽余熱型ORC發(fā)電系統(tǒng)的冷凝器。

背景技術

余熱是指受歷史、技術、理念等因素的局限性，在已投運的工業(yè)企業(yè)耗能裝置中，原始設計未被合理利用的顯熱和潛熱；常見的余熱包括高溫廢氣余熱、冷卻介質余熱、廢氣廢水余熱、高溫產品和爐渣余熱、化學反應余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱等。

余熱的回收利用途徑很多，一般來說，最好的利用途徑就是根據余熱的品質，按照溫度高低順序不同按階梯利用；有機朗肯循環(huán)(簡稱ORC)發(fā)電技術可以利用汽輪機、燃氣機等發(fā)電機組無法使用的低品位余熱，變廢為寶，降低能耗，實現能源的梯級利用。

ORC發(fā)電系統(tǒng)主要包括蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機、冷凝器、工質泵等部件，其中冷凝器是ORC發(fā)電系統(tǒng)中一個重要的部件。現有的冷凝器大多傳熱效率較低，應用在ORC發(fā)電系統(tǒng)中往往難以維持其穩(wěn)定高效的運行，特別是在蒸汽余熱型ORC發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)熱效率和穩(wěn)定性格外重要。

實用新型內容

為了解決現有的冷凝器應用在ORC發(fā)電系統(tǒng)中效率低、穩(wěn)定性差的技術問題，本實用新型提供一種適用蒸汽余熱型ORC發(fā)電系統(tǒng)的冷凝器。

本實用新型的技術解決方案是：一種適用蒸汽余熱型ORC發(fā)電系統(tǒng)的冷凝器，其特殊之處在于：包括圓柱狀的管殼；

管殼的一個端面上沿徑向設置第一管板，第一管板的外側安裝第一封頭；第一管板與第一封頭之間形成第一冷卻腔；第一冷卻腔內安裝有一個軸向的分程隔板，所述分程隔板將第一冷卻腔分割為上、下兩個冷卻腔；位于上方的冷卻腔連通冷卻水出口，位于下方的冷卻腔連通冷卻水入口；

管殼的另一個端面上沿徑向設置第二管板，第二管板的外側安裝第二封頭；第二管板與第二封頭之間形成第二冷卻腔；

管殼的內部設置有多個軸向的冷凝管和多個徑向的弓形折流板；所述冷凝管密集排布，依次穿過第一管板、弓形折流板和第二管板后形成連通第一冷卻腔和第二冷卻腔的管束；所述管束分為上、中、下三層，相鄰的兩層管束之間間隔一段距離；所述弓形折流板相互間隔一段距離，將管殼內部劃分為多個區(qū)域；在軸向視角下，相鄰的兩個弓形折流板在旋轉60°或者90°后可相互重合；

所述管殼的頂部設置一個靠近第二封頭的氣態(tài)工質入口，管殼的底部設置一個靠近第一封頭的液態(tài)工質出口。

上述液態(tài)工質出口處設置有一個截面為Y字型的防渦擋板，所述防渦擋板將液態(tài)工質出口分割成三個局部出口，防止因液體工質形成渦流而產生氣蝕。

上述弓形折流板的外部輪廓由直線段和弧線段構成，其中弧線段處的板面上設置有多個大小不同的缺口，給氣態(tài)、液態(tài)工質留出了一定的流動空間，改變了固有流場，解決了折流板可能帶來的換熱死區(qū)問題，提高了系統(tǒng)的換熱效率。

上述弓形折流板上的缺口數量為三個，間隔90°設置。

上述第一管板和第二管板的底部均設置有突出管殼的延伸支撐段，用來支撐本體，而不需要鞍座支撐

上述第一封頭和第二封頭的底部均設置有放水口。

本實用新型的有益效果在于：

(1)本實用新型將管束分層后形成多個管程，工質在凝結的過程中將經歷N種相態(tài)變化，最終在既定位置達到過冷態(tài)結果；將一二級冷凝同時在一臺設備中實現，增強了傳熱系數，提高傳熱效率。

(2)本實用新型在液位線上下一定空間內不布置冷凝管，留出液位空間，防止液位的上下波動影響冷卻水與工質的換熱過程，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

(3)本實用新型在液態(tài)工質出口處設置一個防渦擋板，有效的防止液體工質形成渦流，從而有效的預防了氣液混合態(tài)工質進入泵中，避免產生氣蝕。

(4)本實用新型在弓形折流板的弧線段上設置多個缺口，給氣態(tài)、液態(tài)工質留出了一定的流動空間，改變了固有流場，解決了折流板可能帶來的換熱死區(qū)問題，提高了系統(tǒng)的換熱效率。

(5)本實用新型中的管板除了固定管束外，還被用來支撐本體，而不需要鞍座支撐，這樣為系統(tǒng)的總裝提供了更多的空間，有利于ORC發(fā)電系統(tǒng)的整體結構更加緊湊。

附圖說明

圖1為本實用新型冷凝器的較佳實施例結構示意圖。

圖2為本實用新型管殼內部管束的較佳實施例軸向分布示意圖。

圖3為本實用新型弓形折流板的較佳實施例結構示意圖。

圖4為防渦擋板的較佳實施例結構示意圖。

圖5為本實用新型第一管板和第二管板的較佳實施例結構示意圖。

具體實施方式