[發明專利]基于復疊朗肯循環和兩級水蓄熱的工業余熱回收發電系統

有效

• 申請號: 201810934630.4
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN108798812B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 李晶;高廣濤;裴剛;蘇躍紅;任曉;季杰
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01K25/10;F01D15/10;F01C13/00;F22B1/02
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 金惠貞

1.基于復疊朗肯循環和兩級水蓄熱的工業余熱回收發電系統，其特征在于：包括余熱回收蓄熱回路、一級蒸汽朗肯循環發電回路和二級有機朗肯循環發電回路；

所述余熱回收蓄熱回路包括蒸發器（1）、第一預熱器（2）、第二預熱器（4）、高溫蓄熱水罐（6）、低溫蓄熱水罐（7）和低溫水泵（13）；

所述一級蒸汽朗肯循環發電回路包括蒸發器（1）、中間換熱器（3）、高溫蓄熱水罐（6）、蒸汽螺桿膨脹機（8）、第一發電機（10）、中溫水泵（12）；其中蒸發器（1）、高溫蓄熱水罐（6）、蒸汽螺桿膨脹機（8）、中間換熱器（3）和中溫水泵（12）串聯形成一級水工質回路；

所述二級有機朗肯循環發電回路包括中間換熱器（3）、第二預熱器（4）、冷凝器（5）、有機工質汽輪機（9）、第二發電機（11）和有機工質泵（14）；其中第二預熱器（4）、中間換熱器（3）、有機工質汽輪機（9）、冷凝器（5）和有機工質泵（14）串聯形成二級有機工質回路；

所述蒸發器（1）和第一預熱器（2）的一側為余熱介質，蒸發器（1）和第一預熱器（2）的另一側為水工質；

所述中間換熱器（3）和第二預熱器（4）的一側為水工質，中間換熱器（3）和第二預熱器（4）的另一側為有機工質，水工質一側的中間換熱器（3）串聯在一級蒸汽朗肯循環發電回路中，水工質一側的第二預熱器（4）串聯在余熱回收蓄熱回路中，有機工質一側的中間換熱器（3）和第二預熱器（4）串聯在二級有機朗肯循環發電回路中；

所述冷凝器（5）的一側為冷卻水工質，冷凝器（5）的另一側為有機工質，有機工質一側的冷凝器（5）串聯在二級有機朗肯循環發電回路中；

所述蒸發器（1）的水工質出口連通著高溫蓄熱水罐（6）的上部入口，高溫蓄熱水罐（6）的上部出口通過高溫蒸汽閥（15）連通著蒸汽螺桿膨脹機（8）的入口，蒸汽螺桿膨脹機（8）的出口通過中溫蒸汽閥（16）連通著中間換熱器（3）的水工質入口，中間換熱器（3）的水工質出口通過第一換熱水閥（17）、中溫水泵（12）和第一中溫水閥（18）連通著蒸發器（1）的水工質入口；

高溫蓄熱水罐（6）的底部出口通過第一高溫水閥（19）和第二高溫水閥（23）分為兩路，一路連通著第二預熱器（4）的水工質入口，另一路連通著中間換熱器（3）的水工質入口，中間換熱器（3）的水工出口通過第二換熱水閥（24）連通著第二預熱器（4）的水工質入口，第二預熱器（4）的水工質出口通過節流閥（20）連通著低溫蓄熱水罐（7）的入口，低溫蓄熱水罐（7）的出口通過低溫水閥（21）和低溫水泵（13）連通著第一預熱器（2）的水工質的入口，第一預熱器（2）的水工質出口通過第二中溫水閥（22）連通著蒸發器（1）的水工質入口；

所述中間換熱器（3）的有機工質出口連通著有機工質汽輪機（9）的入口，有機工質汽輪機（9）的出口連通著冷凝器（5）的有機工質入口，冷凝器（5）的有機工質出口通過有機工質泵（14）連通著第二預熱器（4）的有機工質入口，第二預熱器（4）的有機工質出口連通著中間換熱器（3）的有機工質入口；

工作時，余熱介質溫度為150～400℃，當有充足的余熱可以利用時，系統同時進行蓄熱和復疊朗肯循環發電模式；當余熱負荷劇烈波動時，系統利用儲存的高溫水進行單級有機朗肯循環發電模式。

2.根據權利要求1所述的基于復疊朗肯循環和兩級水蓄熱的工業余熱回收發電系統，其特征在于：所述余熱介質為中低溫余熱煙氣、余熱蒸汽、廢水中的一種。

3.根據權利要求1所述的基于復疊朗肯循環和兩級水蓄熱的工業余熱回收發電系統，其特征在于：所述高溫蓄熱水罐（6）的工作溫度為150～300℃，所述低溫蓄熱水罐（7）的工作溫度為30～150℃。

4.根據權利要求1所述的基于復疊朗肯循環和兩級水蓄熱的工業余熱回收發電系統，其特征在于：所述高溫蒸汽閥（15）、中溫蒸汽閥（16）、第一換熱水閥（17）、第一中溫水閥（18）、第一高溫水閥（19）、低溫水閥（21）、第二中溫水閥（22）、第二高溫水閥（23）和第二換熱水閥（24）均為球閥。

5.根據權利要求1所述的基于復疊朗肯循環和兩級水蓄熱的工業余熱回收發電系統，其特征在于：所述節流閥（20）為滑套式節流閥。