CN104296544A - 一种低温余热发电闪蒸*** - Google Patents

一种低温余热发电闪蒸*** Download PDF

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Abstract

一种低温余热发电闪蒸***，本发明采用水蒸汽相变传热方式加热液态有机工质，采用闪蒸方式产生饱和有机蒸汽，其中蒸汽在加热器（3）壳侧凝结为水，再由凝结水泵送入除氧器（2），除氧后作为锅炉给水继续吸热蒸发，有机工质在加热器中加热至一定高温再进入闪蒸罐闪发出饱和蒸汽，饱和蒸汽经气液分离后，蒸汽用于驱动有机工质透平带动发电机产生电能，有机工质透平乏汽经凝汽器凝结后再与闪蒸罐（5）中的液态工质汇合经有机工质泵加压后送入余热锅炉尾部烟道的预热器，预热后再进入有机工质加热器，本发明具有操作简单、成本相对低廉、控制简单、安全性高的特点。

Description

一种低温余热发电闪蒸***
【技术领域】
本发明涉及一种发电闪蒸***，具体涉及一种低温余热发电闪蒸***。
【背景技术】
已知的，石灰回转窑工艺因具有产量大、石灰活性度高、热效率高、排放温度低的特点，因此在钢铁企业广为采用，其中石灰回转窑竖式预热器出口废气温度一般在200～250℃，属于低温烟气余热，目前，在国内低温排放型石灰回转窑余热发电技术基本属于空白，仅在情况较为特殊的石灰生产线上有应用，比如江西新余钢铁2×600t/d石灰窑排烟温度高达380℃，江苏永钢2×600t/d石灰窑排烟温度高达450℃，而配套建设余热电站发电效益良好，但不具有代表性，因此石灰回转窑余热发电技术目前仍存在如下缺点：
1、水蒸汽郎肯循环效率低下，无法高效回收烟气余热；
2、若采用单工质有机介质郎肯循环则存在工质充灌量大，相应的蒸发***设计困难、工质回收、贮存困难等问题；
3、国内外习惯上采用导热油和有机工质的双工质***，但导热油价格昂贵；
4、导热油为复杂高分子混合物，长期在高温条件下工作会产生聚合裂解等化学反应，降低油品质，且会在换热管壁结瘤，造成高温爆管等事故；
5、导热油有一定的服役周期，需定期更换，造成运行费用较高；
6、针对低温余热回收还可采用kalina技术，但该***设计复杂、实施难度大、氨泄露易导致中毒、***事故等缺点。
【发明内容】
为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种低温余热发电闪蒸***，本发明通过将有机工质在加热器中加热至一定高温再进入闪蒸罐闪发出饱和蒸汽，饱和蒸汽经气液分离后，蒸汽用于驱动有机工质透平带动发电机产生电能，本发明具有操作简单、成本相对低廉、控制简单、安全性高的特点。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种低温余热发电闪蒸***，包括除氧器、加热器、凝结水泵、闪蒸罐、有机工质透平、发电机、凝汽器、蒸发式冷却器、工质泵、给水泵、预热器、省煤器、汽包、锅炉本体蒸发器和锅炉本体过热器，所述省煤器的出水口通过管道连接汽包的进水口，所述汽包的出水口通过管道连接锅炉本体蒸发器的进水口，所述锅炉本体蒸发器的蒸汽出口通过管道连接汽包的蒸汽入口，汽包的蒸汽出口通过管道连接锅炉本体过热器的蒸汽入口，锅炉本体过热器的蒸汽出口通过管道连接加热器，所述加热器的凝结水出口通过管道连接凝结水泵的进水口，所述凝结水泵的出水口通过管道连接除氧器的进水口，所述除氧器的出水口通过管道连接给水泵的进水口，所述给水泵的出水口通过管道连接省煤器的进水口，所述加热器的R123出口通过管道连接闪蒸罐，所述闪蒸罐通过管道连接有机工质透平，所述有机工质透平连接发电机，有机工质透平的乏汽连接口连接凝汽器，所述凝汽器分别连接蒸发式冷却器和工质泵，所述工质泵通过管道连接预热器的进口，所述预热器的出口通过管道连接加热器的R123进口，所述闪蒸罐通过管道连接工质泵形成所述的低温余热发电闪蒸***。
所述的低温余热发电闪蒸***，所述加热器的结构形式类似于汽轮机回热加热器结构，内部可划分为过热段、凝结段、疏水段。
所述的低温余热发电闪蒸***，所述预热器设置在余热锅炉的下方。
所述的低温余热发电闪蒸***，所述工质泵为隔膜式或者螺杆式。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明所述的一种低温余热发电闪蒸***，本发明采用水蒸汽相变传热方式加热液态有机工质，采用闪蒸方式产生饱和有机蒸汽，其中蒸汽在加热器壳侧凝结为水，再由凝结水泵送入除氧器，除氧后作为锅炉给水继续吸热蒸发，有机工质在加热器中加热至一定高温再进入闪蒸罐闪发出饱和蒸汽，饱和蒸汽经气液分离后，蒸汽用于驱动有机工质透平带动发电机产生电能，有机工质透平乏汽经凝汽器凝结后再与闪蒸罐中的液态工质汇合经有机工质泵加压后送入余热锅炉尾部烟道的预热器，预热后再进入有机工质加热器，本发明具有操作简单、成本相对低廉、控制简单、安全性高的特点。
【附图说明】
图1是本发明的工艺***图；
在图中：1、余热锅炉；2、除氧器；3、加热器；4、凝结水泵；5、闪蒸罐；6、有机工质透平；7、发电机；8、凝汽器；9、蒸发式冷却器；10、工质泵；11、给水泵；12、预热器；13、省煤器；14、汽包；15、锅炉本体蒸发器；16、锅炉本体过热器。
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
结合附图1本发明所述的一种低温余热发电闪蒸***，包括除氧器2、加热器3、凝结水泵4、闪蒸罐5、有机工质透平6、发电机7、凝汽器8、蒸发式冷却器9、工质泵10、给水泵11、预热器12、省煤器13、汽包14、锅炉本体蒸发器15和锅炉本体过热器16，所述预热器12的上方设有余热锅炉1，预热器12设置在余热锅炉1的尾部烟道，可梯级回收利用石灰回转窑废气余热；所述省煤器13的出水口通过管道连接汽包14的进水口，所述汽包14的出水口通过管道连接锅炉本体蒸发器15的进水口，所述锅炉本体蒸发器15的蒸汽出口通过管道连接汽包14的蒸汽入口，汽包14的蒸汽出口通过管道连接锅炉本体过热器16的蒸汽入口，锅炉本体过热器16的蒸汽出口通过管道连接加热器3，所述加热器3壳侧的凝结水出口通过管道连接凝结水泵4的进水口，所述凝结水泵4的出水口通过管道连接除氧器2的进水口，所述除氧器2的出水口通过管道连接给水泵11的进水口，所述给水泵11的出水口通过管道连接省煤器13的进口，所述加热器3的R123出口通过管道连接闪蒸罐5，所述闪蒸罐5通过管道连接有机工质透平6，所述有机工质透平6连接发电机7，有机工质透平6的乏汽连接口连接凝汽器8，所述凝汽器8分别连接蒸发式冷却器9和工质泵10，所述工质泵10为隔膜式或者螺杆式，以满足ORC***的高压头、密封性能好、流量控制精度高等要求；工质泵10通过管道连接预热器12的进口，所述预热器12的出口通过管道连接加热器3的R123进口，所述闪蒸罐5通过管道连接工质泵10入口形成所述的低温余热发电闪蒸***。
本发明以给水泵11为起点，水先进入省煤器13，从省煤器13出来后进入汽包14，再从汽包14出来，进入锅炉本体蒸发器15，此时锅炉本体蒸发器15将水蒸发成饱和态的蒸汽，饱和蒸汽再返回到汽包14中进行气液分离，气液分离后再离开汽包14进入锅炉本体过热器16成为过热态的蒸汽，过热态的蒸汽从锅炉本体过热器16出口进入加热器3，本发明中汽包14在锅炉本体的汽水***中是为了满足一定的循环倍率而设置的，其作用主要是汽水分离。
本发明在实施时余热锅炉1产生低压过热蒸汽进入加热器3壳侧加热管侧的R123，有机工质升温至一定高温，进入闪蒸罐5闪蒸出部分蒸汽，有机工质蒸汽用于驱动有机工质透平6带动发电机7产生电能，有机工质透平6乏汽经凝汽器8凝结后再与闪蒸罐5中的液态工质汇合，由工质泵10加压送入预热器12；预热器12安装在余热锅炉1的尾部烟道。闪蒸罐5底部的液态工质与凝汽器8中的凝结液汇合后由工质泵10加压送入预热器12。除氧器2采用化学加药除氧。凝结水泵4将凝结水送入除氧器2，除氧后由给水泵11送入锅炉吸热蒸发；其中加热器3内部采用火电汽轮机回热加热器结构形式，根据壳侧流体状态划分为过热段、凝结段、疏水段。
本发明中使用的有机工质沸点低，相同温度下比水的饱和压力高，因此可将有机工质在液态条件下加热至高温，再闪蒸出高压蒸汽驱动有机工质透平6，采用余热锅炉1回收石灰回转窑废气余热产生低参数过热蒸汽，采用蒸汽加热有机工质，在余热锅炉1尾部烟道加装有机工质预热器12，实现余热资源的梯级回收利用；加热器3采用火电汽轮机回热加热器的结构形式，根据壳侧流体状态将换热段划分为过热蒸汽段、蒸汽凝结段、疏水段。
本发明中余热锅炉1产生的过热蒸汽进入有机工质加热器3，蒸汽在加热器3壳侧凝结为水，再由凝结水泵送入除氧器2，除氧后作为锅炉给水继续吸热蒸发。有机工质在加热器3中加热至至一定高温再进入闪蒸罐5闪发出饱和蒸汽，饱和蒸汽经气液分离后，蒸汽用于驱动有机工质透平6带动发电机7产生电能，有机工质透平6乏汽经凝汽器8凝结后再与闪蒸罐5中的液态工质汇合经有机工质泵10加压后送入余热锅炉1尾部烟道的预热器12，预热后再进入有机工质加热器3管侧。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (4)

1.一种低温余热发电闪蒸***，包括除氧器（2）、加热器（3）、凝结水泵（4）、闪蒸罐（5）、有机工质透平（6）、发电机（7）、凝汽器（8）、蒸发式冷却器（9）、工质泵（10）、给水泵（11）、预热器（12）、省煤器（13）、汽包（14）、锅炉本体蒸发器（15）和锅炉本体过热器（16），其特征是：所述省煤器（13）的出水口通过管道连接汽包（14）的进水口，所述汽包（14）的出水口通过管道连接锅炉本体蒸发器（15）的进水口，所述锅炉本体蒸发器（15）的蒸汽出口通过管道连接汽包（14）的蒸汽入口，汽包（14）的蒸汽出口通过管道连接锅炉本体过热器（16）的蒸汽入口，锅炉本体过热器（16）的蒸汽出口通过管道连接加热器（3），所述加热器（3）的凝结水出口通过管道连接凝结水泵（4）的进水口，所述凝结水泵（4）的出水口通过管道连接除氧器（2）的进水口，所述除氧器（2）的出水口通过管道连接给水泵（11）的进水口，所述给水泵（11）的出水口通过管道连接省煤器（13）的进水口，所述加热器（3）的R123出口通过管道连接闪蒸罐（5），所述闪蒸罐（5）通过管道连接有机工质透平（6），所述有机工质透平（6）连接发电机（7），有机工质透平（6）的乏汽连接口连接凝汽器（8），所述凝汽器（8）分别连接蒸发式冷却器（9）和工质泵（10），所述工质泵（10）通过管道连接预热器（12）的进口，所述预热器（12）的出口通过管道连接加热器（3）的R123进口，所述闪蒸罐（5）通过管道连接工质泵（10）形成所述的低温余热发电闪蒸***。
2.根据权利要求1所述的低温余热发电闪蒸***，其特征是：所述加热器（3）的结构形式类似于汽轮机回热加热器结构，内部可划分为过热段、凝结段、疏水段。
3.根据权利要求1所述的低温余热发电闪蒸***，其特征是：所述预热器（12）设置在余热锅炉省煤器（13）的下方。
4.根据权利要求1所述的低温余热发电闪蒸***，其特征是：所述工质泵（10）为隔膜式或者螺杆式。
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