CN114483236A - 一种基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电*** - Google Patents

一种基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电*** Download PDF

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严新荣
鞠浩然
高新勇
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Abstract

本发明涉及一种基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，包括至少一个火电机组低温余热发电模块，各火电机组低温余热发电模块之间串联、并联或混联设置；火电机组低温余热发电模块包括箱体、热水环路、冷水环路、有机工质环路，热水环路、冷水环路以及有机工质环路均设置于箱体中，热水环路连通于火电机组的受热面，冷水环路连通于冷源，有机工质环路连通于热水环路和冷水环路。本技术方案中各火电机组低温余热发电模块设于箱体中，便于移动和装配，同时多个火电机组低温余热发电模块串联、并联或混联，以搭建不同功率等级的火电机组低温余热发电***，匹配不同释热功率的火电机组受热面，提高火电机组低温余热发电***的适用性。

Description

一种基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***
技术领域
本发明涉及低温余热发电领域，特别是涉及一种基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***。
背景技术
火电机组在发电过程中直接排入大气的热损失占一次能源的比重非常可观，大量低温低品位热量被集中释放，造成能源资源的极大浪费。为实现火电机组能源综合利用效率最大化的目标，如何合理回收利用上述余热成为技术重点。在相关的释热面加装低温余热发电***可将低品位热能转化为高品位电能，提高机组能量利用率。由于不同火电机组中的余热受热面具体情况存在差异，设计模块化低温余热发电***可有效提高低温余热发电***在不同机组条件下应用布置的灵活性和适用性，降低设计和制造成本，以通用方式回收火电机组低温余热，提高机组的能源利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，以解决如何有效提高低温余热发电***在不同机组条件下应用布置的灵活性和适用性的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，包括至少一个火电机组低温余热发电模块，各所述火电机组低温余热发电模块之间串联、并联或混联设置；
所述火电机组低温余热发电模块包括箱体、热水环路、冷水环路、有机工质环路，所述热水环路、所述冷水环路以及所述有机工质环路均设置于所述箱体中，所述热水环路连通于火电机组的受热面，所述冷水环路连通于冷源，所述有机工质环路连通于所述热水环路和所述冷水环路；
优选地，各所述火电机组低温余热发电模块中的热水环路相连通，实现串联；或者，各火电机组低温余热发电模块分别直接连通火电机组的受热面，实现并联，或者，上述串联视为整体支路，多个整体支路并联连接，实现火电机组低温余热发电模块的混联运行。
优选地，所述热水环路包括蒸汽发生器、设置于所述蒸汽发生器的热水入口以及设置于所述蒸汽发生器的热水出口，所述热水入口与所述热水出口均与所述火电机组的受热面连通。
优选地，所述热水入口和所述热水出口设置于所述蒸汽发生器的热侧。
优选地，所述有机工质环路包括蒸汽发生器、汽轮机、冷凝器、工质泵以及发电机，所述发电机连通于所述汽轮机，所述蒸汽发生器的冷侧连通于汽轮机，所述汽轮机连通于所述冷凝器的热侧，所述冷凝器的热侧连通于所述工质泵，所述工质泵连通于所述蒸汽发生器的冷侧形成所述有机工质环路。
优选地，所述汽轮机通过主轴连通于所述发电机。
优选地，所述冷水环路包括冷凝器、设置于所述冷凝器的冷水入口以及设置于所述冷凝器的冷水出口，所述冷水入口与所述冷水出口均与冷源连通。
优选地，所述冷水入口和所述冷水出口均连接于所述冷凝器的冷侧。
优选地，各所述火电机组低温余热发电模块之间设有支撑板。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
上述技术方案中所提供的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，至少包括一个火电机组低温余热发电模块，火电机组低温余热发电模块通过有机工质环路连接于冷水环路和热水环路，使得有机工质环路中的有机液态工质在热水环路中吸热相变为有机气态工质带动有机工质环路中的发电机发电，有机气态工质在冷水环路中冷凝为有机液态工质继续上述循环，最大程度回收利用低温余热发电，实现热效率的最优化，将火电机组低温余热发电模块封装于箱体中，降低设计和制造成本，以通用方式回收火电机组低温余热，提高火电机组的能源利用率，同时提高了火电机组低温余热发电模块布置的灵活性和适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的火电机组低温余热发电模块的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***的示意图。
附图标记说明：
1、蒸汽发生器；11、热水入口；12、热水出口；2、汽轮机；3、发电机；4、冷凝器；41、冷水入口；42、冷水出口；5、工质泵；6、箱体；7、支撑板；8、火电机组低温余热发电模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，包括至少一个火电机组低温余热发电模块8，火电机组低温余热发电模块8包括箱体6、热水环路、冷水环路、有机工质环路，热水环路、冷水环路以及有机工质环路均设置于箱体6中，其中热水环路连通于火电机组的受热面，与火电机组的受热面发生热量交换，吸收热量，冷水环路连接于冷源，与冷源热量交换，释放热量；有机工质环路连通于热水环路和冷水环路，通过热量交换实现低温余热发电，且火电机组低温余热发电模块8可独立运行或组合运行，以满足不同火电机组受热面的实际情况，最大程度回收利用低温余热发电，实现机组热效率的最优化。
热水环路包括蒸汽发生器1、蒸汽发生器1的热侧分别设有热水入口11和热水出口12，上述热水入口11和热水出口12均连接于火电机组的受热面，即热水入口11、蒸汽发生器1的热侧、热水出口12以及火电机组的受热面形成热水环路，热水工质由热水入口11流入，经过蒸汽发生器1的热侧，热水工质释放热量，蒸汽发生器1的热侧吸收热量，热水工质温度降低，由热水出口12流出，返回火电机组受热面继续受受热，完成一个循环。
有机工质环路是完成有机朗肯循环的工作环路，包括蒸汽发生器1、汽轮机2、冷凝器4、工质泵5以及发电机3，汽轮机2通过主轴连通于发电机3，蒸汽发生器1的冷侧连通于汽轮机2，汽轮机2连通于冷凝器4的热侧，冷凝器4的热侧连通于工质泵5，工质泵5连通于蒸汽发生器1的冷侧，形成有机工质环路；由于热水环路的存在使得蒸汽发生器1升温，有机工质环路中的有机液态工质流入蒸汽发生器1的冷侧，吸收热量发生相变，得到有机气态工质，所述有机气态工质流入汽轮机2做工，从而带动发电机3发电，完成热能转化为电能；汽轮机2的乏汽流流入冷凝器4的热侧，释放热量冷凝得到有机液态工质，在工质泵5的驱动下回流至蒸汽发生器1的冷侧，完成一个有机朗肯循环。
冷水环路的主要作用是使冷凝器4降温，有机气态工质在冷凝器4中可完成冷凝得到有机液态工质；冷水环路主要包括冷凝器4，冷凝器4的冷侧分别设有冷水入口41和冷水出口42，上述冷水入口41和冷水出口42均连接于冷源，即冷水入口41、冷凝器4的冷侧、冷水出口42以及冷源形成冷水环路，冷却水工质由冷水入口41流入冷凝器4，经过冷凝器4的冷侧，冷却水吸收热量，冷凝器4的温度降低，使得有机气态工质冷凝，冷却水由冷水出口42流出，返回冷源，完成一个循环。
各火电机组低温余热发电模块8中的热水环路可相互连通实现串联，具体其中一火电机组低温余热发电模块8中热水环路的热水出口12连接于另一火电机组低温余热发电模块8中热水环路的热水入口11，实现多个各火电机组低温余热发电模块8之间串联设置；或者，各火电机组低温余热发电模块8分别连通于火电机组的受热面，各火电机组低温余热发电模块8为并联设置，保持并联连接关系运行；或者，将各个串联设置的火电机组低温余热发电模块8视为一整体支路，多支路分别连通于火电机组的受热面，即多支路并联设置，实现混联设置。
由多个火电机组低温余热发电模块8串联、并联或混联设置，可搭建不同功率的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，匹配不同释热功率的火电机组受热面，具有较高的适用性。
如附图1所示，本发明所提供的火电机组低温余热发电模块8基于有机朗肯循环，其工作过程可以阐述为：热水工质从热水入口11就如蒸汽发生器1的热侧，热水工质释放热量降低温度，蒸汽发生器1吸收热量温度升高，而后热水工质由热水出口12流出，返回火电机组受热面吸收热量继续上述循环；有机工质环路中的有机液态工质流经蒸汽发生器1的冷侧，吸收热量发生相变，蒸发为有机气态工质，有机气态工质流入汽轮机2做工，带动发电机3发电，完成热能转化为电能；同时，汽轮机2的乏汽流入冷凝器4的热侧，与此同时，冷水工质由冷水入口41流入冷凝器4的冷侧，冷水工质吸热升温后由冷水出口42流出冷凝器4，回到冷源，冷凝器4放热降温，乏汽流入冷凝器4的热侧后冷凝为液态有机工质，从而继续完成有机工质环路循环。
在其中一实施例中，热水环路、有机工质环路以及冷水环路组成一个火电机组低温余热发电模块8，各火电机组低温余热发电模块8可串联、并联或混联组合运行；以适应不同火电机组受热面的实际情况，最大程度回收利用低温余热发电，实现机组热效率的最优化。
在其中一实施例中，各火电机组低温余热发电模块8之间设有支撑板7，可保障火电机组低温余热发电***的整体支撑强度，且各火电机组低温余热发电模块8之间的支撑板7有利于各发电模块8之间的散热，延长火电机组低温余热发电***的使用寿命。
本发明提供的提供的火电机组低温余热发电模块8通过有机工质环路连接于冷水环路和热水环路，使得有机工质环路中的有机液态工质在热水环路中吸热相变为有机气态工质带动有机工质环路中的发电机3发电，有机气态工质在冷水环路中冷凝为有机液态工质继续上述循环，最大程度回收利用低温余热发电，实现热效率的最优化，将火电机组低温余热发电模块8封装于箱体6中，降低设计和制造成本，以通用方式回收火电机组低温余热，提高火电机组的能源利用率，同时提高了火电机组低温余热发电模块8布置的灵活性和适用性。
本发明提供的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，至少包括一个火电机组低温余热发电模块8，各火电机组低温余热发电模块8设置于箱体6中，便于火电机组低温余热发电模块8的移动和装配，同时多个火电机组低温余热发电模块8可串联、并联或混联，以搭建不同功率等级的火电机组低温余热发电***，匹配不同释热功率的火电机组受热面，提高火电机组低温余热发电***的适用性。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，其特征在于，包括至少一个火电机组低温余热发电模块(8)，各所述火电机组低温余热发电模块(8)之间串联、并联或混联设置；
所述火电机组低温余热发电模块包括箱体(6)、热水环路、冷水环路、有机工质环路，所述热水环路、所述冷水环路以及所述有机工质环路均设置于所述箱体(6)中，所述热水环路连通于火电机组的受热面，所述冷水环路连通于冷源，所述有机工质环路连通于所述热水环路和所述冷水环路。
2.根据权利要求1所述的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，其特征在于，各所述火电机组低温余热发电模块(8)中的热水环路相连通，实现串联；或者，各火电机组低温余热发电模块(8)分别直接连通火电机组的受热面，实现并联，或者，上述串联视为整体支路，多个整体支路并联连接，实现火电机组低温余热发电模块(8)的混联运行。
3.根据权利要求1所述的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，其特征在于，所述热水环路包括蒸汽发生器(1)、设置于所述蒸汽发生器(1)的热水入口(11)以及设置于所述蒸汽发生器(1)的热水出口(12)，所述热水入口(11)与所述热水出口(12)均与所述火电机组的受热面连通。
4.根据权利要求3所述的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，其特征在于，所述热水入口(11)和所述热水出口(12)设置于所述蒸汽发生器(1)的热侧。
5.根据权利要求1所述的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，其特征在于，所述有机工质环路包括蒸汽发生器(1)、汽轮机(2)、冷凝器(4)、工质泵(5)以及发电机(3)，所述发电机(3)连通于所述汽轮机(2)，所述蒸汽发生器(1)的冷侧连通于汽轮机(2)，所述汽轮机(2)连通于所述冷凝器(4)的热侧，所述冷凝器(4)的热侧连通于所述工质泵(5)，所述工质泵(5)连通于所述蒸汽发生器(1)的冷侧形成所述有机工质环路。
6.根据权利要求5所述的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，其特征在于，所述汽轮机(2)通过主轴连通于所述发电机(3)。
7.根据权利要求1所述的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，其特征在于，所述冷水环路包括冷凝器(4)、设置于所述冷凝器(4)的冷水入口(41)以及设置于所述冷凝器(4)的冷水出口(42)，所述冷水入口(41)与所述冷水出口(42)均与冷源连通。
8.根据权利要求7所述的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，其特征在于，所述冷水入口(41)和所述冷水出口(42)均连接于所述冷凝器(4)的冷侧。
9.根据权利要求1所述的基于有机朗肯循环的火电机组低温余热发电***，其特征在于，各所述火电机组低温余热发电模块(8)之间设有支撑板(7)。
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