CN204267121U - 采用预热技术的低温水发电设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用预热技术的低温水发电设备，包括蒸发器、预热器、储液罐、冷凝器、膨胀机、发电机和冷却塔。所述的发电设备由三组循环回路组成，循环回路一是供热回路，循环回路二是发电及热循环回路，循环回路三是冷却回路。本实用新型在蒸发器前增加预热器，即液、液热交换的换热器，充分回收蒸发器换热后的余热热量。本实用新型结构简单安装容易，操作简单。发电机组占地小、通用性强、可以整机装和移动，合适工业余热的特点和发电利用，维护检修方便，对提高我国能源利用率，节能减排，保护环境，都具有重要的意义。
Description
技术领域
本实用新型属于低温余热利用技术领域，特别涉及一种利用双循环螺杆机发电技术的低温余热发电设备。
背景技术
在低温余热领域，采用有机工质(ORC)作为热力循环的工质与低温余热换热，有机工质吸热后产生高压蒸汽，推动双工质膨胀机带动发电机发电。这是常规发电技术不能做到的(常规发电要求热源温度在350℃以上)，从而拓宽了可以回收发电的余热资源范围，为建材、冶金、化工等行业的低温余热回收提供了更好的技术手段和设备。同时，这项技术还可以推广到可再生能源发电设备中(如地热能、太阳能和生物质能)，为利用可再生能源发电提供了关键技术和设备。
原始应用的机组，工质与低温热水只通过蒸发器进行换热，蒸发器从吸热、预热、蒸发合为一体，换热面积大，只有通过增加体积才能保证换热效率。
发明内容
为了解决现有低温水所存在的问题，本实用新型提出一种新的采用变频自动控制技术的低温余热的发电设备。
本实用新型发电设备是这样构成的：
一种采用预热技术的低温水发电设备，包括蒸发器、预热器、储液罐、冷凝器、膨胀机、发电机和冷却塔；所述的发电设备由三组循环回路组成，循环回路一是供热回路，循环回路二是发电及热循环回路，循环回路三是冷却回路；
循环回路一为：热水源的出口通过热水循环泵和逆止阀连接到蒸发器和预热器中的管路一，管路一的出口再通过阀门连接到热水源的回路入口形成循环回路；
循环回路二为：蒸发器和预热器中的管路二的出口通过主汽阀连接螺杆膨胀机的入口，膨胀机带动发电机运转发电，膨胀机的出口通过阀门连接冷凝器中的管路一；冷凝器的管路一的出口连接储液罐，储液罐的出口通过工质泵和逆止阀连接到蒸发器和预热器中的管路二的入口形成循环回路；
循环回路三为：冷凝器中的管路二的出口通过阀门连接到冷却塔的入口，冷却塔的出口通过阀门、冷却水泵与逆止阀连接到冷凝器中的管路二的入口形成循环回路。
循环回路二中，在蒸发器中的管路二的出口与冷凝器的管路一的入口之间，加设了一个旁通管及电磁阀。
蒸发器、预热器、冷凝器均是管壳式的换热设备。
本实用新型在蒸发器前增加预热器，即液、液热交换的换热器，充分回收蒸发器换热后的余热热量，用于提高工质的初温度；蒸发器出口热水温度仍高于冷凝有机工质的温度，通过加装预热器后，仍可回收部分热量，从而可以减少蒸发器的有效换热面积20％；在原有低温发电机组运行***的基础上，增加了一级预热***，采用管壳式换热器形式，将蒸发器换热后的低温热水进行二次换热，热源得到了梯度利用。本实用新型采用预热技术，可降低换热器的换热面积和体积，使得机组设备更加紧凑，减少占地面积15％。蒸发器换热后的低温热水温降仅12℃，通过加装预热器后，通过热量分步换热，可进一步降低低温热水出水温度8℃，使得低温水总温降达20℃。梯度利用热源，最大限度的提取热源的热量，提高机组发电功率。在热源稳定的情况下，采用预热技术后，可增加发电功率5％，提高发电效率2％。
预热换热器采用管壳式型式，低温热水走管侧，液体工质走壳侧，40℃液体工质经过工质泵后进入管壳式预热换热器吸热，进入蒸发器前，温度可提升10℃。采用预热技术，可以使得液体工质在原有基础上，吸热量增加，进入预热器温度提高，进一步使得进入蒸发器温度提高，而由于蒸发的温度一定，那么在原有低温余热的情况下，可以增加工质的循环量15％，来消纳多出的这部分二级换热热量。
本实用新型对于开发新型、高效的低温余热发电设备，提高我国能源利用率，节能减排，保护环境，都具有重要的意义。
附图说明
图1是本实用新型的流程示意图。
其中：热水循环泵1、蒸发器2、预热器3、工质泵4、储液罐5、冷却水泵6、冷凝器7、主汽阀8、电磁阀9、膨胀机10、发电机11、冷却塔12。
具体实施方式
下面结合图1对本实用新型做进一步说明。
本实用新型是一种采用变频自动控制技术的低温余热发电设备，该设备包括热水源、蒸发器2、预热器3、储液罐5、冷凝器7、膨胀机10、发电机11和冷却塔12。所述的发电设备由三组循环回路组成。循环回路一是供热回路，循环回路二是发电及热循环回路，循环回路三是冷却回路。其中，循环回路一为：热水源的出口通过热水循环泵1和逆止阀连接到蒸发器2和预热器3中的管路一，管路一的出口再通过阀门连接到热水源的回路入口形成循环回路。循环回路二为：蒸发器2和预热器3中的管路二的出口通过主汽阀8连接螺杆膨胀机10的入口，膨胀机10带动发电机11运转发电，膨胀机10的出口通过阀门连接冷凝器7中的管路一。冷凝器7的管路一的出口连接储液罐5，储液罐5的出口通过工质泵4和逆止阀连接到蒸发器2和预热器3中的管路二的入口形成循环回路。蒸发器2出口蒸汽接近饱和状态。冷凝器7下的储液罐5能够保证冷凝液及时排走，不占有换热空间。在蒸发器2中的管路二的出口与冷凝器7的管路一的入口之间，加设了一个旁通管及电磁阀9，其作用是旁通螺杆膨胀机10，能迅速减少膨胀机10两端压差，为机组的安全运行提供保证。膨胀机10飞车时控制设备自动打开旁通电磁阀9。旁通电磁阀9为常开式，与工质泵4一起接入用电接口，当断电时，电磁阀9打开使旁通打开。循环回路三为：冷凝器7中的管路二的出口通过阀门连接到冷却塔12的入口，冷却塔12的出口通过阀门、冷却水泵6与逆止阀连接到冷凝器7中的管路二的入口形成循环回路。
在上述所有设置有管路一和管路二的设备中，每一设备中的管路一和管路二中的流体的流动方向都是相反的。
该设备有三个管壳式的换热设备，分别是满液式蒸发器2、预热器3、冷凝器7。其中预热器3能够保证液态工质有足够的显热吸收，而满液式的蒸发器2换热效率高，具有较高的蒸发温度，工质压降较小且蒸发温度均匀。
工质泵4、热水循环泵1、冷却水泵6上均设有变频设施，采用变频控制。通过调整泵的频率，改变出力。
本实用新型的工作过程是：
高温余热热水通过热水循环泵1进入预热器3和蒸发器2与发电介质进行换热，蒸发器2产生的高压气态有机质进入全流低温发电机组双螺杆膨胀机10的进口，膨胀做功并推动双螺杆膨胀机10运转，之后排出的低压气液两相有机工质进入冷凝器7，在冷却水泵6的作用下，低温冷却水进入冷凝器7中冷却有机工质为液态，之后经过工质泵4，将液态发电介质送入到预热器3和蒸发器2中，继续吸取余热的热量；双螺杆膨胀机10在运转的同时拖带发电机发电，冷凝器7排出的较高温冷却水经冷却水泵6送至冷却水塔12，循环使用。
Claims (3)
1.一种采用预热技术的低温水发电设备，包括蒸发器(2)、预热器(3)、储液罐(5)、冷凝器(7)、膨胀机(10)、发电机(11)和冷却塔(12)；其特征在于：所述的发电设备由三组循环回路组成，循环回路一是供热回路，循环回路二是发电及热循环回路，循环回路三是冷却回路；
循环回路一为：热水源的出口通过热水循环泵(1)和逆止阀连接到蒸发器(2)和预热器(3)中的管路一，管路一的出口再通过阀门连接到热水源的回路入口形成循环回路；
循环回路二为：蒸发器(2)和预热器(3)中的管路二的出口通过主汽阀(8)连接螺杆膨胀机(10)的入口，膨胀机(10)带动发电机(11)运转发电，膨胀机(10)的出口通过阀门连接冷凝器(7)中的管路一；冷凝器(7)的管路一的出口连接储液罐(5)，储液罐(5)的出口通过工质泵(4)和逆止阀连接到蒸发器(2)和预热器(3)中的管路二的入口形成循环回路；
循环回路三为：冷凝器(7)中的管路二的出口通过阀门连接到冷却塔(12)的入口，冷却塔(12)的出口通过阀门、冷却水泵(6)与逆止阀连接到冷凝器(7)中的管路二的入口形成循环回路。
2.根据权利要求1所述的发电设备，其特征在于：循环回路二中，在蒸发器(2)中的管路二的出口与冷凝器(7)的管路一的入口之间，加设了一个旁通管及电磁阀(9)。
3.根据权利要求1所述的发电设备，其特征在于：蒸发器(2)、预热器(3)、冷凝器(7)均是管壳式的换热设备。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN107910985A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-04-13 | 中国科学院电工研究所 | 一种基于蒸发冷却装置的余热发电*** |
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2014
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