本實(shí)用新型涉及一種利用火炬余熱的發(fā)電系統(tǒng)，利用火炬放空的廢氣在燃燒過(guò)程中釋放的余熱進(jìn)行發(fā)電，適用于石油、化工及冶金等行業(yè)。

背景技術(shù)：

火炬是一種用于放空燃燒各種工業(yè)廢氣的裝置，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金等行業(yè)?；鹁娣趴盏膹U氣在燃燒過(guò)程中釋放大量熱能。由于火炬的高度所限，釋放的熱能難以得到有效利用，造成能源浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例涉及一種利用火炬余熱的發(fā)電系統(tǒng)，至少可解決現(xiàn)有技術(shù)的部分缺陷。

本實(shí)用新型實(shí)施例涉及一種利用火炬余熱的發(fā)電系統(tǒng)，包括用于架設(shè)在火炬上方的導(dǎo)流筒及密封殼體，所述密封殼體內(nèi)設(shè)有蒸氣發(fā)電機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)流筒上下兩端均開(kāi)口；所述導(dǎo)流筒內(nèi)設(shè)有蒸發(fā)管路，所述蒸發(fā)管路包括至少一個(gè)蒸發(fā)換熱管；所述導(dǎo)流筒外設(shè)有冷凝管路，所述冷凝管路包括至少一個(gè)冷凝換熱管；所述蒸發(fā)管路的工質(zhì)出口與所述密封殼體內(nèi)腔連通，所述冷凝管路的工質(zhì)入口端連接于所述密封殼體底部且與所述密封殼體內(nèi)腔導(dǎo)通，所述冷凝管路的工質(zhì)出口與所述蒸發(fā)管路的工質(zhì)入口連通。

作為實(shí)施例之一，各所述蒸發(fā)換熱管均為翅片管。

作為實(shí)施例之一，各所述冷凝換熱管均為翅片管。

作為實(shí)施例之一，所述蒸發(fā)換熱管的數(shù)量與所述冷凝換熱管的數(shù)量相同且一一對(duì)應(yīng)連接。

作為實(shí)施例之一，各所述蒸發(fā)換熱管在所述導(dǎo)流筒內(nèi)環(huán)形布置。

作為實(shí)施例之一，所述蒸發(fā)管路包括多個(gè)所述蒸發(fā)換熱管；各所述蒸發(fā)換熱管均包括豎直段和連接于所述豎直段底端的水平段，沿豎直方向在所述導(dǎo)流筒內(nèi)形成有至少一層水平換熱層，每一所述水平換熱層包括平行布置的多個(gè)所述水平段，每一所述水平換熱層中，以垂直于對(duì)應(yīng)的各所述水平段的所述導(dǎo)流筒的對(duì)稱(chēng)平面為基準(zhǔn)面，每一所述水平段的兩端分別位于所述基準(zhǔn)面的兩側(cè)。

作為實(shí)施例之一，所述水平換熱層為兩層，上層的各所述水平段在下層中的投影均垂直于下層的各所述水平段。

作為實(shí)施例之一，所述導(dǎo)流筒筒壁內(nèi)具有隔熱層。

作為實(shí)施例之一，所述導(dǎo)流筒筒壁包括外層筒體和內(nèi)層筒體，所述外層筒體與所述內(nèi)層筒體之間形成有真空間隙層。

作為實(shí)施例之一，所述蒸氣發(fā)電機(jī)構(gòu)包括透平和發(fā)電機(jī)，所述透平與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例至少具有如下有益效果：火炬放空的廢氣燃燒后，流過(guò)上方的導(dǎo)流筒，并加熱各蒸發(fā)換熱管內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)，在各蒸發(fā)換熱管形成高壓蒸氣，高壓蒸氣在蒸發(fā)換熱管內(nèi)上升過(guò)程中，持續(xù)被導(dǎo)流筒內(nèi)的廢氣加熱，從而可提高蒸氣的品質(zhì)；高壓蒸氣進(jìn)入密封殼體內(nèi)驅(qū)動(dòng)蒸氣發(fā)電機(jī)構(gòu)進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)火炬放空廢氣燃燒余熱的利用；高壓蒸氣膨脹做功后成為飽和蒸氣，進(jìn)入各冷凝換熱管中，與外界空氣換熱后冷凝成為液態(tài)工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)工質(zhì)的循環(huán)。本實(shí)施例提供的發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，安全性高，不影響火炬工作，可有效利用火炬余熱，提高經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的利用火炬余熱的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的各蒸發(fā)換熱管與各冷凝換熱管在導(dǎo)流筒上的布局示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的利用火炬余熱的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的水平換熱層中各蒸發(fā)換熱管的布局示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

如圖1和圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種利用火炬余熱的發(fā)電系統(tǒng)，包括用于架設(shè)在火炬上方的導(dǎo)流筒1及密封殼體2，所述密封殼體2內(nèi)設(shè)有蒸氣發(fā)電機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)流筒1上下兩端均開(kāi)口；所述導(dǎo)流筒1內(nèi)設(shè)有蒸發(fā)管路，所述蒸發(fā)管路包括至少一個(gè)蒸發(fā)換熱管3；所述導(dǎo)流筒1外設(shè)有冷凝管路，所述冷凝管路包括至少一個(gè)冷凝換熱管4；所述蒸發(fā)管路的工質(zhì)出口與所述密封殼體2內(nèi)腔連通，所述冷凝管路的工質(zhì)入口端連接于所述密封殼體2底部且與所述密封殼體2內(nèi)腔導(dǎo)通，所述冷凝管路的工質(zhì)出口與所述蒸發(fā)管路的工質(zhì)入口連通?；鹁娣趴盏膹U氣燃燒后，流過(guò)上方的導(dǎo)流筒1，并加熱各蒸發(fā)換熱管3內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)5，在各蒸發(fā)換熱管3形成高壓蒸氣，高壓蒸氣在蒸發(fā)換熱管3內(nèi)上升過(guò)程中，持續(xù)被導(dǎo)流筒1內(nèi)的廢氣加熱，從而可提高蒸氣的品質(zhì)；高壓蒸氣進(jìn)入密封殼體2內(nèi)驅(qū)動(dòng)蒸氣發(fā)電機(jī)構(gòu)進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)火炬放空廢氣燃燒余熱的利用；高壓蒸氣膨脹做功后成為飽和蒸氣，進(jìn)入各冷凝換熱管4中，與外界空氣換熱后冷凝成為液態(tài)工質(zhì)5，實(shí)現(xiàn)工質(zhì)5的循環(huán)。本實(shí)施例提供的發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，安全性高，不影響火炬工作，可有效利用火炬余熱，提高經(jīng)濟(jì)效益。

其中，如圖1，上述的蒸氣發(fā)電機(jī)構(gòu)優(yōu)選為采用透平發(fā)電方式，即該蒸氣發(fā)電機(jī)構(gòu)包括透平6和發(fā)電機(jī)，所述透平6與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子7連接。其中，優(yōu)選地，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子7安裝于密封殼體2內(nèi)，發(fā)電機(jī)的定子8安裝于密封殼體2外壁上；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子7上設(shè)有永磁鐵，轉(zhuǎn)子7隨透平6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；發(fā)電機(jī)定子8優(yōu)選為由多組線圈組成的繞組，在旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)中切割磁感線，可產(chǎn)生交變電流。上述透平6包括動(dòng)葉柵與靜葉柵，動(dòng)葉柵與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子7連接，靜葉柵安裝于密封殼體2內(nèi)壁上，與動(dòng)葉柵配合將高壓蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。上述密封殼體2優(yōu)選為固連于導(dǎo)流筒1上部，其優(yōu)選為采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)，套裝于導(dǎo)流筒1外，其頂端可與導(dǎo)流筒1頂端平齊，上述發(fā)電機(jī)定子8即設(shè)于密封殼體2與導(dǎo)流筒1之間的套裝間隙中。

接續(xù)上述發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，冷凝管路的出口端可由一分配管路將液態(tài)工質(zhì)5均勻分配至各蒸發(fā)換熱管3中，即設(shè)置一環(huán)形的分配管，各蒸發(fā)換熱管3的入口端均與該分配管連通；本實(shí)施例中，優(yōu)選為采取如圖1和圖2中的結(jié)構(gòu)，即所述蒸發(fā)換熱管3的數(shù)量與所述冷凝換熱管4的數(shù)量相同且一一對(duì)應(yīng)連接。

接續(xù)上述發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)換熱管3優(yōu)選為采用多個(gè)，以提高火炬余熱利用效率及發(fā)電效率；優(yōu)選地，如圖2，各所述蒸發(fā)換熱管3在所述導(dǎo)流筒1內(nèi)環(huán)形布置，進(jìn)一步優(yōu)選為均勻間隔環(huán)形布置，以減小各蒸發(fā)換熱管3內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)的差異，提高發(fā)電機(jī)構(gòu)的工作穩(wěn)定性。

進(jìn)一步優(yōu)選地，如圖1，各所述蒸發(fā)換熱管3均優(yōu)選為采用翅片管，可有效提高與火炬放空廢氣的換熱效果。各所述冷凝換熱管4均優(yōu)選為采用翅片管，可有效提高與外界空氣的換熱效果。其中，每一翅片管式的蒸發(fā)換熱管3可通過(guò)一蒸氣管與密封殼體2連接，該蒸氣管穿設(shè)在導(dǎo)流筒1的筒壁上；每一翅片管式的冷凝換熱管4可通過(guò)一凝結(jié)水管與對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)換熱管3連接，該凝結(jié)水管穿設(shè)在導(dǎo)流筒1的筒壁上。本實(shí)施例中，各蒸發(fā)換熱管3及各冷凝換熱管4均優(yōu)選為豎直設(shè)置，當(dāng)然也可傾斜設(shè)置，各蒸發(fā)換熱管3之間以及各冷凝換熱管4之間不發(fā)生互相干涉即可。進(jìn)一步地，為提高冷凝換熱管4與外界空氣的換熱效果，各冷凝換熱管4可采用蛇形布置的方式。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述導(dǎo)流筒1筒壁內(nèi)具有隔熱層，通過(guò)該隔熱層，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流筒1內(nèi)燃燒廢氣與筒外空氣之間的隔熱，一方面保證導(dǎo)流筒1內(nèi)燃燒廢氣的溫度，提高與工質(zhì)5的換熱效果及發(fā)電效率，另一方面，避免導(dǎo)流筒1外周?chē)諝獗患訜岫绊懪c各冷凝換熱管4的換熱效果。本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述導(dǎo)流筒1筒壁包括外層筒體和內(nèi)層筒體，所述外層筒體與所述內(nèi)層筒體之間抽真空形成有真空間隙層。

本實(shí)施例采用的工質(zhì)5需滿足：其沸點(diǎn)高于導(dǎo)流筒1外空氣的最高溫度，低于導(dǎo)流筒1內(nèi)燃燒廢氣的最低溫度，可采用水等無(wú)機(jī)物或四氯化碳等有機(jī)物。

實(shí)施例二

如圖3和圖4，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種利用火炬余熱的發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例一中的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別在于導(dǎo)流筒1內(nèi)各蒸發(fā)換熱管3的布置方式。具體地，本實(shí)施例中，所述蒸發(fā)管路包括多個(gè)所述蒸發(fā)換熱管3；各所述蒸發(fā)換熱管3均包括豎直段和連接于所述豎直段底端的水平段301，沿豎直方向在所述導(dǎo)流筒1內(nèi)形成有至少一層水平換熱層，每一所述水平換熱層包括平行布置的多個(gè)所述水平段301，每一所述水平換熱層中，以垂直于對(duì)應(yīng)的各所述水平段301的所述導(dǎo)流筒1的對(duì)稱(chēng)平面為基準(zhǔn)面，每一所述水平段301的兩端分別位于所述基準(zhǔn)面的兩側(cè)。其中，每一水平段301的入口端連接于基準(zhǔn)面一側(cè)的導(dǎo)流筒1筒壁上，出口端延伸至基準(zhǔn)面另一側(cè)的導(dǎo)流筒1筒壁附近，以便于連接對(duì)應(yīng)的豎直段；進(jìn)一步優(yōu)選地，每一水平換熱層中，相鄰兩水平段301的入口端分列于對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)面的兩側(cè)，沿該基準(zhǔn)面的延伸方向，對(duì)每一水平換熱層中的各水平段301依次排序?yàn)?號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)…，則奇數(shù)號(hào)的各水平段301連接的豎直段位于該基準(zhǔn)面的同一側(cè)，偶數(shù)號(hào)的各水平段301連接的豎直段位于該基準(zhǔn)面的另一側(cè)。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，可充分利用導(dǎo)流筒1中部的燃燒廢氣熱量和導(dǎo)流筒1內(nèi)壁附近的燃燒廢氣熱量，有效提高火炬燃燒廢氣的余熱利用效果。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中，所述水平換熱層為兩層，上層的各所述水平段301在下層中的投影均垂直于下層的各所述水平段301；也即上層水平換熱層中的各水平段301在水平面上的投影與下層水平換熱層中的各水平段301在水平面上的投影互相垂直。上述結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步提高導(dǎo)流筒1中部的燃燒廢氣的熱量利用效果，同時(shí)，使得導(dǎo)流筒1內(nèi)壁附近沿周向均勻布置有豎直段，從而提高導(dǎo)流筒1內(nèi)壁附近的燃燒廢氣的熱量利用效果。當(dāng)然，也可設(shè)置兩層以上的水平換熱層，但考慮到層數(shù)越多，各水平換熱層產(chǎn)生的蒸氣品質(zhì)的差異度越大，進(jìn)入各水平段301內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)5的溫度差異度也越大，因此，本實(shí)施例中，僅設(shè)置兩層水平換熱層。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。