專利名稱：閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中低溫地?zé)岷陀酂豳Y源作為熱源的閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電裝置
背景技術(shù)：
我國能源利用率僅為33%左右，比發(fā)達(dá)國家低約10%。余熱發(fā)電主要采用閃蒸技術(shù)，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、化工等行業(yè)，商業(yè)化的地?zé)岚l(fā)電技術(shù)主要有干蒸汽、閃蒸、雙工質(zhì)技術(shù)，針對中低溫低品位熱能資源，國外應(yīng)用成熟的技術(shù)主要是基于有機朗肯循環(huán)的雙工質(zhì)發(fā)電，美國UTC公司、以色列的0RMAT、意大利的TURB0DEN、法國Cryostar公司都生產(chǎn)中低溫余熱雙工質(zhì)發(fā)電機組，由于國外技術(shù)對國內(nèi)封鎖，目前，國內(nèi)在鋼鐵和水泥行業(yè)應(yīng)用的余熱閃蒸發(fā)電技術(shù)的適用溫度大多在200°C以上，針對低品位熱能資源，還沒有研制出市場化發(fā)電機組?，F(xiàn)有的技術(shù)專利主要有閃蒸雙工質(zhì)循環(huán)聯(lián)合地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，中低溫地?zé)犭p工質(zhì)循環(huán)發(fā)電裝置和一種適用于氨水用于中低溫地?zé)峋岬难b置等。其不足之處在于:1，所用工質(zhì)要求較高，有些對熱源溫度和工質(zhì)氣壓做了限定，有些限定了特定工質(zhì)，從而導(dǎo)致裝置的適用性不廣；2，缺少抽氣裝置，閃蒸系統(tǒng)需要維持一定的閃蒸壓力才能穩(wěn)定運行，缺少抽氣器或真空裝置導(dǎo)致發(fā)電系統(tǒng)不能正常運行；3，冷卻效率不高，閃蒸系統(tǒng)采用間接冷卻方式，降低了汽輪機進(jìn)出口焓差，導(dǎo)致聯(lián)合發(fā)電裝置發(fā)電功率減少；4，缺少工質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥，工質(zhì)流量隨著發(fā)電系統(tǒng)運行工況條件的改變而改變，工質(zhì)流量不能調(diào)節(jié)時，導(dǎo)致發(fā)電裝置運行不穩(wěn)定。閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電是通過蒸發(fā)器和余熱器將閃蒸和雙工質(zhì)發(fā)電結(jié)合的一種發(fā)電方式。針對上述問題，本專利不僅解決閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電裝置運行不穩(wěn)定的問題，而且還能夠有效地提高低品位熱能的利用效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用低品位熱能資源(工業(yè)余熱水、地?zé)崴?進(jìn)行閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電的裝置。由于資源量大、溫度較低，利用低品位熱能資源進(jìn)行發(fā)電的熱效率低并且發(fā)電設(shè)備體積龐大，此發(fā)明專利能夠解決發(fā)電裝置占地面積大、設(shè)備體積龐大和熱效率低等問題。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案:閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電裝置，包括熱水泵、閃蒸器、抽氣器、蒸發(fā)器、凝汽器、預(yù)熱器、預(yù)熱器第一液體進(jìn)口、汽輪機、第一發(fā)電機、膨脹動力機、預(yù)熱器第二液體進(jìn)口、第二發(fā)電機；所述熱水泵與閃蒸器連接，閃蒸器具有依次與汽輪機和第一發(fā)電機連接的閃蒸器第一氣體出口、與抽氣器連接的閃蒸器第二氣體出口、與蒸發(fā)器連接的閃蒸器液體出口，汽輪機的輸出口還依次連接到凝汽器和抽氣器，形成閃蒸發(fā)電裝置；增加了抽氣器，維持閃蒸發(fā)電裝置的閃蒸壓力和凝汽器的冷凝壓力；蒸發(fā)器具有依次與膨脹動力機和第二發(fā)電機連接的蒸發(fā)器第二氣體出口、與預(yù)熱器第二液體進(jìn)口連接的蒸發(fā)器第二液體進(jìn)口、與預(yù)熱器第一液體進(jìn)口連接的蒸發(fā)器第一液體出口，膨脹動力機的輸出口還依次通過冷凝器、工質(zhì)泵和調(diào)節(jié)閥連接到預(yù)熱器，形成完整的雙工質(zhì)發(fā)電循環(huán)。所述調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)工質(zhì)流量，使發(fā)電裝置穩(wěn)定運行。閃蒸發(fā)電采用混合式直接冷卻的方式提高電站的輸出功率；用工質(zhì)廣泛，包括單有機單工質(zhì)、有機混合工質(zhì)以及氨水溶液，保證動力膨脹機進(jìn)氣口和排氣口的壓差大于0.3Mpa。本發(fā)明工作過程如下:熱水通過熱水泵進(jìn)入閃蒸器，在閃蒸器內(nèi)降壓汽化，一部分熱水被迅速汽化，變成閃蒸蒸汽，由閃蒸器第一氣體出口進(jìn)入汽輪機，推動汽輪機，汽輪機帶動第一發(fā)電機發(fā)電，同時抽氣器抽出閃蒸器和凝汽器中的不凝氣體，維持閃蒸器和凝汽器的壓力，保證系統(tǒng)的正常運行，完成閃蒸發(fā)電；閃蒸后的熱水進(jìn)入蒸發(fā)器并且和來自預(yù)熱器的液體工質(zhì)進(jìn)行熱交換，閃蒸后的熱水經(jīng)過熱交換后通過預(yù)熱器排放；液體工質(zhì)在蒸發(fā)器經(jīng)熱交換后汽化成氣體工質(zhì)，氣體工質(zhì)進(jìn)入膨脹動力機，推動膨脹動力機，膨脹動力機帶動第二發(fā)電機發(fā)電，膨脹動力機排出的氣體工質(zhì)進(jìn)入冷凝器，氣體工質(zhì)在冷凝器中冷卻成液體工質(zhì)，液體工質(zhì)經(jīng)過工質(zhì)泵和調(diào)節(jié)閥進(jìn)入預(yù)熱器，液體工質(zhì)在預(yù)熱器中和熱水進(jìn)行熱交換，液體工質(zhì)在預(yù)熱器中預(yù)熱后進(jìn)入蒸發(fā)器，液體工質(zhì)在蒸發(fā)器中蒸發(fā)汽化，從而，工質(zhì)完成一個封閉的循環(huán)，形成雙工質(zhì)發(fā)電裝置。閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電是通過蒸發(fā)器和預(yù)熱器將閃蒸和雙工質(zhì)發(fā)電結(jié)合的一種發(fā)電方式。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:1，本發(fā)明提供一種利用低品位熱能資源(工業(yè)余熱水、地?zé)崴?進(jìn)行閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電的裝置，提高了熱效率，為利用低品位熱能發(fā)電提出了一條新的技術(shù)路線；2，本裝置的閃蒸發(fā)電部分采用直接冷卻方式，提高了電站的功率輸出；3，本裝置采用工質(zhì)既包括單工質(zhì)也包括混合工質(zhì)，適用性廣；4，本裝置避免了閃蒸系統(tǒng)占地面積大、設(shè)備體積龐大的缺點，可以合理利用空間位置。


附圖1為本發(fā)明實施例的閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電裝置示意圖。附圖標(biāo)記說明:1，熱水泵；2，閃蒸器液體進(jìn)口 ；3，閃蒸器；4，閃蒸器第二氣體出口 ；5，抽氣器；6,閃蒸器液體出口 ；7，蒸發(fā)器第一液體進(jìn)口 ；8，蒸發(fā)器；9,蒸發(fā)器第一液體出口 ；10，預(yù)熱器第一液體進(jìn)口 ；11，預(yù)熱器；12，預(yù)熱器第一液體出口 ；13，閃蒸器第一氣體出口 ； 14，汽輪機；15，凝汽器氣體進(jìn)口 ； 16，凝汽器；17，凝汽器液體出口 ； 18，第一發(fā)電機；19，凝汽器氣體出口 ；20，凝汽器液體進(jìn)口 ；21，冷卻水泵；22，蒸發(fā)器第二氣體出口 ；23，膨脹動力機；24，冷凝器；25，工質(zhì)泵；26，調(diào)節(jié)閥；27，預(yù)熱器第二液體進(jìn)口 ；28，預(yù)熱器第二液體出口 ；29，蒸發(fā)器第二液體進(jìn)口 ；30，第二發(fā)電機。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例:請參閱圖1所示，閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電裝置，包括熱水泵1、閃蒸器3、抽氣器5、蒸發(fā)器8、凝汽器16、預(yù)熱器11、預(yù)熱器第一液體進(jìn)口 10、汽輪機14、第一發(fā)電機18、膨脹動力機23、預(yù)熱器第二液體進(jìn)口 28、第二發(fā)電機30 ;熱水泵I與閃蒸器3連接，閃蒸器3具有依次與汽輪機14和第一發(fā)電機18連接的閃蒸器第一氣體出口 13、與抽氣器5連接的閃蒸器第二氣體出口 4、與蒸發(fā)器8連接的閃蒸器液體出口 6，汽輪機14的輸出口還依次連接到凝汽器16和抽氣器5 ;蒸發(fā)器8具有依次與膨脹動力機23和第二發(fā)電機30)接的蒸發(fā)器第二氣體出口 22、與預(yù)熱器第二液體進(jìn)口 28連接的蒸發(fā)器第二液體進(jìn)口 29、與預(yù)熱器第一液體進(jìn)口 10連接的蒸發(fā)器第一液體出口 9，膨脹動力機23的輸出口還依次通過冷凝器24、工質(zhì)泵25和調(diào)節(jié)閥26連接到預(yù)熱器11。低品位熱水通過熱水泵I送入閃蒸器3，在閃蒸器3內(nèi)降壓，一部分熱水被迅速汽化，變成閃蒸蒸汽，閃蒸蒸汽通過閃蒸器第一氣體出口 13進(jìn)入汽輪機14內(nèi)，推動汽輪機14，汽輪機14帶動第一發(fā)電機18發(fā)電,之后閃蒸蒸汽被送入凝汽器16,由冷卻水直接冷卻排放，閃蒸器3內(nèi)的不凝氣體通過閃蒸器第二氣體出口 4進(jìn)入抽氣器5，抽氣器5用于維持閃蒸器3內(nèi)的壓力；凝汽器16采用直接冷卻的方式冷卻；形成閃蒸發(fā)電裝置。輸入閃蒸器3內(nèi)的另一部分熱水，溫度降低，進(jìn)入蒸發(fā)器第一液體進(jìn)口 7，閃蒸后的熱水與通過蒸發(fā)器第二液體進(jìn)口 29的液體工質(zhì)進(jìn)行熱交換，沸點較低的液體工質(zhì)通過熱交換汽化成高壓氣體工質(zhì)，高壓氣體工質(zhì)通過蒸發(fā)器第二氣體出口 22進(jìn)入動力膨脹機23，推動動力膨脹機23，動力膨脹機23帶動第二發(fā)電機30發(fā)電，閃蒸后的熱水經(jīng)過熱交換后通過蒸發(fā)器第一液體出口 9進(jìn)入預(yù)熱器第一液體進(jìn)口 10，在預(yù)熱器11經(jīng)過熱交換后由預(yù)熱器第一液體出口 12排放；動力膨脹機23的排氣通過管道進(jìn)入冷凝器24，由冷卻水將其變成液體工質(zhì)，液體工質(zhì)通過工質(zhì)泵25和調(diào)節(jié)閥26進(jìn)入預(yù)熱器第二液體進(jìn)口 27，液體工質(zhì)通過和預(yù)熱器第一液體進(jìn)口 10的熱水進(jìn)行熱交換,液體工質(zhì)經(jīng)過熱交換后接近沸點,液體工質(zhì)通過預(yù)熱器第二液體出口 28進(jìn)入蒸發(fā)器第二液體進(jìn)口 29，液體工質(zhì)在蒸發(fā)器蒸發(fā)后，進(jìn)入蒸發(fā)器第二氣體出口 22，完成一個完整的循環(huán)；工質(zhì)泵用于提高工質(zhì)液體揚程，使液體工質(zhì)進(jìn)入預(yù)熱器；調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量，使發(fā)電裝置穩(wěn)定運行；冷凝器采用間接冷卻方式；形成雙工質(zhì)發(fā)電裝置。抽氣器5可以維持閃蒸發(fā)電裝置的閃蒸壓力冷凝壓力，并且可以除去閃蒸器3和冷凝器24內(nèi)的不凝氣體。所述凝汽器16采用直接冷卻方式。冷凝器24采用間接冷卻方式。所述調(diào)節(jié)閥26可以自動調(diào)節(jié)工質(zhì)流量。所述工質(zhì)包括單有機單工質(zhì)、有機混合工質(zhì)以及氨水溶液，保證動力膨脹機進(jìn)氣口和排氣口的壓差大于0.3MPa。本發(fā)明裝置中既包含了閃蒸發(fā)電裝置又包含了雙工質(zhì)發(fā)電裝置，同時具有抽氣器維持閃蒸壓力和調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)工質(zhì)流量的特點，實現(xiàn)了發(fā)電功率的穩(wěn)定輸出，提高了低品位熱能的熱利用效率。上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明之一可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電裝置，其特征在于:包括熱水泵(I)、閃蒸器(3)、抽氣器(5)、蒸發(fā)器(8)、凝汽器(16)、預(yù)熱器(11)、預(yù)熱器第一液體進(jìn)口(10)、汽輪機(14)、第一發(fā)電機(18)、膨脹動力機(23)、預(yù)熱器第二液體進(jìn)口(28)、第二發(fā)電機(30)； 所述熱水泵(I)與閃蒸器(3)連接，閃蒸器(3)具有依次與汽輪機(14)和第一發(fā)電機(18)連接的閃蒸器第一氣體出口(13)、與抽氣器(5)連接的閃蒸器第二氣體出口(4)、與蒸發(fā)器(8)連接的閃蒸器液體出口(6)，汽輪機(14)的輸出口還依次連接到凝汽器(16)和抽氣器(5)，形成閃蒸發(fā)電裝置； 蒸發(fā)器(8)具有依次與膨脹動力機(23)和第二發(fā)電機(30)連接的蒸發(fā)器第二氣體出口(22)、與預(yù)熱器第二液體進(jìn)口(28)連接的蒸發(fā)器第二液體進(jìn)口(29)、與預(yù)熱器第一液體進(jìn)口(10)連接的蒸發(fā)器第一液體出口(9)，膨脹動力機(23)的輸出口還依次通過冷凝器(24)、工質(zhì)泵(25)和調(diào)節(jié)閥(26)連接到預(yù)熱器(11)，形成完整的雙工質(zhì)發(fā)電循環(huán)。
2.按權(quán)利要求1所述的閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電裝置，其特征在于:所述膨脹動力機(23)包括螺桿機、汽輪機和渦輪機。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電裝置，包括依次連接的熱水泵、閃蒸器、抽氣器、蒸發(fā)器、預(yù)熱器；閃蒸器的閃蒸器第一氣體出口依次連接有汽輪機、凝汽器氣體進(jìn)口、凝汽器、凝汽器液體出口，在汽輪機上還連接有第一發(fā)電機，形成閃蒸發(fā)電裝置；蒸發(fā)器第二氣體出口依次連接膨脹動力機、冷凝器、工質(zhì)泵、調(diào)節(jié)閥、預(yù)熱器第二液體進(jìn)口、預(yù)熱器第二液體出口、蒸發(fā)器第二液體進(jìn)口，形成完整的雙工質(zhì)發(fā)電循環(huán)，在動力膨脹機上還連接有第二發(fā)電機。該裝置中既包含了閃蒸發(fā)電裝置又包含了雙工質(zhì)發(fā)電裝置，同時具有抽氣器維持閃蒸壓力和冷凝壓力，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)工質(zhì)流量的特點，實現(xiàn)了發(fā)電功率的穩(wěn)定輸出，提高了低品位熱能的熱利用效率。
文檔編號F01K25/04GK103089356SQ20131002435
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者駱超, 徐瓊輝, 龔宇烈, 馬偉斌 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所