利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，將導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)和以高溫有機(jī)介質(zhì)為工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)進(jìn)行組合。由于采用上述技術(shù)方案，先利用具有特定的高溫導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)回收燃?xì)廨啓C(jī)余熱，再通過在蒸發(fā)器里的熱交換，將熱量傳遞給高溫有機(jī)介質(zhì)，有機(jī)介質(zhì)蒸氣在透平機(jī)內(nèi)的膨脹過程中，從高壓到低壓始終保持干的狀態(tài)，消除了形成濕氣的可能性以及高速液滴沖擊汽輪機(jī)葉片時將會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕損壞。它具有系統(tǒng)相對簡單、結(jié)構(gòu)簡單、部分負(fù)荷運(yùn)行、占地空間較小，而且便于操作和維護(hù)等特點(diǎn)。
【專利說明】利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及余熱發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置.[0002]【背景技術(shù)】:
簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)是由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部件組成，它可以看成是能夠連續(xù)不斷地產(chǎn)生具有一定壓力和溫度燃?xì)獾膯卧?。通常，簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)裝置的排氣溫度較高，而且燃?xì)夤べ|(zhì)的流量又非常大，這股排氣蘊(yùn)儲的能量是很大的。于是，又開始把注意力轉(zhuǎn)到復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展上，將以水為工質(zhì)的朗肯循環(huán)(蒸汽輪機(jī)循環(huán))與燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)結(jié)合在一起，組成一個燃-蒸聯(lián)合循環(huán)裝置，使燃?xì)廨啓C(jī)的排氣余熱在余熱鍋爐中被充分地利用，鍋爐水在余熱鍋爐中吸收了大量熱量而轉(zhuǎn)變成過熱蒸汽，具有較高溫度和壓力的過熱蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。但是水蒸汽在膨脹過程中是由過熱蒸汽狀態(tài)向飽和蒸汽狀態(tài)的過渡，濕度是逐漸增大，當(dāng)水蒸汽中的高速液滴沖擊汽輪機(jī)的葉片時將會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕性損壞，所以蒸汽輪機(jī)要求水蒸汽必須具有較高的過熱度。這就使得燃-蒸聯(lián)合循環(huán)電站具有系統(tǒng)較為復(fù)雜、結(jié)構(gòu)龐大、操作復(fù)雜、占地面積大等不足。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明專利的任務(wù)是提供一種利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，它是由導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)和有機(jī)朗肯循環(huán)組合的發(fā)電裝置，它不僅系統(tǒng)相對簡單、結(jié)構(gòu)簡單、占地空間較小，而且便于操作和維護(hù)。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，包括由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪組成的燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)的排氣管上安裝有余熱換熱器，余熱換熱器的另一組換熱流道串接導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)；
導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、余熱換熱器、油泵和導(dǎo)熱油管路，通過導(dǎo)熱油管路組成了閉式的導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)中的工質(zhì)為高溫導(dǎo)熱油，蒸發(fā)器的另一組換熱流道串接有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)；
有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括透平機(jī)、回?zé)崞?、冷凝器、流體泵、發(fā)電機(jī)和管路，蒸發(fā)器的工質(zhì)出口管連接透平機(jī)的工質(zhì)進(jìn)口，透平機(jī)的工質(zhì)出口連接回?zé)崞鞯囊唤M換熱流道，其出口管路連接冷凝器和流體泵，流體泵的出口管路連接回?zé)崞鞯牧硪唤M換熱流道，其出口管路與蒸發(fā)器的工質(zhì)進(jìn)口管路連接構(gòu)成閉式的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的工質(zhì)為高溫有機(jī)介質(zhì)，透平機(jī)連接到發(fā)電機(jī)。
[0005]本發(fā)明具有如下有益效果:由于采用上述技術(shù)方案，將導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)和有機(jī)朗肯循環(huán)組合在一起，實(shí)現(xiàn)了利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，有機(jī)介質(zhì)蒸氣在透平機(jī)內(nèi)的膨脹過程中，從高壓到低壓始終保持干的狀態(tài)，消除了形成濕氣的可能性以及高速液滴沖擊汽輪機(jī)葉片時將會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕損壞。它具有系統(tǒng)相對簡單、結(jié)構(gòu)簡單、部分負(fù)荷運(yùn)行、占地空間較小，而且便于操作和維護(hù)等特點(diǎn)。
[0006]【專利附圖】

【附圖說明】: 圖1是現(xiàn)有燃-蒸聯(lián)合循環(huán)裝置的工作原理圖；
圖2利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置的工作原理圖。
[0007]箭頭表示流動方向
圖中1-壓氣機(jī)，2-燃燒室，3-渦輪，4-發(fā)電機(jī)，5-余熱鍋爐，6-蒸汽輪機(jī)，7-循環(huán)水泵，8-冷凝器，9-余熱換熱器，10-透平機(jī)，11-回?zé)崞鳎?2-流體泵，13-油泵，14-蒸發(fā)器，15-導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)，16-有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
由圖1結(jié)合圖2所示，利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，包括由壓氣機(jī)1、燃燒室2和渦輪3組成的燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)的排氣管連接余熱換熱器9的進(jìn)氣管，余熱換熱器9的另一組換熱管路串接導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)15 ；
導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)15包括蒸發(fā)器14、余熱換熱器9、油泵13和導(dǎo)熱油管路，通過導(dǎo)熱油管路組成了閉式的導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)15，導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)15中的工質(zhì)為特定的高溫導(dǎo)熱油，其受到工作溫度的限制，蒸發(fā)器14的另一組換熱流道串接有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)16 ；
蒸發(fā)器14的工質(zhì)出口管連接透平機(jī)10的工質(zhì)進(jìn)口，透平機(jī)10的工質(zhì)出口連接回?zé)崞?1的一組換熱流道，其出口管路連接冷凝器8和流體泵12，流體泵12的出口管路連接回?zé)崞?1的另一組換熱流道，其出口管路與蒸發(fā)器14的工質(zhì)進(jìn)口管路連接構(gòu)成了閉式的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)16，有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)16中的工質(zhì)為高溫有機(jī)介質(zhì)，透平機(jī)10連接到發(fā)電機(jī)4。
[0008]將導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)15和以有機(jī)介質(zhì)為工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)16進(jìn)行組合,導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)15是由油泵13、余熱換熱器9和蒸發(fā)器14組成，以高溫導(dǎo)熱油為工質(zhì)，由油泵13將導(dǎo)熱油送入余熱換熱器9中，吸收燃?xì)廨啓C(jī)排氣的余熱，導(dǎo)熱油帶走大量的熱量流入蒸發(fā)器14中，在此高溫的導(dǎo)熱油與有機(jī)介質(zhì)進(jìn)行換熱，有機(jī)介質(zhì)吸收大量的熱能由液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，被冷卻的導(dǎo)熱油流入油泵13進(jìn)行循環(huán)；以高溫有機(jī)介質(zhì)為工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)是由透平機(jī)10、回?zé)崞?1、冷凝器8、發(fā)電機(jī)4和流體泵12組成，由流體12泵抽取冷凝器8中的液態(tài)有機(jī)介質(zhì)經(jīng)過加壓送到回?zé)崞?1中，與透平機(jī)10中流出的有機(jī)介質(zhì)進(jìn)行熱交換，回收有機(jī)介質(zhì)中的部分熱能，加熱后的液態(tài)有機(jī)介質(zhì)被送到蒸發(fā)器14中，與加熱后的導(dǎo)熱油進(jìn)行熱交換，將液態(tài)有機(jī)介質(zhì)轉(zhuǎn)變成具有一定溫度和壓力的有機(jī)介質(zhì)蒸氣，該蒸氣被進(jìn)入透平機(jī)中進(jìn)行膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，從透平機(jī)中10排出的有機(jī)介質(zhì)流入回?zé)崞?1中，被流體泵12泵出的液態(tài)有機(jī)介質(zhì)冷卻后流回到冷凝器8里，在此有機(jī)介質(zhì)被水或環(huán)境空氣進(jìn)行再次冷卻，最后變成液態(tài)的有機(jī)介質(zhì)。
[0009]圖1是現(xiàn)有燃-蒸聯(lián)合循環(huán)裝置的工作原理示意圖，它是由以水為工質(zhì)的朗肯循環(huán)(蒸汽輪機(jī)循環(huán))和燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)組成的發(fā)電裝置，燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)是由壓氣機(jī)1、燃燒室2和渦輪3三大部件組成，以空氣為工質(zhì)，空氣進(jìn)入壓氣機(jī)I中經(jīng)過壓縮，具有一定的壓力和溫度的空氣流入燃燒室2中，在燃燒室2內(nèi)與燃料混合后燃燒，從燃燒室2中流出的高溫燃?xì)馐且砸欢ǖ乃俣攘魅霚u輪3中進(jìn)行膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電；以水為工質(zhì)的朗肯循環(huán)則是由余熱鍋爐5、蒸汽輪機(jī)6、冷凝器8、發(fā)電機(jī)4和循環(huán)水泵7組成，由循環(huán)水泵7抽冷凝器8中的水加壓送到余熱鍋爐5中，在此水與燃?xì)廨啓C(jī)的排氣進(jìn)行熱交換，將水變成具有一定溫度和壓力的過熱蒸汽，該過熱蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)6中進(jìn)行膨脹做功，在膨脹過程中過熱質(zhì)蒸汽從高壓到低壓逐漸變成濕的蒸汽，驅(qū)動發(fā)電機(jī)4進(jìn)行發(fā)電，從蒸汽輪機(jī)6中排出的蒸汽流入冷凝器8中，在冷凝器8中與水或環(huán)境空氣進(jìn)行熱交換，最后又變成冷凝水。
[0010]圖2是利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置的工作原理圖，它是由以高溫有機(jī)介質(zhì)為工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)和導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)組合的發(fā)電裝置，燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)是由壓氣機(jī)1、燃燒室2和渦輪3三大部件組成，以空氣為工質(zhì)，空氣進(jìn)入壓氣機(jī)I中經(jīng)過壓縮，具有一定的壓力和溫度的空氣流入燃燒室2中，在燃燒室2內(nèi)與燃料混合后燃燒，從燃燒室2中流出的高溫燃?xì)馐且砸欢ǖ乃俣攘魅霚u輪3中進(jìn)行膨脹，這時單位質(zhì)量的燃?xì)鈱u輪轉(zhuǎn)子產(chǎn)生動量矩，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電；導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)是由油泵13、余熱換熱器9和蒸發(fā)器14組成，以高溫導(dǎo)熱油為工質(zhì)，由油泵13將導(dǎo)熱油送入余熱換熱器9中，與燃?xì)廨啓C(jī)排氣進(jìn)行熱交換，導(dǎo)熱油帶走大量的熱量流入蒸發(fā)器14中，在此高溫的導(dǎo)熱油與有機(jī)介質(zhì)進(jìn)行換熱，有機(jī)介質(zhì)吸收大量的熱能由液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，被冷卻的導(dǎo)熱油流入油泵13進(jìn)行循環(huán)；以高溫有機(jī)介質(zhì)為工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)是由透平機(jī)10、回?zé)崞?1、冷凝器8、發(fā)電機(jī)4和流體泵12組成。由流體泵12抽取冷凝器8中的液態(tài)有機(jī)介質(zhì)進(jìn)行加壓，送到回?zé)崞?11)中，與透平機(jī)(10)中流出的熱有機(jī)介質(zhì)進(jìn)行熱交換，回收熱有機(jī)介質(zhì)中的部分熱能,加熱后的液態(tài)有機(jī)介質(zhì)被送到蒸發(fā)器14中，與加熱后的導(dǎo)熱油進(jìn)行熱交換，將液態(tài)有機(jī)介質(zhì)轉(zhuǎn)變成具有一定溫度和壓力的有機(jī)介質(zhì)蒸氣，該蒸氣進(jìn)入透平機(jī)10中進(jìn)行膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)4進(jìn)行發(fā)電，從透平機(jī)10中排出的有機(jī)介質(zhì)流入回?zé)崞?1中，被流體泵12泵出的液態(tài)有機(jī)介質(zhì)冷卻后流回到冷凝器8里，在此有機(jī)介質(zhì)被水或環(huán)境空氣進(jìn)行再次冷卻，最后變成液態(tài)的有機(jī)介質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，包括由壓氣機(jī)(I)、燃燒室⑵和渦輪(3)組成的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于:在燃?xì)廨啓C(jī)的排氣管上安裝有余熱換熱器(9)，余熱換熱器(9)的另一組換熱流道串接導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)(15)； 導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)(15)包括蒸發(fā)器(14)、余熱換熱器(9)、油泵(13)和導(dǎo)熱油管路，通過導(dǎo)熱油管路組成了閉式的導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)(15)，導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)(15)中的工質(zhì)為高溫導(dǎo)熱油，蒸發(fā)器(14)的另一組換熱流道串接有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)(16); 有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)(16)包括透平機(jī)(10)、回?zé)崞?11)、冷凝器(8)、流體泵(12)、發(fā)電機(jī)(4)和管路，蒸發(fā)器(14)的工質(zhì)出口管連接透平機(jī)(10)的工質(zhì)進(jìn)口，透平機(jī)(10)的工質(zhì)出口連接回?zé)崞?11)的一組換熱流道，其出口管路連接冷凝器(8)和流體泵(12)，流體泵(12)的出口管路連接回?zé)崞?11)的另一組換熱流道，其出口管路與蒸發(fā)器(14)的工質(zhì)進(jìn)口管路連接構(gòu)成閉式的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)(16)，有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)(16)中的工質(zhì)為高溫有機(jī)介質(zhì)，透平機(jī)(10)連接到發(fā)電機(jī)(4)。
【文檔編號】F01K23/10GK103939215SQ201410204992
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】劉偉, 肖蔚巖, 劉晗 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七 三研究所