專利名稱：真空水循環壓差發電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種廢熱利用的發電裝置。
背景技術：
在鋼鐵、石油化工、建材、水泥、制糖等行業中，生產廠家具有大量低品位余熱，包 括低品位煙氣、蒸汽和熱水等，這些熱量品位低、數量大、分布較散，基本不能為生產再利 用。而目前的低溫余熱發電技術，受汽輪機的限制，對低溫熱源的利用效率低。且蒸汽質 量小，發電裝置的壓差減小，汽輪機的尺寸就得增大。當熱源不穩定時，目前的做法是增加 補燃鍋爐，但小型的補燃鍋爐又存在熱效率低和污染的問題。
發明內容本實用新型的發明目的在于克服現有技術的不足而提供一種適用溫度范圍廣、能 高效利用低品位余熱的真空水循環壓差發電裝置。本實用新型的技術方案在于包括一套為本裝置提供熱動力的余熱采集系統和循 環水罐A和循環水罐B，余熱采集系統的蒸汽或熱水出口分別經蒸汽閥A、蒸汽閥B與循環 水罐A、循環水罐B相連接，循環水罐A、循環水罐B底部分別有進水管路和出水管路；循環 水罐A、循環水罐B底部的出水管路與水輪發電機的進水口相連接，水輪發電機的出水口與 循環水罐A、循環水罐B底部的進水管路相連接，循環水罐A、循環水罐B分別經冷凝閥A、冷 凝閥B與冷凝器相連接，冷凝器的冷凝水出口與余熱采集系統相連接；循環水罐A、循環水 罐B與冷凝器及真空系統相連接。所述循環水罐A底部的出水管路與水輪發電機的進水口之間裝有出水止回閥A和 出水常通閥A。所述循環水罐B底部的出水管路與水輪發電機的進水口之間裝有出水止回閥B和 出水常通閥B。所述循環水罐A底部的進水管路與水輪發電機的出水口之間裝有進水止回閥A和 進水常通閥A。所述循環水罐B底部的進水管路與水輪發電機的出水口之間裝有進水止回閥B和 進水常通閥B。所述冷凝器的冷凝水出口與余熱采集系統之間裝有第一余熱采集系統補水泵。所述水輪發電機的出水口裝有第二余熱采集系統補水泵。所述蒸汽閥A、蒸汽閥B為蒸汽電控閥，所述冷凝閥A、冷凝閥B為冷凝器電控閥。所述循環水罐A、循環水罐B上分別裝有水位傳感器A、水位傳感器B。所述水位傳感器A、水位傳感器B與PLC控制器相連接，PLC控制器采集水位傳感 器A輸出的水位信號與其預置的模擬量進行運算比較，輸出信號給蒸汽閥A和冷凝閥B或 冷凝閥A和蒸汽閥B，控制蒸汽閥A和冷凝閥B或冷凝閥A和蒸汽閥B的切斷或接通；PLC 控制器采集水位傳感器B輸出的水位信號與其預置的模擬量進行運算比較，輸出信號給蒸汽閥B和冷凝閥A或冷凝閥B和蒸汽閥A，控制蒸汽閥B和冷凝閥A或冷凝閥B和蒸汽閥A 的切斷或接通，及兩種工況間切換。本實用新型擯棄傳統的汽輪機發電的思路，利用水輪發電機低壓差也可發電的特 點，提供一種適用溫度范圍廣，能高效利用熱能，又不造成水資源浪費的真空水循環壓差發 電裝置，可高效利用低品位余熱，并能克服其溫度變化大、間歇性熱源等不利影響。本實用 新型發電所需的溫差較低，如采用發電水頭一米的水輪機組，若冷凝器端溫度為20°C時，蒸 汽溫度大于50°C即可驅動水輪機組發電。本實用新型可根據蒸汽溫度的變化，調節蒸汽電 控閥的開度，控制進入真空罐的熱量以維持穩定的壓差發電，故系統受熱源間歇變化的影 響小，電力輸出穩定。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的控制原理圖。圖中，1、真空泵，2、冷凝器，3、循環水罐A，4、冷凝器電控閥A，5、蒸汽電控閥A，6、 水位傳感器A，7、進水止回閥A，8、進水常通閥A，9、出水常通閥A，10、出水止回閥A，11、水輪 發電機，12、循環水罐B，13、冷凝器電控閥B，14、蒸汽電控閥B，15、水位傳感器B，16、進水 止回閥B，17、進水常通閥B，18、出水常通閥B，19、出水止回閥B，20、第二余熱采集系統補 水泵，21、第一余熱采集系統補水泵，22、余熱采集(循環冷卻水)系統，23、冷凝器水位傳感 器，24、余熱采集系統水位傳感器。
具體實施方式
圖1中，本實用新型包括一套為本裝置提供熱動力的余熱采集(循環冷卻水)系統 22和循環水罐A3和循環水罐B12，余熱采集(循環冷卻水)系統22的蒸汽或熱水出口分別 經蒸汽電控閥A5、蒸汽電控閥B14與循環水罐A3、循環水罐B12相連接。循環水罐A3、循環 水罐B12底部分別有進水管路和出水管路。循環水罐A3、循環水罐B12底部的出水管路與 水輪發電機11的進水口相連接，水輪發電機11的出水口與循環水罐A3、循環水罐B12底部 的進水管路相連接。循環水罐A3底部的出水管路與水輪發電機的進水口之間裝有出水止 回閥AlO和出水常通閥A9。循環水罐A3底部的進水管路與水輪發電機11的出水口之間裝 有進水止回閥A7和進水常通閥A8。循環水罐B12底部的出水管路與水輪發電機11的進 水口之間裝有出水止回閥B19和出水常通閥B18。循環水罐B12底部的進水管路與水輪發 電機11的出水口之間裝有進水止回閥B16和進水常通閥B17。循環水罐A3、循環水罐B12 分別經冷凝器電控閥A4、冷凝器電控閥B13與冷凝器2相連接，冷凝器2的冷凝水出口與余 熱采集(循環冷卻水)系統22相連接。循環水罐A3、循環水罐B12上分別裝有水位傳感器 A6、水位傳感器B15，循環水罐A3、循環水罐B12與冷凝器2及真空泵1相連接。冷凝器2 的冷凝水出口與余熱采集(循環冷卻水)系統22之間裝有第一余熱采集系統補水泵21。水 輪發電機11的出水口裝有第二余熱采集系統補水泵20。水位傳感器A6、水位傳感器B15 與PLC控制器相連接，PLC控制器采集水位傳感器A6的輸出的水位信號與其預置的模擬量 進行運算比較，輸出信號給蒸汽電控閥A5和冷凝器電控閥B13或冷凝器電控閥A4和蒸汽 電控閥B14，控制蒸汽電控閥A5和冷凝器電控閥B13或冷凝器電控閥A4和蒸汽電控閥B14的切斷或接通；PLC控制器采集水位傳感器B15的輸出的水位信號與其預置的模擬量進行 運算比較，輸出信號給蒸汽電控閥B14和冷凝器電控閥A4或冷凝器電控閥B13和蒸汽電控 閥A5，控制蒸汽電控閥B14和冷凝器電控閥A4或冷凝器電控閥B13和蒸汽電控閥A5的切 斷或接通，及兩種工況間切換。圖2中，PLC控制器接收到水位傳感器A6的信號、水位傳感器B15的信號和冷凝 器電控閥A4、蒸汽電控閥B14、蒸汽電控閥A5、冷凝器電控閥B13的反饋信號，實現控制冷凝 器電控閥A4、蒸汽電控閥B14、蒸汽電控閥A5、冷凝器電控閥B13的順序開啟、關閉。PLC控 制器接收冷凝器水位傳感器23信號，控制第一余熱采集系統補水泵21啟動、停止。PLC控 制器接收余熱采集系統水位傳感器24信號，控制第二余熱采集系統補水泵20啟動、停止。本實用新型的工作原理是將兩只一組的循環水罐A和循環水罐B，內部抽成合適 的真空，當其中一只循環水罐A關閉冷凝器電控閥、打開蒸汽電控閥進入蒸汽升溫時，另一 只循環水罐B則關閉蒸汽電控閥、打開冷凝器電控閥降溫，由于溫差引起的兩循環水罐間 的壓力差，促使循環水罐A內的水流向循環水罐B，當循環水罐B的水位上升至設定位置時， 關閉冷凝器電控閥、打開蒸汽電控閥進入蒸汽升溫，同時循環水罐A關閉蒸汽電控閥、打開 冷凝器電控閥降溫，促使循環水罐B水流向循環水罐A。用出水止回閥、進水止回閥使兩只 循環水罐的進水端與水輪發電機的出水口相連接、出水端與水輪發電機的進水口相連接， 循環水流驅動水輪發電機運轉。由冷凝器水位傳感器信號判定(或由余熱采集系統水位傳 感器信號判定)開啟第一余熱采集系統補水泵，將冷凝器中冷凝水泵回余熱采集系統補償 損失的水量。工作中會有少量的冷凝水進入循環水罐，當余熱采集系統水量不足，而冷凝器 中冷凝水已泵出，由余熱采集系統水位傳感器信號判定開啟第二余熱采集系統補水泵，從 循環水中泵水進入余熱采集系統補償損失的水量。當冷凝器端的溫度低于零攝氏度時，可 改變循環工質為低凝點工質如乙醇，就可避免冷凝器結冰，使設備正常運行。 本實用新型采用一組或多組循環水罐吸排循環水。每組有一個冷凝系統冷凝蒸 汽。余熱采集循環冷卻水系統提供蒸汽或熱水。循環水罐的頂部有一個管路連接冷凝器， 有一個管路連接蒸汽。循環水罐的底部有進水和出水管路，單向閥和循環水管路使水單向 循環流動。水位傳感器提供循環水罐內水位的情況。電控閥依據循環水罐內的水位開關作 業，使循環水罐在切斷蒸汽、接通冷凝器與切斷冷凝器、接通蒸汽兩種工況間切換。真空泵 則根據冷凝器內的溫度與壓力控制工作，維持冷凝器內的真空度。至少兩組真空壓差水循 環裝置，各組裝置的循環工況間隔一定的時間，即可得到連續的循環水流，使水輪發電機的 電力輸出穩定。通過控制蒸汽電控閥和冷凝器電控閥的開度，可控制兩循環水罐間的壓差， 使兩循環水罐間壓差不受余熱采集系統熱水溫度變化的影響。本實用新型為封閉式真空循 環系統，既可保證循環水不受污染，又可避免循環水的損失。
權利要求一種真空水循環壓差發電裝置，其特征在于包括一套為本裝置提供熱動力的余熱采集系統和循環水罐A和循環水罐B，余熱采集系統的蒸汽或熱水出口分別經蒸汽閥A、蒸汽閥B與循環水罐A、循環水罐B相連接，循環水罐A、循環水罐B底部分別有進水管路和出水管路；循環水罐A、循環水罐B底部的出水管路與水輪發電機的進水口相連接，水輪發電機的出水口與循環水罐A、循環水罐B底部的進水管路相連接，循環水罐A、循環水罐B分別經冷凝閥A、冷凝閥B與冷凝器相連接，冷凝器的冷凝水出口與余熱采集系統相連接；循環水罐A、循環水罐B與冷凝器及真空系統相連接。
2.根據權利要求1所述的真空水循環壓差發電裝置，其特征在于所述循環水罐A底 部的出水管路與水輪發電機的進水口之間裝有出水止回閥A和出水常通閥A。
3.根據權利要求1所述的真空水循環壓差發電裝置，其特征在于所述循環水罐B底 部的出水管路與水輪發電機的進水口之間裝有出水止回閥B和出水常通閥B。
4.根據權利要求1所述的真空水循環壓差發電裝置，其特征在于所述循環水罐A底 部的進水管路與水輪發電機的出水口之間裝有進水止回閥A和進水常通閥A。
5.根據權利要求1所述的真空水循環壓差發電裝置，其特征在于所述循環水罐B底 部的進水管路與水輪發電機的出水口之間裝有進水止回閥B和進水常通閥B。
6.根據權利要求1所述的真空水循環壓差發電裝置，其特征在于所述冷凝器的冷凝 水出口與余熱采集系統之間裝有第一余熱采集系統補水泵。
7.根據權利要求1所述的真空水循環壓差發電裝置，其特征在于所述水輪發電機的 出水口裝有第二余熱采集系統補水泵。
8.根據權利要求1所述的真空水循環壓差發電裝置，其特征在于所述蒸汽閥A、蒸汽 閥B為蒸汽電控閥，所述冷凝閥A、冷凝閥B為冷凝器電控閥。
9.根據權利要求1所述的真空水循環壓差發電裝置，其特征在于所述循環水罐A、循 環水罐B上分別裝有水位傳感器A、水位傳感器B。
10.根據權利要求9所述的真空水循環壓差發電裝置，其特征在于所述水位傳感器A、 水位傳感器B與PLC控制器相連接，PLC控制器采集水位傳感器A輸出的水位信號與其預 置的模擬量進行運算比較，輸出信號給蒸汽閥A和冷凝閥B或冷凝閥A和蒸汽閥B，控制蒸 汽閥A和冷凝閥B或冷凝閥A和蒸汽閥B的切斷或接通；PLC控制器采集水位傳感器B輸 出的水位信號與其預置的模擬量進行運算比較，輸出信號給蒸汽閥B和冷凝閥A或冷凝閥 B和蒸汽閥A，控制蒸汽閥B和冷凝閥A或冷凝閥B和蒸汽閥A的切斷或接通，及兩種工況 間切換。
專利摘要一種真空水循環壓差發電裝置，屬于一種廢熱利用的發電裝置。包括一套為本裝置提供熱動力的余熱采集系統和兩循環水罐，余熱采集系統的蒸汽或熱水出口分別經兩蒸汽閥與兩循環水罐相連接，兩循環水罐底部分別有進水管路和出水管路；兩循環水罐底部的出水管路與水輪發電機的進水口相連接，水輪發電機的出水口與兩循環水罐底部的進水管路相連接，兩循環水罐分別經冷凝閥A、冷凝閥B與冷凝器相連接，冷凝器的冷凝水出口與余熱采集系統相連接；兩循環水罐與冷凝器及真空系統相連接。本實用新型適用溫度范圍廣，可高效利用低品位余熱，受熱源間歇變化的影響小，電力輸出穩定。
文檔編號F01K27/02GK201763404SQ20102052652
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者程長洪 申請人:程長洪