專利名稱：氨氣發電機組及專用換熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及氨氣發電機組及專用換熱器。
背景技術：
在工業余熱利用領域中，氨是一種理想的換熱介質。專利文獻CN202055878U (下稱參考文獻)公開了一種利用氨作換熱介質的工業余熱發電系統，主要包括由氨氣驅動發電的汽輪發電機、接收該汽輪發電機所排氨氣的氨氣水冷回收裝置，以及將氨氣水冷回收裝置輸出的氨水加熱氣化為汽輪發電機驅動用氨氣的換熱器等部分。其中，所述的換熱器包括位于在該換熱器外殼內的一個換熱單元，該換熱單元具有一流路，熱流(即含有熱量的流體，可以是多種工業余熱，比如傳統火力發電系統中凝汽器輸出的冷卻水)從該流路的一端進入，另一端流出，加熱位于該流路與換熱器外殼之間的氨水，氨水分解產生的氨氣從換 熱器上部排氣口排出，最后進入汽輪發電機以驅動其發電。該參考文獻中的換熱器并不能對其產生的氨氣進行增壓，因此，參考文獻中為了對氨氣進行增壓還要增設壓縮機。
發明內容
本發明旨在提供一種可有效利用熱流的氨氣發電機組及專用換熱器。本申請的氨氣發電機組包括由氨氣驅動發電的汽輪發電機、接收該汽輪發電機所排氨氣的氨氣水冷回收裝置，以及將氨氣水冷回收裝置輸出的氨水加熱氣化為汽輪發電機驅動用氨氣的換熱器，其中，所述換熱器包括第一換熱單元和第二換熱單元，所述第一換熱單元包括具有進氣口和排氣口的氨氣加熱增壓腔室以及用于對該氨氣加熱增壓腔室進行加熱的第一流路，所述第二換熱單元包括具有進液口、排液口和排氣口的氨水加熱氣化腔室以及用于對該氨水加熱氣化腔室進行加熱的第二流路；所述第一流路的入口為熱流的輸入端，所述第二流路的出口為熱流的輸出端，且第一流路的出口與第二流路的入口連通；所述氨氣加熱增壓腔室的進氣口與氨水加熱氣化腔室的排氣口導通，氨氣加熱增壓腔室的排氣口與汽輪發電機的氨氣輸入端相連，氨水加熱氣化腔室的進液口與氨氣水冷回收裝置的氨水輸出端相連。本系統中的換熱器是這樣工作的溫度較高的熱流首先進入第一換熱單元的第一流路，然后再從第一流路的出口進入第二換熱單元的第二流路，最后從第二流路的出口流出換熱器；當熱流進入第二流路后，由于其已經在第一換熱單元中進行過了一次換熱(即與進入氨氣加熱增壓腔室中的氨氣進行換熱)，因此其溫度已經顯著下降，但是，由于氨的沸點較低，從進液口進入氨水加熱氣化腔室中的氨水仍然能夠被加熱而大量轉化為氨氣；此后，氨水加熱氣化腔室中產生的氨氣進入氨氣加熱增壓腔室，這時，這些氨氣再與剛進入第一換熱單元的第一流路中溫度較高的熱流發生熱交換，使氨氣進一步被加熱和增壓，提高后續汽輪發電機的發電效率，氨水加熱氣化腔室中經過換熱的剩余液體從氨水加熱氣化腔室的排液口排出。可見，基于換熱器結構的改進，本申請氨氣發電機組中的換熱器能夠直接對氨氣進行增壓，實現對熱流的更有效利用。
作為對上述技術方案的進一步改進，該系統運行時，所述第二流路的入口溫度彡701且< 100°C。將第二流路的入口溫度控制在上述區間范圍內時，位于氨水加熱氣化腔室中的氨水在分解產生氨氣的同時基本上不產生水蒸氣，這樣就能夠確保進入第二汽輪發電機的幾乎全是氨氣，從而避免當進入第二汽輪發電機的是氨氣和水蒸氣的混合氣體所產生的問題。作為對上述技術 方案的進一步改進，所述第一換熱單元與第二換熱單元上下疊置為一整體，氨氣加熱增壓腔室與氨水加熱氣化腔室上下貫通。將換熱器設計成第一換熱單元與第二換熱單元上下疊置為一整體，并使氨氣加熱增壓腔室與氨水加熱氣化腔室上下貫通的形式后，不僅能夠提高設備的整體性和緊湊性，更重要的是還能夠縮短換熱介質在第一換熱單元與第二換熱單元之間的流動距離，減少熱量損失，并且還可以降低氨氣在第一換熱單元與第二換熱單元之間的流動阻力。上述氨氣發電機組的專用換熱器，其具體包括第一換熱單元和第二換熱單元，所述第一換熱單元包括具有進氣口和排氣口的氨氣加熱增壓腔室以及用于對該氨氣加熱增壓腔室進行加熱的第一流路，所述第二換熱單元包括具有進液口、排液口和排氣口的氨水加熱氣化腔室以及用于對該氨水加熱氣化腔室進行加熱的第二流路；所述第一流路的入口為熱流的輸入端，所述第二流路的出口為熱流的輸出端，且第一流路的出口與第二流路的入口連通；所述氨氣加熱增壓腔室的進氣口與氨水加熱氣化腔室的排氣口導通，氨氣加熱增壓腔室的排氣口為氨氣輸出通道，氨水加熱氣化腔室的進液口為氨水輸入通道。作為第一換熱單元的一種優選結構，所述氨氣加熱增壓腔室是由多根豎直設置在第一換熱單元中并沿水平方向間隔布置的換熱管的管腔構成，這些換熱管的兩端分別安裝在孔板上，換熱管的下端為氨氣加熱增壓腔室的進氣口，上端為氨氣加熱增壓腔室的排氣口，第一換熱單元中所述換熱管的外側構成第一流路。作為第二換熱單元的一種具體結構，所述第二流路是由在第二換熱單元中延伸的換熱管構成，第二換熱單元中所述換熱管的外側構成氨水加熱氣化腔室。作為對上述技術方案的進一步改進，所述第一換熱單元與第二換熱單元上下疊置為一整體，氨氣加熱增壓腔室與氨水加熱氣化腔室上下貫通。將換熱器設計成第一換熱單元與第二換熱單元上下疊置為一整體，并使氨氣加熱增壓腔室與氨水加熱氣化腔室上下貫通的形式后，不僅能夠提高設備的整體性和緊湊性，更重要的是還能夠縮短換熱介質在第一換熱單元與第二換熱單元之間的流動距離，減少熱量損失，并且還可以降低氨氣在第一換熱單元與第二換熱單元之間的流動阻力。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的說明。本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。
圖I為本申請氨氣發電機組實施例I的結構示意圖。圖2為本申請氨氣發電機組實施例2的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，氨氣發電機組包括了由氨氣驅動發電的汽輪發電機I、接收該汽輪發電機I所排氨氣的氨氣水冷回收裝置2，以及將氨氣水冷回收裝置2輸出的氨水加熱氣化為汽輪發電機I驅動用氨氣的換熱器3。其中，如圖1、2所示，換熱器3包括第一換熱單元310和第二換熱單元320，第一換熱單元310包括具有進氣口、排氣口的氨氣加熱增壓腔室312以及用于對該氨氣加熱增壓腔室312進行加熱的第一流路311 ;第二換熱單元320包括具有進液口、排液口和排氣口的氨水加熱氣化腔室322以及用于對該氨水加熱氣化腔室322進行加熱的第二流路321 ;第一換熱單元310與第二換熱單元320上下疊置為一整體，氨氣加熱增壓腔室312與氨水加熱氣化腔室322上下貫通。如圖1、2所示，第一流路311的入口為熱流的輸入端，它與火電機組的汽輪發電機4的排氣管相連；第二流路321的出口為熱流的輸出端，它與火電機組的蒸汽鍋爐6的輸入端相連；第一流路311的出口與第二流路321的入口連通。如圖1、2所示，氨氣加熱增壓腔室312的進氣口與氨水加熱氣化腔室322的排氣口導通，氨氣加熱增壓腔室312的排氣口通過管道與汽輪發電機I的氨氣輸入端相連，氨水加熱氣化腔室322的進液口通過管道與氨氣水冷回收裝置2的氨水輸出端相連；氨水加熱氣化腔室322的排液口經過管道與氨氣水冷回收裝置2中的噴射泵210的輸入端口相連。如圖1、2所示,氨氣水冷回收裝置2包括氨水儲罐220和設置在該氨水儲罐220上方的噴射泵210 ;其中，氨水儲罐220通過管道與氨水加熱氣化腔室322的進液口連通，該管道上設有泵7 ;噴射泵210輸入端口通過管道與氨水加熱氣化腔室322的排液口·連通，該管道上設有泵8 ;汽輪發電機I的排氣管通過管道與噴射泵210的氨氣輸入接口相連。該氨氣發電機組的工作過程為汽輪發電機4的排汽首先進入第一換熱單元310的第一流路311，然后再從第一流路311的出口進入第二換熱單元320的第二流路321，最后從第二流路321的出口流出換熱器3，此后通過泵5的作用返回蒸汽鍋爐6，再經蒸汽鍋爐6重新加熱并循環使用。當熱流(即汽輪發電機4的排汽)進入第二流路321后，由于熱流已經在第一換熱單元310中進行過了一次換熱(即與進入氨氣加熱增壓腔室312中的氨氣進行換熱)，其溫度已經顯著下降，此時，由于氨的沸點較低，從進液口進入氨水加熱氣化腔室322中的氨水仍然能夠大量轉化為氨氣。此后，氨水加熱氣化腔室322中產生的氨氣進入氨氣加熱增壓腔室312，這時，這些氨氣再與進入第一換熱單元310的第一流路311中溫度較高的熱流發生熱交換，使氨氣進一步被加熱和增壓，然后再從氨氣加熱增壓腔室312的排氣口直接到汽輪發電機I以驅動其發電。氨水加熱氣化腔室322中經過換熱的剩余液體(稀氨水)從氨水加熱氣化腔室322的排液口排出，通過泵8的作用而到噴射泵210，噴射泵210使用稀氨水來噴淋冷卻來自于汽輪發電機I所排放的氨氣,從而將氨氣水冷回收至氨水儲罐220中,然后再通過泵7的作用將氨水儲罐220中的濃氨水打入氨水加熱氣化腔室322中。為使氨水加熱氣化腔室322中基本不產生水蒸氣，應控制所述第二流路321的入口溫度彡70°〇且< 100°C。當第二流路321的入口溫度彡70°〇且< 100°C時，則進入第二流路321的熱流的溫度既能夠遠高于氨的沸點，同時又小于水的沸點，既令氨大量揮發且避免水被加熱為水蒸氣。實施例I如圖I所示，第一換熱單元310的具體結構為氨氣加熱增壓腔室312是由多根豎直設置在第一換熱單元310中并沿水平方向間隔布置的換熱管312a的管腔構成，這些換熱管312a的兩端分別安裝在孔板302上，換熱管312a的下端為氨氣加熱增壓腔室312的進氣口，上端為氨氣加熱增壓腔室312的排氣口，第一換熱單元310中所述換熱管312a的外側構成第一流路311。第二換熱單元的具體結構為第二流路321是由在第二換熱單元320中延伸的換熱管構成，第二換熱單元320中所述換熱管的外側構成氨水加熱氣化腔室322。第一換熱單元310中所采用的換熱管312a能夠對其中被加熱的氨氣起到很好的壓縮作用。實施例2如圖I所示，第一換熱單元310的具體結構為第一流路311是由在第一換熱單元 310中曲折延伸的換熱管構成，第一換熱單元310中所述換熱管的外側構成氨氣加熱增壓腔室312。第二換熱單元320的具體結構與實施例I相同。
權利要求
1.氨氣發電機組，包括由氨氣驅動發電的汽輪發電機(I)、接收該汽輪發電機(I)所排氨氣的氨氣水冷回收裝置(2)，以及將氨氣水冷回收裝置(2)輸出的氨水加熱氣化為汽輪發電機(I)驅動用氨氣的換熱器(3)，其特征在于所述換熱器(3)包括第一換熱單元(310)和第二換熱單元(320)，所述第一換熱單元(310)包括具有進氣口和排氣口的氨氣加熱增壓腔室(312)以及用于對該氨氣加熱增壓腔室(312)進行加熱的第一流路(311)，所述第二換熱單元(320)包括具有進液口、排液口和排氣口的氨水加熱氣化腔室(322)以及用于對該氨水加熱氣化腔室(322)進行加熱的第二流路(321);所述第一流路(311)的入口為熱流的輸入端，所述第二流路(321)的出口為熱流的輸出端，且第一流路(311)的出口與第二流路(321)的入口連通；所述氨氣加熱增壓腔室(312)的進氣口與氨水加熱氣化腔室(322 )的排氣口導通，氨氣加熱增壓腔室(312)的排氣口與汽輪發電機(I)的氨氣輸入端相連，氨水加熱氣化腔室(322)的進液口與氨氣水冷回收裝置(2)的氨水輸出端相連。
2.如權利要求I所述的可有效利用工業余熱的氨氣發電機組，其特征在于該系統運行時，所述第二流路(321)的入口溫度彡70°〇且< 100°C。
3.如權利要求I所述的可有效利用工業余熱的氨氣發電機組，其特征在于所述氨氣加熱增壓腔室(312)是由多根豎直設置在第一換熱單元(310)中并沿水平方向間隔布置的換熱管(312a)的管腔構成，這些換熱管(312a)的兩端分別安裝在孔板(302)上，換熱管(312a)的下端為氨氣加熱增壓腔室(312)的進氣口，上端為氨氣加熱增壓腔室(312)的排氣口，第一換熱單元(310)中所述換熱管(312a)的外側構成第一流路(311)。
4.如權利要求I所述的氨氣發電機組，其特征在于所述第二流路(321)是由在第二換熱單元(320)中延伸的換熱管構成，第二換熱單元(320)中所述換熱管的外側構成氨水加熱氣化腔室(322)。
5.如權利要求I至4中任意一項權利要求所述的氨氣發電機組，其特征在于所述第一換熱單元(310)與第二換熱單元(320)上下疊置為一整體，氨氣加熱增壓腔室(312)與氨水加熱氣化腔室(322)上下貫通。
6.權利要求I至5中任意一項權利要求所述的氨氣發電機組的專用換熱器，其特征在于包括第一換熱單元(310)和第二換熱單元(320)，所述第一換熱單元(310)包括具有進氣口和排氣口的氨氣加熱增壓腔室(312 )以及用于對該氨氣加熱增壓腔室(312)進行加熱的第一流路(311 )，所述第二換熱單元(320)包括具有進液口、排液口和排氣口的氨水加熱氣化腔室(322)以及用于對該氨水加熱氣化腔室(322)進行加熱的第二流路(321);所述第一流路(311)的入口為熱流的輸入端，所述第二流路(321)的出口為熱流的輸出端，且第一流路(311)的出口與第二流路(321)的入口連通；所述氨氣加熱增壓腔室(312)的進氣口與氨水加熱氣化腔室(322)的排氣口導通，氨氣加熱增壓腔室(312)的排氣口為氨氣輸出通道，氨水加熱氣化腔室(322)的進液口為氨水輸入通道。
7.如權利要求6所述的換熱器，其特征在于所述氨氣加熱增壓腔室(312)是由多根豎直設置在第一換熱單元(310)中并沿水平方向間隔布置的換熱管(312a)的管腔構成，這些換熱管(312a)的兩端分別安裝在孔板(302)上，換熱管(312a)的下端為氨氣加熱增壓腔室(312)的進氣口，上端為氨氣加熱增壓腔室(312)的排氣口，第一換熱單元(310)中所述換熱管(312a)的外側構成第一流路(311)。
8.如權利要求6所述的換熱器，其特征在于所述第二流路(321)是由在第二換熱單元(320)中延伸的換熱管構成，第二換熱單元(320)中所述換熱管的外側構成氨水加熱氣化腔室(322)。
9.如權利要求6至8中任意一項權利要求所述的換熱器，其特征在于所述第一換熱單元(310)與第二換熱單元(320)上下疊置為一整體，氨氣加熱增壓腔室(312)與氨水加熱氣化腔室(322)上下貫通。
全文摘要
本發明公開了一種可有效利用熱流的氨氣發電機組及專用換熱器。該系統包括由氨氣驅動發電的汽輪發電機、接收該汽輪發電機所排氨氣的氨氣水冷回收裝置，以及將氨氣水冷回收裝置輸出的氨水加熱氣化為汽輪發電機驅動用氨氣的換熱器，其中，所述換熱器包括第一換熱單元和第二換熱單元，所述第一換熱單元包括具有進氣口和排氣口的氨氣加熱增壓腔室以及用于對該氨氣加熱增壓腔室進行加熱的第一流路，所述第二換熱單元包括具有進液口、排液口和排氣口的氨水加熱氣化腔室以及用于對該氨水加熱氣化腔室進行加熱的第二流路；第一流路的入口為熱流的輸入端，所述第二流路的出口為熱流的輸出端，且第一流路的出口與第二流路的入口連通。
文檔編號F01D15/10GK102878831SQ20121039763
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月18日 優先權日2012年10月18日
發明者楊學軍 申請人:四川京典能源科技有限公司