一種多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置的制作方法

本發明涉及一種多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置，屬于能源與環境技術領域。

背景技術：

我國有大量的余熱資源，尤其是各種煙氣余熱資源具有回收可行性較高、經濟性較好的特點。在鋼鐵、水泥、燒堿、合成氨、玻璃、硫酸、電石等多個高能耗產業的生產過程中，很多中低溫余熱都未加以回收利用，僅中低溫煙氣余熱的可開發利用潛力就超過1億噸標煤。目前，許多理論研究及工程實踐均證明有機朗肯循環是高效回收中低溫余熱的一項重要技術。因余熱在釋放熱量過程中處于溫度不斷變化的過程中，為了進一步提高有機朗肯循環的效率，國內外許多研究者均提出采用非共沸混合工質改善余熱鍋爐換熱中冷熱流體間的溫度匹配性能，但因混合工質泄露后難以準確確定充加組元工質的數量，導致系統性能改變，同時混合工質傳熱性能的降低會增大換熱設備的投資。

技術實現要素：

本發明針對現有技術存在的問題，提供一種多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置，采用純工質的多壓閃蒸有機朗肯循環技術改善余熱鍋爐換熱中冷熱流體間的溫度匹配性能，余熱首先將有機工質加熱至飽和液體狀態，再多次降至不同壓力下閃蒸，利用各次閃蒸過程中產生的蒸汽在透平中膨脹，對外輸出功量，實現余熱的高效轉換。

本發明為解決其技術問題而采用的技術方案是：

一種多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置，包括多級減壓閃蒸蒸汽發生系統、有機朗肯循環系統、冷卻水循環系統，多級減壓閃蒸蒸汽發生系統包括余熱加熱器1、第1級閃蒸器2、第2級閃蒸器3、第3級閃蒸器4、第1級減壓閥、第2級減壓閥、第3級減壓閥，有機朗肯循環系統包括透平5、發電機9、冷凝器10、儲液罐11、工質給液泵12，透平5上設置有1級進汽口6、2級進汽口7、3級進汽口8，冷卻水循環系統包括冷凝器10、循環水泵13、冷卻塔14，余熱加熱器1的工質出口通過管道與第1級減壓閥連接，第1級減壓閥通過管道與第1級閃蒸器2的進口連接，第1級閃蒸器2頂端的飽和蒸汽出口通過管道與透平5的1級進汽口6連接且底部的飽和液體出口通過管道與第2級減壓閥連接，第2級減壓閥通過管道與第2級閃蒸器3的進口連接，第2級閃蒸器3頂端的飽和蒸汽出口通過管道與透平5的2級進汽口6連接且底部的飽和液體出口通過管道與第3級減壓閥連接，第3級減壓閥通過管道與第3級閃蒸器3的進口連接，第3級閃蒸器3頂端的飽和蒸汽出口通過管道與透平5的3級進汽口7連接且底部的飽和液體出口通過管道與儲液罐11連接，透平5的乏汽出口通過管道與冷凝器10的蒸汽進口連接，冷凝器10的液體出口通過管道與凝結泵15的進口連接，凝結泵15的出口通過管道與儲液罐11的進口連接，儲液罐11的出口通過管道與工質給液泵12的進口連接，工質給液泵12的出口通過管道與余熱加熱器1的工質進口連接，冷卻塔14的出水口通過管道與循環水泵13的進水口連接，循環水泵13的出水口通過管道與冷凝器10的進水口連接，冷凝器10的出水口通過管道與冷卻塔14連接，發電機9與透平5同軸連接；

進一步地，多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置還包括柴油機廢氣排放系統，柴油機廢氣排放系統包括排氣閥16、排氣管道17、廢氣渦輪18，排氣閥16通過排氣管道17與廢氣渦輪18的進氣口連接，廢氣渦輪18的出氣口通過管道與余熱加熱器1的余熱進口連接；

進一步地，多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置還包括太陽能集熱系統，太陽能集熱系統包括槽式太陽能集熱器19、導熱油泵20，槽式太陽能集熱器19的出口通過管道與余熱加熱器1的余熱進口連接，余熱加熱器1的余熱出口通過管道與導熱油泵20的進口連接，導熱油泵20的出口通過管道與槽式太陽能集熱器19的進口連接；

所述多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置適用于干流體或等熵流體循環工質；

所述閃蒸器為常規閃蒸器；

在余熱加熱器1中有機工質吸收余熱釋放的熱量加熱至對應壓力下的飽和液體狀態，飽和液體狀態的有機工質減壓后進入第1級閃蒸器2進行氣液分離，產生的飽和蒸汽進入透平5的1級進汽口膨脹做功，推動汽輪發電機組對外輸出有用功，第1級閃蒸器2中的飽和液體再次減壓后進入較低壓力的第2級閃蒸器3進行氣液分離器，閃蒸飽和蒸汽進入透平5的2級進汽口7膨脹做功，增大透平的輸出功率，第2級閃蒸器3分離出的飽和液體又一次減壓后進入更低壓力的第3級閃蒸器4進行氣液分離器，第3級閃蒸器中分離出的閃蒸飽和蒸汽也進入透平5的3級進汽口8膨脹做功，進一步增大透平5的輸出功率。在需要時可繼續減至多個不同壓力下進行擴容閃蒸，閃蒸飽和蒸汽同樣引入透平5相應進汽口膨脹做功，增大透平的輸出功率，第3級閃蒸器4中分離出的飽和液體則流回儲液罐11，與從冷凝器10來的凝結液一起作為有機朗肯循環的工質給液。

本發明的有益效果：

（1）本發明的多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置，有機工質在余熱加熱器中不發生相變，無需使用混合工質便可以實現余熱加熱器中冷熱流體溫度更好的匹配，極大地減小溫差傳熱損失，實現余熱資源的高效回收利用；

（2）本發明的多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置，由于在換熱的過程中有機工質至始至終均以液態的形式存在，換熱系數較高，可減少換熱面積，提高低溫余熱發電orc系統的經濟性能；

（3）本發明的多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置省去了常規自然循環蒸汽鍋爐中設置的汽液分離設備（汽包）、下降管、蒸發面（水冷壁）及各聯箱，極大地簡化了余熱加熱器的結構，進一步降低了設備造價，徹底解決了余熱加熱器中汽水管路發生水力不穩定流動的問題。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的示意圖；

圖2是本發明實施例2的示意圖；

圖3是本發明實施例3的示意圖；

圖中，1-余熱加熱器（余熱鍋爐），2-第1級閃蒸器，3-第2級閃蒸器，4-第3級閃蒸器，5-透平，6-1級進汽口，7-2級進汽口，8-3級進汽口，9-發電機，10-冷凝器，11-儲液罐，12-工質給液泵，13-循環水泵，14-冷卻塔，15-凝結泵，16-柴油機排氣閥，17-排氣管道，18-廢氣渦輪，19-槽式太陽能集熱器，20-導熱油泵。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，對本發明作進一步說明。

實施例1：如圖1所示，一種多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置，包括多級減壓閃蒸蒸汽發生系統、有機朗肯循環系統、冷卻水循環系統，多級減壓閃蒸蒸汽發生系統包括余熱加熱器1、第1級閃蒸器2、第2級閃蒸器3、第3級閃蒸器4、第1級減壓閥（v1）、第2級減壓閥（v2）、第3級減壓閥（v3），有機朗肯循環系統包括透平5、發電機9、冷凝器10、儲液罐11、工質給液泵12，透平5上設置有1級進汽口6、2級進汽口7、3級進汽口8，冷卻水循環系統包括冷凝器10、循環水泵13、冷卻塔14，余熱加熱器1的工質出口通過管道與第1級減壓閥（v1）連接，第1級減壓閥（v1）通過管道與第1級閃蒸器2的進口連接，第1級閃蒸器2頂端的飽和蒸汽出口通過管道與透平5的1級進汽口6連接且底部的飽和液體出口通過管道與第2級減壓閥（v2）連接，第2級減壓閥（v2）通過管道與第2級閃蒸器3的進口連接，第2級閃蒸器3頂端的飽和蒸汽出口通過管道與透平5的2級進汽口6連接且底部的飽和液體出口通過管道與第3級減壓閥（v3）連接，第3級減壓閥（v3）通過管道與第3級閃蒸器3的進口連接，第3級閃蒸器3頂端的飽和蒸汽出口通過管道與透平5的3級進汽口7連接且底部的飽和液體出口通過管道與儲液罐11連接，透平5的乏汽出口通過管道與冷凝器10的蒸汽進口連接，冷凝器10的液體出口通過管道與凝結泵15的進口連接，凝結泵15的出口通過管道與儲液罐11的進口連接，儲液罐11的出口通過管道與工質給液泵12的進口連接，工質給液泵12的出口通過管道與余熱加熱器1的工質進口連接，冷卻塔14的出水口通過管道與循環水泵13的進水口連接，循環水泵13的出水口通過管道與冷凝器10的進水口連接，冷凝器10的出水口通過管道與冷卻塔14連接形成冷卻水循環回路，發電機9與透平5同軸連接。

實施例2：如圖2所示，本實施例中多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置與實施例1的多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置結構基本一致，唯一不同之處在于：還包括柴油機廢氣排放系統，柴油機廢氣排放系統包括排氣閥16、排氣管道17、廢氣渦輪18，排氣閥16通過排氣管道17與廢氣渦輪18的進氣口連接，廢氣渦輪18的出氣口通過管道與余熱加熱器1的余熱進口連接，余熱加熱器1的余熱出口氣體直接排放。

實施例3：如圖3所示，本實施例中多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置與實施例1的多壓閃蒸有機朗肯循環余熱發電的裝置結構基本一致，唯一不同之處在于：還包括太陽能集熱系統，太陽能集熱系統包括槽式太陽能集熱器19、導熱油泵20，槽式太陽能集熱器19的出口通過管道與余熱加熱器1的余熱進口連接，余熱加熱器1的余熱出口通過管道與導熱油泵20的進口連接，導熱油泵20的出口通過管道與槽式太陽能集熱器19的進口連接形成余熱回路。

上面結合附圖對本發明的具體實施例作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。