[发明专利]一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备

说明书

技术领域

本发明属于电力设备领域，特别涉及一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备。

背景技术

我国工业领域的能源消耗量约占全国能源消耗总量的70%。除了生产工艺相对落后、产业结构不合理的因素外，工业余热利用率低，能源没有得到充分综合利用是造成工业领域的能耗高的主要原因。

一般按余热载体的温度水平不同,将余热资源划分为三种:高温余热(500℃以上)、中温余热(200-500℃之间)和低温余热(200℃以下)。目前，我国回收利用的余热主要来自高温烟气的高温显热和生产过程中排放的可燃气，低温余热（即200℃以下的低品位余热）基本上还没有回收。相对于煤、石油、天然气等高品位能源而言，200℃以下的低品位余热在相同单位内包含的能量较低，利用难度大。但从能源利用的格局来看，大量排放掉的低品位工业余热将作为产能和用能的关键环节，对节能减排的战略起到重要作用。

我国工业余热资源丰富，特别是在钢铁、有色、化工、水泥、建材、石油与石化、轻工、焦炭等行业，余热资源约占其燃料消耗总量的67%，其中有近30％以上是以200℃以下的废气余热的方式被排入大气浪费掉的，使工业余热发电能力未能得到充分的利用和发挥，每年相当于浪费7.75亿吨标准煤,不仅造成了能源浪费,而且对环境造成热污染。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，该设备能够利用工业界大量的200℃以下的低温余热资源进行发电。

技术方案：本发明提供的一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，包括余热回收装置、热功转换回路和冷凝回路；所述热功转换回路包括依次连接成环的蒸发器、热功转换机械、冷凝器、储液罐和工质泵；所述冷凝回路包括依次连接成环的冷凝器、冷却塔和冷却泵。

作为改进，还包括调压阀，所述调压阀设于蒸发器热功转换机械之间。

作为优选，所述蒸发器的蒸发温度为30-100℃。

作为另一种优选，所述热功转换回路内采用临界温度100℃以下、沸点在-40℃以下的介质作为循环工质。优选地，热功转换回路内采用丙烷(C₃H₈)、或二氧化碳(CO₂)、或丙烷和二氧化碳的混合物作为循环工质。采用这样的工质具有不破坏臭氧层、化学性稳定的优点，同时这样的工质其凝固温度小于设备循环中所有回路中的工质最低凝固温度。

作为另一种优选，所述冷凝回路内采用水或空气作为冷却方式。

作为另一种优选，所述的热功转换机械为汽轮机或膨胀机。

作为进一步优选，所述膨胀机为涡旋式膨胀机、螺杆式膨胀机、离心式膨胀机或活塞式膨胀机。

有益效果：本发明提供的低温型有机朗肯循环工业余热发电设备结构简单、成本低廉，能够大幅降低余热能源的利用温度及利用率，应用范围广。

该设备通过采用临界温度100℃以下、沸点在-40℃以下的介质作为工质，不仅可以有效的回收40-200℃的低温余热，而且可以应用于回收200℃以上的中高温余热，能够大幅度地提高中高温余热发电的余热回收率，增加余热回收范围，大大提高了余热能源的利用率。

本该设备可利用各种低、中、高温余热来用于发电，具有余热回收率高、发电量大、回收余热的范围广等优点。各类企业均可利用应用该设备利用企业自家的余热建立自备电站，可有效降低企业的电力消耗及生产成本，实现产业结构改造、节能环保双赢的局面。同时，也是提高国内能源使用效率、改善雾霾空气、实现节能减排的有效途径。

附图说明

图1为本发明低温型有机朗肯循环工业余热发电设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

低温型有机朗肯循环工业余热发电设备，见图1，包括余热回收装置1、热功转换回路2和冷凝回路3；热功转换回路2包括依次连接成环的蒸发器21、调压阀26、热功转换机械22、冷凝器23、储液罐24和工质泵25；冷凝回路3包括依次连接成环的冷凝器23、冷却塔31和冷却泵32。热功转换机械22与发电机4连接。

所述的热功转换机械22为汽轮机；可选地，也可以选择任意合适的热功转换机械22；优选地，可选用汽轮机或膨胀机，其中，膨胀机包括但不限于涡旋式膨胀机、螺杆式膨胀机、离心式膨胀机和活塞式膨胀机。

蒸发器23的蒸发温度通过工质的选择和设计控制在30-100℃的低温区域。

该装置的工作原理为：