[发明专利]螺杆膨胀/向心涡轮低参数余热联合发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及余热发电设备。

背景技术

在工业领域里，大量的低位余热余压（低参数的气体、液体、蒸汽等）未能利用。低位余热余压资源存在量大面广的特点以及参数低（压力、温度低）、分散、波动大（参数、流量变化大）、形态变化大（可能是汽液两相，可能是气固两相，或者是气液固三相）等特点。在很多时候，这些余热余压资源难以直接利用，许多工厂都希望能将其用于发电。

以目前的技术水平，在蒸汽压力低于0.8MPa时，采用传统汽轮机组发电，其稳定性、可靠性及经济性都很不理想。为解决这部分低参数余热余压的发电问题，近年来，双螺杆式膨胀机得到很快的发展，这种设备能够将低压蒸汽、汽水混合物或热水等低参数余热用来发电，对热源的适应性很好。但是也存在以下问题，严重制约其发展：

1、系统热能利用效率过低，仅为10%~12%左右。

2、排气的真空度太低，仅在0.03MPa以下，大大影响到发电效率。目前，双螺杆发电系统效率仅在12%左右。

发明内容

本发明主要就是针对以上问题，提出一种新的解决方案，即螺杆膨胀/向心涡轮低参数余热联合发电机组，提升发电效率。

本发明采用以下技术方案：

一种螺杆膨胀/向心涡轮低参数余热联合发电机组，其包括单级或多级螺杆膨胀机组、减速器、发电机组、单级或多级向心涡轮膨胀机组和再热器。所述的系统在单级或多级螺杆膨胀机组的气路后端或动力输出轴上增加单级或多级向心涡轮膨胀机组，充分利用膨胀后余热的能量，很好地适应膨胀后大流量的要求，且很好的解决了膨胀后真空度过高的难题，大幅度提升发电效率。

本联合发电机组具体可以分为两种形式，一种是在单级或多级螺杆膨胀机组的动力输出轴上连接第一减速器，第一减速器连接第一发电机组；所述单级或多级螺杆膨胀机组的汽路后端连接单级或多级向心涡轮膨胀机组，所述单级或多级向心涡轮膨胀机组的动力输出轴上连接第二减速器，第二减速器连接第二发电机组。进一步，在多级螺杆膨胀机组（2）中在每级之间都可串接再热器，在单级或多级螺杆膨胀机组（2）与所述单级或多级向心涡轮膨胀机组（6）之间也可串接再热器。

采用本发明的联合发电机组，单相或多相低参数余热进入单级或多级螺杆膨胀机组进行膨胀，通过减速器带动发电机组发电，完成第一级发电，其中，在螺杆膨胀机组进行多级膨胀过程中在每级之间都可以进行中间再热（如螺杆膨胀机组的一段膨胀、二段膨胀、三段膨胀之间都可以进行中间再热器）；由单级或多级螺杆膨胀机组膨胀过后的低参数余热可以进行中间再热器后进入单级或多级向心涡轮膨胀机组进行膨胀，通过减速器带动发电机组发电，完成第二级发电。

另一种是在单级或多级螺杆膨胀机组的动力输出轴上连接所述单级或多级向心涡轮膨胀机组，所述单级或多级向心涡轮膨胀机组的动力输出轴上连接第一减速器，第一减速器连接第一发电机组。单相或多相低参数余热进入单级或多级螺杆膨胀机组进行膨胀，其中，在螺杆膨胀机组进行多级膨胀过程中在每级之间都可以进行中间再热（如螺杆膨胀机组的一段膨胀、二段膨胀、三段膨胀之间都可以进行中间再热器），由单级或多级螺杆膨胀机组膨胀过后的低参数余热可以进行中间再热后进入单级或多级向心涡轮膨胀机组进行膨胀，通过减速器带动发电机组发电。

本发明的优点在于：

1、在螺杆膨胀级之后增加向心涡轮级，充分利用膨胀后余热的能量，很好地适应膨胀后大流量的要求，形成双螺杆加向心涡轮联合机组取代双螺杆机组，通过机组混合搭配完成发电，很好的解决了螺杆膨胀机组后端余热真空度过低的问题，根据火用效率的概念，这种结构能充分利用余热的有用功（火用），使其发电能力得到大幅提升。

2、系统采用多级预热及再热，补充余热能量，增大作功能力。

采用上述技术方案的螺杆膨胀/向心涡轮联合发电机组，其发电效率可望提高到18%左右，系统效率从10%~12%左右提升到18%~20%左右，造价增加控制在25%以内，与双螺杆膨胀机组相比，经济性及能源利用效率都将有大幅提升。

附图说明

图1为螺杆膨胀/向心涡轮低参数余热联合发电机组原则性系统图（双发电机式）。

图2为螺杆膨胀/向心涡轮低参数余热联合发电机组原则性系统图（单发电机式）。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明提供的螺杆膨胀/向心涡轮低参数余热联合发电机组进行详细说明。