[实用新型]一种中低温热能驱动紧凑式有机朗肯循环发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种中低温热能驱动紧凑式有机朗肯循环发电系统，属于资源与环境技术领域。

背景技术

中低温热能具有数量庞大、形式多样、广泛存在及回收难度较大等特点，包括了工业过程中的低温余热、地热能、太阳能、生物质能及液化天然气（LNG）冷能等。仅就低温余热而言，据保守估计，我国的冶金行业就有约7000万tce/a、温度在350℃以内的低温余热白白排放掉，其余如建材、化工及能源等生产过程中排放低温余热的数量更是惊人。利用数量庞大的低温热能资源每发1kWh电量，约可节约标煤0.4kg及4kg水的消耗，减少约1.1kg的CO₂、SO₂及氮氧化物等环害物质的排放，同时可减轻电厂大量用煤造成的沿线交通、运输及环境压力，缓解电厂锅炉灰渣的储运压力。我国政府本着对人类社会未来发展高度负责的精神，对国际社会做出了庄严承诺，制定了把“节能减排”作为基本国策的路线与方针。因此，研究利用低温热能发电的新技术不仅具有十分广阔的发展前景和市场空间，而且顺应了国家及社会发展的客观需要。

为了高效、经济地利用低温余热或者更广泛意义上的低温热能发电，早在1924年，有人就开始研究采用低沸点有机工质二苯醚作为工质的有机物朗肯循环（ORC）。由于低沸点工质在低温热源加热下产生较高压力的蒸汽进入透平膨胀做功，能取得较高的能量转换效率，ORC技术可广泛地应用于各种低温热能发电领域。随着人们对世界性能源危机意识的加强，引起各国政府和能源科技工作者对新能源开发的普遍重视，并相继投入大量的人力、物力，争相研究开发ORC技术。先后开展这项研究工作的有美、日、以色列、意大利、德、法等西方发达国家。迄今为止，有机朗肯循环（ORCs）技术已被普遍确认为是用以实现中低温热能动力转化的最有效的技术。

但是由于中低温热能的低温压传热特性必然导致采用普通换热器的有机朗肯循环系统的设备庞大、造价甚高，极大地妨碍了该技术的推广应用。

实用新型内容

为克服设备庞大、造价甚高等问题，本实用新型提供一种中低温热能驱动紧凑式有机朗肯循环发电系统，通过下列技术方案实现。

一种中低温热能驱动紧凑式有机朗肯循环发电系统，包括蒸汽发生器、气液分离器、有机透平、发电机、回热器、凝结器、储液罐、冷却塔、冷却水循环泵、工质加压泵、喷射-引射混合器，所述蒸汽发生器上设热源进口和出口，热源进口的蒸汽发生器一侧通过气液分离器与有机透平和发电机相连，有机透平与回热器相连，回热器依次与凝结器、冷却塔连接，冷却塔的冷凝出口又通过冷却水循环泵与凝结器连接，凝结器依次与回热器及蒸汽发生器的热源出口一侧回路连接，并在凝结器和回热器之间的回路设置储液罐和工质加压泵，在回热器和蒸汽发生器之间的回路设置喷射-引射混合器。

所述蒸汽发生器、凝结器及回热器采用板式、板翅式、板壳式或螺旋板式的紧凑式换热器。

本实用新型的工作原理为：中低温液态热源介质与循环工质在蒸汽发生器中换热，使循环工质蒸发，过热蒸汽从蒸汽发生器出来后，进入气液分离器中，干饱和蒸汽进入到有机透平膨胀做功，驱动发电机输出电力；从有机透平排气口出来的乏汽进入到回热器，对从工质加压泵来的工质进行预热，之后乏汽进入凝结器，通过冷却塔完成冷凝，冷凝液流入储液罐，再被工质加压泵加压输送到气液分离器入口，与喷嘴出口的新工质混合，再在喷射-引射混合器内扩压后进入蒸发器。

由于板式、板翅式、板壳式及螺旋板式紧凑式换热器没有气液物理分界面，为了确保进透平的有机工质均为干饱和蒸汽，在蒸汽发生器进口设置喷射-引射混合器，通过从工质加压泵来的液态工质在喷射-引射混合器中产生的引射作用促进气液分离器里液态工质重新回到蒸发器里吸热汽化的重力循环，提高了系统运行的可靠性。

本实用新型采用板式、板翅式、板壳式及螺旋板式紧凑式换热器作有机朗肯循环的蒸汽发生器、回热器及凝结器，在极大地降低系统造价的同时，也使系统的紧凑性得到很大的提高，能有效促进有机朗肯循环技术在中低温热能高效利用领域的推广应用。

本实用新型的紧凑式有机朗肯循环系统，可适用于回收种工业过程排放的中低温余热、太阳能热能、生物质热能及中高温地热。本实用新型的有益效果是：

（1）使有机朗肯循环系统的紧凑性得到极大的提高，减少了机组的尺寸，节约了安装占地面积，更为机组实现模块化创造了较好的条件；

（2）使有机朗肯循环系统的设备造价得到极大的降低，与采用传统的管壳换热器相比，换热设备的造价约可降低50%以上；