一种双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电系统，属于能源与环境技术领域。本发明专利技术利用温度在200～350℃的中低温余热烟气作为驱动热源，在ORC余热锅炉预热段中对有机工质给液进行预热至饱和液体状态，然后，一部分饱和液体有机工质进入余热锅炉的蒸发段及过热段，产生的饱和（或过热）蒸汽进入向心透平，完成高压级有机朗肯循环膨胀做功过程。另一部分饱和液体有机工质经节流减压后进入闪蒸器。从闪蒸器分离出来的饱和蒸汽进入低压级螺杆膨胀机，完成低压级有机朗肯循环膨胀做功过程。采用喷射压缩器回收闪蒸器分离出的液相工质，减少了液体输送泵，简化了系统，且消除了泵发生汽蚀的可能。 1

【技术实现步骤摘要】
一种双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电系统
本专利技术涉及一种双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电系统，属于能源与环境

技术介绍
我国有大量的余热资源，尤其是各种烟气余热资源具有回收可行性较高、经济性较好的特点。在钢铁、水泥、烧碱、合成氨、玻璃、硫酸、电石等多个高能耗产业的生产过程中，很多中低温余热都未加以回收利用，仅中低温烟气余热的可开发利用潜力就超过1亿吨标煤。目前，许多理论研究及工程实践均证明有机朗肯循环（ORC）是高效回收中低温余热的一项重要技术。常规单级ORC用于温度较高的余热回收时，余热流经ORC换热设备后的排温依然较高，导致余热回收率较低。有许多学者提出采用多级ORC技术。例如，有的学者提出喷射式有机朗肯循环（EORC），采用两级蒸发器回收余热；也有学者提出采用两级有机朗肯循环回收发动机排气余热和气缸套冷却水余热；还有学者提出一种新型回热式二级有机朗肯底循环余热回收系统，在高温级循环中以排气为驱动热源，而在低温级循环中以排气、冷却水及高温级循环的乏气为驱动热源。虽然这些方法能提高效率，但导致系统复杂，设备成本太高，系统的技术经济性下降，不利于在实际工程上的推广应用。鉴于此，本专利技术利用温度在200-350℃的中低温余热烟气作为驱动热源在ORC余热锅炉预热段中对有机工质给液进行预热至饱和液体状态，然后，一部分饱和液体有机工质进入余热锅炉的蒸发段及过热段，产生的饱和（或过热）蒸汽进入向心透平，完成高压级有机朗肯循环膨胀做功过程。另一部分饱和液体有机工质经节流减压后进入闪蒸器。从闪蒸器分离出来的饱和蒸汽进入低压级螺杆膨胀机，完成低压级有机朗肯循环膨胀做功过程，能充分实现余热资源的高效梯级利用。采用喷射压缩器回收闪蒸器分离出的液相工质，减少了液体输送泵，简化了系统，且消除了泵发生汽蚀的可能。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电系统。本专利技术利用温度在200～350℃的中低温余热烟气作为驱动热源，在ORC余热锅炉预热段中对有机工质给液进行预热至饱和液体状态，然后，一部分饱和液体有机工质进入余热锅炉的蒸发段及过热段，产生的饱和（或过热）蒸汽进入向心透平，完成高压级有机朗肯循环膨胀做功过程。另一部分饱和液体有机工质经节流减压后进入闪蒸器。从闪蒸器分离出来的饱和蒸汽进入低压级螺杆膨胀机，完成低压级有机朗肯循环膨胀做功过程。采用喷射压缩器回收闪蒸器分离出的液相工质，减少了液体输送泵，简化了系统，且消除了泵发生汽蚀的可能。本专利技术通过以下技术方案实现。一种双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电系统，装置包括低压级有机朗肯循环系统、高压级有机朗肯循环系统和连接的管路及附件；低压级有机朗肯循环系统、高压级有机朗肯循环系统均包括ORC余热锅炉，ORC余热锅炉分为预热段、蒸发段和过热段；所述低压级有机朗肯循环系统包括ORC余热锅炉预热段、减压阀、闪蒸器、螺杆膨胀机、发电机、冷凝器、凝结泵、喷射压缩器以及连接管路附件组成；所述高压级有机朗肯循环系统包括ORC余热锅炉蒸发段和过热段、向心透平、发电机、冷凝器、凝结泵、喷射压缩器以及连接管路附件组成；所述低压级有机朗肯循环系统中ORC余热锅炉一侧设有中低温余热烟气进口，另一侧设有中低温余热烟气进口出口，ORC余热锅炉1预热段有机工质出口分为两段，一段由管道连接至减压阀，再连接到闪蒸器进口，位于闪蒸器顶部的饱和蒸汽出口由管道连接至螺杆膨胀机进口，螺杆膨胀机膨胀做功为发电机发电，位于闪蒸器底部的饱和液体出口连接至喷射压缩器的引射腔进口，螺杆膨胀机的乏汽出口连接到冷凝器的蒸汽进口，冷凝器中的有机工质冷凝液出口经凝结泵连接至喷射压缩器的引射腔进口，喷射压缩器扩压段有机工质出口连接ORC余热锅炉预热段有机工质进口；所述ORC余热锅炉预热段有机工质出口分为两段，一段由管道连接至减压阀，另一段通过管道连接到高压级有机朗肯循环系统中ORC余热锅炉蒸发段和过热段，ORC余热锅炉过热段过热蒸汽出口由管道连接向心透平，向心透平膨胀做功带动发电机发电，向心透平底部的乏汽出口与低压级有机朗肯循环系统中螺杆膨胀机的乏汽出口连接后与冷凝器的蒸汽进口连接，冷凝器中的有机工质冷凝液出口经凝结泵连接至喷射压缩器的引射腔进口。所述冷凝器为水冷冷凝器时，装置还包括冷却水循环系统，冷却水循环系统包括冷凝器、循环水泵和冷却塔，冷凝器冷却水出口连接至冷却塔的进水口，冷却塔的冷却水出口由管道连接至循环水泵的进口，循环水泵出口再接入冷凝器的冷却水进口，形成冷却水循环回路。该双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电系统的工作原理为：将多种温度在200～350℃的中低温余热烟气作为驱动热源，从ORC余热锅炉中低温余热烟气进口进入，在ORC余热锅炉预热段对有机工质给液进行预热至饱和液体状态，然后，一部分饱和液体有机工质进入ORC余热锅炉蒸发段和过热段产生的饱和（或过热）蒸汽进入向心透平，完成高压级有机朗肯循环膨胀做功过程；ORC余热锅炉预热段另一饱和液体有机工质经减压阀进入闪蒸器，从闪蒸器分离出来的饱和蒸汽进入低压级螺杆膨胀机，完成低压级有机朗肯循环膨胀做功过程；闪蒸器底部的饱和液体出口连接至喷射压缩器的引射腔进口；低压级螺杆膨胀机和向心透平排出的乏汽混合之后进入冷凝器，冷凝成为有机工质冷凝液后经凝结泵加压后进入喷射压缩器，与闪蒸器底部的饱和液体在喷射压缩器中混合，然后进入喷射压缩器的扩压段增压，最后作为ORC余热锅炉的给液进入预热段加热，完成一个循环过程。本专利技术的有益效果是：（1）该有机朗肯循环系统采用两级压力膨胀，高压级用ORC余热锅炉产生饱和（或过热）蒸汽，低压级用一部分预热段出口饱和液体工质产生闪发蒸汽，能充分实现余热资源的高效梯级利用。（2）采用喷射压缩器回收闪蒸器分离出的液相工质，减少了液体输送泵，简化了系统，且消除了泵发生汽蚀的可能。附图说明图1是本专利技术实施例1冷凝器为水冷冷凝器双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电的装置示意图；图2是本专利技术实施例2冷凝器为风冷冷凝器双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电的装置示意图。图中：1-ORC余热锅炉，2-向心透平，3-发电机，4-减压阀，5-闪蒸器，6-螺杆膨胀机，7-冷凝器，8-凝结泵，9-喷射压缩器，10-循环水泵，11-冷却塔。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1如图1所示，该双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电系统，装置包括低压级有机朗肯循环系统、高压级有机朗肯循环系统和连接的管路及附件；低压级有机朗肯循环系统、高压级有机朗肯循环系统均包括ORC余热锅炉1，ORC余热锅炉1分为预热段、蒸发段和过热段；所述低压级有机朗肯循环系统包括ORC余热锅炉1预热段、减压阀4、闪蒸器5、螺杆膨胀机6、发电机3、冷凝器7、凝结泵8、喷射压缩器9以及连接管路附件组成；所述高压级有机朗肯循环系统包括ORC余热锅炉1蒸发段和过热段、向心透平2、发电机3、冷凝器7、凝结泵8、喷射压缩器9以及连接管路附件组成；所述低压级有机朗肯循环系统中ORC余热锅炉1一侧设有中低温余热烟气进口（通入的低温余热烟气温度为200～350℃，质量流量为155400kg/h），另一侧设有中低温余本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电系统，其特征在于：装置包括低压

【技术特征摘要】
1.一种双压膨胀有机朗肯循环回收中低温余热发电系统，其特征在于：装置包括低压级有机朗肯循环系统、高压级有机朗肯循环系统和连接的管路及附件；低压级有机朗肯循环系统、高压级有机朗肯循环系统均包括ORC余热锅炉（1），ORC余热锅炉（1）分为预热段、蒸发段和过热段；所述低压级有机朗肯循环系统包括ORC余热锅炉（1）预热段、减压阀（4）、闪蒸器（5）、螺杆膨胀机（6）、发电机（3）、冷凝器（7）、凝结泵（8）、喷射压缩器（9）以及连接管路附件组成；所述高压级有机朗肯循环系统包括ORC余热锅炉（1）蒸发段和过热段、向心透平（2）、发电机（3）、冷凝器（7）、凝结泵（8）、喷射压缩器（9）以及连接管路附件组成；所述低压级有机朗肯循环系统中ORC余热锅炉（1）一侧设有中低温余热烟气进口，另一侧设有中低温余热烟气进口出口，ORC余热锅炉（1）预热段有机工质出口分为两段，一段由管道连接至减压阀（4），再连接到闪蒸器（5）进口，位于闪蒸器（5）顶部的饱和蒸汽出口由管道连接至螺杆膨胀机（6）进口，螺杆膨胀机（6）膨胀做功为发电机（3）发电，位于闪蒸器（5）底部的饱和液体出口连接至喷射压缩器（9）的引射腔进口，螺杆膨胀机（6）的乏汽出口连接到冷凝器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉涛，黄靖伦，王建军，朱道飞，王华，韩金蓉，赵玲玲，王维蔚，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53