一种热质混合多级发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种热质混合多级发电系统，包括热水池、水泵、一次分离罐、一级汽轮机、一级发电机、二级水轮机、二级发电机、二次分离罐、冷凝器、工质泵和循环泵；一次分离罐的入口通过水泵与热水池相连，还通过工质泵与冷凝器的液体出口相连，冷凝器与一次分离罐之间的管道中设有不溶于水的低沸点工质；一次分离罐的气体出口经一级汽轮机与冷凝器的气体入口相连；一次分离罐的液体出口经二级水轮机与二次分离罐的入口相连；二次分离罐的气体出口与冷凝器的气体入口相连；二次分离罐的液体出口通过循环泵与热水池相连。本发明专利技术通过直接接触换热和多级发电，在提高发电效率的同时，降低了系统成本，有利于低温余热的回收利用。

A kind of heat and mass hybrid multistage power generation system

The invention discloses a heat and mass mixed multistage power generation system, which comprises a hot water pool, a water pump, a primary separation tank, a primary steam turbine, a primary generator, a secondary water turbine, a secondary generator, a secondary separation tank, a condenser, a working medium pump and a circulating pump; the inlet of the primary separation tank is connected with the hot water pool through a water pump, and is also connected with the liquid outlet of the condenser through a working medium pump, and the condenser The pipeline between the primary separator and the primary separator is provided with a low boiling point working medium insoluble in water; the gas outlet of the primary separator is connected with the gas inlet of the condenser through the primary turbine; the liquid outlet of the primary separator is connected with the inlet of the secondary separator through the secondary turbine; the gas outlet of the secondary separator is connected with the gas inlet of the condenser; the liquid outlet of the secondary separator is connected with the circulation The ring pump is connected to the hot water tank. Through direct contact heat exchange and multi-stage power generation, the invention improves the power generation efficiency, reduces the system cost and is conducive to the recovery and utilization of low-temperature waste heat.

【技术实现步骤摘要】
一种热质混合多级发电系统
本专利技术涉及低温余热发电技术，具体涉及一种热质混合多级发电系统。
技术介绍
高炉冲渣是炼铁冶炼过程中最末端的工艺，高炉炼铁后产生的大量高温炉渣通过冲渣水进行冷却，这一过程中能够产生大量热水和蒸汽。为保证冲渣水的循环利用效果，需将冲渣水降温再次循环冲渣。现在的冲渣余热利用主要集中在冲渣水余热利用领域，其研究和利用方式主要集中在采暖、泳池、发电等领域。冲渣水中杂质和固体颗粒物多，浊度大，含盐量高，降温易结垢，因而高炉冲渣水利用对于预处理和换热器要求高。现在钢铁行业对于冲渣余热利用的实际应用案例非常少，大部分钢铁企业都放任自流，不但浪费了大量的余热，而且不得不通过冷却塔冷却的方式额外消耗一部分电力和淡水来保证生产工艺的正常运作。在少有的几个实际应用案例中，也仅仅是利用了项目冲渣余热的一部分且间歇或者季节性应用，仅为采暖、泳池加热供热。冲渣余热较少利用的原因在于其距离需求侧较远，供暖和泳池加热需热量小且不能持续利用，对生产的连续性不利。而采用发电方式，因其温度较低，现阶段发电技术应用效率低，且占地和造价大。考虑到冲渣水的杂质多、水质差，现阶段的发电思路是通过蒸发器换热后闪蒸发电(ORC发电)，换热温差的存在大大降低了发电效率和发电量。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种热质混合多级发电系统，通过直接接触换热和多级发电，在提高发电量的同时降低成本，实现更好的经济性，进而提高低温余热回收利用的推广价值。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种热质混合多级发电系统，包括热水池、水泵、一次分离罐、一级汽轮机、一级发电机、二级水轮机、二级发电机、二次分离罐、冷凝器、工质泵和循环泵；一次分离罐的入口在通过水泵与热水池相连的同时，还通过工质泵与冷凝器的液体出口相连，冷凝器与一次分离罐之间的管道中设有不溶于水的低沸点工质；一次分离罐的气体出口经一级汽轮机与冷凝器的气体入口相连；一次分离罐的液体出口经二级水轮机与二次分离罐的入口相连；二次分离罐的气体出口与冷凝器的气体入口相连；二次分离罐的液体出口通过循环泵与热水池相连；一级发电机与一级汽轮机连接，二级发电机与二级水轮机连接。本专利技术的热质混合多级发电系统，将不溶于水的低温低沸点工质加压后直接与加压后的热水混合，低沸点工质温度迅速升高，并变为气态后进入一级汽轮机膨胀发电，液态水(含有少量的工质)则通过二级水轮机发电，发电后的低沸点工质乏气在冷凝器中冷凝，重新与热水混合，实现循环发电。作为本专利技术的一种改进，所述的一级汽轮机为中间补气型汽轮机，一次分离罐的气体出口与一级汽轮机的蒸气入口相连，二次分离罐的气体出口与一级汽轮机的补气口相连，一级汽轮机的乏气出口与冷凝器的气体入口相连。如此，从二次分离罐降压闪蒸分离出的蒸气可进入一次汽轮机中部进行补气，从而提高发电量。作为本专利技术的一种改进，还包括三级汽轮机和三级发电机，二次分离罐的气体出口经三级汽轮机与冷凝器的气体入口相连，三级发电机与三级汽轮机连接。如此，从二次分离罐降压闪蒸分离出的蒸气可再次利用，进而提高发电量。作为本专利技术的一种改进，所述的一次分离罐内部设有一次喷淋设备和一次填料层；一次喷淋设备设置在一次分离罐顶部并与一次分离罐的入口相连；一次填料层设置在一次分离罐中部，用于提升热水与低沸点工质的接触面积。作为本专利技术的一种改进，所述的二次分离罐内部设有二次喷淋设备和二次填料层；二次喷淋设备设置在二次分离罐顶部并与二次分离罐的入口相连；二次填料层设置在二次分离罐中部，用于提升热水与低沸点工质的接触面积。作为本专利技术的一种改进，所述的低沸点工质为无毒无害的低沸点工质，且其沸点温度低于二次分离罐中液体的温度。本专利技术的热质混合多级发电系统，采用直接接触换热方式，与传统ORC发电系统相比，避免了蒸发换热器，不但减少了设备投资，而且减少了换热温差提高了汽轮机进气温度，同时采用多级发电方式，进一步提高了发电效率，经济性、节能环保性大大提高。本专利技术的热质混合多级发电系统，不仅可用于钢铁行业的冲渣水余热回收利用，同时还适合应用在地热、太阳能等低温余热领域，可提高在这些应用领域应用的能量回收利用效果，提高经济性。附图说明图1为本专利技术实施例一的热质混合多级发电系统的原理图；图2为本专利技术实施例二的热质混合多级发电系统的原理图；图3为本专利技术实施例三的热质混合多级发电系统的原理图；附图标记说明：1-热水池；2-一次分离罐；3-一级汽轮机；4-冷凝器；5-二次分离罐；6-过滤器；7-二级水轮机；8-三级汽轮机；11-一级发电机；12-二级发电机；13-三级发电机；21、水泵；22-工质泵；23-循环泵；31-一次喷淋设备；32-一次填料层；41-二次喷淋设备；42-二次填料层。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一如图1所示，本实施例的一种热质混合多级发电系统，包括热水池1、过滤器6、水泵21、一次分离罐2、一级汽轮机3、一级发电机11、二级水轮机7、二级发电机12、二次分离罐5、冷凝器4、工质泵22、循环泵23以及配套的连接管道。一次分离罐2的入口通过水泵21与热水池相连，同时还通过工质泵22与冷凝器4的液体出口相连。冷凝器4与一次分离罐2之间的管道中设有不溶于水的低沸点工质，低沸点工质需无毒无害，且其沸点温度低于二次分离罐5中液体的温度。一次分离罐2的气体出口经一级汽轮机3与冷凝器4的气体入口相连；一次分离罐2的液体出口经二级水轮机7与二次分离罐的入口相连。二次分离罐5的气体出口与冷凝器4的气体入口相连；二次分离罐5的液体出口则通过循环泵23与热水池1相连。一级发电机11安装在一级汽轮机3的转轴上，可在一级汽轮机3的驱动下发电，二级发电机12安装在二级水轮机7的转轴上，可在二级水轮机7的驱动下发电。一次分离罐2内部设有一次喷淋设备31和一次填料层32，一次喷淋设备32设置在一次分离罐2顶部并与一次分离罐2的入口相连，一次填料层32设置在一次分离罐2中部，用于提升热水与低沸点工质的接触面积。一次喷淋设备31采用常规的喷淋装置即可，一次填料层32为具有空隙或网格的层状结构，二者均可商购获得。二次分离罐5内部设有二次喷淋设备41和二次填料层42，二次喷淋设备41设置在二次分离罐5顶部并与二次分离罐5的入口相连，二次填料层42设置在二次分离罐5中部，用于提升热水与低沸点工质的接触面积。二次喷淋设备41采用常规的喷淋装置即可，二次填料层42为具有空隙或网格的层状结构，二者均可商购获得。运行时，被工质泵22加压的低温不溶于水(或者难溶于水)的液态低沸点工质和被水泵21加压的并经过滤器6过滤后的热水混合进入一次分离罐2中，由于为低沸点工质，因此混合后被热水加热升温变为气态，液态热水则降温。混合后的夹带不溶于水的低沸点工质的液体进入一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热质混合多级发电系统，其特征在于：包括热水池、水泵、一次分离罐、一级汽轮机、一级发电机、二级水轮机、二级发电机、二次分离罐、冷凝器、工质泵和循环泵；/n一次分离罐的入口在通过水泵与热水池相连的同时，还通过工质泵与冷凝器的液体出口相连，冷凝器与一次分离罐之间的管道中设有不溶于水的低沸点工质；一次分离罐的气体出口经一级汽轮机与冷凝器的气体入口相连；一次分离罐的液体出口经二级水轮机与二次分离罐的入口相连；/n二次分离罐的气体出口与冷凝器的气体入口相连；二次分离罐的液体出口通过循环泵与热水池相连；/n一级发电机与一级汽轮机连接，二级发电机与二级水轮机连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种热质混合多级发电系统，其特征在于：包括热水池、水泵、一次分离罐、一级汽轮机、一级发电机、二级水轮机、二级发电机、二次分离罐、冷凝器、工质泵和循环泵；
一次分离罐的入口在通过水泵与热水池相连的同时，还通过工质泵与冷凝器的液体出口相连，冷凝器与一次分离罐之间的管道中设有不溶于水的低沸点工质；一次分离罐的气体出口经一级汽轮机与冷凝器的气体入口相连；一次分离罐的液体出口经二级水轮机与二次分离罐的入口相连；
二次分离罐的气体出口与冷凝器的气体入口相连；二次分离罐的液体出口通过循环泵与热水池相连；
一级发电机与一级汽轮机连接，二级发电机与二级水轮机连接。


2.根据权利要求1所述的一种热质混合多级发电系统，其特征在于：所述的一级汽轮机为中间补气型汽轮机，一次分离罐的气体出口与一级汽轮机的蒸气入口相连，二次分离罐的气体出口与一级汽轮机的补气口相连，一级汽轮机的乏气出口与冷凝器的气体入口相连。


3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：马伟斌，王显龙，姚远，李华山，刘雨兵，龚宇烈，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44