一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及蒸汽机装置领域，具体涉及一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统及其控制方法，包括余热蒸气通入汽轮机中驱动双伸轴发电机发电；汽轮机排出的蒸气进入蒸发器中加热工质；工质膨胀驱动双伸轴发电机发电；工质冷却后循环流回蒸发器中；提升双伸轴发电机转速至额定转速；双伸轴发电机并网柜合闸；提升双伸轴发电机的输出功率至额定功率运行。从而可以分级对余热中的能量进行使用，提高工作效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及蒸汽机装置领域，尤其涉及一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]我国工业能耗占能源消耗总量的70％左右，而工业能耗的60％～65％都转化为载体不同、温度不同的余热。其中，钢铁、玻璃、化工等行业存在大量低温余热蒸汽资源，回收和利用工业生产过程中的各种低温余热蒸汽资源，既有助于解决我国的能源问题，又能有效减少工业生产过程中的环境污染，具有十分重要的现实意义。
[0003]凝汽式蒸汽轮机系统是低温余热蒸汽能量回收的常用手段，但对于流量较小的低过热度或饱和低温余热蒸汽资源，采用传统凝汽式汽轮机系统进行余热回收时，受水蒸汽自身特性(如图1所示，属于湿流体)、汽轮机叶片高度、部分进汽度以及排汽含水率等技术条件的限制，汽轮机无法实现高效运行，低温余热蒸汽能量无法充分回收利用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统及其控制方法，旨在提高余热发电的效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统及其控制方法，包括汽轮机、蒸发器、有机工质透平、双伸轴发电机和工质循环机构，所述蒸发器与所述汽轮机连接，所述有机工质透平与所述蒸发器连接，所述双伸轴发电机的两端分别与所述汽轮机和所述有机工质透平连接，所述工质循环机构设置在所述有机工质透平和所述蒸发器之间。
[0006]其中，所述双伸轴发电机包括电机本体、蒸气减速器和工质减速器，所述电机本体的两端分别与所述蒸汽减速器和所述工质减速器连接，所述蒸汽减速器与所述汽轮机连接，所述工质减速器与所述有机工质透平连接。
[0007]其中，所述双伸轴发电机包括电机本体、蒸气减速器、工质减速器和超越离合器，所述电机本体的两端分别与所述蒸汽减速器和所述工质减速器连接，所述蒸汽减速器与所述汽轮机连接，所述超越离合器与所述工质减速器连接，所述有机工质透平与所述超越离合器连接。
[0008]其中，所述工质循环机构包括冷凝器和循环泵，所述冷凝器与所述有机工质透平连接，所述循环泵的一端与所述冷凝器连接，所述循环泵的另一端与所述蒸发器连接。
[0009]其中，所述蒸发器包括蒸发器本体、工质进口阀和工质旁通阀，所述工质进口阀和所述工质旁通阀连通，并与所述蒸发器本体连通。
[0010]其中，所述蒸发器包括蒸发器本体、工质进口阀和工质旁通阀，所述工质进口阀和所述工质旁通阀连通，并与所述蒸发器本体连通，所述有机工质透平与所述工质进口阀连接，工质循环机构与所述工质旁通阀连接。
[0011]第二方面，本专利技术还提供一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统的控制方法，包括：余热蒸气通入汽轮机中驱动双伸轴发电机发电；汽轮机排出的蒸气进入蒸发器中加热工质；工质膨胀驱动双伸轴发电机发电；工质冷却后循环流回蒸发器中；提升双伸轴发电机转速至额定转速；双伸轴发电机并网柜合闸；提升双伸轴发电机的输出功率至额定功率运行。
[0012]本专利技术的一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统及其控制方法，有机工质透平为有机工质膨胀机，余热蒸汽中品位较高的能量先通过背压式汽轮机做功，其排出的低品位蒸汽作为ORC系统的热源在蒸发器中加热有机工质，有机工质再通过有机工质膨胀机膨胀做功。汽轮机和有机工质膨胀机所做的功通过双伸轴发电机输出，实现余热蒸汽能量的梯级利用，提高能量的利用率。常规汽轮机为追求效率，排气压力较低，导致含水率较高，叶片寿命短。本专利技术采用背压式设计，故排气含水率低，减小了汽轮机的设计难度，提高也叶片的使用寿命，进而保证了系统的使用寿命。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是水蒸汽温熵图；
[0015]图2是本专利技术的汽轮机
‑
ORC系统温熵示意图；
[0016]图3是本专利技术的蒸汽透平流量转速曲线图；
[0017]图4是本专利技术的有机工质透平流量转速曲线图；
[0018]图5是本专利技术的实施例1的结构图；
[0019]图6是本专利技术的实施例2的结构图；
[0020]图7是本专利技术的实施例3的结构图；
[0021]图8是本专利技术的实施例4的流程图。
[0022]1‑
汽轮机、2
‑
蒸发器、3
‑
有机工质透平、4
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双伸轴发电机、5
‑
工质循环机构、11
‑
汽轮机本体、12
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蒸气进口阀、13
‑
蒸气旁通阀、21
‑
蒸发器本体、22
‑
工质进口阀、23
‑
工质旁通阀、41
‑
电机本体、42
‑
蒸气减速器、43
‑
工质减速器、44
‑
超越离合器、51
‑
冷凝器、52
‑
循环泵。
具体实施方式
[0023]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0024]实施例1
[0025]请参阅图5，本专利技术提供一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统，包括：
[0026]汽轮机1、蒸发器2、有机工质透平3、双伸轴发电机4和工质循环机构5，所述蒸发器2与所述汽轮机1连接，所述有机工质透平3与所述蒸发器2连接，所述双伸轴发电机4的两端分别与所述汽轮机1和所述有机工质透平3连接，所述工质循环机构5设置在所述有机工质
透平3和所述蒸发器2之间。
[0027]在本实施方式中，余热蒸汽驱动所述汽轮机1旋转；通过利用来自汽轮机1尾部的余热蒸汽乏汽与液态有机工质换热，使工质成为高温高压过热有机工质；高温高压过热有机工质在有机工质透平3内膨胀做功，驱动双伸轴发电机4旋转；然后所述工质循环机构5对所述有机工质透平3做功后排出的低温低压有机工质乏汽冷凝为低温低压液态饱和有机工质，使通过所述冷凝器51出来的低温低压液态有机工质加压，使之进入蒸发器2中进行下一个循环。
[0028]当蒸汽余热的温度和压力为T1、P1，通过系统做功之后的乏汽温度和压力为T3、P3时，若只采用传统凝汽式蒸汽系统，因蒸汽为低温低压的饱和蒸汽或过热度较低，其蒸汽透平效率低，且透平出口点必进入潜热区，即汽轮机1的末级必会含水。本专利技术针对这一现象，提出了能量的分级利用，即将供给发电系统的热源中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统，其特征在于，包括汽轮机、蒸发器、有机工质透平、双伸轴发电机和工质循环机构，所述蒸发器与所述汽轮机连接，所述有机工质透平与所述蒸发器连接，所述双伸轴发电机的两端分别与所述汽轮机和所述有机工质透平连接，所述工质循环机构设置在所述有机工质透平和所述蒸发器之间。2.如权利要求1所述的一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统，其特征在于，所述双伸轴发电机包括电机本体、蒸气减速器和工质减速器，所述电机本体的两端分别与所述蒸汽减速器和所述工质减速器连接，所述蒸汽减速器与所述汽轮机连接，所述工质减速器与所述有机工质透平连接。3.如权利要求1所述的一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统，其特征在于，所述双伸轴发电机包括电机本体、蒸气减速器、工质减速器和超越离合器，所述电机本体的两端分别与所述蒸汽减速器和所述工质减速器连接，所述蒸汽减速器与所述汽轮机连接，所述超越离合器与所述工质减速器连接，所述有机工质透平与所述超越离合器连接。4.如权利要求1所述的一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统，其特征在于，所述工质循环...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓浩，郭擎，李鹏春，张建云，谢小华，周东，文鑫，吴小荣，刁钟洋，陈华露，
申请(专利权)人：重庆江增船舶重工有限公司，
类型：发明
国别省市：