热管换热有机介质朗肯循环中低温烟气余热发电系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种热管换热有机介质朗肯循环中低温烟气余热发电系统，属于能源与环境技术领域。包括热管换热系统、有机朗肯循环的工质循环回路、中低温烟气排烟管路、供热热水回路和冷却水回路，采用热管替代锅炉的上升管及下降管，热管换热系统由热管、烟气换热器和锅筒构成，热管下端蒸发段置于烟气换热器中、上端冷凝段置于锅筒中，使用甲苯、三氟二氯乙烷、丙烷、五氟丙烷等作循环工质，热管流体使20%热管体积的软化脱盐水。具有换热效率高、热管替换方便、可避免换热管腐蚀和不易换掉而影响换热效率和工质泄露等优点，可根据热用户对供热负荷的需求调节有机朗肯循环的排气回热量。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种热管换热有机介质朗肯循环中低温烟气余热发电系统，属于能源与环境

技术介绍
目前，中低温烟气余热发电系统采用锅炉的上升管和下降管进行换热，其在使用一定时间后，会因与烟气的长时间接触而发生腐蚀和破裂，使有机エ质泄露到烟道中，导致有机エ质的浪费和换热效率的下降，而锅炉的上升管和下降管的更换非常困难，不利于系统的正常运行和成本控制。热管是热管换热器的最基本元件，从其外观来看，通常是ー根有翅片或无翅片的普通圆管，其主要结构特点表现在管内。热管由管壳、毛细多孔材料(管芯)和蒸汽腔(蒸汽通道)所组成。从传热状况看，热管沿轴向可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分。工作吋，蒸发段因受热而使其毛细材料中的工作液体蒸发，蒸汽流向冷凝段，在这里由于受到冷却使蒸汽凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力作用流回蒸发段。如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。由于汽化潜热大，所以在极小的温差下就能把大量的热量从热管的蒸发段传至冷凝段。热管的管芯是ー种紧贴管壳内壁的毛细结构，通常用多层金属丝网或纤维、布等以衬里形式紧贴内壁以减少接触热阻，村里也可由多孔陶瓷或烧结金属构成。性能优良的管芯应具有①足够大的毛细抽吸压头；③较小的液体流动阻力，既有较高的渗透率；CD良好的传热特性，即有较小的径向热阻。因而，管芯的结构有很多种，大致可分为以下几类■I1驿贴管壁的单层及多层网芯；②烧结粉末管芯，它是由一定目数的金属粉末或金属丝网烧结在管内壁面而成轴向槽道式管芯，它是在管壳内壁开轴向细槽，以提供毛细压头及液体回流通道，槽的截面形状可有矩形，梯形等多种； 组合管芯。一般管芯往往不能同时兼顾毛细抽吸カ及滲透率，组合管芯既能兼顾毛细力和滲透率，从而获得高的轴向传热能力，而且大多数管芯的径向热阻甚小。他基本上把管芯分成两部分，一部分起毛细抽吸作用，一部分起液体回流通道作用。热管的工作液要有较高的汽化潜热、导热系数，合适的饱和压カ及沸点，较低的粘度及良好的稳定性。工作液体还应有较大的表面张カ和润湿毛细结构的能力，使毛细结构能对工作液作用并产生必须的毛细力。工作液还不能对毛细结构和管壁产生溶解作用，否则被溶解的物质将积累在蒸发段破坏毛细结构。由于热管结构和工作液工作的优点，若将其用于替代锅炉的上升管和下降管，不仅可以大大提高锅炉的工作效率，使蒸汽温度更高，而且能够避免烟道内有机エ质管子因长期受烟气冲刷而腐蚀破裂、导致有机エ质泄露和换热效率下降等问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种热管换热有机介质朗肯循环中低温烟气余热发电系统，采用热管替代锅炉的上升管和下降管，解决因锅炉换热管道替换困难和烟气腐蚀而导致的换热效率下降、有机エ质浪费等问题。解决本技术的技术问题所采用的方案是热管换热有机介质朗肯循环中低温烟气余热发电系统，包括热管换热系统，有机エ质朗肯循环回路，中低温烟气排烟管路，供热热水回路和冷却水回路；热管换热系统由热管2、烟气换热器3和锅筒I构成，热管2下端蒸发段置于烟气换热器3中、上端冷凝段置于锅筒I中；有机エ质朗肯循环回路由储液罐17、加压泵13、排气回热加热器8、有机エ质循环泵4、锅筒I、透平5、三通调节阀7、热水加热器9、凝结器11、以及将它们连接的管道构成，加压泵13经管道连接于储液罐17出口与排气回热加热器8内换热管入口之间，循环泵4经管道连接于排气回热加热器8内换热管出口与锅筒I入口之间，锅筒I上部经管道与透平5进ロ连接，透平5出口经三通调节阀7分别与排气回热加热器8进气ロ和热水加热器9进气ロ连接，凝结器11的进气口和出气ロ经管道分别与热水加热器9出气口和储液罐17入口连接；中低温烟气排烟管路由烟气换热 器3、热水预热器14、排烟风机16、以及将它们连接的管道构成，烟气换热器3入口接中低温烟气管道、出口经管道接热水预热器14进气ロ，热水预热器14出气ロ经排烟风机16和管道与烟囱连接；供热热水回路由热水预热器14内换热管、回水泵15、热用户、热水加热器9内换热管、以及将它们依次连接的管道构成；冷却水回路由冷却塔10、冷却水循环泵12、凝结器11、以及将它们连接的管道构成，冷却水循环泵12经管道连于凝结器11内换热管入ロ和冷却塔10底部出ロ之间，凝结器11内换热管出口与冷却塔10上端布水管连接。所述有机朗肯循环エ质为甲苯、三氟ニ氯こ烷(R123)、丙烷(R290)、五氟丙烷(R245fa)、戊烷(R601)、异戊烷(R601a)、正戊烷(C5H12)、正己烷(C6H14)、丁烷(R600)、异丁烷(R600a)、四氟こ烷(R134a)中的任ー种或几种的任意混合物，根据实际需要具体选择。所述热管2为两相热虹吸管，其蒸发段和冷凝段上设有强化传热的翅片。热虹吸管的长度、数量和其上翅片的数量，均根据实际需要具体确定。所述热管内工作液的数量为其内腔体积的15 30%，具体根据实际需要确定，エ作液为软化脱盐水。本技术依据有机朗肯循环系统选定的エ质种类，按需要的发电容量及供热负荷配备并安装锅筒、热管、烟气换热器、有机エ质循环泵、エ质加压泵、排气回热加热器、透平、励磁发电机、供热水加热器、凝结器、热水预热器、排烟风机、冷却塔等设备及其管路与配件；根据有机朗肯循环的管路容积计算循环エ质的充注量，将循环エ质计量充入循环管路中。本技术的工作原理是热管2的下段(蒸发段)置于烟气换热器3中，使得从锅炉引过来的中低温烟气的热量传给热管的蒸发段，热管2中的工作液被加热蒸发，流向热管2的上段(冷凝段)，在热管2冷凝段将其热量传给锅筒I中的循环有机エ质，之后热管2中的工作液被冷却又流回蒸发段；从储液罐17出来的液体エ质经エ质加压泵13加压至蒸发压カ，进入排气回热加热器8中预热，预热后的低温有机エ质，经有机エ质循环泵4加压进入锅筒I与热管2冷凝段进行热交換，使低温有机エ质被加热蒸发，有机エ质在锅筒I中进行汽水分离，有机エ质蒸汽就从锅筒I的上部流出，送入透平(膨胀机)5做功输出轴功，驱动励磁发电机6发电，乏汽则经分流三通调节阀7分两路一路进排气回热加热器8预热从储液罐17出来经エ质加压泵13加压至蒸发压カ来的液态エ质、另外一路直接与从排气回热加热器8出来的エ质蒸汽混合进入供热水加热器9加热循环热水，之后进入凝结器11冷凝，流入エ质储液罐17，完成一次循环；把锅炉中低温烟气引入热管2的下段(蒸发段)进行热交換，之后进入热水预热器14对回水预热，最后经排烟风机16加压排至烟囱；从热用户来的回水经回水泵15输送至热水预热器14预热，之后进入热水加热器9完成热水的加热过程；从冷却塔10来的冷却水经冷却水循环泵12输送至有机朗肯循环的凝结器11，完成对循环エ质乏汽的凝结，之后返回冷却塔10布水管，经冷却后集于塔底集水盘，完成一个循环。通过透平乏汽管路上设置的分流三通调节阀7，可根据用户对供热负荷的需求调节有机朗肯循环的排气回热量。本系统采用热管替代锅炉的上升管和下降管，且热管为蒸发段和冷凝段都加有 翅片的两相热虹吸管，具有以下有益效果(I)热管替换方便，可以避免换热管因长年与烟气接触发生腐蚀，不容易换掉，而影响换热效率的缺点；(2)强化了烟气、有机エ质和热管内水的传热，提闻了换热效率，使有机エ质能够很有效地达到蒸发标准。(3)可以避本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热管换热有机介质朗肯循环中低温烟气余热发电系统，其特征在于包括热管换热系统，有机エ质朗肯循环回路，中低温烟气排烟管路，供热热水回路和冷却水回路；热管换热系统由热管(2)、烟气换热器(3)和锅筒(I)构成，热管(2)下端蒸发段置于烟气换热器(3)中、上端冷凝段置于锅筒I中；有机エ质朗肯循环回路由储液罐(17)、加压泵(13)、排气回热加热器(8)、有机エ质循环泵(4)、锅筒(I)、透平(5)、三通调节阀(7)、热水加热器(9)、凝结器(11 )、以及将它们连接的管道构成，加压泵(13)经管道连接于储液罐(17)出口与排气回热加热器(8 )内换热管入ロ之间，循环泵(4)经管道连接于排气回热加热器(8 )内换热管出口与锅筒(I)入口之间，锅筒(I)上部经管道与透平(5)进ロ连接，透平(5)出口经三通调节阀(7)分别与排气回热加热器(8)进气ロ和热水加热器(9)进气ロ连接，凝结器(11)的进气口和出气ロ经管道分别与热水加热器(9)出气口和储液罐(17)入口连接；中低温烟气排烟管路由烟气换热器(3)、热水预热器(14)、排烟...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉涛，陈蓉，王华，张竹明，葛众，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：实用新型
国别省市：