本發(fā)明屬于能源領(lǐng)域，具體涉及一種蒸汽冷凝液余熱利用系統(tǒng)及余熱利用方法。

背景技術(shù)：

常規(guī)的汽輪機發(fā)電設(shè)備是以溫度350℃以上的工作蒸汽為動力驅(qū)動。溫度低于350℃的余熱資源廣泛存在與石油、化工、鋼鐵、建材、輕工等工業(yè)領(lǐng)域，溫度低于350℃的中低品味余熱通常以工業(yè)生產(chǎn)中的預(yù)熱工序、生活熱水等方式回收，這種直接回收的方式導致仍有大量的余熱資源被浪費。

蒸汽冷凝液是蒸汽換熱后產(chǎn)生的熱水，其溫度高于100℃，但是蒸汽冷凝液屬于低溫余熱資源，利用效率不高，造成能源浪費。

orc是有機朗肯循環(huán)organicrankinecycle的縮寫，其采用低沸點有機工質(zhì)，可以充分利用低品位熱源的余熱資源實現(xiàn)朗肯循環(huán)發(fā)電，實現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換。有機朗肯循環(huán)是以低沸點有機物為工質(zhì)，其發(fā)電系統(tǒng)主要由換熱器、透平、冷凝器和工質(zhì)泵組成，有機工質(zhì)在換熱器中從余熱流中吸收熱量，生成具一定壓力和溫度的蒸汽，蒸汽進入透平機械膨脹做功，從而帶動發(fā)電機。從透平排出的蒸汽在冷凝器中向冷卻水放熱，凝結(jié)成液態(tài)，最后借助工質(zhì)泵重新回到換熱器，如此不斷地循環(huán)。

對于低溫熱水，orc發(fā)電系統(tǒng)是可以用于利用其余熱的適宜選擇。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種蒸汽冷凝液余熱利用系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的是提出一種蒸汽冷凝液余熱利用方法。

本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種蒸汽冷凝液余熱利用系統(tǒng)，包括：余熱深度制冷裝置，余熱發(fā)電裝置和空冷器；

所述余熱深度制冷裝置連接有蒸汽冷凝液管路，所述蒸汽冷凝液管路還連接于所述余熱發(fā)電裝置，

所述余熱深度制冷裝置的蒸汽冷凝液排出管路與所述余熱發(fā)電裝置連接；

所述余熱發(fā)電裝置通過蒸汽冷凝液管路連接所述空冷器，所述空冷器連接有脫鹽水站。

其中，所述余熱深度制冷裝置為氨制冷螺桿冰機，制冷裝置的冷源載冷介質(zhì)為乙二醇溶液。

其中，所述余熱深度制冷裝置包括發(fā)生器、蒸發(fā)器、吸收器、冷凝器，所述吸收器通過富氨溶液管路連接所述發(fā)生器，所述發(fā)生器內(nèi)設(shè)置加熱元件，所述發(fā)生器通過氨氣管路連接所述冷凝器、通過貧氨溶液管路連接所述吸收器；

所述冷凝器通過液氨管路連接所述蒸發(fā)器；所述蒸發(fā)器通過氨氣管路連接所述吸收器。

其中，發(fā)生器底部通過管路連接有換熱器，所述換熱器與吸收器頂部連接

其中，所述余熱發(fā)電裝置為orc(有機朗肯循環(huán))發(fā)電機組，由蒸發(fā)式冷卻器、預(yù)熱器、蒸發(fā)器以及透平膨脹機構(gòu)成朗肯循環(huán)發(fā)電機組，orc工質(zhì)為r245fa。

一種蒸汽冷凝液余熱利用方法，包括步驟：

1)溫度為130-135℃的蒸汽冷凝液，其質(zhì)量的70～85％送往余熱深度制冷裝置制備以乙二醇為載體的冷凍液；

2)經(jīng)余熱深度制冷裝置降溫后的102～120℃蒸汽冷凝液以及剩余的130-135℃蒸汽冷凝液混合，送往orc發(fā)電機組回收余熱發(fā)電；

3)凝液溫度降至約80℃送至空冷器，降至45℃送至脫鹽水站進行處理。

其中，步驟1)中，流量為350～535t/h的130-135℃的蒸汽冷凝液，經(jīng)泵加壓至0.5～1.0mpa，送往余熱深度制冷裝置制備2000kw～3600kw冷量；制備得到-15至-25℃以乙二醇為載體的冷凍液；其中乙二醇的質(zhì)量濃度為40～50wt％。

吸收式制冷循環(huán)可分為兩個子循環(huán)來討論：一個是多元溶液循環(huán)；一個是氨氣循環(huán)。

具體地，步驟1)中，從吸收器來的富氨溶液在發(fā)生器中被加熱至沸騰狀態(tài)，大量的氨氣分離出來，氨氣進入到冷凝器被冷凝成液氨，然后進去到蒸發(fā)器中蒸發(fā)達到制冷的目的；而發(fā)生器中的富氨溶液蒸發(fā)掉部分氨后變?yōu)樨毎比芤?，換熱之后回到吸收器，在吸收器頂部噴淋，與從蒸發(fā)器過來的氨氣接觸，吸收氨氣，使溶液濃度不斷增加，吸收過程產(chǎn)生的熱量由冷卻器帶走；吸收器出來的富氨溶液又重新泵入發(fā)生器，完成循環(huán)過程；

從發(fā)生器出來的氨蒸汽流入水冷方式的冷凝器，氨氣凝結(jié)成液體進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)內(nèi)蒸發(fā)。由于蒸發(fā)體積膨脹，氨氣通過吸收器和蒸發(fā)器之間的管道進入吸收器，與貧氨溶液接觸，氨氣不斷被貧氨溶液吸收。

上述的吸收式制冷是液體汽化制冷的一種形式，和蒸汽壓縮式制冷一樣，利用液態(tài)制冷劑在低溫低壓下汽化以達到制冷的目的。所不同的是蒸汽壓縮式制冷是靠消耗機械功(或電能)是熱量從低溫向高溫轉(zhuǎn)移，而吸收式制冷則是消耗熱能來完成這種非自發(fā)過程。nh3作為制冷劑有一系列的優(yōu)點，如蒸發(fā)潛熱大、制冷范圍廣、易于獲得、價格便宜、是天然工質(zhì)、對環(huán)境友好，只要克服其泄露以避免由其所以引起的刺激和毒害問題，不失為一種性能優(yōu)良的制冷劑。

選用多元氨鹽溶液的氣相可以認為是純氨氣，提高了系統(tǒng)的效率，同時在熱力學性質(zhì)方面也存在其他優(yōu)勢。

其中，所述進入發(fā)生器的富氨溶液和所述蒸汽冷凝液的質(zhì)量流量比例為1：4～8；進入發(fā)生器的富氨溶液壓力為1.0～1.5mpa。

其中，步驟2)中，經(jīng)余熱深度制冷裝置降溫后的蒸汽冷凝液與剩余的130-135℃蒸汽冷凝液混合，混合物溫度為110～120℃，送往orc發(fā)電機組回收余熱發(fā)電。orc工質(zhì)和所述混合物的質(zhì)量比例為0.5～8：1。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明利用蒸汽冷凝液余熱深度制冷系統(tǒng)，將回收乙二醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的132℃的高溫蒸汽冷凝液作為熱力驅(qū)動，利用新型吸收式制冷系統(tǒng)，制取生產(chǎn)過程中所需的-20.2℃低溫冷源。從而達到替代傳統(tǒng)壓縮式制冷系統(tǒng)、節(jié)約用電成本的目的。

該項目投資后，(1)節(jié)省了部分空冷器的投資費用，約為200萬元。(2)節(jié)省了空冷器的耗電功率300kw，則節(jié)省電量約為：300kw*8000h＝240萬度/年，約132萬元/年。

附圖說明

圖1：余熱發(fā)電機組裝置設(shè)置示意圖。

圖2：余熱深度制冷裝置示意圖。

圖3：發(fā)電機組設(shè)置示意圖。

圖4：實施例1工作流程圖。

圖中，1：余熱深度制冷裝置，101：發(fā)生器、102：蒸發(fā)器，103：吸收器、104：冷凝器，105：gax換熱器，106：緩沖罐，107：預(yù)冷器，2：混凝土建筑物，3：行車，4：orc發(fā)電機組，401：蒸發(fā)式冷卻器，402：預(yù)熱器，403：orc蒸發(fā)器，5：高溫熱水管，6：低溫熱水管，7：就地壓力表，8：就地溫度計，9：截止閥，10：止回閥。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實施例1：

本實施例的一種蒸汽冷凝液余熱利用系統(tǒng)，包括：余熱深度制冷裝置1，余熱發(fā)電裝置和空冷器；所述余熱深度制冷裝置連接有蒸汽冷凝液管路，所述蒸汽冷凝液管路還連接于所述余熱發(fā)電裝置，所述余熱深度制冷裝置的蒸汽冷凝液排出管路與所述余熱發(fā)電裝置連接；所述余熱發(fā)電裝置通過80℃蒸汽冷凝液管路連接所述空冷器，所述空冷器連接有脫鹽水站。

其中，所述余熱深度制冷裝置為氨制冷螺桿冰機，制冷裝置的冷源載冷介質(zhì)為乙二醇溶液。

參見圖2，所述余熱深度制冷裝置1包括發(fā)生器101、蒸發(fā)器102、吸收器103、冷凝器104，所述吸收器103通過富氨溶液管路連接所述發(fā)生器101，所述發(fā)生器內(nèi)設(shè)置加熱元件，所述發(fā)生器通過氨氣管路連接所述冷凝器104、通過貧氨溶液管路連接所述吸收器；

所述冷凝器通過液氨管路連接所述蒸發(fā)器；所述蒸發(fā)器通過氨氣管路連接所述吸收器。發(fā)生器101底部通過管路連接有g(shù)ax換熱器105、預(yù)冷器107，與吸收器頂部連接。蒸發(fā)器102出來的氨蒸汽管道經(jīng)過緩沖罐106、流入水冷方式的冷凝器104。

其中，所述余熱發(fā)電裝置為orc發(fā)電機組，orc工質(zhì)為r245fa。預(yù)熱發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)參見圖3，具體在工藝參數(shù)高溫熱水流量436t/h條件下，由dn300的高溫熱水管5(圖中標為rsg)輸送來，則用三臺orc發(fā)電機組4余熱發(fā)電。發(fā)電機組的蒸發(fā)式冷卻器401、預(yù)熱器402、orc蒸發(fā)器403以及透平膨脹機構(gòu)成朗肯循環(huán)。所述余熱發(fā)電裝置為orc發(fā)電機組4，共3個機組，圖中以1#、2#、3#標記，機組在混凝土建筑物2內(nèi)兩層布置，參見圖1和圖3，，建筑物頂部設(shè)置行車3。orc發(fā)電機組的蒸發(fā)式冷卻器401布置在二層平臺上。每臺機組的出水支路上均設(shè)置有就地壓力表7和就地溫度計8，機組出水管道為dn250和dn300的低溫熱水管道6(圖中標以rsh)，管道上設(shè)置截止閥9和止回閥10。

實施例2

利用實施例1的蒸汽冷凝液余熱利用系統(tǒng)，對于流量為350～535t/h的130-135℃的蒸汽冷凝液，送往余熱深度制冷裝置制備冷量的范圍在2000kw～3600kw。蒸汽冷凝液實際工況的波動范圍為300t/h～568t/h，105℃～132℃，制備冷量的范圍在上述范圍內(nèi)波動。

下面給出本發(fā)明方法的一種操作參數(shù)下的具體步驟(參見圖4)：

1)溫度為132℃的蒸汽冷凝液，流量436t/h，其中350t/h送往余熱深度制冷裝置制備以乙二醇為載體的冷凍液，流量240～260m³/h；

2)經(jīng)余熱深度制冷裝置降溫后的約110℃蒸汽冷凝液以及剩余的132℃、約86t/h蒸汽冷凝液混合，混合后436t/h、溫度約114℃，送往orc發(fā)電機組回收余熱發(fā)電，輸出電壓10500v，發(fā)電量為1300kw，去除自用電后凈發(fā)電約1000kw。

高溫熱水溫度114.4℃、流量436t/h，由dn300的高溫熱水管5(圖中標為rsg)輸送來，1#、2#、3#發(fā)電機組流量均為145.3t/h，發(fā)電后匯至dn250和dn300的低溫熱水管道6(圖中標以rsh)，流量436t/h、溫度84.2℃。發(fā)電機組有機工質(zhì)r145fa循環(huán)量287.2t/h(三臺總)，有機工質(zhì)進口溫度88℃、三臺機組出口溫度分別為56.5℃、60.7℃和53.5℃。

3)凝液溫度降至約80℃送至空冷器，降至45℃送至脫鹽水站進行處理。

其中，步驟1)中，蒸汽冷凝液經(jīng)泵加壓至0.7mpa，送往余熱深度制冷裝置制備2400kw～3600kw冷量；制備得到-20.2℃以乙二醇為載體的冷凍液、流量441.8m³/h、進口壓力0.9mpa；其中乙二醇的質(zhì)量濃度為46.4wt％。

步驟1)中，從吸收器來的富氨溶液進入發(fā)生器冷端的參數(shù)為：壓力1.27mpa，流量72.4t/h，溫度97.5℃；在發(fā)生器中被加熱至沸騰狀態(tài)，大量的氨氣分離出來(發(fā)生器冷端出口氨氣流量6.1t/h)，氨氣進入到冷凝器被冷凝成液氨，然后進去到蒸發(fā)器中蒸發(fā)達到制冷的目的；而發(fā)生器中的富氨溶液蒸發(fā)掉部分氨后變?yōu)樨毎比芤?，進入gax換熱器熱端進口的參數(shù)為：壓力1.27mpa，流量66.3t/h，溫度125℃；換熱之后回到吸收器，在吸收器頂部噴淋，與從蒸發(fā)器過來的氨氣接觸，吸收氨氣，使溶液濃度不斷增加，吸收過程產(chǎn)生的熱量由冷卻器帶走；吸收器出來的富氨溶液又重新泵入發(fā)生器，完成循環(huán)過程；

從發(fā)生器出來的氨蒸汽流入水冷方式的冷凝器，氨氣凝結(jié)成液體進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)內(nèi)蒸發(fā)。由于蒸發(fā)體積膨脹，氨氣通過吸收器和蒸發(fā)器之間的管道進入吸收器，與貧氨溶液接觸，氨氣不斷被貧氨溶液吸收。

該項目投資后，年運行時間8000小時，(1)節(jié)省了部分空冷器的投資費用，約為200萬元。(2)節(jié)省了空冷器的耗電功率300kw，則節(jié)省電量約為：300kw*8000h＝240萬度/年，約132萬元/年。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。