專利名稱：真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種廢熱利用的發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
在鋼鐵、石油化工、建材、水泥、制糖等行業(yè)中，生產(chǎn)廠家具有大量低品位余熱，包 括低品位煙氣、蒸汽和熱水等，這些熱量品位低、數(shù)量大、分布較散，基本不能為生產(chǎn)再利 用。而目前的低溫余熱發(fā)電技術(shù)，受汽輪機(jī)的限制，對(duì)低溫?zé)嵩吹睦眯实?。且蒸汽質(zhì) 量小，發(fā)電裝置的壓差減小，汽輪機(jī)的尺寸就得增大。當(dāng)熱源不穩(wěn)定時(shí)，目前的做法是增加 補(bǔ)燃鍋爐，但小型的補(bǔ)燃鍋爐又存在熱效率低和污染的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種適用溫度范圍廣、能 高效利用低品位余熱的真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于包括一套為本裝置提供熱動(dòng)力的余熱采集系統(tǒng)和循 環(huán)水罐A和循環(huán)水罐B，余熱采集系統(tǒng)的蒸汽或熱水出口分別經(jīng)蒸汽閥A、蒸汽閥B與循環(huán) 水罐A、循環(huán)水罐B相連接，循環(huán)水罐A、循環(huán)水罐B底部分別有進(jìn)水管路和出水管路；循環(huán) 水罐A、循環(huán)水罐B底部的出水管路與水輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)水口相連接，水輪發(fā)電機(jī)的出水口與 循環(huán)水罐A、循環(huán)水罐B底部的進(jìn)水管路相連接，循環(huán)水罐A、循環(huán)水罐B分別經(jīng)冷凝閥A、冷 凝閥B與冷凝器相連接，冷凝器的冷凝水出口與余熱采集系統(tǒng)相連接；循環(huán)水罐A、循環(huán)水 罐B與冷凝器及真空系統(tǒng)相連接。所述循環(huán)水罐A底部的出水管路與水輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)水口之間裝有出水止回閥A和 出水常通閥A。所述循環(huán)水罐B底部的出水管路與水輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)水口之間裝有出水止回閥B和 出水常通閥B。所述循環(huán)水罐A底部的進(jìn)水管路與水輪發(fā)電機(jī)的出水口之間裝有進(jìn)水止回閥A和 進(jìn)水常通閥A。所述循環(huán)水罐B底部的進(jìn)水管路與水輪發(fā)電機(jī)的出水口之間裝有進(jìn)水止回閥B和 進(jìn)水常通閥B。所述冷凝器的冷凝水出口與余熱采集系統(tǒng)之間裝有第一余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)水泵。所述水輪發(fā)電機(jī)的出水口裝有第二余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)水泵。所述蒸汽閥A、蒸汽閥B為蒸汽電控閥，所述冷凝閥A、冷凝閥B為冷凝器電控閥。所述循環(huán)水罐A、循環(huán)水罐B上分別裝有水位傳感器A、水位傳感器B。所述水位傳感器A、水位傳感器B與PLC控制器相連接，PLC控制器采集水位傳感 器A輸出的水位信號(hào)與其預(yù)置的模擬量進(jìn)行運(yùn)算比較，輸出信號(hào)給蒸汽閥A和冷凝閥B或 冷凝閥A和蒸汽閥B，控制蒸汽閥A和冷凝閥B或冷凝閥A和蒸汽閥B的切斷或接通；PLC 控制器采集水位傳感器B輸出的水位信號(hào)與其預(yù)置的模擬量進(jìn)行運(yùn)算比較，輸出信號(hào)給蒸汽閥B和冷凝閥A或冷凝閥B和蒸汽閥A，控制蒸汽閥B和冷凝閥A或冷凝閥B和蒸汽閥A 的切斷或接通，及兩種工況間切換。本實(shí)用新型擯棄傳統(tǒng)的汽輪機(jī)發(fā)電的思路，利用水輪發(fā)電機(jī)低壓差也可發(fā)電的特 點(diǎn)，提供一種適用溫度范圍廣，能高效利用熱能，又不造成水資源浪費(fèi)的真空水循環(huán)壓差發(fā) 電裝置，可高效利用低品位余熱，并能克服其溫度變化大、間歇性熱源等不利影響。本實(shí)用 新型發(fā)電所需的溫差較低，如采用發(fā)電水頭一米的水輪機(jī)組，若冷凝器端溫度為20°C時(shí)，蒸 汽溫度大于50°C即可驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)組發(fā)電。本實(shí)用新型可根據(jù)蒸汽溫度的變化，調(diào)節(jié)蒸汽電 控閥的開(kāi)度，控制進(jìn)入真空罐的熱量以維持穩(wěn)定的壓差發(fā)電，故系統(tǒng)受熱源間歇變化的影 響小，電力輸出穩(wěn)定。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的控制原理圖。圖中，1、真空泵，2、冷凝器，3、循環(huán)水罐A，4、冷凝器電控閥A，5、蒸汽電控閥A，6、 水位傳感器A，7、進(jìn)水止回閥A，8、進(jìn)水常通閥A，9、出水常通閥A，10、出水止回閥A，11、水輪 發(fā)電機(jī)，12、循環(huán)水罐B，13、冷凝器電控閥B，14、蒸汽電控閥B，15、水位傳感器B，16、進(jìn)水 止回閥B，17、進(jìn)水常通閥B，18、出水常通閥B，19、出水止回閥B，20、第二余熱采集系統(tǒng)補(bǔ) 水泵，21、第一余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)水泵，22、余熱采集(循環(huán)冷卻水)系統(tǒng)，23、冷凝器水位傳感 器，24、余熱采集系統(tǒng)水位傳感器。
具體實(shí)施方式
圖1中，本實(shí)用新型包括一套為本裝置提供熱動(dòng)力的余熱采集(循環(huán)冷卻水)系統(tǒng) 22和循環(huán)水罐A3和循環(huán)水罐B12，余熱采集(循環(huán)冷卻水)系統(tǒng)22的蒸汽或熱水出口分別 經(jīng)蒸汽電控閥A5、蒸汽電控閥B14與循環(huán)水罐A3、循環(huán)水罐B12相連接。循環(huán)水罐A3、循環(huán) 水罐B12底部分別有進(jìn)水管路和出水管路。循環(huán)水罐A3、循環(huán)水罐B12底部的出水管路與 水輪發(fā)電機(jī)11的進(jìn)水口相連接，水輪發(fā)電機(jī)11的出水口與循環(huán)水罐A3、循環(huán)水罐B12底部 的進(jìn)水管路相連接。循環(huán)水罐A3底部的出水管路與水輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)水口之間裝有出水止 回閥AlO和出水常通閥A9。循環(huán)水罐A3底部的進(jìn)水管路與水輪發(fā)電機(jī)11的出水口之間裝 有進(jìn)水止回閥A7和進(jìn)水常通閥A8。循環(huán)水罐B12底部的出水管路與水輪發(fā)電機(jī)11的進(jìn) 水口之間裝有出水止回閥B19和出水常通閥B18。循環(huán)水罐B12底部的進(jìn)水管路與水輪發(fā) 電機(jī)11的出水口之間裝有進(jìn)水止回閥B16和進(jìn)水常通閥B17。循環(huán)水罐A3、循環(huán)水罐B12 分別經(jīng)冷凝器電控閥A4、冷凝器電控閥B13與冷凝器2相連接，冷凝器2的冷凝水出口與余 熱采集(循環(huán)冷卻水)系統(tǒng)22相連接。循環(huán)水罐A3、循環(huán)水罐B12上分別裝有水位傳感器 A6、水位傳感器B15，循環(huán)水罐A3、循環(huán)水罐B12與冷凝器2及真空泵1相連接。冷凝器2 的冷凝水出口與余熱采集(循環(huán)冷卻水)系統(tǒng)22之間裝有第一余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)水泵21。水 輪發(fā)電機(jī)11的出水口裝有第二余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)水泵20。水位傳感器A6、水位傳感器B15 與PLC控制器相連接，PLC控制器采集水位傳感器A6的輸出的水位信號(hào)與其預(yù)置的模擬量 進(jìn)行運(yùn)算比較，輸出信號(hào)給蒸汽電控閥A5和冷凝器電控閥B13或冷凝器電控閥A4和蒸汽 電控閥B14，控制蒸汽電控閥A5和冷凝器電控閥B13或冷凝器電控閥A4和蒸汽電控閥B14的切斷或接通；PLC控制器采集水位傳感器B15的輸出的水位信號(hào)與其預(yù)置的模擬量進(jìn)行 運(yùn)算比較，輸出信號(hào)給蒸汽電控閥B14和冷凝器電控閥A4或冷凝器電控閥B13和蒸汽電控 閥A5，控制蒸汽電控閥B14和冷凝器電控閥A4或冷凝器電控閥B13和蒸汽電控閥A5的切 斷或接通，及兩種工況間切換。圖2中，PLC控制器接收到水位傳感器A6的信號(hào)、水位傳感器B15的信號(hào)和冷凝 器電控閥A4、蒸汽電控閥B14、蒸汽電控閥A5、冷凝器電控閥B13的反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制冷凝 器電控閥A4、蒸汽電控閥B14、蒸汽電控閥A5、冷凝器電控閥B13的順序開(kāi)啟、關(guān)閉。PLC控 制器接收冷凝器水位傳感器23信號(hào)，控制第一余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)水泵21啟動(dòng)、停止。PLC控 制器接收余熱采集系統(tǒng)水位傳感器24信號(hào)，控制第二余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)水泵20啟動(dòng)、停止。本實(shí)用新型的工作原理是將兩只一組的循環(huán)水罐A和循環(huán)水罐B，內(nèi)部抽成合適 的真空，當(dāng)其中一只循環(huán)水罐A關(guān)閉冷凝器電控閥、打開(kāi)蒸汽電控閥進(jìn)入蒸汽升溫時(shí)，另一 只循環(huán)水罐B則關(guān)閉蒸汽電控閥、打開(kāi)冷凝器電控閥降溫，由于溫差引起的兩循環(huán)水罐間 的壓力差，促使循環(huán)水罐A內(nèi)的水流向循環(huán)水罐B，當(dāng)循環(huán)水罐B的水位上升至設(shè)定位置時(shí)， 關(guān)閉冷凝器電控閥、打開(kāi)蒸汽電控閥進(jìn)入蒸汽升溫，同時(shí)循環(huán)水罐A關(guān)閉蒸汽電控閥、打開(kāi) 冷凝器電控閥降溫，促使循環(huán)水罐B水流向循環(huán)水罐A。用出水止回閥、進(jìn)水止回閥使兩只 循環(huán)水罐的進(jìn)水端與水輪發(fā)電機(jī)的出水口相連接、出水端與水輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)水口相連接， 循環(huán)水流驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。由冷凝器水位傳感器信號(hào)判定(或由余熱采集系統(tǒng)水位傳 感器信號(hào)判定)開(kāi)啟第一余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)水泵，將冷凝器中冷凝水泵回余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)償 損失的水量。工作中會(huì)有少量的冷凝水進(jìn)入循環(huán)水罐，當(dāng)余熱采集系統(tǒng)水量不足，而冷凝器 中冷凝水已泵出，由余熱采集系統(tǒng)水位傳感器信號(hào)判定開(kāi)啟第二余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)水泵，從 循環(huán)水中泵水進(jìn)入余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)償損失的水量。當(dāng)冷凝器端的溫度低于零攝氏度時(shí)，可 改變循環(huán)工質(zhì)為低凝點(diǎn)工質(zhì)如乙醇，就可避免冷凝器結(jié)冰，使設(shè)備正常運(yùn)行。 本實(shí)用新型采用一組或多組循環(huán)水罐吸排循環(huán)水。每組有一個(gè)冷凝系統(tǒng)冷凝蒸 汽。余熱采集循環(huán)冷卻水系統(tǒng)提供蒸汽或熱水。循環(huán)水罐的頂部有一個(gè)管路連接冷凝器， 有一個(gè)管路連接蒸汽。循環(huán)水罐的底部有進(jìn)水和出水管路，單向閥和循環(huán)水管路使水單向 循環(huán)流動(dòng)。水位傳感器提供循環(huán)水罐內(nèi)水位的情況。電控閥依據(jù)循環(huán)水罐內(nèi)的水位開(kāi)關(guān)作 業(yè)，使循環(huán)水罐在切斷蒸汽、接通冷凝器與切斷冷凝器、接通蒸汽兩種工況間切換。真空泵 則根據(jù)冷凝器內(nèi)的溫度與壓力控制工作，維持冷凝器內(nèi)的真空度。至少兩組真空壓差水循 環(huán)裝置，各組裝置的循環(huán)工況間隔一定的時(shí)間，即可得到連續(xù)的循環(huán)水流，使水輪發(fā)電機(jī)的 電力輸出穩(wěn)定。通過(guò)控制蒸汽電控閥和冷凝器電控閥的開(kāi)度，可控制兩循環(huán)水罐間的壓差， 使兩循環(huán)水罐間壓差不受余熱采集系統(tǒng)熱水溫度變化的影響。本實(shí)用新型為封閉式真空循 環(huán)系統(tǒng)，既可保證循環(huán)水不受污染，又可避免循環(huán)水的損失。
權(quán)利要求一種真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置，其特征在于包括一套為本裝置提供熱動(dòng)力的余熱采集系統(tǒng)和循環(huán)水罐A和循環(huán)水罐B，余熱采集系統(tǒng)的蒸汽或熱水出口分別經(jīng)蒸汽閥A、蒸汽閥B與循環(huán)水罐A、循環(huán)水罐B相連接，循環(huán)水罐A、循環(huán)水罐B底部分別有進(jìn)水管路和出水管路；循環(huán)水罐A、循環(huán)水罐B底部的出水管路與水輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)水口相連接，水輪發(fā)電機(jī)的出水口與循環(huán)水罐A、循環(huán)水罐B底部的進(jìn)水管路相連接，循環(huán)水罐A、循環(huán)水罐B分別經(jīng)冷凝閥A、冷凝閥B與冷凝器相連接，冷凝器的冷凝水出口與余熱采集系統(tǒng)相連接；循環(huán)水罐A、循環(huán)水罐B與冷凝器及真空系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置，其特征在于所述循環(huán)水罐A底 部的出水管路與水輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)水口之間裝有出水止回閥A和出水常通閥A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置，其特征在于所述循環(huán)水罐B底 部的出水管路與水輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)水口之間裝有出水止回閥B和出水常通閥B。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置，其特征在于所述循環(huán)水罐A底 部的進(jìn)水管路與水輪發(fā)電機(jī)的出水口之間裝有進(jìn)水止回閥A和進(jìn)水常通閥A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置，其特征在于所述循環(huán)水罐B底 部的進(jìn)水管路與水輪發(fā)電機(jī)的出水口之間裝有進(jìn)水止回閥B和進(jìn)水常通閥B。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置，其特征在于所述冷凝器的冷凝 水出口與余熱采集系統(tǒng)之間裝有第一余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)水泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置，其特征在于所述水輪發(fā)電機(jī)的 出水口裝有第二余熱采集系統(tǒng)補(bǔ)水泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置，其特征在于所述蒸汽閥A、蒸汽 閥B為蒸汽電控閥，所述冷凝閥A、冷凝閥B為冷凝器電控閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置，其特征在于所述循環(huán)水罐A、循 環(huán)水罐B上分別裝有水位傳感器A、水位傳感器B。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置，其特征在于所述水位傳感器A、 水位傳感器B與PLC控制器相連接，PLC控制器采集水位傳感器A輸出的水位信號(hào)與其預(yù) 置的模擬量進(jìn)行運(yùn)算比較，輸出信號(hào)給蒸汽閥A和冷凝閥B或冷凝閥A和蒸汽閥B，控制蒸 汽閥A和冷凝閥B或冷凝閥A和蒸汽閥B的切斷或接通；PLC控制器采集水位傳感器B輸 出的水位信號(hào)與其預(yù)置的模擬量進(jìn)行運(yùn)算比較，輸出信號(hào)給蒸汽閥B和冷凝閥A或冷凝閥 B和蒸汽閥A，控制蒸汽閥B和冷凝閥A或冷凝閥B和蒸汽閥A的切斷或接通，及兩種工況 間切換。
專利摘要一種真空水循環(huán)壓差發(fā)電裝置，屬于一種廢熱利用的發(fā)電裝置。包括一套為本裝置提供熱動(dòng)力的余熱采集系統(tǒng)和兩循環(huán)水罐，余熱采集系統(tǒng)的蒸汽或熱水出口分別經(jīng)兩蒸汽閥與兩循環(huán)水罐相連接，兩循環(huán)水罐底部分別有進(jìn)水管路和出水管路；兩循環(huán)水罐底部的出水管路與水輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)水口相連接，水輪發(fā)電機(jī)的出水口與兩循環(huán)水罐底部的進(jìn)水管路相連接，兩循環(huán)水罐分別經(jīng)冷凝閥A、冷凝閥B與冷凝器相連接，冷凝器的冷凝水出口與余熱采集系統(tǒng)相連接；兩循環(huán)水罐與冷凝器及真空系統(tǒng)相連接。本實(shí)用新型適用溫度范圍廣，可高效利用低品位余熱，受熱源間歇變化的影響小，電力輸出穩(wěn)定。
文檔編號(hào)F01K27/02GK201763404SQ20102052652
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者程長(zhǎng)洪 申請(qǐng)人:程長(zhǎng)洪