溫差發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溫差發(fā)電裝置，其具有換熱器，其含熱源接口、汽態(tài)低溫工質(zhì)出口和液態(tài)低溫工質(zhì)入口；雙螺桿膨脹動力機，其接于汽態(tài)低溫工質(zhì)出口；冷凝器，其具有與雙螺桿膨脹動力機相連的汽態(tài)低溫工質(zhì)入口、液態(tài)低溫工質(zhì)出口、循環(huán)冷卻水接口；通過雙螺桿膨脹動力機配合傳動皮帶驅(qū)動的發(fā)電機以及低溫工質(zhì)循環(huán)泵，低溫工質(zhì)循環(huán)泵的入口端接于液態(tài)低溫工質(zhì)出口；電動工質(zhì)泵，其設于液態(tài)低溫工質(zhì)出口與低溫工質(zhì)入口之間。該裝置對低溫工質(zhì)進行循環(huán)反復利用，可有效實現(xiàn)對廢棄溫差能利用，可有效利用現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)的廢熱源，能源轉(zhuǎn)換率高；該裝置實現(xiàn)自循環(huán)孤島發(fā)電，可提高對廢熱源的適應性，即使在廢熱源不穩(wěn)定的情況下，依然可以達到較穩(wěn)定的輸出性能。
【專利說明】溫差發(fā)電裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及能源領域，尤其是涉及一種工業(yè)領域回收溫差能發(fā)電的裝置。
【背景技術】
[0002]能源是人類賴以生存和發(fā)展所不可或缺的資源，特別是由于電的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)利用，大大推動著人類文明的進步，人類的生產(chǎn)和生活從此已越來越離不開電，而且缺電和電力緊張在工業(yè)發(fā)達地區(qū)隨時出現(xiàn)。除了煤炭、石油、天然氣等不可再生高級資源可以發(fā)電外，如何充分開發(fā)利用可回收利用的低級能源發(fā)電便成了當今世界各國研究的重要課題之
O
[0003]但是，現(xiàn)有的中央空調(diào)、鋼鐵、水泥、石煉化等工業(yè)領域的企業(yè)通常有大量向外排放的高于60°C的中低溫煙氣，廢蒸汽、廢熱水等廢熱資源。例如鋼鐵企業(yè)一般就有如下四個廢熱資源:煉鐵燒結(jié)機的帶冷機上的廢氣余熱、煉鋼轉(zhuǎn)爐頂端的排煙罩產(chǎn)生的蒸汽、軋鋼加熱爐的廢氣余熱和高爐沖渣水熱能。還有地熱資源的熱水溫度也在200°C以下，更多的是60°C左右的低溫熱水。這些廢熱資源攜帶的能量屬于中、低溫余熱，目前普遍利用不高，有些為了達到排放標準，還必須采用鼓風機或者水噴淋冷卻，不僅白白浪費了能源，還必須額外浪費一定的電能和水資源。由于這些廢熱資源一般屬于長時間排放或者產(chǎn)生型，累積起來其實是一筆非常客觀的能源，非常有必要對其進行回收利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種可以利用廢棄的中低溫熱能進行溫差發(fā)電，具有能源轉(zhuǎn)換率高、適用性好、輸出穩(wěn)定的的中低溫熱能溫差發(fā)電裝置。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:`[0006]一種溫差發(fā)電裝置，其特征在于，具有:
[0007]將液態(tài)的低溫工質(zhì)通過吸收熱源的熱量轉(zhuǎn)換成高壓氣態(tài)的低溫工質(zhì)蒸汽并輸出至雙螺桿膨脹動力機的換熱器，其具有熱源接口、汽態(tài)低溫工質(zhì)出口和液態(tài)低溫工質(zhì)入Π ；
[0008]雙螺桿膨脹動力機，其與換熱器的汽態(tài)低溫工質(zhì)出口相連；
[0009]冷凝器，其具有與雙螺桿膨脹動力機相連的汽態(tài)低溫工質(zhì)入口、液態(tài)低溫工質(zhì)出口、循環(huán)冷卻水接口 ；
[0010]通過雙螺桿膨脹動力機配合傳動皮帶驅(qū)動的發(fā)電機以及低溫工質(zhì)循環(huán)泵，低溫工質(zhì)循環(huán)泵的入口端接于冷凝器的液態(tài)低溫工質(zhì)出口；
[0011]作為溫差發(fā)電裝置起動機的電動工質(zhì)泵，其設于冷凝器的液態(tài)低溫工質(zhì)出口與換熱器的低溫工質(zhì)入口之間。
[0012]優(yōu)選地，所述低溫工質(zhì)循環(huán)泵、電動工質(zhì)泵為屏蔽式雙螺桿泵。
[0013]優(yōu)選地，所述低溫工質(zhì)為hfc_245fa。
[0014]優(yōu)選地，所述換熱器為板式換熱器。[0015]優(yōu)選地，所述冷凝器為臥式殼管式冷凝器。
[0016]本裝置的工作原理為:所述換熱器將液態(tài)的低溫工質(zhì)通過吸收熱源的熱量轉(zhuǎn)換成高壓氣態(tài)的低溫工質(zhì)蒸汽并輸出至雙螺桿膨脹動力機，高壓低溫工質(zhì)蒸汽在雙螺桿膨脹動力機內(nèi)膨脹做功產(chǎn)生動力，動力通過傳動皮帶傳遞到發(fā)電機以及低溫工質(zhì)循環(huán)泵，發(fā)電機獲得動力后發(fā)電，低溫工質(zhì)循環(huán)泵獲得動力后將液態(tài)低溫工質(zhì)泵入換熱器，從雙螺桿膨脹動力機排出的低壓汽態(tài)低溫工質(zhì)通過冷凝器的汽態(tài)低溫工質(zhì)入口進入冷凝器，汽態(tài)低溫工質(zhì)向循環(huán)冷卻水放熱后冷凝成液態(tài)低溫工質(zhì)后被低溫工質(zhì)循環(huán)泵泵入換熱器吸收熱源熱量變成高壓汽態(tài)工質(zhì)后進入下一個循環(huán)，電動工質(zhì)泵的作用是作為溫差發(fā)電裝置的起動機，在發(fā)電裝置需要啟動時電動工質(zhì)泵啟動并將液態(tài)低溫工質(zhì)通過液態(tài)低溫工質(zhì)入口送入換熱器，液態(tài)工質(zhì)吸收熱源熱量后變成高壓汽態(tài)工質(zhì)，從而推動雙螺桿膨脹動力機旋轉(zhuǎn)，雙螺桿膨脹動力機通過傳動皮帶帶動發(fā)電機和低溫工質(zhì)循環(huán)泵旋轉(zhuǎn)完成自循環(huán)，電動工質(zhì)泵運行I分鐘后停止運行，溫差發(fā)電裝置進入自循環(huán)發(fā)電狀態(tài)。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
[0018](a)本發(fā)明通過換熱器、雙螺桿膨脹動力機、發(fā)電機、冷凝器和低溫工質(zhì)泵對低溫工質(zhì)進行循環(huán)反復利用，可以有效實現(xiàn)對廢棄溫差能利用，可有效利用現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)的廢熱源，能源轉(zhuǎn)換率高；
[0019](b)雙螺桿膨脹動力機、發(fā)電機以及低溫工質(zhì)循環(huán)泵通過傳動皮帶連接，實現(xiàn)自循環(huán)孤島發(fā)電，可以提高對廢熱源的適應性，即使在廢熱源不穩(wěn)定的情況下，依然可以達到較穩(wěn)定的輸出性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為溫差發(fā)電裝置結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0022]如圖1所示，一種溫差發(fā)電裝置，其包括:換熱器2、雙螺桿膨脹動力機4、冷凝器
6、發(fā)電機10、低溫工質(zhì)循環(huán)泵11以及電動工質(zhì)泵12。
[0023]換熱器2，其具有熱源接口(其含熱源入口 I和熱源出口 14)、汽態(tài)低溫工質(zhì)出口 3和液態(tài)低溫工質(zhì)入口 13，熱源包括但不局限于中央空調(diào)、鋼鐵、水泥、石煉化等工業(yè)領域的企業(yè)向外排放的高于60°C的中低溫煙氣，廢蒸汽、廢熱水等廢熱資源，換熱器2將液態(tài)的低溫工質(zhì)通過吸收熱源的熱量轉(zhuǎn)換成高壓氣態(tài)的低溫工質(zhì)蒸汽并輸出至雙螺桿膨脹動力機的換熱器2。
[0024]雙螺桿膨脹動力機4，其與換熱器2的汽態(tài)低溫工質(zhì)出口 3相連；
[0025]冷凝器6，其具有與雙螺桿膨脹動力機4相連的汽態(tài)低溫工質(zhì)入口 5、液態(tài)低溫工質(zhì)出口 9、循環(huán)冷卻水接口(其含循環(huán)冷卻水入口 8和循環(huán)冷卻水出口 7)；
[0026]通過雙螺桿膨脹動力機配合傳動皮帶15驅(qū)動的發(fā)電機10以及低溫工質(zhì)循環(huán)泵11，低溫工質(zhì)循環(huán)泵11的入口端接于冷凝器6的液態(tài)低溫工質(zhì)出口 9 ；
[0027]作為溫差發(fā)電裝置起動機的電動工質(zhì)泵12，其設于冷凝器6的液態(tài)低溫工質(zhì)出口9與換熱器2的低溫工質(zhì)入口 13之間。
[0028]所述低溫工質(zhì)循環(huán)泵11、電動工質(zhì)泵12為屏蔽式雙螺桿泵。
[0029]所述低溫工質(zhì)為hfc_245fa。
[0030]雙螺桿膨脹動力機4、發(fā)電機10以及低溫工質(zhì)循環(huán)泵11之間使用傳動皮帶15將動力相互連接，并在機組啟動后不再需要外界動力參與，即可完成發(fā)電的自循環(huán)。
[0031]本實施例中，換熱器2為板式換熱器，冷凝器6采用寶豐石化生產(chǎn)的臥式殼管式冷凝器。低溫工質(zhì)循環(huán)泵11為屏蔽式雙螺桿泵，雙螺桿膨脹動力機4轉(zhuǎn)速在3000r/min以上，其能量轉(zhuǎn)換效率達到80%以上。雙螺桿膨脹動力機4、低溫工質(zhì)循環(huán)泵11和發(fā)電機10之間使用傳動皮帶15，雙螺桿膨脹動力機最大功率200千瓦，最大輸出轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，其能量轉(zhuǎn)換效率約為80%。發(fā)電機10為三相同步發(fā)電機，采用STC-200型同步發(fā)電機。低溫工質(zhì)循環(huán)泵11型號為2W.W2.5-40，流量40噸/小時，壓力IMPa。電動工質(zhì)泵12型號為D2W.W2.5-5雙螺桿泵。
[0032]本實施例中，熱源為90°C左右的蒸汽冷凝水，冷凝水流量90噸/小時，用戶需要使用冷卻塔將水溫降低到70°C以下使用，平均冷凝水溫度90°C，冷凝水系統(tǒng)運行周期8000小時/年。循環(huán)冷卻水入口溫度25°C，出口溫度30°C，流量400噸/小時；熱源入口 I的冷凝水溫度為90°C，熱源出口 14的熱水溫度為70 V,溫差為20°C，因此可回收熱量為42kj.kg/°C X 20°C X90000公斤/h = 2100kw/h。發(fā)電系統(tǒng)凈效率10%，發(fā)電功率為210kw/h，采用低溫熱能回收發(fā)電裝置以后，現(xiàn)有的冷卻塔改向發(fā)電裝置供應循環(huán)冷卻水，年發(fā)凈電量 200*8000 = 160 萬 kw/h，折合金額:160X0.71 元 /kw.h = 113.6 萬元 / 年。
[0033]本實施例的工作過程如下:高溫冷凝水從熱源入口 I進入換熱器2，經(jīng)過熱交換后從熱源出口 14流出。電動工質(zhì)泵12啟動I分鐘，將液態(tài)低溫工質(zhì)泵入換熱器2，低溫工質(zhì)通過換熱器2時，經(jīng)熱交換吸熱變成85°C左右的氣態(tài)低溫工質(zhì)，汽態(tài)的低溫工質(zhì)推動雙螺桿膨脹動力機4旋轉(zhuǎn)做功，雙螺桿膨脹動力機4通過傳動皮帶15帶動發(fā)電機10發(fā)電以及低溫工質(zhì)循環(huán)泵11將液態(tài)低溫工質(zhì)經(jīng)過液態(tài)低溫工質(zhì)入口 13泵入換熱器2，氣態(tài)的低溫工質(zhì)推動雙螺桿膨脹動力機4做功時，氣態(tài)的低溫工質(zhì)會有部分凝結(jié)呈液態(tài)，然后經(jīng)過冷凝器6的進一步冷凝全部轉(zhuǎn)換為液態(tài)，再由低溫工質(zhì)循環(huán)泵11將液態(tài)的低溫工質(zhì)從液態(tài)低溫工質(zhì)入口 13送入換熱器2，從而實現(xiàn)液態(tài)工質(zhì)的循環(huán)。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅限于上述實施方式，凡是屬于本發(fā)明原理的技術方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。對于本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下進行的若干改進，這些改進也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種溫差發(fā)電裝置，其特征在于，具有: 將液態(tài)的低溫工質(zhì)通過吸收熱源的熱量轉(zhuǎn)換成高壓氣態(tài)的低溫工質(zhì)蒸汽并輸出至雙螺桿膨脹動力機的換熱器，其具有熱源接口、汽態(tài)低溫工質(zhì)出口和液態(tài)低溫工質(zhì)入口 ； 雙螺桿膨脹動力機，其與換熱器的汽態(tài)低溫工質(zhì)出口相連； 冷凝器，其具有與雙螺桿膨脹動力機相連的汽態(tài)低溫工質(zhì)入口、液態(tài)低溫工質(zhì)出口、循環(huán)冷卻水接口； 通過雙螺桿膨脹動力機配合傳動皮帶驅(qū)動的發(fā)電機以及低溫工質(zhì)循環(huán)泵，低溫工質(zhì)循環(huán)泵的入口端接于冷凝器的液態(tài)低溫工質(zhì)出口； 作為溫差發(fā)電裝置起動機的電動工質(zhì)泵，其設于冷凝器的液態(tài)低溫工質(zhì)出口與換熱器的低溫工質(zhì)入口之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述低溫工質(zhì)循環(huán)泵、電動工質(zhì)泵為屏蔽式雙螺桿泵。
3.根據(jù)權利要求1所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述低溫工質(zhì)為hfc-245fa。
4.根據(jù)權利要求1所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述換熱器為板式換熱器。
5.根據(jù)權利要求1所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述冷凝器為臥式殼管式冷凝器。
【文檔編號】F03G7/04GK103670979SQ201210355424
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月20日 優(yōu)先權日:2012年9月20日
【發(fā)明者】王石柱 申請人:上海尚實能源科技有限公司