專利名稱：利用螺桿膨脹機回收余熱的兩級動力系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及余熱回收裝置。
背景技術：
目前利用螺桿膨脹機回收低溫余熱的方式有直接應用和間接應用兩種。直接應用是指過熱、飽和或兩相的蒸汽源直接進入螺桿膨脹機做功；間接應用是指對于壓力低于0. IMPa的各種蒸汽、溫度大于80°C的熱水或溫度較高的各種煙氣通過熱交換器，將熱量傳遞給低沸點的有機工質，進入螺桿膨脹機做功，形成有機工質的郎肯循環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)余熱回收。直接應用型螺桿膨脹機的排汽壓力多為常壓，溫度接近100°c，無論是直接排放還是冷凝，都會造成熱量的嚴重浪費；間接應用可以將余熱的能量回收的更充分，可將熱源冷卻到65°C度左右，但主要是回收溫度差形成的能量損失，不能回收壓力能損失。 發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種利用螺桿膨脹機回收余熱的兩級動力系統(tǒng)，其既能實現(xiàn)壓力能的回收，又能實現(xiàn)溫差的充分利用。本實用新型所采用的技術方案是利用螺桿膨脹機回收余熱的兩級動力系統(tǒng)，包括一級動力系統(tǒng)和二級動力系統(tǒng)；一級動力系統(tǒng)包括一級螺桿膨脹機，余熱流體通過輸入管路輸入該一級螺桿膨脹機的入口 ；二級動力系統(tǒng)包括有機工質郎肯循環(huán)回路，該有機工質郎肯循環(huán)回路包括主換熱器、二級螺桿膨脹機、冷凝器和有機工質泵；主換熱器包括被冷卻介質側入口、被冷卻介質側出口、有機工質側入口和有機工質側出口 ；該主換熱器的被冷卻介質側入口與所述一級螺桿膨脹機的出口連通；二級螺桿膨脹機的入口與所述主換熱器的有機工質側出口連通，二級螺桿膨脹機的出口與冷凝器的入口連通，冷凝器的出口與所述有機工質泵的入口連通，有機工質泵的出口與主換熱器的有機工質側入口連通。上述的兩級動力系統(tǒng)，其中，有機工質郎肯循環(huán)回路還包括輔助換熱器，所述的輔助換熱器設置在所述的有機工質泵與所述的主換熱器之間；該輔助換熱器包括被冷卻介質側入口、被冷卻介質側出口、有機工質側入口和有機工質側出口 ；輔助換熱器的被冷卻介質側入口與主換熱器的被冷卻介質側出口連通，輔助換熱器的有機工質側入口與有機工質泵的出口連通，輔助換熱器的有機工質側出口與主換熱器的有機工質側入口連通。上述的兩級動力系統(tǒng)，其中，主換熱器和輔助換熱器均為殼管式換熱器。上述的兩級動力系統(tǒng)，其中，二級動力系統(tǒng)還包括一水泵，所述水泵的入口與所述輔助換熱器的被冷卻介質側出口連通。上述的兩級動力系統(tǒng)，其中，一級動力系統(tǒng)還包括一級主汽閥，所述的一級主汽閥設置在所述的輸入管路上。上述的兩級動力系統(tǒng)，其中，一級動力系統(tǒng)還包括一級調速閥，該一級調速閥設置在一級主汽閥與一級螺桿膨脹機之間；該一級調速閥的進口與一級主汽閥的出口連通，該一級調速閥的出口與一級螺桿膨脹機的入口連通。[0010]上述的兩級動力系統(tǒng)，其中，二級動力系統(tǒng)還包括二級主汽閥，所述的二級主汽閥設置在主換熱器的有機工質側出口與二級螺桿膨脹機的入口之間；該二級主汽閥的進口與主換熱器的有機工質側出口連通，該二級主汽閥的出口與二級螺桿膨脹機的入口連通。上述的兩級動力系統(tǒng)，其中，二級動力系統(tǒng)還包括二級調速閥，該二級調速閥設置在二級主汽閥與二級螺桿膨脹機之間；該二級調速閥的進口與二級主汽閥的出口連通，該二級調速閥的出口與二級螺桿膨脹機的入口連通。上述的兩級動力系統(tǒng)，其中，一級動力系統(tǒng)還包括排汽安全閥，排汽安全閥安裝在由一級螺桿膨脹機的出口通向主換熱器的被冷卻介質側入口的管道上。上述的兩級動力系統(tǒng)，其中，二級動力系統(tǒng)還包括二級排汽閥，該二級排汽閥設置在二級螺桿膨脹機的出口與冷凝器的入口之間；該二級排汽閥的進口與二級螺桿膨脹機的出口連通，該二級排汽閥的出口與冷凝器的入口連通。本實用新型的有益效果是I. 本實用新型有效實現(xiàn)了能源的梯級回收，一級動力系統(tǒng)利用壓力能驅動螺桿膨脹機對外做功，二級動力系統(tǒng)利用溫度差采用郎肯循環(huán)系統(tǒng)驅動螺桿膨脹機對外做功，使低溫低壓余熱的能量得到更充分地回收利用；2.本實用新型通過兩級動力系統(tǒng)的串聯(lián)，進一步提高了能源的利用率，冷凝后的冷凝水重新送往鍋爐，作為鍋爐的給水，循環(huán)使用，從而提高整個裝置的熱經(jīng)濟性；3.本實用新型設置了排汽安全閥，即使二級動力系統(tǒng)出現(xiàn)問題無法正常運行，一級動力系統(tǒng)仍然可以正常工作。

圖I是本實用新型的兩級動力系統(tǒng)的一實施例的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做出進一步說明。參考圖I。本實用新型的兩級動力系統(tǒng)包括一級動力系統(tǒng)和二級動力系統(tǒng)。其中，一級動力系統(tǒng)包括一級螺桿膨脹機11，余熱流體通過輸入管路12輸入該一級螺桿膨脹機11的入口。二級動力系統(tǒng)包括有機工質郎肯循環(huán)回路，該有機工質郎肯循環(huán)回路包括主換熱器21、二級螺桿膨脹機22、冷凝器23和有機工質泵24。主換熱器21包括被冷卻介質側入口、被冷卻介質側出口、有機工質側入口和有機工質側出口。主換熱器21的被冷卻介質側入口與一級螺桿膨脹機11的出口連通；二級螺桿膨脹機22的入口與主換熱器21的有機工質側出口連通，二級螺桿膨脹機22的出口與冷凝器23的入口連通，冷凝器23的出口與有機工質泵24的入口連通，有機工質泵24的出口與主換熱器21的有機工質側入口連通。在圖I所示的實施例中，在有機工質泵24與主換熱器21之間還設有一輔助換熱器25。輔助換熱器25包括被冷卻介質側入口、被冷卻介質側出口、有機工質側入口和有機工質側出口。輔助換熱器25的被冷卻介質側入口與主換熱器21的被冷卻介質側出口連通，輔助換熱器25的被冷卻介質側出口與水泵26的入口連通。輔助換熱器25的有機工質側入口與有機工質泵24的出口連通，輔助換熱器25的有機工質側出口與主換熱器21的有機工質側入口連通。優(yōu)選的，主換熱器21和輔助換熱器25均為殼管式換熱器或板式換熱器。[0022]在圖I所示的實施例中，一級動力系統(tǒng)還包括一級主汽閥17、一級調速閥18和排汽安全閥19，二級動力系統(tǒng)還包括二級主汽閥27和二級排汽閥29。一級主汽閥17設置在輸入管路12上。一級調速閥18設置在一級主汽閥17與一級螺桿膨脹機11之間。一級調速閥18的進口與一級主汽閥17的出口連通，一級調速閥18的出口與一級螺桿膨脹機11的入口連通。排汽安全閥19安裝在由一級螺桿膨脹機11的出口通向主換熱器21的被冷卻介質側入口的管道20上。二級主汽閥27設置在主換熱器21的有機工質側出口與二級螺桿膨脹機22的入口之間；二級主汽閥27的進口與主換熱器22的有機工質側出口連通，二級主汽閥27的出口與二級螺桿膨脹機22的入口連通。優(yōu)選的，在二級主汽閥27與二級螺桿膨脹機22之間還設有二級調速閥28。二級調速閥28的進口與二級主汽閥27的出口連通，二級調速閥28的出口與二級螺桿膨脹機22的入口連通。二級排汽閥29設置在二級螺桿膨脹機22的出口與冷凝器23的入口之間；二級排汽閥29的進口與二級螺桿膨脹機22的出口連通，二級排汽閥29的出口與冷凝器23的入口連通。本實用新型的工作過程是低溫低壓余熱蒸汽通過一級主汽閥17，由一級調速閥18控制進入一級螺桿膨脹機11的入口流量，通過一級螺桿膨脹機11實現(xiàn)氣體膨脹向外輸 出功，直接拖動一級負載31。從一級螺桿膨脹機11的出口排出的蒸汽自排汽接管進入主換熱器21。從主換熱器21的被冷卻介質側出口出來的熱水再通過輔助換熱器25，將熱量傳給二級低沸點的有機工質。有機工質通過主換熱器21在蒸發(fā)壓力下不斷吸熱，到達蒸發(fā)溫度后，經(jīng)過二級主汽閥27和調速閥28，進入二級螺桿膨脹機22，實現(xiàn)氣體膨脹向外輸出功，直接拖動二級負載32。從二級螺桿膨脹機22的出口排出的有機工質，由二級排汽閥29控制在冷凝壓力上，進入冷凝器23，在這里與冷凝管束232接觸，不斷放熱，開始凝結，熱量由外部冷卻水帶走，有機工質從氣態(tài)冷到液態(tài)，再通過工質泵24加壓到蒸發(fā)壓力，先進入輔助換熱器25完成第一次吸熱，再進入主換熱器21完成第二次吸熱，達到蒸發(fā)溫度，實現(xiàn)一次循環(huán)。當二級動力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，一級動力系統(tǒng)的排汽壓力超過大氣壓力時，排汽安全閥19自動打開，一級螺桿膨脹機11仍能正常運行，從而保護螺桿膨脹機裝置的安全。
權利要求1.利用螺桿膨脹機回收余熱的兩級動力系統(tǒng)，其特征在于，該兩級動力系統(tǒng)包括一級動力系統(tǒng)和二級動力系統(tǒng)； 所述的一級動力系統(tǒng)包括一級螺桿膨脹機，余熱流體通過輸入管路輸入該一級螺桿膨脹機的入口； 所述的二級動力系統(tǒng)包括有機工質郎肯循環(huán)回路，該有機工質郎肯循環(huán)回路包括主換熱器、二級螺桿膨脹機、冷凝器和有機工質泵；所述主換熱器包括被冷卻介質側入口、被冷卻介質側出口、有機工質側入口和有機工質側出口 ；該主換熱器的被冷卻介質側入口與所述一級螺桿膨脹機的出口連通；所述二級螺桿膨脹機的入口與所述主換熱器的有機工質側出口連通，二級螺桿膨脹機的出口與所述冷凝器的入口連通，冷凝器的出口與所述有機工質泵的入口連通，有機工質泵的出口與主換熱器的有機工質側入口連通。
2.如權利要求I所述的兩級動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的有機工質郎肯循環(huán)回路還包括輔助換熱器，所述的輔助換熱器設置在所述的有機工質泵與所述的主換熱器之間； 該輔助換熱器包括被冷卻介質側入口、被冷卻介質側出口、有機工質側入口和有機工質側出口 ；輔助換熱器的被冷卻介質側入口與主換熱器的被冷卻介質側出口連通，輔助換熱器的有機工質側入口與有機工質泵的出口連通，輔助換熱器的有機工質側出口與主換熱器的有機工質側入口連通。
3.如權利要求2所述的兩級動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的主換熱器和輔助換熱器均為殼管式換熱器或板式換熱器。
4.如權利要求2所述的兩級動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的二級動力系統(tǒng)還包括一水泵，所述水泵的入口與所述輔助換熱器的被冷卻介質側出口連通。
5.如權利要求I所述的兩級動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的一級動力系統(tǒng)還包括一級主汽閥，所述的一級主汽閥設置在所述的輸入管路上。
6.如權利要求5所述的兩級動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的一級動力系統(tǒng)還包括一級調速閥，該一級調速閥設置在所述的一級主汽閥與所述的一級螺桿膨脹機之間；該一級調速閥的進口與一級主汽閥的出口連通，該一級調速閥的出口與一級螺桿膨脹機的入口連通。
7.如權利要求I所述的兩級動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的二級動力系統(tǒng)還包括二級主汽閥，所述的二級主汽閥設置在主換熱器的有機工質側出口與二級螺桿膨脹機的入口之間；該二級主汽閥的進口與主換熱器的有機工質側出口連通，該二級主汽閥的出口與二級螺桿膨脹機的入口連通。
8.如權利要求7所述的兩級動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的二級動力系統(tǒng)還包括二級調速閥，該二級調速閥設置在所述的二級主汽閥與所述的二級螺桿膨脹機之間；該二級調速閥的進口與二級主汽閥的出口連通，該二級調速閥的出口與二級螺桿膨脹機的入口連通。
9.如權利要求I所述的兩級動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的一級動力系統(tǒng)還包括排汽安全閥，所述的排汽安全閥安裝在由一級螺桿膨脹機的出口通向主換熱器的被冷卻介質側入口的管道上。
10.如權利要求I至9中任意一項所述的兩級動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的二級動力系統(tǒng)還包括二級排汽閥，所述的二級排汽閥設置在二級螺桿膨脹機的出口與所述冷凝器的入口之間；該二級排汽閥的進口與二級螺桿膨脹機的出口連通，該二級排汽閥的出口與冷凝器的入 口連通。
專利摘要本實用新型公開了利用螺桿膨脹機回收余熱的兩級動力系統(tǒng)，包括一級動力系統(tǒng)和二級動力系統(tǒng)。一級動力系統(tǒng)包括一級螺桿膨脹機，余熱流體通過輸入管路輸入該一級螺桿膨脹機。二級動力系統(tǒng)包括有機工質郎肯循環(huán)回路，有機工質郎肯循環(huán)回路包括主換熱器、二級螺桿膨脹機、冷凝器和有機工質泵。主換熱器的被冷卻介質側入口與一級螺桿膨脹機的出口連通；二級螺桿膨脹機的入口與主換熱器的有機工質側出口連通，二級螺桿膨脹機的出口與冷凝器的入口連通，冷凝器的出口與有機工質泵的入口連通，有機工質泵的出口與主換熱器的有機工質側入口連通。本實用新型既能實現(xiàn)壓力能的回收，又能實現(xiàn)溫差的充分利用。
文檔編號F01K23/02GK202510177SQ201220113939
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2012年3月23日
發(fā)明者刁安娜, 徐明照, 楊毅, 肖芳, 蔡宏, 陸征 申請人:上海齊耀膨脹機有限公司