專(zhuān)利名稱(chēng)：一種有機(jī)朗肯型工業(yè)余熱集成回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)朗肯型工業(yè)余熱集成回收裝置，具體屬節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、工業(yè)爐窯及化工廠等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生廢氣、廢水、廢汽、廢渣等，其中含有大量的未被利用的熱量。如電站鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中排放出大量的煙氣，其中可回收利用的熱量很多；電站鍋爐運(yùn)行過(guò)程中還需通過(guò)連續(xù)排污和定期排污保障鍋爐的水質(zhì)符合安全需求，同時(shí)必須將鍋爐給水中的氧氣除去，以避免對(duì)鍋爐系統(tǒng)的腐蝕。目前熱力除氧器是電站鍋爐的首選技術(shù)，除氧器在工作的同時(shí)，夾帶大量的工作蒸汽排入大氣。由于鍋爐連排水和除氧器排汽中含有大量的熱量及優(yōu)良的水質(zhì)，如果直接排放將造成極大的能源和資源浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境造成污染。ZL200710046604.X提供了一種鍋爐煙氣余熱回收的裝置流程，該技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域是電站蒸汽鍋爐。該技術(shù)是一種鍋爐余熱回收的好方法。但是，該余熱回收流程產(chǎn)生的是低品位的中低壓蒸汽，且如果產(chǎn)生的蒸汽如無(wú)法外供使用，該技術(shù)的應(yīng)用即受到很大的限制，通常僅能通過(guò)增加空氣預(yù)熱器或給水預(yù)熱器回收部分煙氣余熱，鍋爐的排煙溫度仍然較高，能量浪費(fèi)仍然較大，不符合節(jié)能要求。專(zhuān)利CN01222028.0、CN03269342.7、ZL200710025595.6 等對(duì)鍋爐運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生的
廢水進(jìn)行了熱量及資源回收探索，能夠取得一定的效果，但也存在一定的問(wèn)題。雖然這兩部分余熱資源浪費(fèi)巨大，但回收利用有較大的難度，其主要原因是:(I)余熱的品質(zhì)較低，未找到有效的利用方法；(2)回收者三部分的余熱，往往對(duì)鍋爐原有熱力系統(tǒng)做出較大改動(dòng)， 具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性；(3)熱平衡問(wèn)題難以組織，難以在工廠內(nèi)部全部直接利用，往往需要向外尋找合適的熱用戶，而熱用戶的用熱負(fù)荷往往會(huì)有波動(dòng)，從而限制了回收方法的通用性。由于煙氣中硫化物的存在，尾部受熱面的煙氣出口溫度受到限制，排煙溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致受熱面的壁面溫度低于煙氣酸露點(diǎn)而發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)露腐蝕和堵灰甚至穿孔，這是繼續(xù)利用煙氣余熱、降低排煙溫度必須面對(duì)的難題。當(dāng)利用低溫有機(jī)工質(zhì)時(shí)，主要設(shè)備有:蒸發(fā)器、汽輪機(jī)、冷凝器和正戊烷循環(huán)泵。對(duì)于低等及中等的焓熱，ORC技術(shù)比常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)有很多優(yōu)點(diǎn)，主要是在回收顯熱方面有較高的效率，由于循環(huán)中顯熱/潛熱比例不相等，ORC技術(shù)中此比例大。因此采用ORC技術(shù)比水蒸氣循環(huán)會(huì)回收較多的熱量。但ORC技術(shù)也有其固有的缺點(diǎn):由于有機(jī)工質(zhì)可能具有可燃、爆炸等特點(diǎn)，在鍋爐或工業(yè)爐窯尾部煙道利用煙氣余熱組織ORC時(shí)，必須要考慮煙氣中粉塵等對(duì)布置于煙道中的換熱器的磨損、腐蝕等引起的泄漏，必須要考慮由此引出的爆炸防護(hù)以及環(huán)境與工作地點(diǎn)的防護(hù)等。因此如何結(jié)合ORC循環(huán)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、解決上述技術(shù)存在的問(wèn)題，找到電廠等余熱集成回收利用的方法，并用于高效發(fā)電，克服余熱資源內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)利用的不可避免的難題，使之成為工廠所有余熱資源的集成器，成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的為解決上述余熱回收技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出一種有機(jī)朗肯型工業(yè)余熱集成回收裝置，采用基于間接換熱方式的相變換熱器技術(shù)，通過(guò)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電機(jī)組，回收可燃、易爆、有毒、有腐蝕性或含塵的高溫流體及生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢汽的余熱，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)余熱資源的集成回收及高效發(fā)電，且不會(huì)影響工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的原有系統(tǒng)的熱力循環(huán)過(guò)程，并解決了有機(jī)朗肯循環(huán)機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題，從而有效提高余熱回收的效率，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)的:一種有機(jī)朗肯型工業(yè)余熱集成回收裝置，該裝置采用有機(jī)朗肯循環(huán)回收工業(yè)系統(tǒng)余熱，包括流道20內(nèi)外設(shè)備如相變換熱器6、冷卻蒸發(fā)器5及其連接管道、閥門(mén)、儀表，其特征在于:所述的有機(jī)朗肯循環(huán)的工質(zhì)，是指以單一組分的純物質(zhì)、或以有機(jī)工質(zhì)為低沸點(diǎn)工質(zhì)，高沸點(diǎn)工質(zhì)為吸收劑的混合溶液。所述的有機(jī) 朗肯循環(huán)，是指有機(jī)液體3經(jīng)循環(huán)泵4、冷卻蒸發(fā)器5之冷凝器5-2，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線19、相變換熱器6之冷凝器6-2，形成有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽7，送入汽輪機(jī)8拖動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電，汽輪機(jī)8出口的乏汽經(jīng)冷凝器9冷卻形成形成有機(jī)液體3，再回到循環(huán)泵4，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。所述的冷卻蒸發(fā)器5還包括蒸發(fā)器5-1，其中蒸發(fā)器5-1與冷凝器5-2采用分體式布置方式，蒸發(fā)器5-1與流道20中的高溫流體I直接接觸，冷凝器5-2布置于流道20外；高溫流體I與有機(jī)液體3采用分離式換熱方式，通過(guò)相變工質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞:相變工質(zhì)在蒸發(fā)器5-1中吸收高溫流體I的熱量產(chǎn)生蒸汽，蒸汽送入冷凝器5-2經(jīng)有機(jī)液體3冷卻后，形成的凝結(jié)液再回到蒸發(fā)器5-1吸收高溫流體I的熱量產(chǎn)生蒸汽，從而形成相變工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)回路。所述的相變換熱器6包括蒸發(fā)器6-1、冷凝器6-2，其中蒸發(fā)器6_1與冷凝器6_2采用分體式布置方式，蒸發(fā)器6-1與流道20中的高溫流體I直接接觸，冷凝器6-2布置于流道20外；高溫流體I與冷卻蒸發(fā)器5產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽采用分離式換熱方式，通過(guò)相變工質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞:相變工質(zhì)在蒸發(fā)器6-1中吸收高溫流體I的熱量產(chǎn)生蒸汽，蒸汽送入冷凝器6-2并經(jīng)冷卻蒸發(fā)器5產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽冷卻后，形成的凝結(jié)液再回到蒸發(fā)器
6-1吸收高溫流體I的熱量產(chǎn)生蒸汽,從而形成相變工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)回路。所述的相變工質(zhì)采用水或其他適宜的物質(zhì)，相變工質(zhì)在冷卻蒸發(fā)器5、相變換熱器6中采用自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)方式。所述的高溫流體I包括但不限于可燃、易爆、有毒、有腐蝕性或含塵的高溫流體。設(shè)有與冷凝器5-2并聯(lián)的蒸發(fā)器15，用于回收蒸汽余熱:蒸汽16經(jīng)蒸發(fā)器15成為凝結(jié)水17排出；有機(jī)液體3經(jīng)循環(huán)泵4、蒸發(fā)器15，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線19、相變換熱器6之冷凝器6-2，形成有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽7，送入汽輪機(jī)8拖動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電，有機(jī)工質(zhì)為多組分時(shí)，蒸發(fā)器15產(chǎn)生的貧液經(jīng)返流管線13回到冷凝器9，汽輪機(jī)8出口的乏汽經(jīng)冷凝器9冷卻形成有機(jī)液體3，再回到循環(huán)泵4，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。[0020]設(shè)有與冷凝器5-2并聯(lián)的蒸發(fā)器14，用于回收汽輪機(jī)8出口乏汽的余熱:汽輪機(jī)8出口的乏汽經(jīng)蒸發(fā)器14、冷凝器9，形成有機(jī)液體3 ;有機(jī)液體3經(jīng)循環(huán)泵4、蒸發(fā)器14，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線19、相變換熱器6之冷凝器6-2，形成有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽7,送入汽輪機(jī)8拖動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電；有機(jī)工質(zhì)如為多組分時(shí),蒸發(fā)器14產(chǎn)生的貧液經(jīng)返流管線13回到冷凝器9，汽輪機(jī)8出口的乏汽經(jīng)蒸發(fā)器14、冷凝器9冷卻形成有機(jī)液體3，再回到循環(huán)泵4，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。設(shè)有乏汽回?zé)崞?1:汽輪機(jī)8出來(lái)的乏汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?1、冷凝器9形成有機(jī)液體3 ;有機(jī)液體3經(jīng)循環(huán)泵4、冷卻蒸發(fā)器5之冷凝器5-2、或和蒸發(fā)器14、或和蒸發(fā)器15，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?1、有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線19、相變換熱器6之冷凝器6-2，形成的有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽7經(jīng)汽輪機(jī)8拖動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電，出來(lái)的乏汽再進(jìn)入乏汽回?zé)崞?1，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。有機(jī)工質(zhì)為多組分時(shí)，設(shè)有回?zé)崞?2:有機(jī)液體3經(jīng)循環(huán)泵4、回?zé)崞?2、冷卻蒸發(fā)器5之冷凝器5-2、或和蒸發(fā)器14、蒸發(fā)器15，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線19、相變換熱器6之冷凝器6-2，形成的有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽7經(jīng)汽輪機(jī)8拖動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電，冷卻蒸發(fā)器5、或和蒸發(fā)器14、蒸發(fā)器15產(chǎn)生的貧液經(jīng)回?zé)崞?2、返流管線13回到冷凝器9，汽輪機(jī)8出來(lái)的乏汽再進(jìn)入冷凝器9形成有機(jī)液體3，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。設(shè)有與冷凝器6-2并聯(lián)的過(guò)熱器17，用于回收蒸汽余熱:蒸汽16經(jīng)過(guò)熱器17、蒸發(fā)器15成為凝結(jié)水17排出；有機(jī)液體3經(jīng)循環(huán)泵4、冷卻蒸發(fā)器5之冷凝器5-2、或和蒸發(fā)器15、或和蒸發(fā)器14，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線19分流出一部分經(jīng)過(guò)熱器17形成有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽7，送入汽輪機(jī)8拖動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電，有機(jī)工質(zhì)為多組分時(shí):冷卻蒸發(fā)器5、或和蒸發(fā)器14、或和蒸發(fā)器15產(chǎn)生的貧液經(jīng)返流管線13回到氨冷凝器9，汽輪機(jī)8出口的乏汽經(jīng)冷凝器9冷卻形成有機(jī)液體3，再回到循環(huán)泵4，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。所述的相變換熱器6、回?zé)崞?2、冷凝器9、乏汽回?zé)崞?1、過(guò)熱器17、蒸發(fā)器14、蒸發(fā)器15、冷卻蒸發(fā)器5可分別設(shè)置一個(gè)或多個(gè)，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。所述的有機(jī)工質(zhì)冷凝器9按照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)置，采用水或空氣等作為冷卻介質(zhì)。本發(fā)明中所提及的前述設(shè)備的換熱元件可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管，或采用其他強(qiáng)化傳熱措施的管子或其他型式的中空腔體換熱元件。高溫流體I為鍋爐或工業(yè)爐窯煙氣時(shí)，可方便控制冷卻蒸發(fā)器5之蒸發(fā)器5-1換熱面的壁面溫度稍高于煙氣酸露點(diǎn)溫度，或采用耐腐蝕的材料有效減輕煙氣的低溫腐蝕，能夠有效降低排煙溫度、避免煙氣低溫腐蝕的同時(shí)，高效回收煙氣余熱。本發(fā)明中未說(shuō)明的設(shè)備及其備用系統(tǒng)、管道、儀表、閥門(mén)、保溫、具有調(diào)節(jié)功能旁路設(shè)施等采用公知的成熟技術(shù)進(jìn)行配套。設(shè)有與本發(fā)明的卡琳娜型工業(yè)余熱集成回收系統(tǒng)配套的調(diào)控裝置，使裝置能經(jīng)濟(jì)、安全、高熱效率運(yùn) 行，達(dá)到節(jié)能降耗、環(huán)保的目的。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):1、節(jié)能效果顯著:利用有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)對(duì)中低溫?zé)嵩吹睦幂^蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)有更高效率的特點(diǎn)，高效回收高溫流體、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢汽等的余熱用于發(fā)電，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程余熱的集成回收利用。2、發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全性能提高:(I)采用有機(jī)工質(zhì)與高溫流體間接換熱方式，相比于傳統(tǒng)的有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)，無(wú)需在高溫流體中設(shè)置間壁式的熱交換器，代之采用安全性更好的分體式的基于相變換原理的冷凝器回收熱量，因高溫流體的粉塵、腐蝕、磨損等引起的泄漏，導(dǎo)致的有機(jī)工質(zhì)跟高溫流體接觸而引起的燃燒、爆炸、化學(xué)反應(yīng)等眾多安全問(wèn)題得到根本解決；有機(jī)工質(zhì)在相變換熱器冷凝器中進(jìn)行間壁式換熱，優(yōu)先選用的相變工質(zhì)為水，因?yàn)樗魵獾臒o(wú)毒、非助燃物質(zhì)、非可燃、阻燃等優(yōu)良的特點(diǎn)，即使發(fā)生泄漏，事故也容易得到處理、控制，有機(jī)朗肯循環(huán)中的熱交換器的運(yùn)行工況明顯改善；(2)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)可以獨(dú)立設(shè)置在安全可靠的防護(hù)空間內(nèi)并配備可靠的安全設(shè)施，避免跟工業(yè)系統(tǒng)其他設(shè)備等直接交錯(cuò)在一起而引發(fā)的諸多問(wèn)題，有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的安全性得到可靠保證，為其工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)一步消除安全隱患。3、傳熱強(qiáng)化:有機(jī)工質(zhì)工作側(cè)，氣流潔凈，采用相變換熱方式，總放熱系數(shù)提高數(shù)十倍以上，同時(shí)可以方便地在該側(cè)實(shí)現(xiàn)肋化，更進(jìn)一步強(qiáng)化傳熱過(guò)程，采用相變換熱技術(shù)后，可將傳統(tǒng)的有機(jī)工質(zhì)-煙氣的交叉流型改為純逆流型，提高了傳熱的對(duì)數(shù)平均溫壓；高溫流體側(cè)，也采用相變換熱技術(shù)，傳熱同樣得到強(qiáng)化。兩側(cè)的換熱設(shè)備更加緊湊。4、實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用:跟高溫流體間壁式換熱的蒸發(fā)器采用不同的相變溫度，梯級(jí)布置，較之傳統(tǒng)的技術(shù)，更為方便地實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)利用。5、方案實(shí)施的通用性強(qiáng):(I)無(wú)需對(duì)原有工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的熱力系統(tǒng)做出較大改動(dòng)，即能方便實(shí)施，風(fēng)險(xiǎn)性小;(2)熱平衡問(wèn)題容易組織，克服了原先的余熱回收技術(shù)因回收的余熱內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)利用時(shí)，工業(yè)系統(tǒng)本身或外在的用熱系統(tǒng)難免的熱負(fù)荷變動(dòng)而導(dǎo)致的一系列問(wèn)題，工業(yè)系統(tǒng)的熱平衡容易組織。6、工業(yè)系統(tǒng)的斷電、缺電自保能力增強(qiáng)，工業(yè)余熱集成回收系統(tǒng)的發(fā)電，在外在供電系統(tǒng)斷電時(shí)，余熱回收裝置的發(fā)電系統(tǒng)可以對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行供電自保，增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的安全操作彈性及靈活性，便于安全應(yīng)急措施的迅速實(shí)施。

圖1是本發(fā)明的一種有機(jī)朗肯型工業(yè)余熱集成回收裝置流程示意圖。圖1中:1-高溫流體，2-低溫流體，3-有機(jī)液體，4-循環(huán)泵，5_冷卻蒸發(fā)器，5_1_蒸發(fā)器5-1，5-2-冷凝器，6-相變換熱器，6-1-蒸發(fā)器，6-2-冷凝器，7-有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽，8-汽輪機(jī)，9-冷凝器，10-發(fā)電機(jī)，11-乏汽回?zé)崞鳎?2-回?zé)崞鳎?3-返流管線，14-蒸發(fā)器，
15-蒸發(fā)器，16-蒸汽，17-過(guò)熱器，18-冷凝水，19-有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線，20-流道。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1:如圖1所示,一種有 機(jī)朗肯型工業(yè)余熱集成回收裝置,具體實(shí)施例如下:[0046]所述的高溫流體I為電站鍋爐煙氣，蒸汽16為疏水產(chǎn)生的廢汽、除氧器的排汽等;采用多組分有機(jī)工質(zhì)；所述的有機(jī)朗肯循環(huán)，是指有機(jī)液體3經(jīng)循環(huán)泵4、冷卻蒸發(fā)器5之冷凝器5-2，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線19、相變換熱器6之冷凝器6-2，形成有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽7，送入汽輪機(jī)8拖動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電，冷卻蒸發(fā)器5產(chǎn)生的貧液經(jīng)返流管線13回到冷凝器9，汽輪機(jī)8出口的乏汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)冷凝器9冷卻形成形成有機(jī)液體3，再回到循環(huán)泵4，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。所述的冷卻蒸發(fā)器5還包括蒸發(fā)器5-1，其中蒸發(fā)器5-1與冷凝器5_2采用分體式布置方式，蒸發(fā)器5-1與流道20中的高溫流體I直接接觸，冷凝器5-2布置于流道20外；高溫流體I與有機(jī)液體3采用分離式換熱方式，通過(guò)相變工質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞:相變工質(zhì)在蒸發(fā)器5-1中吸收高溫流體I的熱量產(chǎn)生蒸汽，蒸汽送入冷凝器5-2經(jīng)有機(jī)液體3冷卻后，形成的凝結(jié)液再回到蒸發(fā)器5-1吸收高溫流體I的熱量產(chǎn)生蒸汽，從而形成相變工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)回路。所述的相變換熱器6包括蒸發(fā)器6-1、冷凝器6-2，其中蒸發(fā)器6_1與冷凝器6_2采用分體式布置方式，蒸發(fā)器6-1與流道20中的高溫流體I直接接觸，冷凝器6-2布置于流道20外；高溫流體I與冷卻蒸發(fā)器5產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽采用分離式換熱方式，通過(guò)相變工質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞:相變工質(zhì)在蒸發(fā)器6-1中吸收高溫流體I的熱量產(chǎn)生蒸汽，蒸汽送入冷凝器6-2并經(jīng)冷卻蒸發(fā)器5產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽冷卻后，形成的凝結(jié)液再回到蒸發(fā)器6-1吸收高溫流體I的熱量產(chǎn)生蒸汽,從而形成相變工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)回路。所述的相變工質(zhì)采用水、自然循環(huán)方式。設(shè)有與冷凝器5 -2并聯(lián)的蒸發(fā)器15，用于回收蒸汽余熱:蒸汽16經(jīng)過(guò)熱器17、蒸發(fā)器15成為凝結(jié)水17排出；有機(jī)液體3經(jīng)循環(huán)泵4、蒸發(fā)器15，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線19、相變換熱器6之冷凝器6-2、過(guò)熱器17，形成有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽7，送入汽輪機(jī)8拖動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電，蒸發(fā)器15產(chǎn)生的貧液經(jīng)返流管線13回到有機(jī)工質(zhì)冷凝器9，汽輪機(jī)8出口的乏汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)冷凝器9冷卻形成有機(jī)液體3，再回到循環(huán)泵4，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。設(shè)有與冷凝器5-2并聯(lián)的蒸發(fā)器14，用于回收氨汽輪機(jī)8出口乏汽的余熱:汽輪機(jī)8出口的乏汽經(jīng)蒸發(fā)器14、有機(jī)工質(zhì)冷凝器9，形成有機(jī)液體3 ;有機(jī)液體3經(jīng)循環(huán)泵4、蒸發(fā)器14，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線19、相變換熱器6之冷凝器6-2，形成有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽7，送入汽輪機(jī)8拖動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電，蒸發(fā)器14產(chǎn)生的貧液經(jīng)返流管線13回到有機(jī)工質(zhì)冷凝器9，汽輪機(jī)8出口的乏汽經(jīng)蒸發(fā)器14、有機(jī)工質(zhì)冷凝器9冷卻形成有機(jī)液體3，再回到循環(huán)泵4，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。設(shè)有乏汽回?zé)崞?1:汽輪機(jī)8出來(lái)的乏汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?1、有機(jī)工質(zhì)冷凝器9形成有機(jī)液體3 ;有機(jī)液體3經(jīng)循環(huán)泵4、冷卻蒸發(fā)器5之冷凝器5-2、或和蒸發(fā)器14、或和蒸發(fā)器15，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?1、有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線19、相變換熱器6之冷凝器6-2，形成的有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽7經(jīng)汽輪機(jī)8拖動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電，出來(lái)的乏汽再進(jìn)入乏汽回?zé)崞?1，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。設(shè)有回?zé)崞?2:有機(jī)液體3經(jīng)循環(huán)泵4、回?zé)崞?2、冷卻蒸發(fā)器5之冷凝器5_2、或和蒸發(fā)器14、蒸發(fā)器15，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線19、相變換熱器6之冷凝器6-2，形成的有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽7經(jīng)汽輪機(jī)8拖動(dòng)發(fā)電機(jī)10發(fā)電，冷卻蒸發(fā)器5、或和蒸發(fā)器14、蒸發(fā)器15產(chǎn)生的貧液經(jīng)回?zé)崞?2、返流管線13回到有機(jī)工質(zhì)冷凝器9，汽輪機(jī)8出來(lái)的乏汽再進(jìn)入有機(jī)工質(zhì)冷凝器9形成有機(jī)液體3，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。所述的相變換熱器6、回?zé)崞?2、有機(jī)工質(zhì)冷凝器9、乏汽回?zé)崞?1、過(guò)熱器17、蒸發(fā)器14、蒸發(fā)器15、冷卻蒸發(fā)器5可分別設(shè)置一個(gè)或多個(gè)，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。所述的有機(jī)工質(zhì)冷凝器9按照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)置，采用水或空氣等作為冷卻介質(zhì)。本發(fā)明中所提及的前述設(shè)備的換熱元件可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管，或采用其他強(qiáng)化傳熱措施的管子或其他型式的中空腔體換熱元件?？刂普舭l(fā)器5-1換熱面的壁面溫度高于煙氣酸露點(diǎn)溫度且不發(fā)生低溫腐蝕，能夠有效降低排煙溫度、避免煙氣低溫腐蝕的同時(shí)，高效回收煙氣余熱。本發(fā)明中未說(shuō)明的設(shè)備及其備用系統(tǒng)、管道、儀表、閥門(mén)、保溫、具有調(diào)節(jié)功能旁路設(shè)施等采用公知的成熟技術(shù)進(jìn)行配套。以220噸/h的電站鍋爐為例，煙氣的流量大致為246000Nm3/h，煙氣進(jìn)口溫度為180°C，經(jīng)蒸發(fā)器2-1、蒸發(fā)器3-1降溫至115°C，回收的煙氣熱量大致為6000KW，用于有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電，發(fā)電效率保守估算取10%,每小時(shí)即可回收600度的電量,按年運(yùn)行5000小時(shí)計(jì)，年節(jié)約標(biāo)煤達(dá)4000噸以上，再加上排污水及廢汽的余熱回收發(fā)電，以及節(jié)水等，綜合效益會(huì)更加顯著，三年左右即可收回全部投資。設(shè)有與本發(fā)明的卡琳娜型工業(yè)余熱集成回收系統(tǒng)配套的調(diào)控裝置，使裝置能經(jīng)濟(jì)、安全、高熱效率運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗、環(huán)保的目的。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但它們并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤(rùn)飾，同樣屬于本發(fā)明之保護(hù)范圍。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種有機(jī)朗肯型工業(yè)余熱集成回收裝置，包括高溫流體(I)降溫回路及有機(jī)朗肯循環(huán)回路，其特征在于: 所述的有機(jī)朗肯循環(huán)，是指有機(jī)液體(3)經(jīng)循環(huán)泵(4)、冷卻蒸發(fā)器(5)之冷凝器(5-2)，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線(19)、相變換熱器(6)之冷凝器(6-2)，形成有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽(7 )，送入汽輪機(jī)(8 )拖動(dòng)發(fā)電機(jī)(10 )發(fā)電，汽輪機(jī)(8 )出口的乏汽經(jīng)冷凝器(9)冷卻形成有機(jī)液體(3)，再回到循環(huán)泵(4)，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路； 高溫流體(I)經(jīng)相變換熱器(6 )之蒸發(fā)器(6-1)、蒸發(fā)器(5-1)降溫后排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有與冷凝器(5-2)并聯(lián)的蒸發(fā)器(14):汽輪機(jī)(8)出口的乏汽經(jīng)蒸發(fā)器(14)、有機(jī)工質(zhì)冷凝器(9)，形成有機(jī)液體(3);有機(jī)液體(3)經(jīng)循環(huán)泵(4)、蒸發(fā)器(14)，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線(19)、相變換熱器(6)之冷凝器￠-2)，形成有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽(7)，送入汽輪機(jī)(8)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)(10)發(fā)電，汽輪機(jī)(8)出口的乏汽經(jīng)蒸發(fā)器(14)、有機(jī)工質(zhì)冷凝器(9)冷卻形成有機(jī)液體(3)，再回到循環(huán)泵(4)，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有與冷凝器(5-2)并聯(lián)的蒸發(fā)器(15):蒸汽(16)經(jīng)蒸發(fā)器(15)成為凝結(jié)水(17)排出；有機(jī)液體(3)經(jīng)循環(huán)泵(4)、蒸發(fā)器(15)，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線(19)、相變換熱器(6)之冷凝器￠-2)，形成有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽(7)，送入汽輪機(jī)(8)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)(10)發(fā)電，汽輪機(jī)⑶出口的乏汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)冷凝器(9)冷卻形成有機(jī)液體(3)，再回到循環(huán)泵(4)，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有與冷凝器(6-2)并聯(lián)的過(guò)熱器(17):蒸汽(16)經(jīng)過(guò)熱器(17)、蒸發(fā)器(15)成為凝結(jié)水(17)排出；有機(jī)液體(3)經(jīng)循環(huán)泵(4)、冷卻蒸發(fā)器(5)之冷凝器(5-2)、蒸發(fā)器(15)、或和蒸發(fā)器(14)，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線(19)分流出一部分經(jīng)過(guò)熱器(17)形成有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽(7)，送入汽輪機(jī)(8)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)(10)發(fā)電，汽輪機(jī)(8)出口的乏汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)冷凝器(9)冷卻形成有機(jī)液體(3)，再回到循環(huán)泵(4)，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有回?zé)崞?12):有機(jī)液體(3)經(jīng)循環(huán)泵(4)、回?zé)崞?12)、冷卻蒸發(fā)器(5)之冷凝器(5-2)、或和蒸發(fā)器(14)、蒸發(fā)器(15)，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線(19)、相變換熱器(6 )之冷凝器(6-2 )、或和過(guò)熱器(17 )，形成的有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽(7 )經(jīng)汽輪機(jī)(8 )拖動(dòng)發(fā)電機(jī)(10)發(fā)電，冷卻蒸發(fā)器(5)、或和蒸發(fā)器(14)、蒸發(fā)器(15)產(chǎn)生的貧液經(jīng)回?zé)崞?12)、返流管線(13)回到有機(jī)工質(zhì)冷凝器(9)，汽輪機(jī)(8)出來(lái)的乏汽再進(jìn)入有機(jī)工質(zhì)冷凝器(9 )形成有機(jī)液體(3 )，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有乏汽回?zé)崞?11):汽輪機(jī)(8)出來(lái)的乏汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?11)、或和蒸發(fā)器(14)、有機(jī)工質(zhì)冷凝器(9)形成有機(jī)液體(3);有機(jī)液體(3)經(jīng)循環(huán)泵(4)、冷卻蒸發(fā)器(5)之冷凝器(5-2)、或和蒸發(fā)器(14)、或和蒸發(fā)器(15)，產(chǎn)生的有機(jī)工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?11)、有機(jī)工質(zhì)蒸汽管線(19)、相變換熱器(6)之冷凝器￠-2)，形成的有機(jī)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽(7)經(jīng)汽輪機(jī)(8)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)(10)發(fā)電，汽輪機(jī)(8)出來(lái)的乏汽再進(jìn)入乏汽回?zé)崞?11)，從而形成有機(jī)朗肯循環(huán)回路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于: 所述的相變換熱器出)、回?zé)崞?12)、有機(jī)工質(zhì)冷凝器(9)、乏汽回?zé)崞?11)、過(guò)熱器(17)、蒸發(fā)器(14)、蒸發(fā)器(15)、冷卻蒸發(fā)器(5)可分別設(shè)置一個(gè)或多個(gè)，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián) 方式連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種有機(jī)朗肯型工業(yè)余熱集成回收裝置，采用基于間接換熱方式的相變換熱器技術(shù)，采用有機(jī)工質(zhì)回收可燃、易爆、有毒、有腐蝕性或含塵的高溫流體及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢汽的余熱，通過(guò)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)余熱資源的集成回收及高效發(fā)電，且不會(huì)影響工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的原有系統(tǒng)的熱力循環(huán)過(guò)程。本實(shí)用新型既可用于工業(yè)爐窯、電站鍋爐、內(nèi)燃機(jī)等煙氣的余熱回收，也可用于化工廠余熱資源的集成利用，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)保效益顯著。
文檔編號(hào)F01K25/08GK203097977SQ20132004218
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月27日
發(fā)明者王海波 申請(qǐng)人:南京瑞柯徠姆環(huán)?？萍加邢薰?br>