專利名稱：一種黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)，屬于節(jié)能技術領域。
背景技術：
余熱發(fā)電是回收生產過程中向自然環(huán)境中排放的熱能并將其轉換為電能的技術。余熱發(fā)電通過回收企業(yè)生產過程中排放的廢棄熱能進行發(fā)電，電能并入企業(yè)生產配電系統(tǒng)，減少企業(yè)外購電量，降低企業(yè)生產成本，同時實現(xiàn)節(jié)能、減排。余熱節(jié)能發(fā)電技術，不僅能為企業(yè)創(chuàng)造財富，而且能降低單位GDP能耗，為政府分擔了能耗指標考核，贏得了企業(yè)發(fā)展的良好環(huán)境，實現(xiàn)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型發(fā)展模式；如果大范圍應用，可以為國家節(jié)能、減排指標的實現(xiàn)貢獻一部分力量，緩減當地政府的節(jié)能考核壓力。因此，余熱節(jié)能發(fā)電技術具有重要經濟效益和社會效益。余熱分為高溫余熱(400°C以上)、中溫余熱(400°C —200°C )、低溫余熱(200°C以下)，通常的余熱發(fā)電設備主要是MW級的蒸汽汽輪機發(fā)電機組，要求余熱數量非常大，至少是中溫以上余熱，主要應用于鋼鐵、水泥等大型企業(yè)。余熱發(fā)電投資金額至少在5000萬元以上。企業(yè)的廢棄余熱，因為余熱數量不足、溫度不高(稱為低品位熱源)，或者投資金額大等原因，無法采用蒸汽汽輪機發(fā)電機組，余熱只能簡單地利用，比如用于干燥、加熱等工段，使得余熱的能量沒有得到充分發(fā)掘；另一方面黃磷生產過程中產生的尾氣主要成分是一氧化碳(CO)，I噸黃磷產生約2500- 3000立方米尾氣，折合標準煤1300千克。以年產量10000噸黃磷計算，產生的尾氣折合標準煤13000噸，發(fā)電量約I億千瓦時。在目前條件下，尾氣排空燃燒，浪費了能量，且不符合國家政策要求。國家工業(yè)和信息化部從2009年I月I日起實施《黃磷生產準入條件》，要求“磷爐尾氣不得直排燃燒，必須實現(xiàn)能源化或資源化回收利用，新建黃磷裝置尾氣綜合利用率必須達到90%以上。鼓勵黃磷生產企業(yè)利用黃磷尾氣作為熱源生產精細磷酸鹽或發(fā)電，鼓勵企業(yè)開發(fā)應用磷爐尾氣生產碳一化學品技術。”通過回收尾氣發(fā)電，使企業(yè)滿足國家政策法規(guī)要求，降低了企業(yè)能源消耗，為企業(yè)創(chuàng)造了經濟效益，實現(xiàn)了一舉兩得。發(fā)明內容:本實用新型提供一種黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)，利用黃磷尾氣作為鍋爐燃料，燃燒產生蒸汽，驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。對于已購置燃氣鍋爐黃磷企業(yè)而言，黃磷企業(yè)只需購置一套價格相對ORC螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)的更低的蒸汽驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)便可實現(xiàn)燃燒黃磷尾氣發(fā)電，降低了前期投入，解決了直接燃燒尾氣對環(huán)境造成環(huán)境污染嚴重的問題，同時回收了能源，提高了資源的利用率。一種黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)由尾氣引入裝置1、燃氣鍋爐
2、蒸汽管3、調節(jié)閥6、分汽缸16、壓力調節(jié)閥4、減壓閥17、蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5、輸電線7組成，黃磷尾氣14通過尾氣引入裝置I引入燃氣鍋爐2燃燒，產生的蒸汽沿蒸汽管3通過調節(jié)閥6進入分汽缸16后分別進入減壓閥17和壓力調節(jié)閥4內，壓力調節(jié)閥4根據蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5的工作壓力、溫度進行調節(jié)，蒸汽進入蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5發(fā)電，通過輸電線7輸出電力，蒸汽經蒸汽螺桿膨脹機的換熱器完成換熱后，通過回水管8回流到鍋爐內。蒸汽在螺桿膨脹發(fā)電機做功完成后，部分成為冷凝水，另一部分為蒸汽，一起進入蒸汽回流管8后進入混合腔11內，補水管10的冷水通過補水霧化噴頭9噴射水霧到混合腔11內，將蒸汽冷凝為水，部分殘留蒸汽通過冷凝室15進一步冷凝為水，通過回水泵12輸送回燃氣鍋爐加熱，循環(huán)使用。蒸汽管3輸出的水蒸汽壓力27.9MPa^0.12MPa，溫度570°C 105°C，蒸汽管3串接調節(jié)閥6和分汽缸16，分汽缸16的兩輸出端分別接減壓閥17和壓力調節(jié)閥4，壓力調節(jié)閥4的輸出端與蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5輸入端串接。尾氣引入裝置I設有空氣進口 13和黃磷尾氣進口 14，可以采用引風機或黃磷尾氣燃燒器。技術方案:黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)由尾氣引入裝置1、燃氣鍋爐2、蒸汽管3、調節(jié)閥6、分汽缸16、壓力調節(jié)閥4、減壓閥17、蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5、輸電線7組成，黃磷尾氣14通過尾氣引入裝置I引入燃氣鍋爐2燃燒，產生的蒸汽沿蒸汽管3通過調節(jié)閥6進入分汽缸16后分別進入減壓閥17和壓力調節(jié)閥4內，壓力調節(jié)閥4根據蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5的工作壓力、溫度進行調節(jié)后，蒸汽進入蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5發(fā)電，通過輸電線7輸出電力，蒸汽經螺桿膨脹機的換熱器完成換熱后，通過回水管8回流到鍋爐內。蒸汽在螺桿膨脹發(fā)電機做功完成后，部分成為冷凝水，另一部分成為蒸汽，一起進入蒸汽回流管8后進入混合腔11內，補水管10的冷水通過補水霧化噴頭9噴射水霧到混合腔11內，將蒸汽冷凝為水，部分殘留蒸汽通過冷凝室15進一步冷凝為水，通過回水泵12輸送回燃氣鍋爐加熱，循環(huán)使用。蒸汽管3輸出的水蒸汽壓力27.9MPa^0.12MPa，溫度570°C 105°C，蒸汽管3串接調節(jié)閥6和分汽缸16，分汽缸16的兩輸出端分別接減壓閥17和壓力調節(jié)閥4，壓力調節(jié)閥4的輸出端與蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5輸入端串接。尾氣引入裝置I設有空氣進口 13和黃磷尾氣進口 14，可以采用引風機或黃磷尾氣燃燒器。本實用新型采用分汽缸16對蒸汽進行分配，分汽缸的缸體改善了蒸汽壓力的穩(wěn)定性，對使蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5能夠處于穩(wěn)定的發(fā)電工況，延長了設備的使用壽命，且發(fā)電的電壓更為穩(wěn)定。此外，采用蒸汽直接驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，相對于ORC螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)價格更低，進一步降低了企業(yè)的前期投入。本實用新型中，發(fā)電驅動裝置采用蒸汽螺桿膨脹機驅動發(fā)電機發(fā)電，不再采用ORC型蒸汽螺桿膨脹機發(fā)電機組(這里所指的ORC型蒸汽螺桿膨脹機發(fā)電機組其工作原理是:發(fā)電機組采用中間介質，從低品位熱源提取熱量而后發(fā)電，構成換熱、發(fā)電兩個回路，叫做雙循環(huán)(ORC)發(fā)電技術，也稱為朗肯循環(huán)發(fā)電技術，被回收的余熱在換熱單元(Evaporator)，與中間介質換熱，中間介質吸熱后在膨脹機內膨脹，驅動螺桿旋轉，輸出軸功率，驅動發(fā)電機組發(fā)電。膨脹后中間介質進入放熱單元(Condenser)，與冷卻水交換熱量。再由泵把中間介質泵入換熱單元，完成一個循環(huán)。ORC型螺桿膨脹機發(fā)電機是一種現(xiàn)已存在的利用低溫余熱發(fā)電的設備)，所采用的是蒸汽螺桿膨脹機發(fā)電機組，其工作原理是利用蒸汽直接推動螺桿膨脹轉動，驅動發(fā)電機進行發(fā)電，無需中間介質進行換熱，使得蒸汽螺桿膨脹機發(fā)電機組結構更為簡單。本實用新型所采用的分汽缸1 6也叫分汽包，是鍋爐的主要配套設備，用于把鍋爐運行時所產生的蒸汽分配到各路管道中去，分汽缸系承壓設備，屬壓力容器。分汽缸的主要功能是分配蒸汽，因此分汽缸上有多個閥座連接鍋爐主汽閥及配汽閥門，以便將分氣缸中蒸汽分至各需要之處。分汽缸主要受壓元件為:配汽閥座、主汽閥座、安全門閥座、疏水閥座、壓力表座、溫度表座；工作介質:蒸汽、冷熱水、壓縮空氣。有益效果:本實用新型利用黃磷尾氣作為熱源發(fā)電，避免了尾氣排空燃燒，浪費能量。對于已購置燃氣鍋爐的黃磷企業(yè)而言，只需購置一套蒸汽驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)便可實現(xiàn)燃燒黃磷尾氣發(fā)電，提高了燃氣鍋爐的利用率，降低了前期投入。使用分汽缸改善了蒸汽壓力的穩(wěn)定性，同時滿足生產工藝的蒸汽需求，使蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5能夠處于穩(wěn)定的發(fā)電工況，延長了設備的使用壽命，且發(fā)電的電壓更為穩(wěn)定。無須采用蒸汽汽輪機發(fā)電機組，能充分利用低品位熱源，適用條件更加廣譜，發(fā)電機組可以在變工況下運行，投資回收期短，維護簡單，操作方便。通過回收尾氣發(fā)電，使企業(yè)滿足國家政策法規(guī)要求，降低了企業(yè)能源消耗，為企業(yè)創(chuàng)造了經濟效益，實現(xiàn)了一舉兩得。


:圖1為本實用新型結構示意圖。圖1中:1、黃磷尾氣引入裝置，2、燃氣鍋爐，3、高壓蒸汽，4、壓力調節(jié)閥，5、蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機，6、調節(jié)閥，7、輸電線，8、回流管，9、補水霧化噴頭，10、補水管，11、混合腔，12、回水泵，13、空氣進口，14、黃磷尾氣，15冷卻室，16、分汽缸，17、減壓閥。
具體實施方式
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以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。例一:黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)由尾氣引入裝置1、燃氣鍋爐2、蒸汽管3、調節(jié)閥6、分汽缸16、壓力調節(jié)閥4、減壓閥17、蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5、輸電線7組成，黃磷尾氣14通過尾氣引入裝置I引入燃氣鍋爐2燃燒，產生的蒸汽沿蒸汽管3通過調節(jié)閥6進入分汽 缸16后分別進入減壓閥17和壓力調節(jié)閥4內，壓力調節(jié)閥4根據蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5的工作壓力、溫度進行調節(jié)，蒸汽進入蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5發(fā)電，通過輸電線7輸出電力，蒸汽經螺桿膨脹機的換熱器完成換熱后，通過回水管(8)回流到鍋爐內。例二:本黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)由尾氣引入裝置1、燃氣鍋爐2、蒸汽管3、調節(jié)閥6、分汽缸16、壓力調節(jié)閥4、減壓閥17、蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5、輸電線7組成，黃磷尾氣14通過尾氣引入裝置I引入燃氣鍋爐2燃燒，產生的蒸汽沿蒸汽管3通過流量閥6進入分氣缸16后分別進入分流量閥17和調節(jié)閥4內，壓力調節(jié)閥4根據蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5的工作壓力、溫度進行調節(jié)，蒸汽進入蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5發(fā)電，通過輸電線7輸出電力。蒸汽在螺桿膨脹發(fā)電機做功完成后，部分成為冷凝水，另一部分為蒸汽，一起進入蒸汽回流管8后進入混合腔11內，補水管10的冷水通過補水霧化噴頭9噴射水霧到混合腔11內，將蒸汽冷凝為水，部分殘留蒸汽通過冷凝室15進一步冷凝為水，通過回水泵12輸送回燃氣鍋爐加熱，循環(huán)使用。例三:本黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)由尾氣引入裝置1、燃氣鍋爐2、蒸汽管3、調節(jié)閥6、分汽缸16、壓力調節(jié)閥4、減壓閥17、蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5、輸電線7組成黃磷尾氣14通過尾氣引入裝置I引入燃氣鍋爐2燃燒，產生的蒸汽沿蒸汽管3通過調節(jié)閥6進入分汽缸16后分別進入減壓17和壓力調節(jié)閥4內，壓力調節(jié)閥4根據蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5的工作壓力、溫度進行調節(jié)，蒸汽進入蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5發(fā)電，通過輸電線7輸出電力。蒸汽在螺桿膨脹發(fā)電機做功完成后，部分成為冷凝水，另一部分為蒸汽，一起進入蒸汽回流管8后進入混合腔11內，補水管10的冷水通過補水霧化噴頭9噴射水霧到混合腔11內，將蒸汽冷凝為水，部分殘留蒸汽通過冷凝室15進一步冷凝為水，通過回水泵12輸送回燃氣鍋爐加熱，循環(huán)使用。蒸汽管3輸出的水蒸汽壓力27.9MPa^0.12MPa，溫度570°C 105°C，蒸汽管3串接調節(jié)閥6和分汽缸16，分汽缸16的兩輸出端分別接減壓閥17和壓力調節(jié)閥4，壓力調節(jié)閥4的輸出端與蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5輸入端串接。尾氣引入裝置I設有空氣進口 13和黃磷尾氣進口 14，可以采用引風機或黃磷尾氣燃燒器。例四:選用蒸發(fā)量為4t/h的燃氣鍋爐2，水蒸汽壓力1.25MPa，溫度190°C，流量4t/h。采用引風機I將黃磷尾氣引入燃氣鍋爐2，燃氣消耗量1311 Nm3/ h。鍋爐產生的蒸汽沿蒸汽管3通過流量閥6進入分汽缸16后分別進入分流量閥17和調節(jié)閥4內，控制閥4根據蒸汽型膨脹發(fā)電機5的工作壓力進行調壓，水蒸汽壓力調整為0.1SMPa^0.12MPa，溫度130Π10 ，調壓后的蒸汽從減壓閥4引出至進蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5發(fā)電，通過輸電線7輸出電力。蒸汽在螺桿膨脹發(fā)電機做功完成后，進入蒸汽回流管8后，通過回水泵12輸送回燃氣鍋爐加熱，循環(huán)使`用。
權利要求1.一種黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)由尾氣引入裝置(I)、燃氣鍋爐(2)、蒸汽管(3)、調節(jié)閥(6)、分汽缸(16)、壓力調節(jié)閥(4)、減壓閥(17)、蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機(5)、輸電線(7)組成，其特征在于:黃磷尾氣(14)通過尾氣引入裝置(I)引入燃氣鍋爐(2)燃燒，產生的蒸汽沿蒸汽管(3)通過調節(jié)閥(6)進入分汽缸(16)后分別進入減壓閥(17)和壓力調節(jié)閥(4)內，壓力調節(jié)閥(4)根據蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機(5)的工作溫度、壓力進行調節(jié)，蒸汽進入蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機(5)發(fā)電，通過輸電線(7)輸出電力，蒸汽經螺桿膨脹機的換熱器完成換熱后，通過回水管(8)回流到鍋爐內。
2.根據權利要求1所述的黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:蒸汽在螺桿膨脹發(fā)電機做功完成后，部分成為冷凝水，另一部分成為蒸汽，一起進入蒸汽回流管(8)后進入混合腔(11)內，補水管(10)的冷水通過補水霧化噴頭(9)噴射水霧到混合腔(11)內，將蒸汽冷凝為水，部分殘留蒸汽通過冷凝室(15)進一步冷凝為水，通過回水泵(12)輸送回燃氣鍋爐加熱，循環(huán)使用。
3.根據權利要求1所述的黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:蒸汽管(3)輸出的水蒸汽壓力27.9MPa^0.12MPa，溫度570°C 105°C，蒸汽管(3)串接調節(jié)閥(6)和分汽缸(16)，分汽缸(16)的兩輸出端分別接減壓閥(17)和壓力調節(jié)閥⑷，壓力調節(jié)閥(4)的輸出端與蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機(5)輸入端串接。
4.根據權利要求1所述的黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:尾氣引入裝置(I)設有空氣進口(13)和黃磷尾氣進口(14)，可以采用引風機或黃磷尾氣燃燒器 。
專利摘要本實用新型涉及一種黃磷尾氣燃燒分缸驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)。黃磷尾氣(14)通過尾氣引入裝置(1)引入燃氣鍋爐燃燒，鍋爐蒸汽沿蒸汽管(3)通過調節(jié)閥(6)進入分汽缸(16)后分別進入減壓閥(17)和壓力調節(jié)閥(4)內，壓力調節(jié)閥(4)對蒸汽進行溫度、壓力調節(jié)后進入蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機(5)發(fā)電。對已購置燃氣鍋爐的黃磷企業(yè)而言，僅需購置一套蒸汽驅動蒸汽螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)便可實現(xiàn)燃燒黃磷尾氣發(fā)電，提高了燃氣鍋爐的利用率，降低了前期投入。使用分汽缸改善了蒸汽壓力的穩(wěn)定性，同時滿足生產工藝的蒸汽需求，使蒸汽螺桿膨脹發(fā)電機5能夠處于穩(wěn)定的發(fā)電工況，延長了設備的使用壽命，且發(fā)電的電壓更為穩(wěn)定。
文檔編號F01K11/00GK203097964SQ20132011938
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月17日 優(yōu)先權日2013年3月17日
發(fā)明者李文海 申請人:昆明海之俠節(jié)能設備有限公司