本發(fā)明涉及一種多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置，屬于能源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)有大量的余熱資源，尤其是各種煙氣余熱資源具有回收可行性較高、經(jīng)濟(jì)性較好的特點(diǎn)。在鋼鐵、水泥、燒堿、合成氨、玻璃、硫酸、電石等多個(gè)高能耗產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，很多中低溫余熱都未加以回收利用，僅中低溫?zé)煔庥酂岬目砷_(kāi)發(fā)利用潛力就超過(guò)1億噸標(biāo)煤。目前，許多理論研究及工程實(shí)踐均證明有機(jī)朗肯循環(huán)是高效回收中低溫余熱的一項(xiàng)重要技術(shù)。因余熱在釋放熱量過(guò)程中處于溫度不斷變化的過(guò)程中，為了進(jìn)一步提高有機(jī)朗肯循環(huán)的效率，國(guó)內(nèi)外許多研究者均提出采用非共沸混合工質(zhì)改善余熱鍋爐換熱中冷熱流體間的溫度匹配性能，但因混合工質(zhì)泄露后難以準(zhǔn)確確定充加組元工質(zhì)的數(shù)量，導(dǎo)致系統(tǒng)性能改變，同時(shí)混合工質(zhì)傳熱性能的降低會(huì)增大換熱設(shè)備的投資。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置，采用純工質(zhì)的多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)改善余熱鍋爐換熱中冷熱流體間的溫度匹配性能，余熱首先將有機(jī)工質(zhì)加熱至飽和液體狀態(tài)，再多次降至不同壓力下閃蒸，利用各次閃蒸過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽在透平中膨脹，對(duì)外輸出功量，實(shí)現(xiàn)余熱的高效轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是：

一種多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置，包括多級(jí)減壓閃蒸蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，多級(jí)減壓閃蒸蒸汽發(fā)生系統(tǒng)包括余熱加熱器1、第1級(jí)閃蒸器2、第2級(jí)閃蒸器3、第3級(jí)閃蒸器4、第1級(jí)減壓閥、第2級(jí)減壓閥、第3級(jí)減壓閥，有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括透平5、發(fā)電機(jī)9、冷凝器10、儲(chǔ)液罐11、工質(zhì)給液泵12，透平5上設(shè)置有1級(jí)進(jìn)汽口6、2級(jí)進(jìn)汽口7、3級(jí)進(jìn)汽口8，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括冷凝器10、循環(huán)水泵13、冷卻塔14，余熱加熱器1的工質(zhì)出口通過(guò)管道與第1級(jí)減壓閥連接，第1級(jí)減壓閥通過(guò)管道與第1級(jí)閃蒸器2的進(jìn)口連接，第1級(jí)閃蒸器2頂端的飽和蒸汽出口通過(guò)管道與透平5的1級(jí)進(jìn)汽口6連接且底部的飽和液體出口通過(guò)管道與第2級(jí)減壓閥連接，第2級(jí)減壓閥通過(guò)管道與第2級(jí)閃蒸器3的進(jìn)口連接，第2級(jí)閃蒸器3頂端的飽和蒸汽出口通過(guò)管道與透平5的2級(jí)進(jìn)汽口6連接且底部的飽和液體出口通過(guò)管道與第3級(jí)減壓閥連接，第3級(jí)減壓閥通過(guò)管道與第3級(jí)閃蒸器3的進(jìn)口連接，第3級(jí)閃蒸器3頂端的飽和蒸汽出口通過(guò)管道與透平5的3級(jí)進(jìn)汽口7連接且底部的飽和液體出口通過(guò)管道與儲(chǔ)液罐11連接，透平5的乏汽出口通過(guò)管道與冷凝器10的蒸汽進(jìn)口連接，冷凝器10的液體出口通過(guò)管道與凝結(jié)泵15的進(jìn)口連接，凝結(jié)泵15的出口通過(guò)管道與儲(chǔ)液罐11的進(jìn)口連接，儲(chǔ)液罐11的出口通過(guò)管道與工質(zhì)給液泵12的進(jìn)口連接，工質(zhì)給液泵12的出口通過(guò)管道與余熱加熱器1的工質(zhì)進(jìn)口連接，冷卻塔14的出水口通過(guò)管道與循環(huán)水泵13的進(jìn)水口連接，循環(huán)水泵13的出水口通過(guò)管道與冷凝器10的進(jìn)水口連接，冷凝器10的出水口通過(guò)管道與冷卻塔14連接，發(fā)電機(jī)9與透平5同軸連接；

進(jìn)一步地，多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置還包括柴油機(jī)廢氣排放系統(tǒng)，柴油機(jī)廢氣排放系統(tǒng)包括排氣閥16、排氣管道17、廢氣渦輪18，排氣閥16通過(guò)排氣管道17與廢氣渦輪18的進(jìn)氣口連接，廢氣渦輪18的出氣口通過(guò)管道與余熱加熱器1的余熱進(jìn)口連接；

進(jìn)一步地，多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置還包括太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括槽式太陽(yáng)能集熱器19、導(dǎo)熱油泵20，槽式太陽(yáng)能集熱器19的出口通過(guò)管道與余熱加熱器1的余熱進(jìn)口連接，余熱加熱器1的余熱出口通過(guò)管道與導(dǎo)熱油泵20的進(jìn)口連接，導(dǎo)熱油泵20的出口通過(guò)管道與槽式太陽(yáng)能集熱器19的進(jìn)口連接；

所述多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置適用于干流體或等熵流體循環(huán)工質(zhì)；

所述閃蒸器為常規(guī)閃蒸器；

在余熱加熱器1中有機(jī)工質(zhì)吸收余熱釋放的熱量加熱至對(duì)應(yīng)壓力下的飽和液體狀態(tài)，飽和液體狀態(tài)的有機(jī)工質(zhì)減壓后進(jìn)入第1級(jí)閃蒸器2進(jìn)行氣液分離，產(chǎn)生的飽和蒸汽進(jìn)入透平5的1級(jí)進(jìn)汽口膨脹做功，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組對(duì)外輸出有用功，第1級(jí)閃蒸器2中的飽和液體再次減壓后進(jìn)入較低壓力的第2級(jí)閃蒸器3進(jìn)行氣液分離器，閃蒸飽和蒸汽進(jìn)入透平5的2級(jí)進(jìn)汽口7膨脹做功，增大透平的輸出功率，第2級(jí)閃蒸器3分離出的飽和液體又一次減壓后進(jìn)入更低壓力的第3級(jí)閃蒸器4進(jìn)行氣液分離器，第3級(jí)閃蒸器中分離出的閃蒸飽和蒸汽也進(jìn)入透平5的3級(jí)進(jìn)汽口8膨脹做功，進(jìn)一步增大透平5的輸出功率。在需要時(shí)可繼續(xù)減至多個(gè)不同壓力下進(jìn)行擴(kuò)容閃蒸，閃蒸飽和蒸汽同樣引入透平5相應(yīng)進(jìn)汽口膨脹做功，增大透平的輸出功率，第3級(jí)閃蒸器4中分離出的飽和液體則流回儲(chǔ)液罐11，與從冷凝器10來(lái)的凝結(jié)液一起作為有機(jī)朗肯循環(huán)的工質(zhì)給液。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明的多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置，有機(jī)工質(zhì)在余熱加熱器中不發(fā)生相變，無(wú)需使用混合工質(zhì)便可以實(shí)現(xiàn)余熱加熱器中冷熱流體溫度更好的匹配，極大地減小溫差傳熱損失，實(shí)現(xiàn)余熱資源的高效回收利用；

（2）本發(fā)明的多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置，由于在換熱的過(guò)程中有機(jī)工質(zhì)至始至終均以液態(tài)的形式存在，換熱系數(shù)較高，可減少換熱面積，提高低溫余熱發(fā)電orc系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能；

（3）本發(fā)明的多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置省去了常規(guī)自然循環(huán)蒸汽鍋爐中設(shè)置的汽液分離設(shè)備（汽包）、下降管、蒸發(fā)面（水冷壁）及各聯(lián)箱，極大地簡(jiǎn)化了余熱加熱器的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低了設(shè)備造價(jià)，徹底解決了余熱加熱器中汽水管路發(fā)生水力不穩(wěn)定流動(dòng)的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的示意圖；

圖中，1-余熱加熱器（余熱鍋爐），2-第1級(jí)閃蒸器，3-第2級(jí)閃蒸器，4-第3級(jí)閃蒸器，5-透平，6-1級(jí)進(jìn)汽口，7-2級(jí)進(jìn)汽口，8-3級(jí)進(jìn)汽口，9-發(fā)電機(jī)，10-冷凝器，11-儲(chǔ)液罐，12-工質(zhì)給液泵，13-循環(huán)水泵，14-冷卻塔，15-凝結(jié)泵，16-柴油機(jī)排氣閥，17-排氣管道，18-廢氣渦輪，19-槽式太陽(yáng)能集熱器，20-導(dǎo)熱油泵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：如圖1所示，一種多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置，包括多級(jí)減壓閃蒸蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，多級(jí)減壓閃蒸蒸汽發(fā)生系統(tǒng)包括余熱加熱器1、第1級(jí)閃蒸器2、第2級(jí)閃蒸器3、第3級(jí)閃蒸器4、第1級(jí)減壓閥（v1）、第2級(jí)減壓閥（v2）、第3級(jí)減壓閥（v3），有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括透平5、發(fā)電機(jī)9、冷凝器10、儲(chǔ)液罐11、工質(zhì)給液泵12，透平5上設(shè)置有1級(jí)進(jìn)汽口6、2級(jí)進(jìn)汽口7、3級(jí)進(jìn)汽口8，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括冷凝器10、循環(huán)水泵13、冷卻塔14，余熱加熱器1的工質(zhì)出口通過(guò)管道與第1級(jí)減壓閥（v1）連接，第1級(jí)減壓閥（v1）通過(guò)管道與第1級(jí)閃蒸器2的進(jìn)口連接，第1級(jí)閃蒸器2頂端的飽和蒸汽出口通過(guò)管道與透平5的1級(jí)進(jìn)汽口6連接且底部的飽和液體出口通過(guò)管道與第2級(jí)減壓閥（v2）連接，第2級(jí)減壓閥（v2）通過(guò)管道與第2級(jí)閃蒸器3的進(jìn)口連接，第2級(jí)閃蒸器3頂端的飽和蒸汽出口通過(guò)管道與透平5的2級(jí)進(jìn)汽口6連接且底部的飽和液體出口通過(guò)管道與第3級(jí)減壓閥（v3）連接，第3級(jí)減壓閥（v3）通過(guò)管道與第3級(jí)閃蒸器3的進(jìn)口連接，第3級(jí)閃蒸器3頂端的飽和蒸汽出口通過(guò)管道與透平5的3級(jí)進(jìn)汽口7連接且底部的飽和液體出口通過(guò)管道與儲(chǔ)液罐11連接，透平5的乏汽出口通過(guò)管道與冷凝器10的蒸汽進(jìn)口連接，冷凝器10的液體出口通過(guò)管道與凝結(jié)泵15的進(jìn)口連接，凝結(jié)泵15的出口通過(guò)管道與儲(chǔ)液罐11的進(jìn)口連接，儲(chǔ)液罐11的出口通過(guò)管道與工質(zhì)給液泵12的進(jìn)口連接，工質(zhì)給液泵12的出口通過(guò)管道與余熱加熱器1的工質(zhì)進(jìn)口連接，冷卻塔14的出水口通過(guò)管道與循環(huán)水泵13的進(jìn)水口連接，循環(huán)水泵13的出水口通過(guò)管道與冷凝器10的進(jìn)水口連接，冷凝器10的出水口通過(guò)管道與冷卻塔14連接形成冷卻水循環(huán)回路，發(fā)電機(jī)9與透平5同軸連接。

實(shí)施例2：如圖2所示，本實(shí)施例中多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置與實(shí)施例1的多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置結(jié)構(gòu)基本一致，唯一不同之處在于：還包括柴油機(jī)廢氣排放系統(tǒng)，柴油機(jī)廢氣排放系統(tǒng)包括排氣閥16、排氣管道17、廢氣渦輪18，排氣閥16通過(guò)排氣管道17與廢氣渦輪18的進(jìn)氣口連接，廢氣渦輪18的出氣口通過(guò)管道與余熱加熱器1的余熱進(jìn)口連接，余熱加熱器1的余熱出口氣體直接排放。

實(shí)施例3：如圖3所示，本實(shí)施例中多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置與實(shí)施例1的多壓閃蒸有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的裝置結(jié)構(gòu)基本一致，唯一不同之處在于：還包括太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括槽式太陽(yáng)能集熱器19、導(dǎo)熱油泵20，槽式太陽(yáng)能集熱器19的出口通過(guò)管道與余熱加熱器1的余熱進(jìn)口連接，余熱加熱器1的余熱出口通過(guò)管道與導(dǎo)熱油泵20的進(jìn)口連接，導(dǎo)熱油泵20的出口通過(guò)管道與槽式太陽(yáng)能集熱器19的進(jìn)口連接形成余熱回路。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。