一種微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng),包括流體輸運(yùn)單元、氣體冷凝單元和膨脹做功單元，所述流體輸運(yùn)單元包括微循環(huán)泵、液體儲存裝置、涂布機(jī)排風(fēng)集熱器，所述的氣體冷凝單元包括冷凝裝置，所述的膨脹做功單元包括微型汽輪機(jī)和涂布機(jī)發(fā)電機(jī)，所述的液體儲存裝置包括儲液罐以及儲液罐出入口處的流體閥，各單元通過流體通道相連,液體儲存裝置內(nèi)的流體流入涂布機(jī)排風(fēng)集熱器內(nèi)被低品位熱加熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽進(jìn)入微型汽輪機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)涂布機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電。本系統(tǒng)的流體輸運(yùn)單元的微循環(huán)泵僅需克服流體在管道內(nèi)流動(dòng)的阻力，泵功消耗可大大減少，使涂布機(jī)發(fā)電機(jī)凈發(fā)電效率得到極大提髙。
【專利說明】一種微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng)，尤指一種高輸出的低品位可投入實(shí)際生產(chǎn)的熱驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]涂布紙機(jī)熱風(fēng)干燥器排風(fēng)及高速衛(wèi)生紙機(jī)揚(yáng)克缸熱風(fēng)干燥器排風(fēng)，都是高溫高濕氣體，含有大量可以利用的熱量，由于在紙廠內(nèi)找不到合適的用能場所以及考慮到回收余熱經(jīng)濟(jì)效益的問題，一般都沒有進(jìn)行回收，直接排放到環(huán)境中去了。造紙廠中干燥器干燥紙頁后，熱風(fēng)干燥器排風(fēng)溫度約為325°C，濕度約為300?350g/kg干空氣，經(jīng)過氣/氣熱交換器預(yù)熱進(jìn)風(fēng)后，溫度仍然高達(dá)200?250°C，含有大量熱能。將這部分余熱加以利用很有必要性。
[0003]把低品位熱轉(zhuǎn)換為電能是一種極具潛力的應(yīng)用途徑。目前，已有研究人員研究應(yīng)用朗肯循環(huán)利用低品位熱發(fā)電的裝置，應(yīng)用低品位熱的朗肯涂布機(jī)發(fā)電機(jī)的研究主要關(guān)注于工質(zhì)對的改進(jìn)，例如利用氟利昂等有機(jī)物作為工質(zhì)以比較充分地利用溫度位比較低的低品位熱，或者利用二氧化碳為工質(zhì)充分利用液化天然氣所具有的低品位熱。通過這些新技術(shù)的研究開發(fā)，朗肯涂布機(jī)發(fā)電機(jī)在低品位熱利用方面的性能有了顯著改善，但是，這些研究開發(fā)工作，一直沒解決低品位熱驅(qū)動(dòng)朗肯涂布機(jī)發(fā)電機(jī)的凈發(fā)電效率低的嚴(yán)重缺陷。據(jù)初步計(jì)算，利用四氟乙烷為工質(zhì)的朗肯涂布機(jī)發(fā)電機(jī)，在冷凝溫度35° C條件下，在微循環(huán)泵的效率為55%、膨脹裝置的等熵效率為60%的條件下算，膨脹裝置每產(chǎn)生IkW的電中有約40%用于驅(qū)動(dòng)流體輸送泵，整個(gè)裝置凈發(fā)電效率僅為理想循環(huán)的約18%。從中可以看出，由于低品位熱驅(qū)動(dòng)朗肯涂布機(jī)發(fā)電機(jī)凈效率比較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于當(dāng)階常規(guī)發(fā)電機(jī)的約3545%,經(jīng)濟(jì)性很差。低品位熱驅(qū)動(dòng)朗肯涂布機(jī)發(fā)電機(jī)凈發(fā)電效率低的重要原因在于輸運(yùn)工作流體消耗了非常多的電能，因此，減少微循環(huán)泵輸運(yùn)工作流體的泵功具有非常重要的意義。
[0004]傳統(tǒng)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電利用循環(huán)泵做功引發(fā)循環(huán)發(fā)電，由于需要電力驅(qū)動(dòng)泵做功，效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]傳統(tǒng)涂布機(jī)有機(jī)發(fā)電效率較低，我們針對造紙廠涂布機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提供了一種微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng)，盡量多地利用涂布機(jī)干燥器的排風(fēng)余熱，使原有發(fā)電效率大大提升，使原有發(fā)電效率提升30% — 40%左右。
[0006]一種微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng)，包括流體輸運(yùn)單元、氣體冷凝單元和膨脹做功單元，所述流體輸運(yùn)單元包括微循環(huán)泵、單液體儲存裝置、涂布機(jī)排風(fēng)集熱器，所述的氣體冷凝單元包括冷凝裝置，所述的膨脹做功單元包括微型汽輪機(jī)和涂布機(jī)發(fā)電機(jī)；所述的單液體儲存裝置包括液體儲存裝置包括儲液罐、儲液罐入口處的第一流體閥、儲液罐液相出口處的第二流體閥和儲液罐氣相出口處的第三流體閥；所述的冷凝裝置的出口與微循環(huán)泵的入口相連；微循環(huán)泵的出口經(jīng)第一流體閥與儲液罐的入口相連；儲液罐的液相出口經(jīng)第二流體閥與涂布機(jī)排風(fēng)集熱器的入口相連；儲液罐的氣相出口經(jīng)第三流體閥與微型汽輪機(jī)的第二入口相連；涂布機(jī)排風(fēng)集熱器的出口與微型汽輪機(jī)的第一入口相連；微型汽輪機(jī)的蒸汽出口與冷凝裝置相連。
[0007]另一種微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng)，包括流體輸運(yùn)單元、氣體冷凝單元和膨脹做功單元，所述流體輸運(yùn)單元包括微循環(huán)泵、雙液體儲存裝置、涂布機(jī)排風(fēng)集熱器，所述的氣體冷凝單元包括冷凝裝置，所述的膨脹做功單元包括微型汽輪機(jī)和涂布機(jī)發(fā)電機(jī)；所述的雙液體儲存裝置包括第一儲液罐、第一儲液罐入口處的第一流體閥、第一儲液罐液相出口處的第二流體閥、第一儲液罐氣相出口處第三流體閥；第二儲液罐、第二儲液罐入口處的第四流體閥、第二儲液罐液相出口處的第五流體閥和第二儲液罐氣相出口處的第六流體閥；第一流體閥的出口與第一儲液罐的入口相連；第一儲液罐的液相出口與第二流體閥的入口相連，第二流體閥的出口與涂布機(jī)排風(fēng)集熱器的入口相連；第一儲液罐的氣相出口與第三流體閥的入口相連；第三流體閥的出口與微型汽輪機(jī)的第二入口相連；第四流體閥的出口與第二儲液罐的入口相連；第二儲液罐的液相出口與第五流體閥的入口相連；第五流體截止裝裝置的出口與涂布機(jī)排風(fēng)集熱器的入口相連；第二儲液罐的第二儲出口與第六流體閥的入口相連；第六流體閥的出口與微型汽輪機(jī)的第二入口相連；涂布機(jī)排風(fēng)集熱器的出口與微型汽輪機(jī)的第一入口相連。
[0008]所述的微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng)，每個(gè)儲液罐入口處、液相出口處和氣相出口處均設(shè)有獨(dú)立的流體閥；儲液罐之間并聯(lián)連接。
[0009]所述的冷凝裝置為具有儲液功能的換熱器。
[0010]本發(fā)明的有益效果:1)微循環(huán)泵輸運(yùn)流體僅消耗了極少的功，基本可以忽略，甚至可以不需要消耗機(jī)械功；2)低品位熱涂布機(jī)發(fā)電機(jī)的凈輸出電量得到很大的提高，低品位熱凈發(fā)電效率得到極大提高，經(jīng)濟(jì)性更好；3)發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡比簡單、運(yùn)行性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長以及維護(hù)費(fèi)用低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0012]圖1是本發(fā)明的單液體儲存裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的雙液體儲存裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1.微型汽輪機(jī)、2.涂布機(jī)排風(fēng)集熱器、3.冷凝裝置、4.微循環(huán)泵、5.第一儲液罐、6.第一流體截止閥、7.第二流體截止閥、8.第三流體截止閥、9.第二儲液罐、10.第四流體截止閥、11.第五流體截止閥、12.第六流體截止閥、13.涂布機(jī)發(fā)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
如圖1所示，采用由四氟乙烷為工作流體。液體儲存裝置由儲液罐5、第一流體截止閥
6、第二流體截止閥7和第三流體截止閥8組成。涂布機(jī)排風(fēng)集熱器2的出口與微型汽輪機(jī)I的第一入口相連；微型汽輪機(jī)I帶動(dòng)涂布機(jī)發(fā)電機(jī)13發(fā)電；微型汽輪機(jī)I的蒸汽出口與冷凝裝置3相連；冷凝裝置3的出口與微循環(huán)泵4的入口相連；微循環(huán)泵4的出口與第一流體截止閥6的入口相連；第一流體截止閥6的出口與儲液罐5的入口相連；儲液罐5的液相出口與第二流體截止閥7的入口相連；第二流體截止閥7的出口與涂布機(jī)排風(fēng)集熱器2的入口相連；儲液罐5的氣相出口與第三流體截止閥8的入口相連；第三流體截止閥8的出口與微型汽輪機(jī)I的第二入口相連。
[0014]工作流程如下:微循環(huán)泵4把冷凝后的工作流體經(jīng)第一流體截止閥6輸入儲液罐5。此時(shí)，第二流體截止閥7與第三流體截止閥8關(guān)閉。當(dāng)儲液罐5內(nèi)的工作流體上升到設(shè)定的液位高度后，第一流體截止閥6關(guān)閉，微循環(huán)泵4停止工作；第二流體截止閥7打開，儲液罐內(nèi)的流體依靠重力勢流入涂布機(jī)排風(fēng)集熱器2內(nèi)被低品位熱加熱產(chǎn)生蒸汽；蒸汽進(jìn)入微型汽輪機(jī)I做功，微型汽輪機(jī)I的出口蒸汽進(jìn)入冷凝裝置3被冷凝成液體，儲存于具有儲液功能的冷凝裝置中。當(dāng)儲液罐5內(nèi)的工作流體降低到設(shè)定的液位高度后，第二流體截止閥7關(guān)閉，第三流體截止閥8打開，儲液罐5內(nèi)的高壓工作流體蒸汽經(jīng)第三流體截止閥8和微型汽輪機(jī)I的第二入口流入微型汽輪機(jī)進(jìn)行二次做功，之后做功后的冷凝液體再次進(jìn)入冷凝裝置3。隨后，第三流體截止閥8關(guān)閉，完成了流體的一個(gè)循環(huán)。接著，開始第二個(gè)循環(huán)，打開第一流體截止閥6，啟動(dòng)微循環(huán)泵4，把冷凝后的工作流體輸入到儲液罐5，直到儲液罐5內(nèi)的液位達(dá)到設(shè)定的高度。本實(shí)施例采用單儲液罐結(jié)構(gòu)，間歇式地利用低品位熱發(fā)電，微循環(huán)泵的功耗可減少約85%，涂布機(jī)發(fā)電機(jī)的凈發(fā)電效率最大可提高約33%。
[0015]實(shí)施例2
如圖2所示，采用四氟乙烷為工作流體。該方案中有并聯(lián)的兩套液體儲存裝置，分別是第一儲液罐5、第一流體閥6、第二流體閥7、第三流體閥8、第二儲液罐9、第四流體閥10、第五流體閥11和第六流體閥12組成，其它部分與實(shí)施例1相同。第一流體閥7的出口與第一儲液罐5的入口相連；第一儲液罐5的液相出口與第二流體閥7的入口相連，第二流體閥7的出口與涂布機(jī)排風(fēng)集熱器2的入口相連；第一儲液罐5的氣相出口與第三流體閥8的入口相連；第三流體閥8的出口與微型汽輪機(jī)I的第二入口相連；第四流體閥10的出口與第二儲液罐9的入口相連；第二儲液罐9的液相出口與第五流體閥11的入口相連；第五流體截止裝裝置的出口與涂布機(jī)排風(fēng)集熱器2的入口相連；第二儲液罐9的氣相出口與第六流體閥12的入口相連；第六流體閥12的出口與微型汽輪機(jī)I的第二入口相連；涂布機(jī)排風(fēng)集熱器2的出口與微型汽輪機(jī)I的第一入口相連。
[0016]工作流程如下:當(dāng)?shù)谝粌σ汗?處于儲液狀態(tài)，第二儲液罐9處于輸液狀態(tài)時(shí):微循環(huán)泵4把冷凝后的工作流體經(jīng)第一流體閥6輸入第一儲液罐5，第二流體閥7與第三流體閥8關(guān)閉；第四流體閥10和第六流體閥12關(guān)閉，第五流體閥11打開，第二儲液罐9內(nèi)儲存的流體依靠重力勢經(jīng)第五流體閥11流入涂布機(jī)排風(fēng)集熱器2內(nèi)被低品位熱加熱產(chǎn)生蒸汽；蒸汽進(jìn)入微型汽輪機(jī)I做功，微型汽輪機(jī)I帶動(dòng)涂布機(jī)發(fā)電機(jī)13發(fā)電；微型汽輪機(jī)I的出口蒸汽進(jìn)入冷凝裝置3被冷凝成液體。當(dāng)?shù)谝粌σ汗?內(nèi)流體的液位上升到設(shè)定的液位高度，第二儲液罐9的液位降到設(shè)定的高度后，第二儲液罐9處于儲液狀態(tài)，第一儲液罐5處于輸液狀態(tài):第五流體閥11關(guān)閉，第六流體閥12打開，第二儲液罐9內(nèi)殘余的高壓流體由蒸汽經(jīng)微型汽輪機(jī)I的第二入口流入微型汽輪機(jī)I進(jìn)行二次做功，冷凝之后進(jìn)入冷凝裝置3，隨后，第六流體閥12關(guān)閉，第四流體閥10打開，冷凝裝置3內(nèi)被冷凝的工作流體被微循環(huán)泵4輸入到第二儲液罐9;隨后，第一流體閥6關(guān)閉，第二流體閥7打開，第一儲液罐5內(nèi)的流體依靠重力勢經(jīng)第二流體閥7流入涂布機(jī)排風(fēng)集熱器2內(nèi)，流體被低品位熱加熱產(chǎn)生蒸汽；蒸汽進(jìn)入微型汽輪機(jī)I做功，微型汽輪機(jī)I的出口蒸汽進(jìn)入冷凝裝置3被冷凝成液體。當(dāng)?shù)谝粌σ汗?內(nèi)的流體降低到設(shè)定的液位高度、第二儲液罐9內(nèi)的流體增加到設(shè)定的液位髙度后，第二儲液罐9又處于輸液狀態(tài)，第一儲液罐5則處于儲液狀態(tài)，與此同時(shí)，第一儲液罐5內(nèi)部殘余高壓氣體由第六截止閥12進(jìn)入微型汽輪機(jī)I中進(jìn)行二次做功，再進(jìn)入冷凝裝置3中，至此完成了一次循環(huán)。本實(shí)施例采用雙儲液器結(jié)構(gòu)，可以連續(xù)地利用低品位熱，連續(xù)地輸出電能，微循環(huán)泵的功耗大約可以減少95%，涂布機(jī)發(fā)電機(jī)的凈發(fā)電效率大約可以提髙40%。
[0017]冷凝裝置3是一種具有儲液功能的換熱器，可以是列管式、套管式，也可以是其它形式，其換熱管可以是普通管，也可以是強(qiáng)化管。儲液罐、涂布機(jī)排風(fēng)集熱器為耐壓容器，其材料可以是碳鋼、不銹鋼、銅，也可以是其他材料。三個(gè)流體閥是阻止流體在流體通道內(nèi)的流動(dòng)，可以是自動(dòng)或手動(dòng)閥。微循環(huán)泵的作用是把流體從冷凝裝置輸入到儲液罐，它可以是離心式、葉片式，也可以是其他液體輸送泵。
[0018]采用單儲液罐結(jié)構(gòu)，可以間歇式地利用低品位熱發(fā)電，當(dāng)采用雙儲液罐結(jié)構(gòu)或多儲液罐結(jié)構(gòu)時(shí)，可以連續(xù)地利用低品位熱發(fā)電。
【權(quán)利要求】
1.一種微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng)，其特征在于，包括流體輸運(yùn)單元、氣體冷凝單元和膨脹做功單元，所述流體輸運(yùn)單元包括微循環(huán)泵、單液體儲存裝置、涂布機(jī)排風(fēng)集熱器，所述的氣體冷凝單元包括冷凝裝置，所述的膨脹做功單元包括微型汽輪機(jī)和涂布機(jī)發(fā)電機(jī)；所述的單液體儲存裝置包括液體儲存裝置包括儲液罐、儲液罐入口處的第一流體閥、儲液罐液相出口處的第二流體閥和儲液罐氣相出口處的第三流體閥；所述的冷凝裝置的出口與微循環(huán)泵的入口相連；微循環(huán)泵的出口經(jīng)第一流體閥與儲液罐的入口相連；儲液罐的液相出口經(jīng)第二流體閥與涂布機(jī)排風(fēng)集熱器的入口相連；儲液罐的氣相出口經(jīng)第三流體閥與微型汽輪機(jī)的第二入口相連；涂布機(jī)排風(fēng)集熱器的出口與微型汽輪機(jī)的第一入口相連；微型汽輪機(jī)的蒸汽出口與冷凝裝置相連。
2.一種微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng)，其特征在于，包括流體輸運(yùn)單元、氣體冷凝單元和膨脹做功單元，所述流體輸運(yùn)單元包括微循環(huán)泵、雙液體儲存裝置、涂布機(jī)排風(fēng)集熱器，所述的氣體冷凝單元包括冷凝裝置，所述的膨脹做功單元包括微型汽輪機(jī)和涂布機(jī)發(fā)電機(jī)；所述的雙液體儲存裝置包括第一儲液罐、第一儲液罐入口處的第一流體閥、第一儲液罐液相出口處的第二流體閥、第一儲液罐氣相出口處第三流體閥；第二儲液罐、第二儲液罐入口處的第四流體閥、第二儲液罐液相出口處的第五流體閥和第二儲液罐氣相出口處的第六流體閥；第一流體閥的出口與第一儲液罐的入口相連；第一儲液罐的液相出口與第二流體閥的入口相連，第二流體閥的出口與涂布機(jī)排風(fēng)集熱器的入口相連；第一儲液罐的氣相出口與第三流體閥的入口相連；第三流體閥的出口與微型汽輪機(jī)的第二入口相連；第四流體閥的出口與第二儲液罐的入口相連；第二儲液罐的液相出口與第五流體閥的入口相連；第五流體截止裝裝置的出口與涂布機(jī)排風(fēng)集熱器的入口相連；第二儲液罐的第二儲出口與第六流體閥的入口相連；第六流體閥的出口與微型汽輪機(jī)的第二入口相連；涂布機(jī)排風(fēng)集熱器的出口與微型汽輪機(jī)的第一入口相連；微型汽輪機(jī)的蒸汽出口與冷凝裝置相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)儲液罐入口處、液相出口處和氣相出口處均設(shè)有獨(dú)立的流體閥；儲液罐之間并聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微循環(huán)有機(jī)蒸發(fā)發(fā)電涂布機(jī)排風(fēng)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷凝裝置為具有儲液功能的換熱器。
【文檔編號】B05C11/00GK103883367SQ201410055072
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】李煒恒, 張吉, 李佳碧, 唐思遠(yuǎn), 周聰聰, 豐碧泓, 陳慧儀 申請人:浙江大學(xué)