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一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:5226430閱讀:318來源:國知局
專利名稱:一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及一種石灰窯煙氣余熱回收利用系統(tǒng),具體涉及一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)
工業(yè)生產(chǎn)中,300°C以上的廢熱大多已被各種方法回收再利用,而300°C以下的低溫廢熱由于技術(shù)和成本等相關(guān)問題而沒有被充分利用。石灰窯的煙氣組成包括燃料燃燒生成廢氣、燃料燃燒過??諝?、物料(生料)分解生成廢氣、生料蒸發(fā)水分生成廢氣和燃燒系統(tǒng)漏風(fēng)量。通常情況下,石灰窯的廢熱煙氣溫度低于250°C,該部分余熱由于溫度過低、換熱效果不夠理想而直接排放至空氣,不但浪費能源,而且污染環(huán)境。對于低品位的焓熱,有機朗肯循環(huán)與常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)相比有很多優(yōu)點。最顯著的特點是,相對水蒸氣而言,有機工質(zhì)的沸點低,在壓力不太高(0.2 1.5MPa左右),溫度較低(100°C、甚至40 50°C)的條件下就可以汽化成為蒸氣,從而可以將原來廢棄的低品位熱能再生后以電能的形式輸出。目前,有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)已經(jīng)在太陽能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、海水溫差發(fā)電以及工業(yè)廢熱發(fā)電等發(fā)面得到了應(yīng)用。但是,對于石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電,還沒有相關(guān)的應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為解決現(xiàn)有石灰窯排出的高溫?zé)煔庵苯优欧诺酱髿?,造成環(huán)境污染以及煙氣中的余熱未被利用,造成能源浪費的問題,進而提供一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā) 電系統(tǒng)。本實用新型為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本實用新型的一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng),所述煙氣系統(tǒng)包括煙氣換熱器、電除塵裝置和引風(fēng)機,煙氣換熱器的煙氣進口端用于連接石灰窯的煙氣排出端,煙氣換熱器的煙氣出口端與電除塵裝置連通,電除塵裝置與引風(fēng)機的引風(fēng)端連通,引風(fēng)機的出風(fēng)端用于連接煙 ;所述熱水系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、預(yù)熱器和熱水泵,煙氣換熱器的熱水出口端通過熱水泵與蒸發(fā)器的熱水進口端連通,蒸發(fā)器的熱水出口端與預(yù)熱器的熱水進口端連通,預(yù)熱器的熱水出口端與煙氣換熱器的熱水進口端連通;所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括有機透平、回?zé)崞?、汽液分離器、有機工質(zhì)罐、有機工質(zhì)泵、發(fā)電機和至少兩個冷凝器,蒸發(fā)器的有機蒸汽出口端與汽液分離器的進口端連通,汽液分離器的進口端與有機透平的進口端連通,有機透平的出口端與回?zé)崞鞯牡谝贿M口端連通,有機透平與發(fā)電機連通,回?zé)崞鞯牡谝怀隹诙撕推悍蛛x器的液體出口端分別與每個冷凝器的有機工質(zhì)進口端連通,至少兩個冷凝器并聯(lián)設(shè)置,每個冷凝器的有機工質(zhì)出口端均與有機工質(zhì)罐的進口端連通,有機工質(zhì)罐的出口端通過有機工質(zhì)泵與回?zé)崞鞯牡诙M口端連通,回?zé)崞鞯牡诙隹诙伺c預(yù)熱器的有機工質(zhì)進口端連通,預(yù)熱器的有機工質(zhì)出口端與蒸發(fā)器的有機工質(zhì)進口端連通;所述冷卻系統(tǒng)包括冷水泵和冷卻塔,冷卻塔的出水端通過冷水泵與每個冷凝器的冷水進口端連通,每個冷凝器的冷水出口端均與冷卻塔的進水端連通。本實用新型的有益效果是:一、本實用新型利用溫差傳熱原理,利用石灰窯的高溫?zé)煔獾牡推肺荒芰?,借助有機朗肯循環(huán),這部分低溫廢熱會通過低沸點有機工質(zhì)轉(zhuǎn)化成電能,為避免石灰窯所排放煙塵與有機工質(zhì)有直接接觸,而采用間接蒸發(fā),即使用中間熱水系統(tǒng)間接換熱來加熱低沸點的有機工質(zhì)產(chǎn)生微過熱的有機工質(zhì)蒸汽(汽液混合),有機工質(zhì)蒸汽進入有機透平膨脹做功,帶動發(fā)電機發(fā)電,一方面降低了石灰窯排煙溫度,達到了節(jié)能減排,降低環(huán)境污染的目的,另一方面實現(xiàn)了石灰窯的煙氣余熱發(fā)電,緩解了石灰窯日常用電壓力;最終達到余熱的充分回收利用,有效的提高了系統(tǒng)整體的熱量總回收利用效率,二、本實用新型低品位熱能回收所發(fā)的電量屬于高品位能,用途廣泛,提高了整個系統(tǒng)的熱能利用效率,本實用新型的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)進一步增加15%到20%熱能的回收比例,總的發(fā)電效率提高了 10^-22%,總的發(fā)電量得到了大大提高。

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一:結(jié)合圖1說明本實施方式,本實施方式的一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng),所述煙氣系統(tǒng)包括煙氣換熱器1、電除塵裝置2和引風(fēng)機14,煙氣換熱器I的煙氣進口端1-1用于連接石灰窯20的煙氣排出端,煙氣換熱器I的煙氣出口端1-2與電除塵裝置2連通,電除塵裝置2與引風(fēng)機14的引風(fēng)端連通,引風(fēng)機14的出風(fēng)端用于連接煙囪21 ;所述熱水系統(tǒng)包括蒸發(fā)器3、預(yù)熱器4和熱水泵12,煙氣換熱器I的熱水出口端1-4通過熱水泵12與蒸發(fā)器3的熱水進口端 3-1連通,蒸發(fā)器3的熱水出口端3-2與預(yù)熱器4的熱水進口端4-1連通,預(yù)熱器4的熱水出口端4-2與煙氣換熱器I的熱水進口端1-3連通;所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括有機透平8、回?zé)崞?、汽液分離器7、有機工質(zhì)罐5、有機工質(zhì)泵13、發(fā)電機22和至少兩個冷凝器9,蒸發(fā)器3的有機蒸汽出口端3-4與汽液分離器7的進口端7-1連通,汽液分離器7的進口端7-1與有機透平8的進口端8-1連通,有機透平8的出口端8-2與回?zé)崞?的第一進口端6-1連通,有機透平8與發(fā)電機22連通,回?zé)崞?的第一出口端6-2和汽液分離器7的液體出口端7-2分別與每個冷凝器9的有機工質(zhì)進口端9-1連通,至少兩個冷凝器9并聯(lián)設(shè)置,每個冷凝器9的有機工質(zhì)出口端9-2均與有機工質(zhì)罐5的進口端5-1連通,有機工質(zhì)罐5的出口端5-2通過有機工質(zhì)泵13與回?zé)崞?的第二進口端6-3連通,回?zé)崞?的第二出口端6-4與預(yù)熱器4的有機工質(zhì)進口端4_3連通,預(yù)熱器4的有機工質(zhì)出口端4-4與蒸發(fā)器3的有機工質(zhì)進口端3-3連通;所述冷卻系統(tǒng)包括冷水泵10和冷卻塔11,冷卻塔11的出水端通過冷水泵與每個冷凝器9的冷水進口端9-3連通,每個冷凝器9的冷水出口端9-4均與冷卻塔11的進水端連通。本實施方式的有機工質(zhì)可選用五氟丙烷(R245fa)、R245ca、四氟乙烷(R134a)或R123。[0013]具體實施方式
二:結(jié)合圖1說明本實施方式,本實施方式所述蒸發(fā)器3為板式換熱器。如此設(shè)置,換熱效率高,滿足實際需要。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:結(jié)合圖1說明本實施方式,本實施方式所述預(yù)熱器4為板式換熱器。如此設(shè)置,預(yù)熱效果好,滿足實際需要。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四:結(jié)合圖1說明本實施方式,本實施方式所述至少兩個冷凝器9均為板式換熱器。如此設(shè)置,換熱效果好,冷凝充分,滿足實際需要。其它與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五:結(jié)合圖1說明本實施方式,本實施方式所述冷凝器9的數(shù)量為兩個。如此設(shè)置,有效地減輕單臺換熱器的換熱負載,滿足實際需要。其它與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
六:結(jié)合圖1說明本實施方式,本實施方式所述煙氣系統(tǒng)還包括三通擋板閥15和兩個蝶閥16,石灰窯20的煙氣排出端與煙氣換熱器I的煙氣進口端1-1連通的管路上安裝有三通擋板閥15和一個蝶閥16,煙氣換熱器I的煙氣出口端1-2與電除塵裝置2連通的管路上安裝另一個蝶閥16,石灰窯20的煙氣排出端通過三通擋板閥15與電除塵裝置2連通。如此設(shè)置,便于控制和正常運行,滿足實際需要。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
七:結(jié)合圖1說明本實施方式,本實施方式所述熱水系統(tǒng)還包括兩個第一截止閥17,蒸發(fā)器3的熱水出口端3-2與預(yù)熱器4的熱水進口端4-1連通的管路上安裝有一個第一截止閥17,預(yù)熱器4的熱水出口端4-2與煙氣換熱器I的熱水進口端1-3連通的管路上安裝有一個第一截止閥17。如此設(shè)置,便于控制和正常運行,滿足實際需要。其它與具體實施方式
一或二相同。具體實施方 式八:結(jié)合圖1說明本實施方式,本實施方式所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括四個第二截止閥18,汽液分離器7的液體出口端7-2通過安裝一個第二截止閥18與每個冷凝器9的有機工質(zhì)進口端9-1連通,有機透平8的出口端與回?zé)崞?的第一進口端6-1連通的管路上安裝有一個第二截止閥18,有機工質(zhì)罐5的出口端5-2與有機工質(zhì)泵13連通的管路上安裝有一個第二截止閥18,有機工質(zhì)泵13與回?zé)崞?的第二進口端6-3連通的管路上安裝有一個第二截止閥18。如此設(shè)置,便于控制和正常運行,滿足實際需要。其它與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
九:結(jié)合圖1說明本實施方式,本實施方式所述冷卻系統(tǒng)還包括第三截止閥19,冷卻塔11的進水端安裝有一個第三截止閥19與每個冷凝器9的冷水出口端9-4連通。如此設(shè)置,便于控制,保持正常運行,滿足實際需要。其它與具體實施方式
一相同。實施例:現(xiàn)以一座SP-ASK300鋼筒機立窯為例。該窯每天的設(shè)計產(chǎn)量可達192噸,煙氣平均溫度可達到250°C,流量為20000Nm3/h。有機工質(zhì)采用五氟丙烷(R245fa),蒸發(fā)器、預(yù)熱器和冷凝器均采用板式換熱器,運行后,有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)增加18%熱能的回收比例,總的發(fā)電效率提高了 20%。工作過程結(jié)合圖1說明,石灰窯20的廢氣排出后先通過管道匯集起來,然后從煙氣換熱器I進入,將其中的低溫余熱轉(zhuǎn)換到熱水系統(tǒng)中的高壓熱水中,經(jīng)熱交換出來的煙氣連接至電除塵裝置2進行除塵后經(jīng)引風(fēng)機14和煙囪21排出至大氣;熱水系統(tǒng)中,經(jīng)煙氣換熱器I加熱的熱水經(jīng)熱水泵12分別進入蒸發(fā)器3和預(yù)熱器4,與進入預(yù)熱器4和蒸發(fā)器3的有機工質(zhì)發(fā)生熱交換后,而后返回至煙氣換熱器I再次進行熱交換完成一個循環(huán);有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)中,有機工質(zhì)通過有機工質(zhì)泵13從有機工質(zhì)罐5開始循環(huán),首先進入回?zé)崞?中,回?zé)崞?與預(yù)熱器4相連,預(yù)熱器4與蒸發(fā)器3相連,之后經(jīng)過汽液分離器7后,蒸汽進入低沸點有機透平8膨脹做工帶動發(fā)電機22發(fā)電,有機透平8內(nèi)做工后的乏汽經(jīng)回?zé)崞?,而后分別進入冷卻系統(tǒng)中并列的兩個冷凝器9,兩個冷凝器的出口連接至有機工質(zhì)罐,有機工質(zhì)返回至有機工質(zhì)罐完成一個完整的有機朗肯循環(huán);冷卻水系統(tǒng)中,兩個冷凝器9分別通過冷水泵10和冷卻塔1 1進行冷卻,形成完整的冷卻水循環(huán)。
權(quán)利要求1.一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng),其特征在于:所述回收發(fā)電系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng),所述煙氣系統(tǒng)包括煙氣換熱器(I)、電除塵裝置(2)和引風(fēng)機(14),煙氣換熱器(I)的煙氣進口端(1-1)用于連接石灰窯(20)的煙氣排出端,煙氣換熱器(I)的煙氣出口端(1-2)與電除塵裝置(2)連通,電除塵裝置⑵與引風(fēng)機(14)的引風(fēng)端連通,引風(fēng)機(14)的出風(fēng)端用于連接煙囪(21);所述熱水系統(tǒng)包括蒸發(fā)器(3)、預(yù)熱器(4)和熱水泵(12),煙氣換熱器(I)的熱水出口端(1-4)通過熱水泵(12)與蒸發(fā)器(3)的熱水進口端(3-1)連通,蒸發(fā)器(3)的熱水出口端(3-2)與預(yù)熱器(4)的熱水進口端(4-1)連通,預(yù)熱器(4)的熱水出口端(4-2)與煙氣換熱器(I)的熱水進口端(1-3)連通; 所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括有機透平(8)、回?zé)崞鳌?、汽液分離器(7)、有機工質(zhì)罐(5)、有機工質(zhì)泵(13)、發(fā)電機(22)和至少兩個冷凝器(9),蒸發(fā)器(3)的有機蒸汽出口端(3-4)與汽液分離器(7)的進口端(7-1)連通,汽液分離器(7)的進口端(7-1)與有機透平(8)的進口端(8-1)連通,有機透平⑶的出口端(8-2)與回?zé)崞?6)的第一進口端(6-1)連通,有機透平⑶與發(fā)電機(22)連通,回?zé)崞?6)的第一出口端(6-2)和汽液分離器(7)的液體出口端(7-2)分別與每個冷凝器(9)的有機工質(zhì)進口端(9-1)連通,至少兩個冷凝器(9)并聯(lián)設(shè)置,每個冷凝器(9)的有機工質(zhì)出口端(9-2)均與有機工質(zhì)罐(5)的進口端(5-1)連通,有機工質(zhì)罐(5)的出口端(5-2)通過有機工質(zhì)泵(13)與回?zé)崞鳌?的第二進口端(6-3)連通,回?zé)崞?6)的第二出口端(6-4)與預(yù)熱器(4)的有機工質(zhì)進口端(4-3)連通,預(yù)熱器(4)的有機工質(zhì)出口端(4-4)與蒸發(fā)器(3)的有機工質(zhì)進口端(3-3)連通;所述冷卻系統(tǒng)包括冷水泵(10)和冷卻塔(11),冷卻塔(11)的出水端通過冷水泵與每個冷凝器(9)的冷水進口端(9-3)連通,每個冷凝器(9)的冷水出口端(9-4)均與冷卻塔(11)的進水端連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng),其特征在于:所述蒸發(fā)器(3)為板式換熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng),其特征在于:所述預(yù)熱器(4)為板式換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng),其特征在于:所述至少兩個冷凝器(9)均為板式換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng),其特征在于:所述冷凝器(9)的數(shù)量為兩個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng),其特征在于:所述煙氣系統(tǒng)還包括三通擋板閥(15)和兩個蝶閥(16),石灰窯(20)的煙氣排出端與煙氣換熱器(I)的煙氣進口端(1-1)連通的管路上安裝有三通擋板閥(15)和一個蝶閥(16),煙氣換熱器(I)的煙氣出口端(1-2)與電除塵裝置(2)連通的管路上安裝另一個蝶閥(16),石灰窯(20)的煙氣排出端通過三通擋板閥(15)與電除塵裝置(2)連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng),其特征在于:所述熱水系統(tǒng)還包括兩個第一截止閥(17),蒸發(fā)器(3)的熱水出口端(3-2)與預(yù)熱器(4)的熱水進口端(4-1)連通的管路上安裝有一個第一截止閥(17),預(yù)熱器(4)的熱水出口端(4-2)與煙氣換熱器(I)的熱水進口端(1-3)連通的管路上安裝有一個第一截止閥(17)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng),其特征在于:所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括四個第二截止閥(18),汽液分離器(7)的液體出口端(7-2)通過安裝一個第二截止閥(18)與每個冷凝器(9)的有機工質(zhì)進口端(9-1)連通,有機透平(8)的出口端與回?zé)崞鳌?的第一進口端(6-1)連通的管路上安裝有一個第二截止閥(18),有機工質(zhì)罐(5)的出口端(5-2)與有機工質(zhì)泵(13)連通的管路上安裝有一個第二截止閥(18),有機工質(zhì)泵(13)與回?zé)崞?6)的第二進口端(6-3)連通的管路上安裝有一個第二截止閥(18)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng),其特征在于:所述冷卻系統(tǒng)還包括第三截止閥(19),冷卻塔(11)的進水端安裝有一個第三截止閥(19)與每個冷 凝器(9)的冷水出口端(9-4)連通。
專利摘要一種基于有機朗肯循環(huán)的石灰窯煙氣余熱回收發(fā)電系統(tǒng),它涉及一種石灰窯煙氣余熱回收利用系統(tǒng),以解決現(xiàn)有石灰窯排出的高溫?zé)煔庵苯优欧诺酱髿?,造成環(huán)境污染以及煙氣中的余熱未被利用,造成能源浪費的問題,它包括煙氣系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng),所述煙氣系統(tǒng)包括煙氣換熱器、電除塵裝置和引風(fēng)機;所述熱水系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、預(yù)熱器和熱水泵;所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括有機透平、回?zé)崞?、汽液分離器、有機工質(zhì)罐、有機工質(zhì)泵、發(fā)電機和至少兩個冷凝器,有機工質(zhì)罐的出口端通過有機工質(zhì)泵與回?zé)崞鞯牡诙M口端連通;所述冷卻系統(tǒng)包括冷水泵和冷卻塔。本實用新型用于石灰窯的煙氣余熱回收。
文檔編號F01K27/00GK203132371SQ201320141409
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者金春南, 欒海峰, 楊志丹, 袁智威, 姜昊, 顏曉江 申請人:哈爾濱廣瀚新能動力有限公司
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