本實用新型屬于機械領(lǐng)域，具體涉及一種螺桿膨脹機余熱發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

采用渦輪發(fā)電系統(tǒng)作為大型高溫余熱發(fā)電設備已日趨成熟,但是大量工業(yè)低溫余熱的回收利用仍處于初級階段,市場需求量大;在冶金和鋼鐵企業(yè)，僅回收鋼鐵企業(yè)的沖渣廢熱水（8 0 - 9 0 ℃）一項，每年就可以為每個企業(yè)帶來2 MW到4.5 MW的電能，國家目前有允許不拘形式的小型發(fā)電變網(wǎng)政策,對于世界最大鋼鐵產(chǎn)量的我國來說，開發(fā)低溫余熱發(fā)電技術(shù),其社會效益和經(jīng)濟效益是不可估量的; 采用雙循環(huán)朗肯循環(huán)技術(shù),選用相應的有機液態(tài)工質(zhì)來吸收低溫余熱,再通過螺桿膨脹機來發(fā)電,對節(jié)能和環(huán)保具有十分重要的意義;螺桿膨脹機具有四個主要的技術(shù)特點：熱源適應范圍非常寬廣,變工況能力好, 維護費用低,使用管理方便; 市場需要這類效率高,自身耗功小,安全可靠,制造成本低的低溫余熱發(fā)電裝置。

目前常規(guī)的朗肯循環(huán)系統(tǒng)見圖1, 系統(tǒng)中主要包含:螺桿膨脹機1, 潤滑油輸送泵2, 油氣分離器3, 冷凝器4, 工質(zhì)增壓泵5, 蒸發(fā)器6, 發(fā)電機7, 冷凝水泵8, 冷卻塔9;

冷凝器冷卻后的有機液態(tài)工質(zhì),經(jīng)工質(zhì)增壓泵5增壓后成為低溫高壓的液體,通過蒸發(fā)器6吸熱汽化后變成高溫高壓的過熱或飽和汽體,進入螺桿膨脹機1降壓放熱做功,將熱能轉(zhuǎn)化為機械能,推動螺桿旋轉(zhuǎn),帶動發(fā)電機7發(fā)電,實現(xiàn)機械能向電能的轉(zhuǎn)換,從膨脹機排出的工質(zhì)氣體經(jīng)冷凝器4冷卻后又重新變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊簯B(tài)工質(zhì),完成整個有機朗肯循環(huán)(ORC);冷凝水泵8從冷卻塔9吸入低溫水，經(jīng)過冷凝器與循環(huán)工質(zhì)做熱交換，溫度升高后的水重新送到冷卻塔9中做飛濺散熱降溫；在圖1中，工質(zhì)增壓泵5和冷凝水泵8在正常運轉(zhuǎn)時均需要外界電機驅(qū)動運轉(zhuǎn)，增加了系統(tǒng)的能源消耗和制造成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的主要目的在于提供一種螺桿膨脹機余熱發(fā)電裝置。

為實現(xiàn)前述實用新型目的，本實用新型采用的技術(shù)方案包括：

本實用新型提供了一種螺桿膨脹機余熱發(fā)電裝置，其包括

發(fā)電機；

載有工質(zhì)的管道；

冷凝器，對管道中的工質(zhì)進行冷卻；

工質(zhì)增壓系統(tǒng)，對冷凝器冷卻后的液態(tài)工質(zhì)進行增壓，使得工質(zhì)成為低溫高壓的液體；

蒸發(fā)器，對工質(zhì)增壓系統(tǒng)出來的液體加熱蒸發(fā)，使得所述的工質(zhì)成為高溫高壓的氣體；

螺桿膨脹機，吸收蒸發(fā)器送出的高溫高壓氣體，使該螺桿膨脹機膨脹降壓放熱做功，進而帶動發(fā)電機發(fā)電；

油氣分離器，將螺桿膨脹機排出的油氣混合物進行分離，使得低壓的工質(zhì)氣體再次進入所述的冷凝器冷卻成低溫液態(tài)工質(zhì)；

潤滑油輸送泵，用于從油氣分離器中吸取潤滑油，增壓后輸送到螺桿膨脹機中；

所述的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括冷卻水塔和可驅(qū)動冷卻水循環(huán)流動的冷凝水泵，且該冷凝水泵與所述的發(fā)電機連接；

所述的工質(zhì)增壓系統(tǒng)包括經(jīng)管道連接的工質(zhì)增壓泵、單向閥和壓力繼電器。

在一些實施方案之中，所述的冷凝器與所述發(fā)電機的連接方式為鑲嵌式連接或變送機構(gòu)連接中的任一種或兩種以上的集合。

在一些實施方案之中，所述的工質(zhì)增壓系統(tǒng)包括第一工質(zhì)增壓泵和第二工質(zhì)增壓泵，且所述的第一工質(zhì)增壓泵和第二工質(zhì)增壓泵并聯(lián)安裝。

在一些較為具體的實施方案之中，所述第一工質(zhì)增壓泵和第二工質(zhì)增壓泵的出口管路上均設有用于防止工質(zhì)回流的單向閥。

在一些較為具體的實施方案之中，所述的第一工質(zhì)增壓泵和/或所述第二工質(zhì)增壓泵的高、低腔室內(nèi)設有可調(diào)安全閥和/或溢流閥。

在一些實施方案之中，所述的第一工質(zhì)增壓泵和/或第二工質(zhì)增壓泵采用齒輪泵、刮片泵或柱塞泵中的任意一種。

在一些實施方案之中，所述的第二工質(zhì)增壓泵由所述螺桿膨脹機驅(qū)動。

在一些實施方案之中，所述第二工質(zhì)增壓泵與所述螺桿膨脹機驅(qū)動通過軸頭螺紋旋入式、凸臺鑲嵌式、齒輪傳動連接、聯(lián)軸器連接中的任意一種方式連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點包括：

本實用新型提供了一種螺桿膨脹機余熱發(fā)電裝置，通過取消冷凝水泵外接電機驅(qū)動，增加的一臺工質(zhì)增壓泵，工質(zhì)增壓泵和冷凝水泵由螺桿膨脹機及發(fā)電機直接驅(qū)動，減少能量轉(zhuǎn)換帶來的損失，降低了系統(tǒng)能耗的投入，在系統(tǒng)工況有特定需求時，可以2臺工質(zhì)增壓泵同時并聯(lián)運行，最大限度的利用熱效率和提高發(fā)電效率，提高了整個系統(tǒng)的經(jīng)濟合理性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中螺桿膨脹機低溫余熱發(fā)電裝置示意圖；

圖2為本實用新型一典型實施方案之中一種螺桿膨脹機余熱發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型一典型實施方案之中一種螺桿膨脹機余熱發(fā)電裝置的螺桿膨脹機自帶工質(zhì)增壓泵示意圖；

圖4為圖3的A-A向視圖；

附圖標記說明：1. 螺桿膨脹機；2. 潤滑油輸送泵；3. 油氣分離器；4. 冷凝器；5-1.第一工質(zhì)增壓泵；5-2. 第二工質(zhì)增壓泵；6. 蒸發(fā)器；7. 發(fā)電機；8. 冷凝水泵；9. 冷卻水塔；10. 壓力繼電器；11. 單向閥； 101. 膨脹機殼體；102. 陽轉(zhuǎn)子；103. 陰轉(zhuǎn)子；104. 泵殼；105. 葉片；106. 葉片泵轉(zhuǎn)子；107. 安全閥；108. 彈簧；109. 彈簧座；110. 調(diào)節(jié)螺釘；111. 鎖緊螺母；112. 葉片泵定子。

具體實施方式

下文將對本實用新型的技術(shù)方案作更為詳盡的解釋說明。但是，應當理解，在本實用新型范圍內(nèi)，本實用新型的上述各技術(shù)特征和在下文（如實施例）中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

如圖所示：一種螺桿膨脹機余熱發(fā)電裝置，其包括

發(fā)電機7；

載有工質(zhì)的管道；

冷凝器4，對管道中的工質(zhì)進行冷卻；

工質(zhì)增壓系統(tǒng)，對冷凝器4冷卻后的液態(tài)工質(zhì)進行增壓，使得工質(zhì)成為低溫高壓的液體；

蒸發(fā)器6，對工質(zhì)增壓系統(tǒng)出來的液體加熱蒸發(fā)，使得所述的工質(zhì)成為高溫高壓的氣體；

螺桿膨脹機1，吸收蒸發(fā)器6送出的高溫高壓氣體，使該螺桿膨脹機1膨脹降壓放熱做功，進而帶動發(fā)電機7發(fā)電；

油氣分離器3，將螺桿膨脹機1排出的油氣混合物進行分離，使得低壓的工質(zhì)氣體再次進入所述的冷凝器4冷卻成低溫液態(tài)工質(zhì)；

潤滑油輸送泵2，用于從油氣分離器3中吸取潤滑油，增壓后輸送到螺桿膨脹機1中；

所述的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括冷卻水塔9和可驅(qū)動冷卻水循環(huán)流動的冷凝水泵8，且該冷凝水泵8與所述的發(fā)電機7連接；

所述的工質(zhì)增壓系統(tǒng)包括經(jīng)管道連接的工質(zhì)增壓泵、單向閥11和壓力繼電器10。

在一些實施方案之中，所述的冷凝器4與所述發(fā)電機7的連接方式為鑲嵌式連接或變送機構(gòu)連接中的任一種或兩種以上的集合。

在一些實施方案之中，所述的工質(zhì)增壓系統(tǒng)包括第一工質(zhì)增壓泵5-1和第二工質(zhì)增壓泵5-2，且所述的第一工質(zhì)增壓泵5-1和第二工質(zhì)增壓泵5-2并聯(lián)安裝。

在一些較為具體的實施方案之中，所述第一工質(zhì)增壓泵5-1和第二工質(zhì)增壓泵5-2的出口管路上均設有用于防止工質(zhì)回流的單向閥11。

在一些較為具體的實施方案之中，所述的第一工質(zhì)增壓泵5-1和/或所述第二工質(zhì)增壓泵5-2的高、低腔室內(nèi)設有可調(diào)安全閥和/或溢流閥。

在一些實施方案之中，所述的第一工質(zhì)增壓泵5-1和/或第二工質(zhì)增壓泵5-2采用齒輪泵、刮片泵或柱塞泵中的任意一種。

在一些實施方案之中，所述的第二工質(zhì)增壓泵5-2由所述螺桿膨脹機1驅(qū)動。

在一些實施方案之中，所述第二工質(zhì)增壓泵5-2與所述螺桿膨脹機1驅(qū)動通過軸頭螺紋旋入式、凸臺鑲嵌式、齒輪傳動連接、聯(lián)軸器連接中的任意一種方式連接。

實施例1

參照附圖說明的實施方式,圖2和圖3所示，一種具有本實用新型的螺桿膨脹機余熱發(fā)電裝置, 包括螺桿膨脹機1,與所述螺桿膨脹機1連接的用于提供壓縮機潤滑油的潤滑油輸送泵2，設置在所述螺桿膨脹機1后端與所述潤滑油輸送泵2連接的用于分離工質(zhì)和潤滑油的油氣分離器3，與所述油氣分離器3連接的用于冷凝工質(zhì)的冷凝器4，與所述冷凝器4連接的用于進行工質(zhì)與熱源介質(zhì)熱交換的蒸發(fā)器6；及與所述螺桿膨脹機1依次連接的發(fā)電機7和用于循環(huán)工質(zhì)的冷凝的冷凝水泵8；所述螺桿膨脹機1由陰轉(zhuǎn)子和陽轉(zhuǎn)子收納于螺桿膨脹機1殼體內(nèi)互相嚙合的組合而成;

還包括設置在所述冷凝器4和所述蒸發(fā)器6之間的由電機驅(qū)動的第一工質(zhì)增壓泵5-1，及由所述螺桿膨脹機1驅(qū)動的第二工質(zhì)增壓泵5-2。

在本實用新型中，所述螺桿膨脹機低溫余熱發(fā)電裝置,其中，所述冷凝水泵8由所述發(fā)電機7直接驅(qū)動。

其中，所述冷凝器4與所述發(fā)電機7的連接方式為鑲嵌式連接和變送機構(gòu)連接中的任一種連接方式連接。即冷凝水泵8由發(fā)電機7通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動，其連接方式可以是軸頭螺紋旋入式或凸臺鑲嵌式連接，可以是齒輪傳動連接，也可以是聯(lián)軸器（硬性、彈性、鏈輪）連接或其它變送機構(gòu)連接；第二工質(zhì)增壓泵5-2與膨脹機1轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動，從而降低制造維護成本，減少能量轉(zhuǎn)換損失，提高發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟合理性。

所述螺桿膨脹機低溫余熱發(fā)電裝置,其中，所述第一工質(zhì)增壓泵5-1和第二工質(zhì)增壓泵5-2均由泵體、管路系統(tǒng)、出口管路單向閥11、壓力繼電器10組成。

具體的，所述螺桿膨脹機1低溫余熱發(fā)電裝置,其中，所述第一工質(zhì)增壓泵5-1與所述第二工質(zhì)增壓泵5-2并聯(lián)安裝，所述第一工質(zhì)增壓泵5-1與所述第二工質(zhì)增壓泵5-2的出口管路均設有用于防止工質(zhì)回流的單向閥11。在兩臺工質(zhì)增壓泵的出口管路上，均設有單向閥11，防止工質(zhì)回流，保證系統(tǒng)的可靠性和安全性。

進一步的，所述螺桿膨脹機1低溫余熱發(fā)電裝置,其中，所述第一工質(zhì)增壓泵5-1與所述第二工質(zhì)增壓泵5-2采用齒輪泵、刮片泵、柱塞泵中任一種相連接；所述第一工質(zhì)增壓泵5-1與所述第二工質(zhì)增壓泵5-2的高、低壓腔室間內(nèi)還設有可調(diào)安全閥和溢流閥中任一種調(diào)節(jié)閥。

所述螺桿膨脹機1低溫余熱發(fā)電裝置,其中，所述第二工質(zhì)增壓泵5-2由所述膨脹機螺桿驅(qū)動，所述第二工質(zhì)增壓泵5-2與所述膨脹機螺桿驅(qū)動通過軸頭螺紋旋入式、凸臺鑲嵌式、齒輪傳動連接、聯(lián)軸器連接中任一種連接方式連接。如圖2所示，第二工質(zhì)增壓泵5-2則可通過聯(lián)軸器與膨脹機螺桿直接連接，置于膨脹機進口側(cè)。

所述螺桿膨脹機1低溫余熱發(fā)電裝置,其中，所述第二工質(zhì)增壓泵5-2由發(fā)電機7軸機械聯(lián)動。

系統(tǒng)中包含螺桿膨脹機1，潤滑油輸送泵2，油氣分離器3，冷凝器4，工質(zhì)增壓泵(電機驅(qū)動) 5-1，工質(zhì)增壓泵(膨脹機驅(qū)動)5-2，蒸發(fā)器6，發(fā)電機7，冷凝水泵8，冷卻水塔9，壓力繼電器10，單向止回閥11，單向止回閥12 。

作為本實用新型的第一實施方案，如圖2所示，第二工質(zhì)增壓泵5-2與膨脹機制造成一體，其結(jié)構(gòu)包含.膨脹機殼體101，陽轉(zhuǎn)子102，陰轉(zhuǎn)子103，工質(zhì)增壓泵(葉片泵)泵殼104，葉片105，葉片泵轉(zhuǎn)子106，安全閥107，葉片泵定子112等組成，葉片泵泵軸與膨脹機陽轉(zhuǎn)子或陰轉(zhuǎn)子同軸，在圓筒型葉片泵定子112內(nèi)偏心安裝著葉片泵轉(zhuǎn)子106，葉片泵轉(zhuǎn)子通過鍵固定安裝在一體軸上，葉片泵轉(zhuǎn)子上開有很多對稱滑槽，槽中裝有葉片105，當螺桿膨脹機旋轉(zhuǎn)時，帶動葉片泵轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，葉片在離心力的作用下，頂緊在定子的內(nèi)壁上，這樣，在定子、轉(zhuǎn)子、葉片的端面間就形成若干個密封空間，隨著每一空間容積的變化，轉(zhuǎn)子在每旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，每一工作空間都將完成一次吸入和排出，達到連續(xù)給工質(zhì)增壓輸送的目的。

為了調(diào)節(jié)和限制工質(zhì)泵的工作壓力，葉片式工質(zhì)增壓泵設有可調(diào)節(jié)安全閥107，安全閥的閥體是一個圓柱型帶有凸肩的差動活塞，當壓力超過限定值時，安全閥彈簧108受壓縮而使閥開啟，溝通排、吸兩端，以達到泄壓的目的，安全閥彈簧108的預緊力則可通過調(diào)節(jié)螺釘111來設定調(diào)整。

在本實用新型裝置運行時，先運轉(zhuǎn)第一工質(zhì)增壓泵5-1和待螺桿膨脹機1，第二工質(zhì)增壓泵5-2同時排出工質(zhì)，當壓力繼電器10檢測到第二工質(zhì)增壓泵5-2出口管路達到設定壓力值時，第一工質(zhì)增壓泵5-1停止馬達運轉(zhuǎn)，并由第二工質(zhì)增壓泵5-2來保持工質(zhì)的正常增壓輸送。由于第一工質(zhì)增壓泵5-1和第二工質(zhì)增壓泵5-2之間是采用并聯(lián)安裝的，在本實用新型提供的發(fā)電裝置容量增大時，則可根據(jù)需要同時并聯(lián)運行兩臺工質(zhì)增壓泵（5-1,5-2），以提高發(fā)電量和發(fā)電效率。

本實用新型的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特征已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本實用新型的教示及揭示而作種種不背離本實用新型精神的替換及修飾，因此，本實用新型保護范圍應不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應包括各種不背離本實用新型的替換及修飾，并為本專利申請權(quán)利要求所涵蓋。