基于有機朗肯循環(huán)的煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低溫余熱能量利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于有機朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle, ORC)的煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]按照溫度水平的不同，余熱資源可以分為三種:高溫余熱(500°C以上)、中溫余熱(200-500°C之間)和低溫余熱(200°C以下)。相對于煤、石油、天然氣等高品位能源而言，200°C以下的低品位余熱在相同單位內(nèi)包含的可用能量較低，利用難度大。但由于低溫余熱量很大，且基本沒有被有效利用，因此低品位工業(yè)余熱利用將對節(jié)能減排起到重要作用。
[0003]垃圾焚燒發(fā)電廠排煙溫度通常在150-200°C之間，單條線排煙量通常在60000?lOOOOONmVh，這部分煙氣帶走的熱量，占整個發(fā)電系統(tǒng)能量支出的約20%，屬于低溫煙氣余熱?，F(xiàn)行垃圾焚燒發(fā)電廠中，低溫煙氣都是經(jīng)過除塵器之后直接排入大氣，大量能源沒有被充分利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種基于有機朗肯循環(huán)的煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)，所述煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)包括熱管裝置、膨脹機、發(fā)電機、冷凝器以及工質(zhì)加壓泵，其中，余熱煙氣將所述熱管裝置中的有機工質(zhì)加熱成過熱氣態(tài)有機工質(zhì)，所述過熱氣態(tài)有機工質(zhì)進入所述膨脹機膨脹做功驅(qū)動所述發(fā)電機進行發(fā)電，乏汽進入所述冷凝器經(jīng)冷凝后被所述工質(zhì)加壓泵加壓，形成再次進入所述熱管裝置的循環(huán)有機工質(zhì)。
[0005]在本發(fā)明的一個實施例中，所述熱管裝置包括熱虹吸管。
[0006]在本發(fā)明的一個實施例中，所述熱管裝置包括翅片管式熱管換熱器。
[0007]在本發(fā)明的一個實施例中，所述熱管裝置包括第一熱管裝置和第二熱管裝置，其中，所述第一熱管裝置的上端連接所述余熱煙氣的進口，所述余熱煙氣為所述第一熱管裝置進行第一次放熱后，為所述第二熱管裝置進行第二次放熱。
[0008]在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一熱管裝置進一步包括過熱器熱管蒸發(fā)段、過熱器熱管絕熱段以及過熱器熱管冷凝段。
[0009]在本發(fā)明的一個實施例中，所述第二熱管裝置進一步包括蒸發(fā)器熱管蒸發(fā)段、蒸發(fā)器熱管絕熱段以及蒸發(fā)器熱管冷凝段。
[0010]在本發(fā)明的一個實施例中，所述煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)還包括排煙管路，所述排煙管路包括熱水預熱器和排煙風機，所述余熱煙氣經(jīng)過所述熱管裝置后進入所述熱水預熱器以用于水的加熱，隨后經(jīng)所述排煙風機加壓排至煙囪。
[0011]在本發(fā)明的一個實施例中，所述煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)還包括供熱熱水回路，所述供熱熱水回路包括回水泵和熱水加熱器，所述熱水預熱器對從所述回水泵輸送的回水進行預熱，經(jīng)過預熱的回水之后進入所述熱水加熱器由進入所述冷凝器之前的所述乏汽進行加熱，以供熱用戶使用。
[0012]在本發(fā)明的一個實施例中，所述煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)還包括冷卻水回路，所述冷卻水回路包括冷卻塔和冷卻水循環(huán)泵，冷卻水從所述冷卻塔流出，經(jīng)所述冷卻水循環(huán)泵輸送至所述冷凝器用于冷凝所述乏汽，之后返回所述冷卻塔。
[0013]在本發(fā)明的一個實施例中，所述有機工質(zhì)為三氟二氯乙烷、五氟丙烷、一氟二氯乙烷或其混合工質(zhì)。
[0014]上述基于有機朗肯循環(huán)的煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)采用熱管代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機工質(zhì)朗肯循環(huán)的余熱鍋爐，大大減小了占地面積，結(jié)構(gòu)更加緊湊合理，且熱管換熱效率提高顯著，更換方便，還可以避免有機工質(zhì)管因長期受到煙氣沖壓和腐蝕而破裂的現(xiàn)象，避免工質(zhì)泄露到煙道中。
【附圖說明】
[0015]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。
[0016]附圖中:
[0017]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于有機朗肯循環(huán)的煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。
[0019]為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
[0020]應(yīng)當理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0021]有機朗肯循環(huán)是采用低沸點有機工質(zhì)的朗肯循環(huán)。有機朗肯循環(huán)要求的熱源溫度較低，100°C左右的熱源就可以維持其正常運行。目前國內(nèi)的有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)主要用于海水溫差發(fā)電、地熱發(fā)電，太陽能熱發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電以及工業(yè)水泥窯爐等領(lǐng)域。但是尚沒有應(yīng)用于垃圾焚燒發(fā)電廠的低于200°C的低溫煙氣余熱發(fā)電技術(shù)。
[0022]本發(fā)明提供了一種基于有機朗肯循環(huán)的煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)，尤其是基于有機朗肯循環(huán)的垃圾焚燒爐煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)。該煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)可以將垃圾焚燒爐尾部經(jīng)除塵器處理后的低溫煙氣的熱能轉(zhuǎn)化為電能，解決現(xiàn)有垃圾焚燒發(fā)電廠的低溫煙氣余熱回收存在的技術(shù)問題。
[0023]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于有機朗肯循環(huán)的煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)包括熱管裝置、膨脹機5、發(fā)電機6、冷凝器8以及工質(zhì)加壓泵。其中，余熱煙氣將熱管裝置中的有機工質(zhì)加熱成過熱氣態(tài)有機工質(zhì)，過熱氣態(tài)有機工質(zhì)進入膨脹機5膨脹做功驅(qū)動發(fā)電機6進行發(fā)電，乏汽進入冷凝器8經(jīng)冷凝后被工質(zhì)加壓泵加壓，形成再次進入熱管裝置的循環(huán)有機工質(zhì)。
[0024]普通有機朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)通常采用余熱鍋爐產(chǎn)生有機工質(zhì)蒸氣帶動膨脹機進行發(fā)電，能量利用率低，對余熱熱負荷和電負荷適應(yīng)性差。而根據(jù)本發(fā)明實施例的上述基于有機朗肯循環(huán)的煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)采用熱管代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機工質(zhì)朗肯循環(huán)的余熱鍋爐，大大減小了占地面積，結(jié)構(gòu)更加緊湊合理，且熱管換熱效率提高顯著，更換方便。此夕卜，熱管可以避免有機工質(zhì)管因長期受到煙氣沖壓和腐蝕而破裂的現(xiàn)象，避免工質(zhì)泄露到煙道中。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，熱管裝置可以包括熱虹吸管。此外，熱管裝置可以包括翅片管式熱管換熱器。根據(jù)本發(fā)明實施例的煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)采用熱管虹吸原理，針對余熱煙氣量大，溫度低的特點，加裝環(huán)形翅片，強化了煙氣、ORC有機工質(zhì)和熱管流體脫鹽水的傳熱，使得工質(zhì)對蒸發(fā)溫度的要求適應(yīng)性更強。此外，翅片管式熱管換熱器取代傳統(tǒng)余熱鍋爐的上升管和下降管，對熱負荷和電負荷的適應(yīng)性強，且占地面積小。
[0026]具體地，熱管裝置可以包括第一熱管裝置和第二熱管裝置，其中，第一熱管裝置的上端連接余熱煙氣的進口，余熱煙氣為第一熱管裝置進行第一次放熱后，為第二熱管裝置進行第二次放熱。進一步地，第一熱管裝置可以進一步包括過熱器熱管蒸發(fā)段1、過熱器熱管絕熱段1-3以及過熱器熱管冷凝段3 ;第二熱管裝置可以進一步包括蒸發(fā)器熱管蒸發(fā)段2、蒸發(fā)器熱管絕熱段2-4以及蒸發(fā)器熱管冷凝段4。
[0027]其中，熱管I的上端連接余熱煙氣進口，煙氣將熱量一次放熱給熱管的過熱段，熱管工質(zhì)吸熱氣化后，一