一種梯級換熱有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及其發(fā)電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低品位能源利用領(lǐng)域，尤其涉及一種利用低品位能源進(jìn)行有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速隨之帶來的是能源的短缺及嚴(yán)重的環(huán)境污染，一方面在鋼鐵、建筑、交通等領(lǐng)域存在大量能源以熱量形式被排放，回收利用難度高；另一方面地?zé)崮?、太陽能等自然資源的利用等級較低，無法合理利用。因此現(xiàn)如今，如何對能源進(jìn)行合理利用，成為緩解我國能源及環(huán)境問題的重要途徑。
[0003]在低品位能源的回收利用中，有機(jī)朗肯循環(huán)因其工質(zhì)具有高壓低沸特點(diǎn)被廣泛利用，但針對多數(shù)熱源，在系統(tǒng)出口處，熱源溫度依舊高達(dá)340K左右，使能源回收率及系統(tǒng)性能均較低。若對系統(tǒng)出口處熱源進(jìn)行再次利用，則因其品位較低，回收成本較高，具有一定的回收難度。
[0004]因此，有必要設(shè)計(jì)一種更好的熱源回收系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種自升熱源品位，可對熱源進(jìn)行梯級利用的梯級換熱有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及其發(fā)電方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種梯級換熱有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括高壓有機(jī)朗肯循環(huán)裝置和低壓有機(jī)朗肯循環(huán)裝置，所述高壓有機(jī)朗肯循環(huán)裝置具有高壓蒸發(fā)器，高壓預(yù)熱器，高壓乏汽回?zé)崞?，膨脹機(jī)及冷凝器；所述低壓有機(jī)朗肯循環(huán)裝置具有低壓蒸發(fā)器，低壓預(yù)熱器及低壓乏汽回?zé)崞?；其中高壓蒸發(fā)器的殼側(cè)出口通過管道分別連接于所述高壓預(yù)熱器和所述低壓蒸發(fā)器，其管側(cè)出口通過管道與所述膨脹機(jī)相連，所述膨脹機(jī)連接于發(fā)電機(jī)，所述膨脹機(jī)設(shè)有補(bǔ)氣口，所述低壓預(yù)熱器連接于所述低壓蒸發(fā)器，所述低壓蒸發(fā)器管側(cè)出口與所述補(bǔ)氣口連通，所述膨脹機(jī)的排氣口連接于所述高壓乏汽回?zé)崞?，所述高壓乏汽回?zé)崞鞯某隹谶B接于所述低壓乏汽回?zé)崞?，所述低壓乏汽回?zé)崞鞯臍?cè)出口連接于所述冷凝器，所述冷凝器的管側(cè)出口與儲液罐相連，所述儲液罐出口側(cè)連接多個(gè)工質(zhì)泵。
[0008]進(jìn)一步，所述高壓蒸發(fā)器與所述高壓預(yù)熱器、所述低壓蒸發(fā)器之間均設(shè)有流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥。
[0009]進(jìn)一步，所述冷凝器連接有冷卻水進(jìn)口，供冷卻水進(jìn)入以冷卻工質(zhì)。
[0010]進(jìn)一步，所述儲液罐與所述高壓預(yù)熱器及所述低壓預(yù)熱器通過管道連通，所述管道上設(shè)有第一控制閥。
[0011]進(jìn)一步，所述儲液罐與所述低壓乏汽回?zé)崞鬟B通，兩者之間設(shè)有所述工質(zhì)泵和第二控制閥。
[0012]進(jìn)一步，所述低壓乏汽回?zé)崞髋c所述低壓預(yù)熱器連通，所述高壓乏汽回?zé)崞髋c所述高壓預(yù)熱器連通。
[0013]一種基于上述梯級換熱有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，包括:熱源進(jìn)入所述高壓蒸發(fā)器后分流，分別進(jìn)入所述高壓預(yù)熱器和所述低壓蒸發(fā)器，所述低壓蒸發(fā)器內(nèi)的熱源部分進(jìn)入所述低壓預(yù)熱器內(nèi)，經(jīng)所述高壓乏汽回?zé)崞髁鞒龅墓べ|(zhì)進(jìn)入所述高壓預(yù)熱器內(nèi)預(yù)熱后進(jìn)入所述高壓蒸發(fā)器蒸發(fā)，蒸汽進(jìn)入所述膨脹機(jī)內(nèi)，帶動所述發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)同一工質(zhì)進(jìn)入所述低壓預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入所述低壓蒸發(fā)器蒸發(fā)，蒸汽通過所述補(bǔ)氣口進(jìn)入所述膨脹機(jī)，從所述膨脹機(jī)出來的所述工質(zhì)進(jìn)入所述高壓乏汽回?zé)崞骱退龅蛪悍ζ責(zé)崞骱笤龠M(jìn)入所述冷凝器內(nèi)冷卻，冷卻后的所述工質(zhì)流入所述儲液罐。
[0014]進(jìn)一步，所述工質(zhì)于所述膨脹機(jī)內(nèi)釋放熱能后，由所述排氣口流出，若所述排氣口的乏汽溫度較高，所述工質(zhì)進(jìn)入所述高壓乏汽回?zé)崞鳎羲雠艢饪诘姆ζ麥囟容^低，則所述工質(zhì)直接進(jìn)入所述冷凝器。
[0015]進(jìn)一步，所述乏汽溫度較高時(shí)，所述冷凝器流出的所述工質(zhì)通過所述工質(zhì)泵提升進(jìn)入所述低壓乏汽回?zé)崞鲀?nèi)加熱，然后分流，所述工質(zhì)部分直接進(jìn)入所述低壓預(yù)熱器，另一部分經(jīng)過所述工質(zhì)泵升壓至高壓狀態(tài)再進(jìn)入所述高壓乏汽回?zé)崞鲀?nèi)加熱，進(jìn)入所述高壓預(yù)熱器。
[0016]進(jìn)一步，所述乏汽溫度較低時(shí)，所述工質(zhì)泵將所述儲液罐內(nèi)的所述工質(zhì)直接輸送至所述高壓預(yù)熱器和所述低壓預(yù)熱器內(nèi)。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018](I)通過在高壓蒸發(fā)器出口控制熱源分流后進(jìn)入高壓預(yù)熱器和低壓蒸發(fā)器中，降低了高壓預(yù)熱器中的不可逆損失，使高壓蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度及低壓預(yù)熱器中的熱源溫度升高，在原熱源不變的基礎(chǔ)上，提高了低壓預(yù)熱器的熱源品位，使低壓級循環(huán)可以與高壓級循環(huán)采用同一種工質(zhì)；
[0019](2)膨脹機(jī)設(shè)有補(bǔ)氣口，低壓蒸發(fā)器內(nèi)的蒸汽進(jìn)入補(bǔ)氣口內(nèi)，對膨脹機(jī)提供能量做功，可以對不同溫度的熱源都進(jìn)行利用，充分實(shí)現(xiàn)能源梯級利用，同時(shí)降低設(shè)備投資；
[0020](3)高壓乏汽回?zé)崞骱偷蛪悍ζ責(zé)崞鞯氖褂眉瘸浞只厥樟斯べ|(zhì)攜帶的熱量，又提高了工質(zhì)進(jìn)入高壓預(yù)熱器和低壓預(yù)熱器時(shí)的溫度，降低冷凝器中不可逆損失，使整個(gè)系統(tǒng)中存在多級換熱，充分利用能源。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中，I一高壓蒸發(fā)器、2—高壓預(yù)熱器、3—膨脹機(jī)、31—補(bǔ)氣口、4一高壓乏汽回?zé)崞鳌?—冷凝器、6—儲液罐、7—低壓蒸發(fā)器、8—低壓預(yù)熱器、9 一低壓乏汽回?zé)崞鳌?0—流量計(jì)、11一流量調(diào)節(jié)閥、12—第一控制閥、13—第二控制閥、14一發(fā)電機(jī)、15一工質(zhì)栗。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明一種梯級換熱有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括高壓有機(jī)朗肯循環(huán)裝置和低壓有機(jī)朗肯循環(huán)裝置。
[0025]高壓有機(jī)朗肯循環(huán)裝置包括高壓蒸發(fā)器1，高壓預(yù)熱器2，高壓乏汽回?zé)崞?，膨脹機(jī)3、冷凝器5及儲液罐6，低壓有機(jī)朗肯循環(huán)裝置包括低壓蒸發(fā)器7，低壓預(yù)熱器8及低壓乏汽回?zé)崞?。高壓蒸發(fā)器I的殼側(cè)入口與熱源輸送管相連，高壓蒸發(fā)器I殼側(cè)出口通過管道分別連接于所述高壓預(yù)熱器2和所述低壓蒸發(fā)器7，高壓蒸發(fā)器I與所述高壓預(yù)熱器2、低壓蒸發(fā)器7之間均設(shè)有流量計(jì)10和流量調(diào)節(jié)閥11，通過流量調(diào)節(jié)閥11和流量計(jì)10調(diào)整熱源分別進(jìn)入高壓預(yù)熱器2和低壓蒸發(fā)器7的量。高壓預(yù)熱器2的管側(cè)出口連接與高壓蒸發(fā)器I的管側(cè)入口，高壓預(yù)熱器2的管側(cè)入口與儲液罐6連通，兩者之間設(shè)有第一控制閥12。高壓蒸發(fā)器I的管側(cè)出口通過管道連接于膨脹機(jī)3，膨脹機(jī)3的后端連接有發(fā)電機(jī)14，膨脹機(jī)3的下端設(shè)有補(bǔ)氣口 31，膨脹機(jī)3的排氣口連接于高壓乏汽回?zé)崞?，兩者之間設(shè)有閥門，同時(shí)膨脹機(jī)3的排氣口與冷凝器5連接，兩者之間也設(shè)有閥門，高壓乏汽回?zé)崞?的出口與高壓預(yù)熱器2的管側(cè)入口通過管道連通。
[0026]低壓蒸發(fā)器7的殼側(cè)入口與高壓蒸發(fā)器I的殼側(cè)出口相連通，兩者之間設(shè)有流量計(jì)10和流量調(diào)節(jié)閥11，低壓蒸發(fā)器7的殼側(cè)出口與低壓預(yù)熱器8殼側(cè)入口連通，低壓預(yù)熱器8的管側(cè)入口與與儲液罐6相連，兩者之間設(shè)有第一控制閥12，同時(shí)低壓預(yù)熱器8的管側(cè)入口與低壓乏汽回?zé)崞?的出口相連，兩者之間也設(shè)有閥門，低壓預(yù)熱器8的管側(cè)出口與低壓蒸發(fā)器7的管側(cè)入口連通，低壓蒸發(fā)器7的管側(cè)出口通過管道與補(bǔ)氣口 31連通。低壓乏汽回?zé)崞?的入口與與高壓乏汽回?zé)崞?的出口連通，其出口與冷凝器5連通，同時(shí)，低壓乏汽回?zé)崞?的入口與儲液罐6連通，兩者之間設(shè)有工質(zhì)泵15及第二控制閥13，低壓乏汽回?zé)崞?的出口與高壓乏汽回?zé)崞?的入口連通。
[0027]冷凝器5設(shè)有冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口，冷卻水入口與冷卻水管道相連通，冷凝器同時(shí)