一种回收空压机余热发电的系统及该系统的运行方法技术方案

本发明专利技术涉及一种回收空压机余热发电的系统及该系统的运行方法，能够有效使用空气压缩机产生的余热产生电能。机组通电后空压机开始工作，空气压缩机产生余热水之后排出，以此排出热量；空气压缩机单元输出的余热水进入二类热泵单元进行工作，先进入凝水热交换器，随后进入发生器和蒸发器提供热量，驱动二类热泵工作，加热来自凝水热交换器提供的凝水，产生品质达标的小汽轮机驱动蒸汽，同时使用外部地表水冷却冷凝器；驱动蒸汽进入小型汽轮机做功，驱动蒸汽最后变成凝水返回凝水热交换器升温，随后进入吸收器变成蒸汽再返回小汽轮机做功；发电机由小汽轮机带动开始做功，发出的电量可以供空气压缩机机组使用，也可以外送给其它电负荷用户使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种回收空压机余热发电的系统及该系统的运行方法。
技术介绍
空气压缩机广泛应用于食品、制药、纺织、冶金、机械制造等行业，是一种将机械能转化成空气压力能的装置，通过外部输送的机械能将空气压缩至需求的参数，一般都是由电动机提供的机械能作为动力，如申请号为201210015455.1的中国专利。大型空气压缩机为了保证效率，提高机器安全性，常采用多级压缩的方式提高空气参数，在每一级都配备电动机进行驱动。由于空气压缩机在运行过程中会产生大量的废热，所以需要及时的对机器进行冷却，提高机组的出力，保证机器的安全。为了避免空气压缩机产生的余热直接排入大气，造成热量的浪费，人们现在普遍采用热交换器回收空气压缩机产生的余热，生产的热水供人们采暖、洗浴。这种利用方式简单可靠，可以部分利用空气压缩机的余热，但只是对余热进行低品质的使用，目前还缺乏一种将空气压缩机废热转化成高品质能源的手段。第二类热泵又被称为升温型热泵，是一种能够使用中温余热和低温热源来生产高品质热量的吸收式热泵，能够提升余热的品质。机组通过吸收器中的吸收放热过程，加热中温热水，将其变成150℃以下的高温热水或蒸汽。小汽轮机又称为低压汽轮机，是使用压力低于1.5MPa的蒸汽作为驱动能源驱动叶片旋转的机器。在燃煤电厂中就有使用小汽轮机驱动给水泵的应用，也有厂家专门给热网循环水泵提供驱动用的小汽轮机，最低进汽参数压力可低至0.3MPa。小型汽轮机结构简单、运行可靠，将低压蒸汽通过小汽轮机转化为机械能是一个很有益的运用。发电机是利用电磁感应原理进行发电的一种机器，能够将水轮机、汽轮机等提供的机械能转化成电能，而电能是一种品质高、适用范围广、运输距离长的能量，可广泛应用在生产生活中的各个方面。现在还没有一种结构设计合理，使用方便，能够有效使用空气压缩机产生的余热发电从而实现回收余热的系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，使用方便，能够有效使用空气压缩机产生的余热产生电能的回收空压机余热发电的系统及该系统的运行方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种回收空压机余热发电的系统，其特征在于：包括空气压缩机单元、二类热泵单元、小型汽轮机单元和发电机单元；空气压缩机单元包括空气压缩机；二类热泵单元包括凝水热交换器、发生器、蒸发器、吸收器和冷凝器；小型汽轮机单元包括汽机传动部件和小型汽轮机；发电机单元包括发电机；空气压缩机的冷却水出口与凝水热交换器的热水入口连接，凝水热交换器的热水出口分别与发生器的热源入口和蒸发器的热源入口连接，发生器的热源出口和蒸发器的热源出口均与空气压缩机的冷却水进口连接；吸收器的输出蒸汽出口与小型汽轮机的蒸汽入口连接，小型汽轮机的凝水出口与凝水热交换器的凝水入口连接，凝水热交换器的凝水出口与吸收器的热水入口连接；发生器的蒸汽出口与冷凝器的蒸汽入口连接，冷凝器的冷凝水出口与蒸发器的冷凝水入口连接，蒸发器的蒸汽出口与吸收器的蒸汽入口连接；吸收器的稀溶液出口与发生器的稀溶液进口连接，发生器的浓溶液出口与吸收器的浓溶液进口连接；小型汽轮机的驱动机构与汽机传动部件连接，汽机传动部件与发电机的机械能输入端口连接；发电机与空气压缩机连接。本专利技术所述的空气压缩机单元还包括升温后热水管道和降温后热水管道；空气压缩机冷却水出口通过升温后热水管道与凝水热交换器热水入口连接；发生器热源出口和蒸发器热源出口均通过降温后热水管道与空气压缩机冷却水进口连接。本专利技术所述的二类热泵单元还包括冷却水进水管道和冷却水出水管道，冷却水进水管道与冷凝器冷却水进口连接，冷凝器冷却水出口与冷却水出水管道连接。本专利技术所述的二类热泵单元还包括一次温降后热水管道、加热后凝水管道、发生器蒸汽管道、冷凝器凝水管道、蒸发器蒸汽管道、稀溶液管道、浓溶液管道、冷却水进水管道和冷却水出水管道；凝水热交换器热水出口通过一次温降后热水管道分别与发生器热源入口和蒸发器热源入口连接；凝水热交换器凝水出口通过加热后凝水管道与吸收器热水入口连接；发生器蒸汽出口通过发生器蒸汽管道与冷凝器蒸汽入口连接；冷凝器冷凝水出口通过冷凝器凝水管道与蒸发器冷凝水入口连接；蒸发器蒸汽出口通过蒸发器蒸汽管道与吸收器蒸汽入口连接；吸收器稀溶液出口通过稀溶液管道与发生器稀溶液进口连接，发生器浓溶液出口通过浓溶液管道与吸收器浓溶液进口连接。本专利技术所述的小型汽轮机单元还包括蒸汽管道和凝水管道；吸收器输出蒸汽出口通过蒸汽管道与小型汽轮机蒸汽入口连接，小型汽轮机凝水出口通过凝水管道与凝水热交换器凝水入口连接。本专利技术所述的发电机单元还包括外送输电线路和空气压缩机输电线路；发电机与外送输电线路和空气压缩机输电线路连接，空气压缩机输电线路与空气压缩机连接。一种回收空压机余热发电的系统的运行方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）开启空气压缩机，机组通电后空气压缩机开始工作，空气压缩机产生余热水之后排出，以此排出热量，维持机组温度在正常范围之内；（2）空气压缩机单元输出的余热水进入二类热泵单元进行工作，先进入凝水热交换器，随后进入发生器和蒸发器提供热量，驱动二类热泵工作，加热来自凝水热交换器提供的凝水，产生品质达标的小汽轮机驱动蒸汽，同时使用外部地表水冷却冷凝器；（3）驱动蒸汽进入小型汽轮机做功，通过汽机传动部件将机械能传递给发电机发电，驱动蒸汽最后变成凝水返回凝水热交换器升温，随后进入吸收器变成蒸汽再返回小汽轮机做功；（4）发电机由小汽轮机带动开始做功，发出的电量可以供空气压缩机机组使用，也可以外送给其它电负荷用户使用，至此整个系统开始正常工作。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构设计合理，能够有效回收低品质的余热，将其转化成相对品质较高的蒸汽，并通过蒸汽带动小汽轮机，输出机械能来驱动发电机发电，明显区于传统的使用余热生产热水的方式，使用方便，能够充分使用空气压缩机自身的余热。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图。图2为本专利技术实施例二类热泵单元的结构示意图。图3为本专利技术实施例小型汽轮机单元的结构示意图。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。参见图1～图3，回收空压机余热发电的系统包括空气压缩机单元、二类热泵单元3、小型汽轮机单元6和发电机单元。空气压缩机单元包括空气压缩机1、升温后热水管道2和降温后热水管道5。二类热泵单元3包括凝水热交换器12、一次温降后热水管道13、发生器14、蒸发器15、加热后凝水管道16、发生器蒸汽管道17、冷凝器凝水管道18、蒸发器蒸汽管道19、稀溶液管道20、浓溶液管道21、冷却水进水管道22、冷却水出水管道23、吸收器24和冷凝器25。小型汽轮机单元6包括蒸汽管道4、凝水管道7、汽机传动部件8和小型汽轮机26。发电机单元包括发电机9、外送输电线路10和空气压缩机输电线路11。空气压缩机1冷却水出口通过升温后热水管道2与凝水热交换器12热水入口连接，凝水热交换器12热水出口通过一次温降后热水管道13分别与发生器14热源入口和蒸发器15热源入口连接，发生器14热源出口和蒸发器15热源出口均通过降温后热水管道5与空气压缩机1冷却水进口连接，这部分结构构成空压机冷却水循环通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收空压机余热发电的系统，其特征在于：包括空气压缩机单元、二类热泵单元、小型汽轮机单元和发电机单元；空气压缩机单元包括空气压缩机；二类热泵单元包括凝水热交换器、发生器、蒸发器、吸收器和冷凝器；小型汽轮机单元包括汽机传动部件和小型汽轮机；发电机单元包括发电机；空气压缩机的冷却水出口与凝水热交换器的热水入口连接，凝水热交换器的热水出口分别与发生器的热源入口和蒸发器的热源入口连接，发生器的热源出口和蒸发器的热源出口均与空气压缩机的冷却水进口连接；吸收器的输出蒸汽出口与小型汽轮机的蒸汽入口连接，小型汽轮机的凝水出口与凝水热交换器的凝水入口连接，凝水热交换器的凝水出口与吸收器的热水入口连接；发生器的蒸汽出口与冷凝器的蒸汽入口连接，冷凝器的冷凝水出口与蒸发器的冷凝水入口连接，蒸发器的蒸汽出口与吸收器的蒸汽入口连接；吸收器的稀溶液出口与发生器的稀溶液进口连接，发生器的浓溶液出口与吸收器的浓溶液进口连接；小型汽轮机的驱动机构与汽机传动部件连接，汽机传动部件与发电机的机械能输入端口连接；发电机与空气压缩机连接。

【技术特征摘要】
1. 一种回收空压机余热发电的系统，其特征在于：包括空气压缩机单元、二类热泵单元、小型汽轮机单元和发电机单元；空气压缩机单元包括空气压缩机；二类热泵单元包括凝水热交换器、发生器、蒸发器、吸收器和冷凝器；小型汽轮机单元包括汽机传动部件和小型汽轮机；发电机单元包括发电机；空气压缩机的冷却水出口与凝水热交换器的热水入口连接，凝水热交换器的热水出口分别与发生器的热源入口和蒸发器的热源入口连接，发生器的热源出口和蒸发器的热源出口均与空气压缩机的冷却水进口连接；吸收器的输出蒸汽出口与小型汽轮机的蒸汽入口连接，小型汽轮机的凝水出口与凝水热交换器的凝水入口连接，凝水热交换器的凝水出口与吸收器的热水入口连接；发生器的蒸汽出口与冷凝器的蒸汽入口连接，冷凝器的冷凝水出口与蒸发器的冷凝水入口连接，蒸发器的蒸汽出口与吸收器的蒸汽入口连接；吸收器的稀溶液出口与发生器的稀溶液进口连接，发生器的浓溶液出口与吸收器的浓溶液进口连接；小型汽轮机的驱动机构与汽机传动部件连接，汽机传动部件与发电机的机械能输入端口连接；发电机与空气压缩机连接。2.根据权利要求1所述的回收空压机余热发电的系统，其特征在于：所述的空气压缩机单元还包括升温后热水管道和降温后热水管道；空气压缩机冷却水出口通过升温后热水管道与凝水热交换器热水入口连接；发生器热源出口和蒸发器热源出口均通过降温后热水管道与空气压缩机冷却水进口连接。3.根据权利要求1所述的回收空压机余热发电的系统，其特征在于：所述的二类热泵单元还包括冷却水进水管道和冷却水出水管道，冷却水进水管道与冷凝器冷却水进口连接，冷凝器冷却水出口与冷却水出水管道连接。4.根据权利要求1或3所述的回收空压机余热发电的系统，其特征在于：所述的二类热泵单元还包括一次温降后热水管道、加热后凝水管道、发生器蒸汽管道、冷凝器凝水管道、蒸发器蒸汽管道、稀溶液管道、浓溶液管道、冷却水进水管道和冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：周崇波，陈飞飞，程雪山，罗城鑫，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33