双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电装置制造方法及图纸

公开了一种双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电装置，包括：物料‑水换热器，其被配置为实现中高温物料与低温水之间的热量交换，产生中温中压蒸汽；双转子膨胀机，其被配置为接收中温中压蒸汽，使中温中压蒸汽进入膨胀腔中膨胀，推动内转子和外转子转动，使与内转子相连的轴带动第一发电机发电，并排出减压蒸汽；以及有机朗肯循环膨胀机，其被配置为接收减压蒸汽，使减压蒸汽在其蒸发器中与有机工质进行热量交换，使有机工质相变蒸发为高压蒸气，推动轴转动，带动第二发电机发电，并使做功后的有机工质在冷凝器中冷凝为液态，由工质泵重新打回蒸发器；并且使减压蒸汽在蒸发器中的热量交换后冷凝为低温水，返回物料‑水换热器。

Dual rotor expander in series with organic Rankine cycle expansion machine

A double rotor expander in series with an organic Rankine cycle expander is disclosed, which consists of a material water heat exchanger, which is configured to exchange heat between medium and low temperature water and produce medium and medium pressure steam; a double rotor expander is configured to receive medium and medium pressure steam to make medium temperature. The pressure steam expands into the expansion chamber, drives the inner rotor and the outer rotor, and causes the shaft connected with the inner rotor to drive the first generator to generate electricity and discharge the decompression steam; and the organic Rankine cycle expander is configured to receive the decompression steam to make the decompressed steam heat exchange with the organic refrigerant in its evaporator. The organic medium phase change evaporates into high pressure steam, drives the axis to rotate, drives the second generator to generate electricity, condenses the organic working material into the liquid in the condenser, and restores it back to the evaporator by the working pump, and condenses the decompressed steam into the low temperature water after the heat exchange in the evaporator and returns to the material heat exchanger.

【技术实现步骤摘要】
双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电装置
本专利技术涉及石化等行业内物料余热的回收利用，具体涉及一种双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电装置及方法。技术背景石化炼油厂通常有较大的电力需求，工艺流程中的各类电机、水泵、风机需要大量的电力。目前通常使用自备电厂的电力供给，不足部分外购电力满足生产需求，电力成本高。同时石化炼油厂内通常有丰富的中温余热/废热(物料温度>150℃)，资源潜量巨大，这些热量通常经空冷或水冷等方式换热后排放至大气中，造成巨大的能源浪费。循环水或风机等在此过程中还需要消耗大量电力，水冷塔的水耗费用也不可小视。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，提供了一种双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电装置，包括：物料-水换热器，其被配置为实现中高温物料与低温水之间的热量交换，从而产生中温中压蒸汽；双转子膨胀机，其被配置为接收所述中温中压蒸汽，使所述中温中压蒸汽进入膨胀腔中膨胀，推动内转子和外转子转动，从而使与内转子相连的轴带动第一发电机发电，并排出减压蒸汽；以及有机朗肯循环膨胀机，其被配置为接收所述减压蒸汽，使所述减压蒸汽在其蒸发器中与有机工质进行热量交换，使所述有机工质相变蒸发为高压蒸气，推动轴转动，从而带动第二发电机发电，并使做功后的有机工质在冷凝器中冷凝为液态，由工质泵重新打回所述蒸发器，实现工质的闭路循环；并使所述减压蒸汽在所述蒸发器中的热量交换后冷凝为低温水，返回所述物料-水换热器。在本专利技术的另一个方面，提供了一种双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电方法，包括：由物料-水换热器实现中高温物料与低温水之间的热量交换，从而产生中温中压蒸汽；由双转子膨胀机接收所述中温中压蒸汽，使所述中温中压蒸汽进入膨胀腔中膨胀，推动内转子和外转子转动，从而使与内转子相连的轴带动第一发电机发电，并排出减压蒸汽；由有机朗肯循环膨胀机接收所述减压蒸汽，使所述减压蒸汽在其蒸发器中与有机工质进行热量交换，使所述有机工质相变蒸发为高压蒸气，推动轴转动，从而带动第二发电机发电，并使做功后的有机工质在冷凝器中冷凝为液态，由工质泵重新打回所述蒸发器，实现工质的闭路循环；并使所述减压蒸汽在所述蒸发器中的热量交换后冷凝为低温水，返回所述物料-水换热器。根据本专利技术的实施例的术方案，借助于双转子膨胀机串联有机朗肯膨胀机进行余热发电，可梯级利用石化炼厂内的中温废热，为厂内生产提供部分电力供给，同时还能节省循环水或风机等原本需要的水耗/电耗等费用。附图说明图1示意性地示出了根据本专利技术的实施例的双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电装置；图2示意性地示出了根据本专利技术的实施例的双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电方法。具体实施方式下面参照附图详细描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属
的技术人员更全面地了解本专利技术。但是，对于所属
内的技术人员明显的是，本专利技术的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本专利技术并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本专利技术，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。现参照图1，其示意性地示出了根据本专利技术的实施例的一种双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机(ORC)的余热发电装置100。如图1中所示，所述双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电装置100包括：物料-水换热器110，双转子膨胀机120，以及有机朗肯循环膨胀机130。所述物料-水换热器110被配置为实现中高温物料与低温水之间的热量交换，从而产生中温中压蒸汽。所述中高温物料的温度例如可以为180-230℃，其可以是石化炼油厂的任何工艺过程中所产生的具有余热的中高温物料。所述低温水例如可以是来自所述有机朗肯循环膨胀机130的冷凝水，其温度例如可以为65-80℃。经热量交换后的所产生的所述中温中压蒸汽的温度例如可以为130-150℃，压力例如可以为0.3-0.45MPa。相应地，经热量交换后所述中高温物料的温度例如可降低到140-180℃。所述物料-水换热器110可以是任何能够实现中高温物料与低温水之间的换热的装置，例如管壳式换热装置。所述物料-水换热器110可具有中高温物料入口和物料出口，以及低温水入口和中温中压蒸汽出口，并可在其内部包含并列或交替设置且相互紧密接触的热媒水管路和物料管路，所述热媒水管路与所述低温水入口和中温中压蒸汽出口相连，所述物料管路与所述中高温物料入口和物料出口相连，从而可以实现流过所述热媒水管路的低温水(其用作热媒水)与流过所述物料管路的中高温物料之间的热交换，使得所述低温水温度升高，变为中温中压蒸汽，相应地，中高温物料降低其温度。所述物料-水换热器110的物料入口例如可与石化炼油厂的第一工艺流程管路相连，以接收所述中高温物料，且所述物料-水换热器110的物料出口可以与石化炼油厂的第二工艺流程管路相连，以将热量交换后降温的物料排出到所述第二工艺流程管路。所述第一工艺流程管路与所述第二工艺流程管路可以是同一个工艺流程管路，也可以是不同的工艺流程管路。所述双转子膨胀机120可以被配置为接收所述中温中压蒸汽，使所述中温中压蒸汽进入膨胀腔中膨胀，推动内转子和外转子转动，从而使与内转子相连的轴带动第一发电机(未示出)发电，并排出减压蒸汽。所述双转子膨胀机120可以是本领域中所知的任何种类的双转子膨胀机。所述双转子膨胀机120可包括壳体、膨胀腔、位于膨胀腔中的内转子和外转子、以及与内转子相连的轴。由于外转子和内转子不同轴，并且外转子的转速与内转子的转速不一致，因此在转动的过程中，内转子的齿与外转子的凹槽之间形成的空腔的容积逐渐增大，过渡到和出口腔耦合，达到膨胀降压的目的。当所述中温中压蒸汽进入膨胀腔时，膨胀做功，带动内转子转动，通过与内转子相连的轴对外输出机械能，并作为减压蒸汽排出。所述与内转子相连的轴与第一发电机的轴相连，从而带动第一发电机发电。由所述双转子膨胀机120排出的所述减压蒸汽的温度例如可以为85-130℃左右，其压力例如可以为0.06-0.27MPa。所述有机朗肯循环膨胀机130可以被配置为接收所述减压蒸汽，使所述减压蒸汽在其蒸发器131中与有机工质进行热量交换，使所述有机工质相变蒸发为高压蒸气，推动轴转动，从而带动第二发电机(未示出)发电，并使做功后的有机工质在冷凝器132中冷凝为液态，由工质泵(未示出)重新打回所述蒸发器131，实现工质的闭路循环；并使所述减压蒸汽在所述蒸发器131中的热量交换后冷凝为低温水，返回所述物料-水换热器110。也就是说，所述蒸发器131既用作所述有机朗肯循环膨胀机130的蒸发器，又用作所述双转子膨胀机120的冷凝器。所述有机朗肯循环膨胀机130可以是本领域中所知的任何种类的有机朗肯循环膨胀机。如本领域中所知的，有机朗肯循环膨胀机130可包括膨胀腔、叶轮、叶轮轴等。在一些实施例中，所述蒸发器131、冷凝器132和工质泵也可被视为包括在所述有机朗肯循环膨胀机130中。当所述双转子膨胀机120所排出的减压蒸汽进入所述有机朗肯循环膨胀机130的蒸发器13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电装置，包括：物料‑水换热器，其被配置为实现中高温物料与低温水之间的热量交换，从而产生中温中压蒸汽；双转子膨胀机，其被配置为接收所述中温中压蒸汽，使所述中温中压蒸汽进入膨胀腔中膨胀，推动内转子和外转子转动，从而使与内转子相连的轴带动第一发电机发电，并排出减压蒸汽；以及有机朗肯循环膨胀机，其被配置为接收所述减压蒸汽，使所述减压蒸汽在其蒸发器中与有机工质进行热量交换，使所述有机工质相变蒸发为高压蒸气，推动轴转动，从而带动第二发电机发电，并使做功后的有机工质在冷凝器中冷凝为液态，由工质泵重新打回所述蒸发器，实现工质的闭路循环；并且使所述减压蒸汽在所述蒸发器中的热量交换后冷凝为低温水，返回所述物料‑水换热器。

【技术特征摘要】
1.一种双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电装置，包括：物料-水换热器，其被配置为实现中高温物料与低温水之间的热量交换，从而产生中温中压蒸汽；双转子膨胀机，其被配置为接收所述中温中压蒸汽，使所述中温中压蒸汽进入膨胀腔中膨胀，推动内转子和外转子转动，从而使与内转子相连的轴带动第一发电机发电，并排出减压蒸汽；以及有机朗肯循环膨胀机，其被配置为接收所述减压蒸汽，使所述减压蒸汽在其蒸发器中与有机工质进行热量交换，使所述有机工质相变蒸发为高压蒸气，推动轴转动，从而带动第二发电机发电，并使做功后的有机工质在冷凝器中冷凝为液态，由工质泵重新打回所述蒸发器，实现工质的闭路循环；并且使所述减压蒸汽在所述蒸发器中的热量交换后冷凝为低温水，返回所述物料-水换热器。2.根据权利要求1所述的双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电装置，其中，所述物料-水换热器的物料入口与石化炼油厂的第一工艺流程管路相连，以接收所述中高温物料，且所述物料-水换热器的物料出口与石化炼油厂的第二工艺流程管路相连，以将热量交换后降温的物料排出到所述第二工艺流程管路。3.根据权利要求1或2所述的双转子膨胀机串联有机朗肯循环膨胀机的余热发电装置，其中，所述中高温物料的温度为180-230℃，所述减压蒸汽的温度为85-130℃，所述蒸发器中冷凝的低温水的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐心，罗健，何正，洪家杰，
申请(专利权)人：北京华清微拓节能技术股份公司，
类型：发明
国别省市：北京,11