气体热能综合利用系统技术方案

本实用新型专利技术公开了气体热能综合利用系统，涉及气体热能综合利用技术领域。本实用新型专利技术包括：余热锅炉系统以及余热回收系统；余热锅炉系统包括余热锅炉、汽轮机、第一发电机、第一换热器、锅炉给水泵；余热回收系统包括第一换热器、膨胀机、第二发电机、冷凝器、工质罐以及工质泵。本实用新型专利技术通过将余热锅炉系统以及余热回收系统通过第一换热器连通，将余热锅炉系统产生的热蒸汽用于将余热回收系统中的R123液体工质加热成R123蒸汽，并通过膨胀机膨胀做功带动第二发电机发电；同时第一换热器中R123液体吸收锅炉蒸汽的热量将锅炉蒸汽再次形成水用于下次循环；实现了能量的循环利用，提高热能循环构成中的利用率。

Comprehensive utilization system of gas heat energy

The utility model discloses a gas heat energy comprehensive utilization system, which relates to the technical field of gas heat energy comprehensive utilization. The utility model comprises a waste heat boiler system and a waste heat recovery system; the waste heat boiler system comprises a waste heat boiler, a steam turbine, a first generator, a first heat exchanger and a boiler feed pump; the waste heat recovery system comprises a first heat exchanger, an expander, a second generator, a condenser, a working medium tank and a working medium pump. The utility model connects the waste heat boiler system and the waste heat recovery system through the first heat exchanger, uses the hot steam generated by the waste heat boiler system to heat the R123 liquid working medium in the waste heat recovery system into R123 steam, and drives the second generator to generate electricity through the expansion of the expander; at the same time, the R123 liquid in the first heat exchanger absorbs the heat of the boiler steam to make the boiler steam again The formation of water for the next cycle, the realization of energy recycling, improve the utilization rate in the composition of thermal energy cycle.

【技术实现步骤摘要】
气体热能综合利用系统
本技术属于气体热能综合利用
，特别是涉及一种气体热能综合利用系统。
技术介绍
是能量可以逆转为功的最大数量，它是该能量中具有的可用能，可以用来分析、评价热力系统。目前国内热力系统的设计已普遍采用的计算来评价热力系统。在开口的热力系统中，稳定流动气体工质的可以表示为：EX＝(h-h0)-t0(s-s0)；其中：h为气体工质所在状态下的比焓kJ/kg；h0为工质在环境状态下的比焓kJ/kg；s为气体工质所在状态下的比熵kJ/(kg·K)；s0为工质在环境状态下的比熵kJ/(kg·K)；t0为环境温度K。在郎肯循环余热锅炉中(请参阅图2所示)，水在锅炉或者余热锅炉G2中被加热产生高温高压的水蒸气(工艺流程点2-2)进入汽轮机Q2膨胀做功，带动发电机F2发电。膨胀后较低温度的蒸汽(工艺流程点2-3)进入冷凝器L2经温度为t0、压力为p0的水冷却后变成水(工艺流程点2-4)，之后由锅炉给水泵B2升压后(工艺流程点2-5)返回余热锅炉G2开始下一轮循环。郎肯循环中，通过汽轮机Q2利用的可按下式计算：eX＝eX22-eX23；EX＝(h22-h23)-t0(s22-s23)；其中：h22为工艺流程点2-2处气体工质所在状态下的比焓kJ/kg；h23为工艺流程点2-3处工质在环境状态下的比焓kJ/kg；s22为工艺流程点2-2处气体工质所在状态下的比熵kJ/(kg·K)；s23为工艺流程点2-3处工质在环境状态下的比熵kJ/(kg·K)；t0为环境温度K。卡琳娜循环(请参阅图3所示)是郎肯循环的改进，将循环工质由水改为氨-水混合物。循环工质(氨-水混合物)在余热锅炉G3中被加热产生高温高压的蒸汽(工艺流程点3-2)，进入汽轮机Q3膨胀做功，带动发电机F3发电。膨胀后的低压氨-水混合物蒸汽(工艺流程点3-3)作为热流进入回热器H31后(工艺流程点3-4)，再进入回热器H32，从回热器H32出来的氨-水混合物(工艺流程点3-5)呈气液混合态，再进入冷凝器L3经水冷却后完全冷凝(工艺流程点3-6)。经锅炉给水泵B3升压后(工艺流程点3-7)，作为冷流进入回热器H32。从回热器H32出来的氨-水混合物呈液体状态(工艺流程点3-8，3-9，3-11)分成两路，一路进入余热锅炉G4中的低温锅炉管，另一路进入回热器H31。从锅炉低温加热管出来的氨-水混合物呈液态(工艺流程点3-12)与回热器H31出来的氨-水混合物呈液态(工艺流程点3-12)都进入混合器DH3，混合后流出(工艺流程点3-1)，再进入余热锅炉G3中的高温锅炉管，开始下一轮循环；卡琳娜循环热力系统中，汽轮机Q3利用的可按下式计算：eX＝eX32-eX33；EX＝(h32-h33)-t0(s32-s33)；其中：h32为工艺流程点3-2处气体工质所在状态下的比焓kJ/kg；h33为工艺流程点3-3处工质在环境状态下的比焓kJ/kg；s32为工艺流程点3-2处气体工质所在状态下的比熵kJ/(kg·K)；s33为工艺流程点3-3处工质在环境状态下的比熵kJ/(kg·K)；t0为环境温度K。卡琳娜循环的效率比郎肯循环高，但也存在以下缺陷：1.卡琳娜循环的两个回热器设计和制造要求较高，保证工艺流程点3-8，3-9，3-11的参数相同，工艺流程点3-10，3-12的参数也要一致。2.各工艺流程点氨-水混合物的浓度也要一致。3.在锅炉变工况时很难满足上述两点要求。4.工作运行各参数的调整控制困难，难以推广应用。本技术提供一种气体热能综合利用系统，用于解决气体热能利用率低以及热能循环过程中结构复杂且控制要求较高的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供气体热能综合利用系统及其工艺流程，通过将余热锅炉系统以及余热回收系统通过第一换热器连通，将余热锅炉系统产生的热蒸汽用于将余热回收系统中的R123液体工质加热成R123蒸汽，并通过膨胀机膨胀做功带动第二发电机发电，实现余热锅炉系统内的热量再次利用；同时第一换热器中R123液体吸收锅炉蒸汽的热量将锅炉蒸汽再次形成水用于下次循环，解决了现有的气体热能利用率低以及热能循环过程中结构复杂且控制要求较高的问题。为解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的：本技术为气体热能综合利用系统，包括：余热锅炉系统以及余热回收系统；所述余热锅炉系统包括余热锅炉、汽轮机、第一发电机、第一换热器、锅炉给水泵；所述余热锅炉通过通气管与汽轮机连通；所述汽轮机输出端与第一发电机连接；所述汽轮机通过通气管与第二换热器连通；所述第二换热器通过通气管与锅炉给水泵连通；所述锅炉给水泵通过通气管与余热锅炉连通；所述余热回收系统包括第一换热器、膨胀机、第二发电机、冷凝器、工质罐以及工质泵；连接所述第二换热器与膨胀机的通气管上依次安装气阀和调节阀；所述膨胀机的输出端与第二发电机连接；所述膨胀机通过通气管与冷凝器连通；所述冷凝器通过通水管与工质罐连通；所述工质罐通过通水管与工质泵连通；连通所述工质泵与第一换热器的通气管上安装单向阀。优选地，所述余热锅炉产生的高温高压蒸汽进入汽轮机膨胀做功带动第一发电机发电；所述第一换热器将汽轮机膨胀后的蒸汽冷却成水。优选地，经所述单向阀进入第一换热器的R123液体被第一换热器加热成R123蒸汽；所述R123蒸汽进入到膨胀机膨胀做功并带动第二发电机发电；所述R123蒸气经膨胀机膨胀后进入冷凝器冷却后形成R123液体；所述R123液体经工质泵升压后再次回到第一换热器。气体热能综合利用的工艺流程，包括如下：步骤一：水在余热锅炉被加热产生高温高压的蒸汽进入汽轮机膨胀做功带动第一发电机发电；步骤二：经汽轮机膨胀后较低温度的蒸汽进入第一换热器经由单向阀一侧输入的低温液体工质R123冷却变成水；步骤三：经单向阀进入第一换热器的R123液体工质在被膨胀后的蒸汽加热后变成R123蒸气；步骤四：R123蒸气经气阀和调节阀后进入膨胀机膨胀做功并带动第二发电机发电；步骤五：膨胀后的R123工质呈气-液混合态进入冷凝器经环境温度为t0、压力为p0的水冷却后呈液体状态；步骤六：冷却后呈液体状态的R123工质进入工质罐并经工质泵升压后，经过单向阀再次进入第一换热器进行下一轮循环。步骤二还包括如下过程：低温液体工质R123冷却变成水后经锅炉给水泵返回余热锅炉开始下一轮循环。本技术具有以下有益效果：1、本技术通过将余热锅炉系统以及余热回收系统通过第一换热器连通，将余热锅炉系统产生的热蒸汽用于将余热回收系统中的R123液体工质加热成R123蒸汽，并通过膨胀机膨胀做功带动第二发电机发电；同时第一换热器中R123液体吸收锅炉蒸汽的热量将锅炉蒸汽再次形成水用于下次循环；实现了能量的循环利用，提高热能循环构成中的利用率。2、本技术克服了卡琳娜循环存在的缺点，变工况运行操作方便，适宜推广应用，有利于节能减排，提高社会效益和企业效益。当然，实施本技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.气体热能综合利用系统，其特征在于，包括：余热锅炉系统以及余热回收系统；所述余热锅炉系统包括余热锅炉(G1)、汽轮机(Q1)、第一发电机(F11)、第一换热器(H1)、锅炉给水泵(B11)；所述余热锅炉(G1)通过通气管与汽轮机(Q1)连通；所述汽轮机(Q1)输出端与第一发电机(F11)连接；所述汽轮机(Q1)通过通气管与第二换热器(H11)连通；所述第二换热器(H11)通过通气管与锅炉给水泵(B11)连通；所述锅炉给水泵(B11)通过通气管与余热锅炉(G1)连通；所述余热回收系统包括第一换热器(H1)、膨胀机(P1)、第二发电机(F12)、冷凝器(L1)、工质罐(DG1)以及工质泵(B12)；连接所述第二换热器(H11)与膨胀机(P1)的通气管上依次安装气阀(DF1)和调节阀(DF2)；所述膨胀机(P1)的输出端与第二发电机(F12)连接；所述膨胀机(P1)通过通气管与冷凝器(L1)连通；所述冷凝器(L1)通过通水管与工质罐(DG1)连通；所述工质罐(DG1)通过通水管与工质泵(B12)连通；连通所述工质泵(B12)与第一换热器(H1)的通气管上安装单向阀(DF3)。

【技术特征摘要】
1.气体热能综合利用系统，其特征在于，包括：余热锅炉系统以及余热回收系统；所述余热锅炉系统包括余热锅炉(G1)、汽轮机(Q1)、第一发电机(F11)、第一换热器(H1)、锅炉给水泵(B11)；所述余热锅炉(G1)通过通气管与汽轮机(Q1)连通；所述汽轮机(Q1)输出端与第一发电机(F11)连接；所述汽轮机(Q1)通过通气管与第二换热器(H11)连通；所述第二换热器(H11)通过通气管与锅炉给水泵(B11)连通；所述锅炉给水泵(B11)通过通气管与余热锅炉(G1)连通；所述余热回收系统包括第一换热器(H1)、膨胀机(P1)、第二发电机(F12)、冷凝器(L1)、工质罐(DG1)以及工质泵(B12)；连接所述第二换热器(H11)与膨胀机(P1)的通气管上依次安装气阀(DF1)和调节阀(DF2)；所述膨胀机(P1)的输出端与第二发电机(F12)连接；所述膨胀机(P1)通过通气管与冷凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾安全，戴冶艇，李茂德，
申请(专利权)人：上海巨正新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31