一种低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统：有机工质蒸发器管程进口连接低温热源输入管道，工质预热器管程出口连接低温热源输出管道，有机工质蒸发器管程出口和工质预热器管程进口通过管道连通，有机工质蒸发器壳程进口和工质预热器壳程出口通过管道连通，有机工质蒸发器壳程出口通过管道连接透平机进口，工质预热器壳程进口通过管道经工质循环泵连接余热换热器壳程出口，透平机出口和余热换热器壳程进口通过管道连通，透平机通过轴连接发电机，余热换热器管程出口和管程进口之间通过供热管道连接热用户设备，余热换热器管程进口连接的供热管道上设置热水循环泵。本发明专利技术实现低温余热发电，热水循环使用，余热资源的综合利用。资源的综合利用。资源的综合利用。

【技术实现步骤摘要】
一种低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统


[0001]本专利技术涉及工业节能领域，更具体的说，是涉及一种低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统。

技术介绍

[0002]工业领域里有大量的低温余热资源，这部分余热资源可以为一定区域范围内供热，但是众所周知，供热有季节性的特点，这样就会导致整个系统在非采暖季处于闲置状态，造成投资回报率低，并且增加了设备维护成本。另外，如果采用有机朗肯循环进行低温余热发电，那么循环效率低，投资成本高。而且在冬季采暖季，不仅不能充分利用余热进行供热，还消耗其他能源，造成资源和能源的浪费。因此，如何实现余热资源的低成本、高效率的综合利用，是拓展其市场范围的主要因素。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种低成本、热利用率高的低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统，不仅实现低温余热发电，回收电能，还实现热水循环使用，实现低温热源的热电联产，从而实现余热资源的低成本、高效率的综合利用。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。
[0005]本专利技术低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统，包括有机工质蒸发器、透平机、发电机、余热换热器、工质预热器；
[0006]所述有机工质蒸发器的管程进口连接有低温热源输入管道，所述工质预热器的管程出口连接有低温热源输出管道，所述有机工质蒸发器的管程出口和工质预热器的管程进口通过管道相连通，所述有机工质蒸发器的壳程进口和工质预热器的壳程出口通过管道相连通，所述有机工质蒸发器的壳程出口通过管道连接至透平机的进口，所述工质预热器的壳程进口通过管道经工质循环泵连接至余热换热器的壳程出口，所述透平机的出口和余热换热器的壳程进口通过管道相连通，所述透平机通过轴连接发电机，所述余热换热器的管程出口和管程进口之间通过供热管道连接热用户设备，且所述余热换热器的管程进口连接的供热管道上设置有热水循环泵。
[0007]低温热源发电过程：低温热源进入有机工质蒸发器，在有机工质蒸发器中，有机工质受热蒸发产生微过热的低压有机工质蒸汽，有机工质蒸汽经管道输送至透平机，推动透平机旋转做功，带动发电机实现发电；透平机做功后的工质乏汽经余热换热器放热冷凝为液态工质，经工质循环泵，加压输送至工质预热器，进一步吸收低温热源热量，实现有机工质升温，送入有机工质蒸发器，实现有机工质发电循环；
[0008]工质排汽余热回收供热过程：供热用热水在余热换热器中回收有机工质蒸汽热量，产生45
‑
55℃热水，经供热管道送至热用户设备，在热用户设备处放热后热水温度为45℃，经热水循环泵送回至余热换热器进行再次吸热，从而完成循环。
[0009]低温热源采用100
‑
200℃的工业烟气或80
‑
150℃的热水或80
‑
150℃的热油或100
‑
120℃的饱和蒸汽。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：
[0011]本专利技术低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统可以实现低温热源的梯级利用，利用100
‑
200℃的工业烟气、80
‑
150℃的热水、热油或100
‑
120℃的饱和蒸汽等低温热源，进入有机朗肯循环发电系统，在工质蒸发器中产生微过热的低压有机工质蒸汽，蒸汽推动透平机组做功，从而带动发电机发电。先一步实现低温余热发电，实现电能的回收。做功后的工质乏汽约70℃，进入余热换热器，完成工质冷凝的同时，得到45
‑
55℃热水。此热水可以直接进入用户供热系统，此热水循环使用，最终实现低温热源的热电联产，从而实现余热资源的低成本、高效率的综合利用。
附图说明
[0012]图1是本专利技术低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统示意图。
[0013]附图标记：1
‑
有机工质蒸发器；2
‑
透平机；3
‑
发电机；4
‑
余热换热器；
[0014]5‑
工质循环泵；6
‑
工质预热器；7
‑
热水循环泵；8
‑
热用户设备。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。
[0016]如图1所示，本专利技术低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统，包括有机工质蒸发器1、透平机2、发电机3、余热换热器4、工质预热器5、工质预热器6、热水循环泵7、热用户设备8。
[0017]所述有机工质蒸发器1的管程进口连接有低温热源输入管道，所述工质预热器6的管程出口连接有低温热源输出管道，所述有机工质蒸发器1的管程出口和工质预热器6的管程进口通过管道相连通，所述有机工质蒸发器1的壳程进口和工质预热器6的壳程出口通过管道相连通，所述有机工质蒸发器1的壳程出口通过管道连接至透平机2的进口，所述工质预热器6的壳程进口通过管道经工质循环泵5连接至余热换热器4的壳程出口，所述透平机2的出口和余热换热器4的壳程进口通过管道相连通，所述透平机2通过轴连接发电机3，所述余热换热器4的管程出口和管程进口之间通过供热管道连接热用户设备8，且所述余热换热器4的管程进口连接的供热管道上设置有热水循环泵7。
[0018]本专利技术低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统的工作过程，包括低温热源发电过程和工质排汽余热回收供热过程。
[0019]低温热源发电过程：低温热源进入有机工质蒸发器1，在有机工质蒸发器1中，有机工质受热蒸发产生微过热的低压有机工质蒸汽，有机工质蒸汽经管道输送至透平机2，推动透平机2旋转做功，带动发电机3实现发电。透平机2做功后的工质乏汽约70℃，经余热换热器4放热冷凝为液态工质，经工质循环泵5，加压输送至工质预热器6，进一步吸收低温热源热量，实现有机工质升温，送入有机工质蒸发器1，实现有机工质发电循环。其中，低温热源可采用100
‑
200℃的工业烟气或80
‑
150℃的热水或80
‑
150℃的热油或100
‑
120℃的饱和蒸汽等。
[0020]工质排汽余热回收供热过程：供热用热水在余热换热器4中回收有机工质蒸汽热量，产生45
‑
55℃热水，经供热管道送至热用户设备8，在热用户设备8处放热后热水温度约
为45℃左右，经热水循环泵7送回至余热换热器4进行再次吸热，从而完成循环。
[0021]尽管上面结合附图对本专利技术的功能及工作过程进行了描述，但本专利技术并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统，其特征在于，包括有机工质蒸发器(1)、透平机(2)、发电机(3)、余热换热器(4)、工质预热器(5)；所述有机工质蒸发器(1)的管程进口连接有低温热源输入管道，所述工质预热器(6)的管程出口连接有低温热源输出管道，所述有机工质蒸发器(1)的管程出口和工质预热器(6)的管程进口通过管道相连通，所述有机工质蒸发器(1)的壳程进口和工质预热器(6)的壳程出口通过管道相连通，所述有机工质蒸发器(1)的壳程出口通过管道连接至透平机(2)的进口，所述工质预热器(6)的壳程进口通过管道经工质循环泵(5)连接至余热换热器(4)的壳程出口，所述透平机(2)的出口和余热换热器(4)的壳程进口通过管道相连通，所述透平机(2)通过轴连接发电机(3)，所述余热换热器(4)的管程出口和管程进口之间通过供热管道连接热用户设备(8)，且所述余热换热器(4)的管程进口连接的供热管道上设置有热水循环泵(7)。2.根据权利要求1所述的低温热源耦合有机朗肯循环的热电联产系统，其特征在于，低温热源发电过程：低温热源进入有机工质蒸发器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡希栓，陶军普，任太琳，张世鹏，杨舒鸿，赵洪增，
申请(专利权)人：中材工业储能科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：