【技术实现步骤摘要】
本申请涉及能源循环回收利用，具体而言，涉及一种尿素生产中余热发电系统及方法。
技术介绍
1、目前世界各国都非常重视能源的有效利用，一些发达国家能源利用率都在50％以上，美国的能源利用率已超过60％，而我国只有30％左右。我国能源利用率低的一个重要原因就是低温余热能源没有得到充分利用。低温热源泛指温度小于250℃但大于80℃的热源，包括工业过程废热、太阳能、海洋温差、地热等。在工业领域中，一般低温余热指的是200℃以下的工业生产过程产生的余热气、冷凝水、热水；150℃以下的气体以及锅炉、工业加热炉的排烟气等热量。由于这部分余热其品位较低，回收系统初期投资大，回收期长，因此，在相当长的一段时间里低温余热资源都没有引起足够的重视。
2、低温余热发电是通过回收钢铁、水泥、石化等行业生产过程中排放的中低温废烟气、蒸汽、热水等所含的低品位热量来发电，是一项变废为宝的高效节能技术。该技术利用余热而不直接消耗能源，不仅不对环境产生任何破坏和污染，反而有助于降低和减少余热直接排向空中所引起的对环境的污染。由于低温余热发电大部分利用的是温度小于150℃的热源，此时传统的以水(蒸汽)为循环工质的发电系统由于产生的蒸汽压力低，导致发电效率较低，无法产生经济效益。在低温余热发电中多采用有机工质(如r123、r245fa、r152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等)作为循环工质。由于有机工质在较低的温度下就能气化产生较高的压力，推动涡轮机(透平机)做功，故有机工质循环发电系统可以在烟气温度200℃左右，水温在80℃左右实现有利用价值的发电。p>
3、有机朗肯循环(organic rankine cycle，简称orc)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由余热锅炉(或换热器)、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成。有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入透平机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。
4、整个orc发电系统包括四部分：热源回路、有机工质回路、冷却水回路、电网。orc发电系统组成如说明书附图1所示：
5、(1)来自工艺系统的热流体(余热资源)通过管路进入orc发电机机组的蒸发器，将热量传递给机组内的有机工质，热流体降低温度后离开蒸发器，返回工艺系统；
6、(2)有机液态工质在蒸发器吸收热流体的热量，成为饱和或过热蒸汽，进入涡轮透平机，热能转化为机械能，同时带动发电机向外输出电力。从透平出来的过热蒸汽工质随后进入冷凝器，被冷却水冷却成为液体，进入工质泵。工质泵驱动工质周而复始流动；
7、(3)循环冷却水在冷凝器内对工质流体进行冷却。循环冷却水回水送入循环水凉水塔将热量散至大气环境；
8、(4)发电机发出电能，并入电网使用。
9、在尿素生产过程中，利用高调水带走高压洗涤器中吸收冷凝所产生的热量，通过高调水流量和温度调节控制高压洗涤器的操作温度；再通过冷却水散发到大气环境。而一般出高压洗涤器的高调水温度在130～135℃，经循环泵加压送冷却器冷却到120℃返回高压洗涤器循环使用。因此尿素生产会存在大量的低温余热被浪费的情况发生，其尿素装置会产生大量余热，其余热主要来源包括尿素装置的高调水流量和尿素装置的凝液。余热直接排在大气中，余热直接浪费处理，不够环保，并没有利用好能源的循环利用。
10、因此，本申请采用上述的orc余热发电原理对尿素生产过程中的余热进行回收、发电，实现尿素生产余热的能量循环利用，达到环保的排放要求。
技术实现思路
1、本申请的主要目的在于提供一种尿素生产中余热发电系统，以解决目前的问题。
2、为了实现上述目的，本申请提供了如下技术：
3、本申请一方面提供一种尿素生产中余热发电系统，包括：
4、尿素装置，用于提供低温热源；
5、orc低温余热发电系统，与所述尿素装置连接；
6、电网，与所述orc低温余热发电系统连接；
7、所述尿素装置的低温热源进入orc低温余热发电系统，基于orc机制进行发电，产生电能，电能接入所述电网。
8、作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述orc低温余热发电系统，包括：
9、高调水orc发电机组，用于将所述尿素装置高调水的低温热源进入orc低温余热发电机组，基于orc机制进行发电，产生电能，电能并入电网；
10、和/或
11、凝液orc发电机组，用于将所述尿素装置凝液的低温热源进入orc低温余热发电机组，基于orc机制进行发电，产生电能，电能并入电网。
12、作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述orc低温余热发电系统，包括：
13、orc发电机组；
14、机组控制系统，与所述orc发电机组连锁，用于发电机组的联网和电压控制；
15、仪器仪表系统，与所述机组控制系统连锁，用于提供显示参数的仪器仪表。
16、作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述orc发电机组为透平发电机组；
17、其中，透平发电机组的透平机采用轴流式设计，其主轴转速3000rpm/4500rpm；发电机冷却采用空冷式，频率50hz、电压10.5kv。
18、作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述机组控制系统，包括：
19、orc发电机并网系统，用于通过高压柜设备将发电机的电能输入至与用户电网；
20、发电机控制和保护系统，用于通过所配置的控制和保护设施，通过通信与电气监控系统连接，将发电系统纳入其监控范围；
21、发电机励磁系统，用于采用无刷励磁系统，进行发电机励磁调节控制；
22、orc机组低压配电系统，用于向低压电网进行低压配电。
23、作为本申请的一种可选实施方案，可选地，还包括：
24、热水循环系统，用于为所述orc低温余热发电系统提供循环回路，将余热高调水和/或凝液输送至所述orc低温余热发电系统的蒸发器，进行循环；循环后，经过所述orc低温余热发电系统的蒸发器后的冷却液返回至高调水系统和/或凝液系统；
25、工质循环系统，用于将液态工质送入所述orc低温余热发电系统的蒸发器中，被加热后变为高温高压的过热态工质，过热态工质进入所述orc低温余热发电系统的膨胀机中推动膨胀机做功，做功后低压低温气态工质在所述orc低温余热发电系统的冷凝器中冷凝为液态工质并回到工质循环泵入口，构成一个封闭的热力循环系统；
26、循环冷却水系统，用于将循环冷却水经冷却水上水管网导入所述orc低温余热发电系统的冷凝器内，带走气态工质热能；升温后，循环水回水并入尿素装置循环水回水系统管网。
27、作为本申请的一种可选实施方案，可选地，循环冷却水系统，其设计参数为：
【技术保护点】
1.一种尿素生产中余热发电系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，所述ORC低温余热发电系统，包括：
3.如权利要求1所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，所述ORC低温余热发电系统，包括：
4.如权利要求3所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，所述ORC发电机组为透平发电机组；
5.如权利要求3所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，所述机组控制系统，包括：
6.如权利要求1所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，还包括：
7.如权利要求6所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，循环冷却水系统，其设计参数为：
8.如权利要求1所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，所述液态工质为R245fa。
9.如权利要求1所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，所述ORC低温余热发电机组，包括至少一套高调水余热发电机组，所述高调水余热发电机组的设计参数为：
10.一种应用权利要求1-9中任一项所述的尿素生产中余热发电系统的
...【技术特征摘要】
1.一种尿素生产中余热发电系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，所述orc低温余热发电系统，包括：
3.如权利要求1所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，所述orc低温余热发电系统，包括：
4.如权利要求3所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，所述orc发电机组为透平发电机组；
5.如权利要求3所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，所述机组控制系统，包括：
6.如权利要求1所述的尿素生产中余热发电系统，其特征在于，还包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟钢，胡胜男，李一琨，王建伟，李姊乐，杨锴，田昀，顾晨曦，李东敬，张月娟，吴晓刚，向波，
申请(专利权)人：国网综合能源服务集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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