针对低品位热能的完全封闭循环发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其特点是，包括由蒸发装置、膨胀机、冷凝装置、以及循环泵顺序连接构成工质循环发电主回路；该工质循环发电主回路中注入中间介质；还包括顺序连接的限流装置、储罐、分离装置、以及回注装置，限流装置安装在膨胀机的功率输出端处，回注装置的输出端通过管道与工质循环发电主回路连接，组成泄漏工质回注回路。以及通过齿轮箱与膨胀机的功率输出端连接的发电机。由于采用了将中间介质在完全封闭的回路中循环，既将低品位热能转化为电能，又避免了由于中间介质泄漏引起的运行费用增加、可靠性降低及环境污染等问题。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
针对低品位热能的完全封闭循环发电系统
本技术属于资源与环境
，涉及工业低温余热、太阳能、地热能、海洋温差等低品位热能的资源化利用，尤其涉及一种针对低品位热能的完全封闭循环发电系统。
技术介绍
低品位热能包括工业低温余热、太阳能、地热能、海洋温差能等。由于低品位热能资源数量巨大，即使是将其中一小部分转化为电能，对于解决我国能源问题和减少环境污染，都具有十分重要的现实意义。以工业领域为例，通常生产过程中约30%的能耗最终转化成各种形式的低温余热，如低温烟气、废蒸汽、热水等。目前，这部分热量除少量用于供热夕卜，其余大部分被白白排放到大气中，既浪费能源，又造成环境的热污染。如果利用这部分热量发电，即使发电效率只有10%，也能将工业能耗降低3个百分点，这对于工业领域节能减排效果非常明显。低品位热能的温度普遍较低，不能采用传统的蒸汽动力循环发电技术。现有的利用低品位热能发电的系统中采用的中间介质如五氟丙烷、四氟乙烷、丙烷、异丁烷、戊烷、环戊烷、硅油、氨水等，大多价格较高，且存在低毒性或是易燃易爆等安全方面的问题；而且系统没有对泄漏中间介质进行回收利用的功能，因此存在中间介质泄漏引起的运行费用增力口、可靠性降低及环境污染等问题。
技术实现思路
本技术是为了解决现有技术存在的上述问题，而提供的一种针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，避免了由于中间介质泄漏引起的运行费用增加、可靠性降低及环境污染等问题。本技术利用一种中间介质从低品位热能中取出热量，然后再通过发电装置将这部分热量转化为电能，实现了利用低品位热能发电的目的。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:一种针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其特点是，包括一工质循环发电主回路、一泄漏工质回注回路、以及一发电机；所述的工质循环发电主回路由蒸发装置、膨胀机、冷凝装置、以及循环泵构成；其中:所述的蒸发装置、膨胀机、冷凝装置、循环泵通过管道按顺序连接，所述的循环泵的输出端再通过管道与蒸发装置的工质输入端连接，组成工质循环发电主回路；所述的蒸发装置的低品位热能输入端并连接低品位热能输出装置；所述的工质循环发电主回路中注入中间介质；所述的泄漏工质回注回路由限流装置、储罐、分离装置、以及回注装置构成；其中:所述的限流装置、储罐、分离装置、回注装置通过管道按顺序连接，所述的限流装置与膨胀机的功率输出端连接，所述的回注装置的输出端通过管道与工质循环发电主回路连接，组成泄漏工质回注回路；所述的发电机通过齿轮箱与膨胀机的功率输出端连接。上述针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其中，所述的中间介质包括五氟丙烷、四氟乙烷、丙烷、异丁烷、戊烷、环戊烷、硅油、或氨水。上述针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其中，所述的中间介质通过冷凝装置上设置的工质注入孔注入到工质循环发电主回路，或通过在与冷凝装置的输入端或输出端相连接的管道上设置的注入孔注入到工质循环发电主回路；所述的回注装置的输出端通过管道与冷凝装置上设置的工质回注孔连接，或与在冷凝装置的输入端或输出端相连接的管道上设置的回注孔连接。上述针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其中，所述的注入孔与回注孔可以是同一个孔，也可以分别设置。上述针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其中，所述的限流装置包括蜂窝密封、迷宫密封、机械密封、或干气密封。上述针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其中，所述的膨胀机为轴流式或径流式膨胀机；所述的齿轮箱的速比小于20。上述针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其中，所述的蒸发装置由一组加热装置构成，或由几组加热装置并联构成；每一组加热装置由一个换热器或多个换热器串联组成。上述针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其中，所述的冷凝装置选择水冷或是空冷式冷凝装置。由于本技术采用了以上的技术方案，其产生了以下积极的技术效果:(I)利用中间介质与低品位热能换热，将低品位热能传递到中间介质中，然后加热成蒸汽在膨胀机膨胀做功，将热能转化为机械能，最后通过齿轮箱传动，利用上述机械能带动发电机发电，实现了利用低品位热能发电的目的；(2)采用限流-分离-回注的方法，实现了中间介质侧的完全密封循环。在膨胀机处安装限流装置，严格控制膨胀机处的泄漏量。从限流装置泄漏出的少量中间介质先进入储罐，然后再进入分离装置分离，最终这部分泄漏出的中间介质再经过回注装置被重新注入工质循环发电主回路；(3)本技术由于采用了将中间介质在完全封闭的回路中循环，既将低品位热能转化为电能，又避免了由于中间介质泄漏引起的运行费用增加、可靠性降低及环境污染等问题。【附图说明】图1是本技术针对低品位热能的完全封闭循环发电系统的一种实施例的结构示意图。图2是本技术针对低品位热能的完全封闭循环发电的原理方框图。【具体实施方式】请参阅图1。本技术一种针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，包括一工质循环发电主回路1、一泄漏工质回注回路2、以及一发电机3。所述的工质循环发电主回路I由蒸发装置11、膨胀机12、冷凝装置13、以及循环泵14构成；其中:所述的蒸发装置、膨胀机、冷凝装置、循环泵通过管道按顺序连接，所述的循环泵的输出端再通过管道与蒸发装置的工质输入端连接，组成工质循环发电主回路。所述的蒸发装置的低品位热能输入端与低品位热能输出装置4连接，向所述的蒸发装置输入低品位热能；换能后的更低品位的热能通过该蒸发装置设置的汽/水输出管111输出，作其他用途。所述的蒸发装置由一组加热装置构成，或由几组加热装置并联构成；每一组加热装置由一个换热器或多个换热器串联组成。所述的中间介质包括五氟丙烷、四氟乙烷、丙烷、异丁烷、戊烷、环戊烷、硅油、或氨水，也可以是上述物质中的几种的混合物。该中间介质通过冷凝装置上设置的工质注入孔注入到工质循环发电主回路，或通过在与冷凝装置的输入端或输出端相连接的管道上设置的注入孔注入到工质循环发电主回路。本实施例是通过冷凝装置上设置的工质注入孔131由中间介质注入装置5向工质循环发电主回路注入中间介质。所述的冷凝装置选择水冷或是空冷冷凝装置。所述的膨胀机为轴流式或径流式膨胀机。所述的泄漏工质回注回路2由限流装置21、储罐22、分离装置23、以及回注装置24构成；其中:所述的限流装置、储罐、分离装置、回注装置通过管道按顺序连接，所述的限流装置安装在膨胀机的功率输出端处，所述的回注装置的输出端通过管道与所述的工质循环发电主回路连接，组成泄漏工质回注回路。所述的限流装置选择包括蜂窝密封、迷宫密封、机械密封、或干气密封中的一种或几种的组合。所述的回注装置由泵或压缩机构成。连接时，所述的回注装置的输出端通过管道与冷凝装置上设置的工质回注孔连接，或与在冷凝装置的输入端或输出端相连接的管道上设置的回注孔连接。上述所述的注入孔与回注孔可以是同一个孔，也可以分别设置。所述的发电机3通过齿轮箱6与膨胀机12的功率输出端连接。所述的齿轮箱的速比小于20。本技术利用中间介质与低品位热能换热，将低品位热能传递到中间介质中，然后加热成蒸汽在膨胀机膨胀做功，将热能转化为机械能，最后通过齿轮箱传动，利用上述机械能带动发电机发电，实现了利用低品位热能发电的目的。并通过泄漏工质回注回路与工质循环发电主回路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其特征在于，包括一工质循环发电主回路、一泄漏工质回注回路、以及一发电机；所述的工质循环发电主回路由蒸发装置、膨胀机、冷凝装置、以及循环泵构成；其中：所述的蒸发装置、膨胀机、冷凝装置、循环泵通过管道按顺序连接，所述的循环泵的输出端再通过管道与蒸发装置的工质输入端连接，组成工质循环发电主回路；所述的蒸发装置的低品位热能输入端输入低品位热能；所述的工质循环发电主回路中注入中间介质；所述的泄漏工质回注回路由限流装置、储罐、分离装置、以及回注装置构成；其中：所述的限流装置、储罐、分离装置、回注装置通过管道按顺序连接，所述的限流装置与所述的膨胀机的功率输出端连接，所述的回注装置的输出端通过管道与工质循环发电主回路连接，组成泄漏工质回注回路；所述的发电机通过齿轮箱与膨胀机的功率输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其特征在于，包括一工质循环发电主回路、一泄漏工质回注回路、以及一发电机； 所述的工质循环发电主回路由蒸发装置、膨胀机、冷凝装置、以及循环泵构成；其中:所述的蒸发装置、膨胀机、冷凝装置、循环泵通过管道按顺序连接，所述的循环泵的输出端再通过管道与蒸发装置的工质输入端连接，组成工质循环发电主回路；所述的蒸发装置的低品位热能输入端输入低品位热能；所述的工质循环发电主回路中注入中间介质； 所述的泄漏工质回注回路由限流装置、储罐、分离装置、以及回注装置构成；其中:所述的限流装置、储罐、分离装置、回注装置通过管道按顺序连接，所述的限流装置与所述的膨胀机的功率输出端连接，所述的回注装置的输出端通过管道与工质循环发电主回路连接，组成泄漏工质回注回路； 所述的发电机通过齿轮箱与膨胀机的功率输出端连接。2.根据权利要求1所述的针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其特征在于，所述的中间介质包括五氟丙烷、四氟乙烷、丙烷、异丁烷、戊烷、环戊烷、硅油、或氨水。3.根据权利要求1或2所述的针对低品位热能的完全封闭循环发电系统，其特征在于，所述的中间介质通过冷凝装置上设置的工质注入孔注入到工质循环发电主回路，或通过在与冷凝装置的输入端或输...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄浩，张世程，杜振兴，陈恒，吴敏，李航，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31