基于有机朗肯循环的烟气余热发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及低温余热能量利用技术领域，特别涉及一种基于有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC)的烟气余热发电系统。
【背景技术】
[0002]按照温度水平的不同，余热资源可以分为三种:高温余热(500°C以上)、中温余热(200-500°C之间)和低温余热(200°C以下)。相对于煤、石油、天然气等高品位能源而言，200°C以下的低品位余热在相同单位内包含的可用能量较低，利用难度大。但由于低温余热量很大，且基本没有被有效利用，因此低品位工业余热利用将对节能减排起到重要作用。
[0003]垃圾焚烧发电厂排烟温度通常在150-200°C之间，单条线排烟量通常在60000?lOOOOONmVh，这部分烟气带走的热量，占整个发电系统能量支出的约20%，属于低温烟气余热。现行垃圾焚烧发电厂中，低温烟气都是经过除尘器之后直接排入大气，大量能源没有被充分利用。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种基于有机朗肯循环的烟气余热发电系统，所述烟气余热发电系统包括热管装置、膨胀机、发电机、冷凝器以及工质加压泵，其中，余热烟气将所述热管装置中的有机工质加热成过热气态有机工质，所述过热气态有机工质进入所述膨胀机膨胀做功驱动所述发电机进行发电，乏汽进入所述冷凝器经冷凝后被所述工质加压泵加压，形成再次进入所述热管装置的循环有机工质。
[0005]在本发明的一个实施例中，所述热管装置包括热虹吸管。
[0006]在本发明的一个实施例中，所述热管装置包括翅片管式热管换热器。
[0007]在本发明的一个实施例中，所述热管装置包括第一热管装置和第二热管装置，其中，所述第一热管装置的上端连接所述余热烟气的进口，所述余热烟气为所述第一热管装置进行第一次放热后，为所述第二热管装置进行第二次放热。
[0008]在本发明的一个实施例中，所述第一热管装置进一步包括过热器热管蒸发段、过热器热管绝热段以及过热器热管冷凝段。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述第二热管装置进一步包括蒸发器热管蒸发段、蒸发器热管绝热段以及蒸发器热管冷凝段。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述烟气余热发电系统还包括排烟管路，所述排烟管路包括热水预热器和排烟风机，所述余热烟气经过所述热管装置后进入所述热水预热器以用于水的加热，随后经所述排烟风机加压排至烟囱。
[0011]在本发明的一个实施例中，所述烟气余热发电系统还包括供热热水回路，所述供热热水回路包括回水泵和热水加热器，所述热水预热器对从所述回水泵输送的回水进行预热，经过预热的回水之后进入所述热水加热器由进入所述冷凝器之前的所述乏汽进行加热，以供热用户使用。
[0012]在本发明的一个实施例中，所述烟气余热发电系统还包括冷却水回路，所述冷却水回路包括冷却塔和冷却水循环泵，冷却水从所述冷却塔流出，经所述冷却水循环泵输送至所述冷凝器用于冷凝所述乏汽，之后返回所述冷却塔。
[0013]在本发明的一个实施例中，所述有机工质为三氟二氯乙烷、五氟丙烷、一氟二氯乙烷或其混合工质。
[0014]上述基于有机朗肯循环的烟气余热发电系统采用热管代替传统有机工质朗肯循环的余热锅炉，大大减小了占地面积，结构更加紧凑合理，且热管换热效率提高显著，更换方便，还可以避免有机工质管因长期受到烟气冲压和腐蚀而破裂的现象，避免工质泄露到烟道中。
【附图说明】
[0015]本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
[0016]附图中:
[0017]图1为根据本发明的实施例的基于有机朗肯循环的烟气余热发电系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0019]为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
[0020]应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
[0021]有机朗肯循环是采用低沸点有机工质的朗肯循环。有机朗肯循环要求的热源温度较低，100°C左右的热源就可以维持其正常运行。目前国内的有机朗肯循环发电技术主要用于海水温差发电、地热发电，太阳能热发电、生物质能发电以及工业水泥窑炉等领域。但是尚没有应用于垃圾焚烧发电厂的低于200°C的低温烟气余热发电技术。
[0022]本发明提供了一种基于有机朗肯循环的烟气余热发电系统，尤其是基于有机朗肯循环的垃圾焚烧炉烟气余热发电系统。该烟气余热发电系统可以将垃圾焚烧炉尾部经除尘器处理后的低温烟气的热能转化为电能，解决现有垃圾焚烧发电厂的低温烟气余热回收存在的技术问题。
[0023]图1示出了根据本发明的实施例的基于有机朗肯循环的烟气余热发电系统的结构示意图。如图1所示，该烟气余热发电系统包括热管装置、膨胀机5、发电机6、冷凝器8以及工质加压泵。其中，余热烟气将热管装置中的有机工质加热成过热气态有机工质，过热气态有机工质进入膨胀机5膨胀做功驱动发电机6进行发电，乏汽进入冷凝器8经冷凝后被工质加压泵加压，形成再次进入热管装置的循环有机工质。
[0024]普通有机朗肯循环低温余热发电系统通常采用余热锅炉产生有机工质蒸气带动膨胀机进行发电，能量利用率低，对余热热负荷和电负荷适应性差。而根据本发明实施例的上述基于有机朗肯循环的烟气余热发电系统采用热管代替传统有机工质朗肯循环的余热锅炉，大大减小了占地面积，结构更加紧凑合理，且热管换热效率提高显著，更换方便。此夕卜，热管可以避免有机工质管因长期受到烟气冲压和腐蚀而破裂的现象，避免工质泄露到烟道中。
[0025]根据本发明的一个实施例，热管装置可以包括热虹吸管。此外，热管装置可以包括翅片管式热管换热器。根据本发明实施例的烟气余热发电系统采用热管虹吸原理，针对余热烟气量大，温度低的特点，加装环形翅片，强化了烟气、ORC有机工质和热管流体脱盐水的传热，使得工质对蒸发温度的要求适应性更强。此外，翅片管式热管换热器取代传统余热锅炉的上升管和下降管，对热负荷和电负荷的适应性强，且占地面积小。
[0026]具体地，热管装置可以包括第一热管装置和第二热管装置，其中，第一热管装置的上端连接余热烟气的进口，余热烟气为第一热管装置进行第一次放热后，为第二热管装置进行第二次放热。进一步地，第一热管装置可以进一步包括过热器热管蒸发段1、过热器热管绝热段1-3以及过热器热管冷凝段3 ;第二热管装置可以进一步包括蒸发器热管蒸发段2、蒸发器热管绝热段2-4以及蒸发器热管冷凝段4。
[0027]其中，热管I的上端连接余热烟气进口，烟气将热量一次放热给热管的过热段，热管工质吸热气化后，一