一种微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统,包括流体输运单元、气体冷凝单元和膨胀做功单元，所述流体输运单元包括微循环泵、液体储存装置、涂布机排风集热器，所述的气体冷凝单元包括冷凝装置，所述的膨胀做功单元包括微型汽轮机和涂布机发电机，所述的液体储存装置包括储液罐以及储液罐出入口处的流体阀，各单元通过流体通道相连,液体储存装置内的流体流入涂布机排风集热器内被低品位热加热产生蒸汽，蒸汽进入微型汽轮机膨胀做功，带动涂布机发电机发电。本系统的流体输运单元的微循环泵仅需克服流体在管道内流动的阻力，泵功消耗可大大减少，使涂布机发电机净发电效率得到极大提髙。
【专利说明】一种微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统，尤指一种高输出的低品位可投入实际生产的热驱动发电装置。
【背景技术】
[0002]涂布纸机热风干燥器排风及高速卫生纸机扬克缸热风干燥器排风，都是高温高湿气体，含有大量可以利用的热量，由于在纸厂内找不到合适的用能场所以及考虑到回收余热经济效益的问题，一般都没有进行回收，直接排放到环境中去了。造纸厂中干燥器干燥纸页后，热风干燥器排风温度约为325°C，湿度约为300?350g/kg干空气，经过气/气热交换器预热进风后，温度仍然高达200?250°C，含有大量热能。将这部分余热加以利用很有必要性。
[0003]把低品位热转换为电能是一种极具潜力的应用途径。目前，已有研究人员研究应用朗肯循环利用低品位热发电的装置，应用低品位热的朗肯涂布机发电机的研究主要关注于工质对的改进，例如利用氟利昂等有机物作为工质以比较充分地利用温度位比较低的低品位热，或者利用二氧化碳为工质充分利用液化天然气所具有的低品位热。通过这些新技术的研究开发，朗肯涂布机发电机在低品位热利用方面的性能有了显著改善，但是，这些研究开发工作，一直没解决低品位热驱动朗肯涂布机发电机的净发电效率低的严重缺陷。据初步计算，利用四氟乙烷为工质的朗肯涂布机发电机，在冷凝温度35° C条件下，在微循环泵的效率为55%、膨胀装置的等熵效率为60%的条件下算，膨胀装置每产生IkW的电中有约40%用于驱动流体输送泵，整个装置净发电效率仅为理想循环的约18%。从中可以看出，由于低品位热驱动朗肯涂布机发电机净效率比较低，远远低于当阶常规发电机的约3545%,经济性很差。低品位热驱动朗肯涂布机发电机净发电效率低的重要原因在于输运工作流体消耗了非常多的电能，因此，减少微循环泵输运工作流体的泵功具有非常重要的意义。
[0004]传统有机朗肯循环发电利用循环泵做功引发循环发电，由于需要电力驱动泵做功，效率较低。
【发明内容】
[0005]传统涂布机有机发电效率较低，我们针对造纸厂涂布机的结构特点提供了一种微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统，尽量多地利用涂布机干燥器的排风余热，使原有发电效率大大提升，使原有发电效率提升30% — 40%左右。
[0006]一种微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统，包括流体输运单元、气体冷凝单元和膨胀做功单元，所述流体输运单元包括微循环泵、单液体储存装置、涂布机排风集热器，所述的气体冷凝单元包括冷凝装置，所述的膨胀做功单元包括微型汽轮机和涂布机发电机；所述的单液体储存装置包括液体储存装置包括储液罐、储液罐入口处的第一流体阀、储液罐液相出口处的第二流体阀和储液罐气相出口处的第三流体阀；所述的冷凝装置的出口与微循环泵的入口相连；微循环泵的出口经第一流体阀与储液罐的入口相连；储液罐的液相出口经第二流体阀与涂布机排风集热器的入口相连；储液罐的气相出口经第三流体阀与微型汽轮机的第二入口相连；涂布机排风集热器的出口与微型汽轮机的第一入口相连；微型汽轮机的蒸汽出口与冷凝装置相连。
[0007]另一种微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统，包括流体输运单元、气体冷凝单元和膨胀做功单元，所述流体输运单元包括微循环泵、双液体储存装置、涂布机排风集热器，所述的气体冷凝单元包括冷凝装置，所述的膨胀做功单元包括微型汽轮机和涂布机发电机；所述的双液体储存装置包括第一储液罐、第一储液罐入口处的第一流体阀、第一储液罐液相出口处的第二流体阀、第一储液罐气相出口处第三流体阀；第二储液罐、第二储液罐入口处的第四流体阀、第二储液罐液相出口处的第五流体阀和第二储液罐气相出口处的第六流体阀；第一流体阀的出口与第一储液罐的入口相连；第一储液罐的液相出口与第二流体阀的入口相连，第二流体阀的出口与涂布机排风集热器的入口相连；第一储液罐的气相出口与第三流体阀的入口相连；第三流体阀的出口与微型汽轮机的第二入口相连；第四流体阀的出口与第二储液罐的入口相连；第二储液罐的液相出口与第五流体阀的入口相连；第五流体截止装装置的出口与涂布机排风集热器的入口相连；第二储液罐的第二储出口与第六流体阀的入口相连；第六流体阀的出口与微型汽轮机的第二入口相连；涂布机排风集热器的出口与微型汽轮机的第一入口相连。
[0008]所述的微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统，每个储液罐入口处、液相出口处和气相出口处均设有独立的流体阀；储液罐之间并联连接。
[0009]所述的冷凝装置为具有储液功能的换热器。
[0010]本发明的有益效果:1)微循环泵输运流体仅消耗了极少的功，基本可以忽略，甚至可以不需要消耗机械功；2)低品位热涂布机发电机的净输出电量得到很大的提高，低品位热净发电效率得到极大提高，经济性更好；3)发明装置结构简比简单、运行性能稳定可靠、使用寿命长以及维护费用低。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0012]图1是本发明的单液体储存装置结构示意图；
图2是本发明的双液体储存装置结构示意图；
图中:1.微型汽轮机、2.涂布机排风集热器、3.冷凝装置、4.微循环泵、5.第一储液罐、6.第一流体截止阀、7.第二流体截止阀、8.第三流体截止阀、9.第二储液罐、10.第四流体截止阀、11.第五流体截止阀、12.第六流体截止阀、13.涂布机发电机。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
如图1所示，采用由四氟乙烷为工作流体。液体储存装置由储液罐5、第一流体截止阀
6、第二流体截止阀7和第三流体截止阀8组成。涂布机排风集热器2的出口与微型汽轮机I的第一入口相连；微型汽轮机I带动涂布机发电机13发电；微型汽轮机I的蒸汽出口与冷凝装置3相连；冷凝装置3的出口与微循环泵4的入口相连；微循环泵4的出口与第一流体截止阀6的入口相连；第一流体截止阀6的出口与储液罐5的入口相连；储液罐5的液相出口与第二流体截止阀7的入口相连；第二流体截止阀7的出口与涂布机排风集热器2的入口相连；储液罐5的气相出口与第三流体截止阀8的入口相连；第三流体截止阀8的出口与微型汽轮机I的第二入口相连。
[0014]工作流程如下:微循环泵4把冷凝后的工作流体经第一流体截止阀6输入储液罐5。此时，第二流体截止阀7与第三流体截止阀8关闭。当储液罐5内的工作流体上升到设定的液位高度后，第一流体截止阀6关闭，微循环泵4停止工作；第二流体截止阀7打开，储液罐内的流体依靠重力势流入涂布机排风集热器2内被低品位热加热产生蒸汽；蒸汽进入微型汽轮机I做功，微型汽轮机I的出口蒸汽进入冷凝装置3被冷凝成液体，储存于具有储液功能的冷凝装置中。当储液罐5内的工作流体降低到设定的液位高度后，第二流体截止阀7关闭，第三流体截止阀8打开，储液罐5内的高压工作流体蒸汽经第三流体截止阀8和微型汽轮机I的第二入口流入微型汽轮机进行二次做功，之后做功后的冷凝液体再次进入冷凝装置3。随后，第三流体截止阀8关闭，完成了流体的一个循环。接着，开始第二个循环，打开第一流体截止阀6，启动微循环泵4，把冷凝后的工作流体输入到储液罐5，直到储液罐5内的液位达到设定的高度。本实施例采用单储液罐结构，间歇式地利用低品位热发电，微循环泵的功耗可减少约85%，涂布机发电机的净发电效率最大可提高约33%。
[0015]实施例2
如图2所示，采用四氟乙烷为工作流体。该方案中有并联的两套液体储存装置，分别是第一储液罐5、第一流体阀6、第二流体阀7、第三流体阀8、第二储液罐9、第四流体阀10、第五流体阀11和第六流体阀12组成，其它部分与实施例1相同。第一流体阀7的出口与第一储液罐5的入口相连；第一储液罐5的液相出口与第二流体阀7的入口相连，第二流体阀7的出口与涂布机排风集热器2的入口相连；第一储液罐5的气相出口与第三流体阀8的入口相连；第三流体阀8的出口与微型汽轮机I的第二入口相连；第四流体阀10的出口与第二储液罐9的入口相连；第二储液罐9的液相出口与第五流体阀11的入口相连；第五流体截止装装置的出口与涂布机排风集热器2的入口相连；第二储液罐9的气相出口与第六流体阀12的入口相连；第六流体阀12的出口与微型汽轮机I的第二入口相连；涂布机排风集热器2的出口与微型汽轮机I的第一入口相连。
[0016]工作流程如下:当第一储液罐5处于储液状态，第二储液罐9处于输液状态时:微循环泵4把冷凝后的工作流体经第一流体阀6输入第一储液罐5，第二流体阀7与第三流体阀8关闭；第四流体阀10和第六流体阀12关闭，第五流体阀11打开，第二储液罐9内储存的流体依靠重力势经第五流体阀11流入涂布机排风集热器2内被低品位热加热产生蒸汽；蒸汽进入微型汽轮机I做功，微型汽轮机I带动涂布机发电机13发电；微型汽轮机I的出口蒸汽进入冷凝装置3被冷凝成液体。当第一储液罐5内流体的液位上升到设定的液位高度，第二储液罐9的液位降到设定的高度后，第二储液罐9处于储液状态，第一储液罐5处于输液状态:第五流体阀11关闭，第六流体阀12打开，第二储液罐9内残余的高压流体由蒸汽经微型汽轮机I的第二入口流入微型汽轮机I进行二次做功，冷凝之后进入冷凝装置3，随后，第六流体阀12关闭，第四流体阀10打开，冷凝装置3内被冷凝的工作流体被微循环泵4输入到第二储液罐9;随后，第一流体阀6关闭，第二流体阀7打开，第一储液罐5内的流体依靠重力势经第二流体阀7流入涂布机排风集热器2内，流体被低品位热加热产生蒸汽；蒸汽进入微型汽轮机I做功，微型汽轮机I的出口蒸汽进入冷凝装置3被冷凝成液体。当第一储液罐5内的流体降低到设定的液位高度、第二储液罐9内的流体增加到设定的液位髙度后，第二储液罐9又处于输液状态，第一储液罐5则处于储液状态，与此同时，第一储液罐5内部残余高压气体由第六截止阀12进入微型汽轮机I中进行二次做功，再进入冷凝装置3中，至此完成了一次循环。本实施例采用双储液器结构，可以连续地利用低品位热，连续地输出电能，微循环泵的功耗大约可以减少95%，涂布机发电机的净发电效率大约可以提髙40%。
[0017]冷凝装置3是一种具有储液功能的换热器，可以是列管式、套管式，也可以是其它形式，其换热管可以是普通管，也可以是强化管。储液罐、涂布机排风集热器为耐压容器，其材料可以是碳钢、不锈钢、铜，也可以是其他材料。三个流体阀是阻止流体在流体通道内的流动，可以是自动或手动阀。微循环泵的作用是把流体从冷凝装置输入到储液罐，它可以是离心式、叶片式，也可以是其他液体输送泵。
[0018]采用单储液罐结构，可以间歇式地利用低品位热发电，当采用双储液罐结构或多储液罐结构时，可以连续地利用低品位热发电。
【权利要求】
1.一种微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统，其特征在于，包括流体输运单元、气体冷凝单元和膨胀做功单元，所述流体输运单元包括微循环泵、单液体储存装置、涂布机排风集热器，所述的气体冷凝单元包括冷凝装置，所述的膨胀做功单元包括微型汽轮机和涂布机发电机；所述的单液体储存装置包括液体储存装置包括储液罐、储液罐入口处的第一流体阀、储液罐液相出口处的第二流体阀和储液罐气相出口处的第三流体阀；所述的冷凝装置的出口与微循环泵的入口相连；微循环泵的出口经第一流体阀与储液罐的入口相连；储液罐的液相出口经第二流体阀与涂布机排风集热器的入口相连；储液罐的气相出口经第三流体阀与微型汽轮机的第二入口相连；涂布机排风集热器的出口与微型汽轮机的第一入口相连；微型汽轮机的蒸汽出口与冷凝装置相连。
2.一种微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统，其特征在于，包括流体输运单元、气体冷凝单元和膨胀做功单元，所述流体输运单元包括微循环泵、双液体储存装置、涂布机排风集热器，所述的气体冷凝单元包括冷凝装置，所述的膨胀做功单元包括微型汽轮机和涂布机发电机；所述的双液体储存装置包括第一储液罐、第一储液罐入口处的第一流体阀、第一储液罐液相出口处的第二流体阀、第一储液罐气相出口处第三流体阀；第二储液罐、第二储液罐入口处的第四流体阀、第二储液罐液相出口处的第五流体阀和第二储液罐气相出口处的第六流体阀；第一流体阀的出口与第一储液罐的入口相连；第一储液罐的液相出口与第二流体阀的入口相连，第二流体阀的出口与涂布机排风集热器的入口相连；第一储液罐的气相出口与第三流体阀的入口相连；第三流体阀的出口与微型汽轮机的第二入口相连；第四流体阀的出口与第二储液罐的入口相连；第二储液罐的液相出口与第五流体阀的入口相连；第五流体截止装装置的出口与涂布机排风集热器的入口相连；第二储液罐的第二储出口与第六流体阀的入口相连；第六流体阀的出口与微型汽轮机的第二入口相连；涂布机排风集热器的出口与微型汽轮机的第一入口相连；微型汽轮机的蒸汽出口与冷凝装置相连。
3.根据权利要求1或2所述的微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统，其特征在于，每个储液罐入口处、液相出口处和气相出口处均设有独立的流体阀；储液罐之间并联连接。
4.根据权利要求1或2所述的微循环有机蒸发发电涂布机排风处理系统，其特征在于，所述的冷凝装置为具有储液功能的换热器。
【文档编号】B05C11/00GK103883367SQ201410055072
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】李炜恒, 张吉, 李佳碧, 唐思远, 周聪聪, 丰碧泓, 陈慧仪 申请人:浙江大学