专利名称：低品位能量全部回收利用的低沸点介质发电系统的制作方法
技术领域：
本发明属于原料和余热回收再利用系统；尤其涉及利用回收工业过程中低 品位能量发电的系统。
背景技术：
工业过程中会产生大量的低温废热，如各种燃烧炉的烟道气、工业生产中 冷却水、石油开采中的伴生水、火电厂及核电厂汽轮机排出的乏汽等，其中包 含大量热量。目前，为了回收这些低品位的热量，已有许多技术人员研制或发 明了一些利用废热发电的设备；如在200620057606.x的专利申请中披露了一 种"利用烧制陶瓷窑余热的发电装置"，在200710066192.6的专利申请中披露了 一种"冶炼烧结环冷余热回收发电设备"在200710038442.5的专利申请中披露 了 "一种干法水泥生产线的余热发电系统"，这些设备或系统均能将余热回收并 用于发电，但是它们的用途单一， 一种设备或系统不能适用于将汽轮机乏汽等 低品位流体中的热量全部回收再利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便于安装、使用方便、占地面积小、不污染 环境、能够将汽轮机乏汽等低品位流体中的热量全部回收再利用的低沸点介质 发电系统。
本发明目的是通过以下技术方案实现的 一种低品位能量全部回收利用的 低沸点介质发电系统，包括发电机和与其相连的汽轮机，及低品位能量余热回
收换热器，其特征在于汽轮机及低品位能量余热回收换热器同时至少与一组 由介质管道连通的压縮介质热交换器、压縮机、膨胀阀和蒸发一冷凝器相连； 膨胀阀装在压縮介质热交换器与蒸发—冷凝器之间的介质管道上，它又通过毛 细管与装在压縮介质热交换器与压縮机之间的介质管道上的感温探头连接；汽
轮机通过乏汽进管与压縮介质热交换器相连通，汽轮机还通过进气管道与冷凝 器相连，低品位能量余热回收换热器分别通过冷凝液体输送管道及加输入管与 压縮介质热交换器及蒸发一冷凝器相连通，在低品位能量余热回收换热器与压
縮介质热交换器之间的冷凝液体输送管上装有液体增压泵；低品位能量余热回 收换热器上装有低品位能量体的进管及出管；与电源线相连的控制柜通过控制线及电源线束与压縮机、膨胀阀、增压泵、汽轮机、发电机连接。
在冷凝液体输送管上装有增液管道，增液管道位于压縮介质热交换器与液 体增压泵之间。
汽轮机与冷凝器之间的进气管道上装有高温余热回收器，其上置有高温体 进管和出管。
汽轮机及低品位能量余热回收换热器同时与二至五组由介质管道连通的压 縮介质热交换器、压縮机、膨胀阀和蒸发—冷凝器相连，汽轮机通过进气管道 与每组中的冷凝器相连，低品位能量余热回收换热器分别通过冷凝液体输送管 道及输入管与每组中的压縮介质热交换器及每组中的蒸发一冷凝器相连通。
汽轮机及低品位能量余热回收换热器同时与二至五组由介质管道连通的压
縮介质热交换器、压縮机、膨胀阀和冷凝器相连，汽轮机通过进气管道与每组
中的冷凝器相连，低品位能量余热回收换热器分别通过冷凝液体输送管道及输 入管与每组中的压縮介质热交换器及每组中的蒸发一冷凝器相连通。
这种具有低品位流体能量全部回收利用装置的低沸点介质发电系统，是由 压縮介质热交换器、压縮机、膨胀阀、蒸发—冷凝器、低品位流体余热回收换 热器、汽轮机、发电机和连通它们的介质管道及介质溶液补充管道所组成，整 个系统结构很简单，因此便于安装，占地面积也很小；本发明中电厂蒸汽汽轮 机排出的乏汽、冷冻系统的冷冻水等含有低品位能量的流体，直接进入低品位 能量的流体余热回收换热器，液态的低沸点介质经过低品位流体余热回收换热 器初步加热后进入低品位能量流体能量回收系统的蒸发一冷凝器内被进一步加 热，低沸点发电系统的汽轮机排出的乏汽直接进入低品位能量流体能量回收系 统的热交换器，变成冷凝液体，而蒸发器内被提取的低品位能量流体的热量经 过压縮机提升后进入蒸发一冷凝器，同时由蒸发器出来的冷凝液体经低品位流 体余热回收换热器初步加热后也进入蒸发一冷凝器，并在此被增温、膨胀成为 具有一定温度压力的气体而进入汽轮机内，驱动汽轮机旋转，带动发电机发电。 这种系统把低品位流体带出的热量经过两级换热充分利用，既节省了能源和水 资源，也不会带来环境污染。
图l为实施例l的结构示意图； 图2为实施例2的结构示意图；图3为实施例3的结构示意图； 图4为实施例4的结构示意图5为实施例5的结构示意图。
具体实施方式
实施例l: 一种低品位能量全部回收利用的低沸点介质发电系统，包括发电
机1和与其相连的汽轮机2，及低品位能量余热回收换热器6，汽轮机1及低品 位能量余热回收换热器6与一组由介质管道连通的压縮介质热交换器10、压縮 机14、膨胀阀17和蒸发一冷凝器相连4;膨胀阀17装在压縮介质热交换器10 与蒸发一冷凝器4之间的介质管道16上，膨胀阀17又通过毛细管18与装在压 縮介质热交换器10与压縮机14之间的介质管道12上的感温探头9连接；蒸发 一冷凝器4与压縮机14之间有介质管道15;汽轮机2通过乏汽进管11与压縮 介质热交换器10相连通，汽轮机2还通过进气管道3与蒸发一冷凝器4相连， 低品位能量余热回收换热器6分别通过冷凝液体输送管道7及输入管5与压缩 介质热交换器10及蒸发一冷凝器4相连通，在低品位能量余热回收换热器6与 压縮介质热交换器10之间的冷凝液体输送管7上装有液体增压泵8;低品位能 量余热回收换热器6上装有低品位能量体的进管19及出管20;与电源线22相 连的控制柜21通过控制线及电源线束23与压縮机14、膨胀阀17、增压泵8、 汽轮机2、发电机1连接。
本实施例中是把冷冻系统的循环水、空气、河流中的水、其他火电厂或核 电厂的汽轮机排出的含有低品位能量的流体经低品位能量体的进管19直接进入 该系统低品位流体余热回收换热器6内，经过初步加热变成或部分变成气体， 进入蒸发一冷凝器，并在此被增温、进一步加热成高温高压气体，进入汽轮机、 驱动汽轮机带动发电机进行发电。
而在本系统中驱动汽轮机2后的乏汽及低品位能量的流体通过乏汽进管11 进入压縮介质热交换器10内，被提取的压縮介质热量经过压縮机提升后进入蒸 发—冷凝器，液体经冷凝液体输送管7及液体增压泵8也进入低品位能量余热 回收换热器6，在此加热后也进入蒸发一冷凝器、进一步加热成高温高压气体， 进入汽轮机、驱动汽轮机带动发电机进行发电。
实施例2:本实施例的结构与实施例l相近似，只是在低品位能量余热回收 换热器6与压縮介质热交换器10之间的冷凝液体输送管7上装有增液管道13，增液管道13位于压縮介质热交换器10与液体增压泵8之间。其它结构与实施 例1相同。
实施例3:本实施例的结构与实施例1相近似，只是在蒸发一冷凝器4与汽 轮机2之间的管路3上增加了一个余热回收换热器24,余热回收换热器24上 有与其连通的高温流体入管25和流体出管26，其它结构与实施例l相同，具有 较高温度的余热或废汽通过高温流体入管25进入余热回收换热器24中，被吸 收的高温度汽体用于驱动汽轮机，剩余的温度低的流体从流体出管26流出做其 他使用。
实施例4:本实施例中汽轮机及低品位能量余热回收换热器同时与两组由介 质管道连通的压縮介质热交换器、压縮机、膨胀阀和蒸发一冷凝器相连；每组 的结构均与实施例1相同，且汽轮机2通过乏汽进管11与每组中的压縮介质热 交换器10和10b相连通，汽轮机2还通过进气管道3与每组中的蒸发一冷凝器 4及4b相连；低品位能量余热回收换热器6通过冷凝液体输送管道7与每组中 的压縮介质热交换器10及10b相连通，低品位能量余热回收换热器6还通过输 入管5与每组中的蒸发一冷凝器4及4b相连通。与电源线22相连的控制柜21 通过控制线及电源线束23除与汽轮机2、发电机1及第一组中的压縮机14、膨 胀阀17、增压泵8连接外，还与第二组中的压縮机14b、膨胀阀17b、增压泵 8b连接。
实施例5:本实施例中汽轮机及低品位能量余热回收换热器也是同时与两组 由介质管道连通的压縮介质热交换器、压縮机、膨胀阀和蒸发一冷凝器相连； 每组的结构均与实施例2相同，且汽轮机2通过乏汽进管11与每组中的压縮介 质热交换器10相连通，汽轮机2还通过进气管道3与每组中的蒸发一冷凝器4 相连；低品位能量余热回收换热器6通过冷凝液体输送管道7与每组中的压縮 介质热交换器10相连通，低品位能量余热回收换热器6还通过加热液体输入管 5与每组中的蒸发一冷凝器4相连通。与电源线22相连的控制柜21通过控制线 及电源线束23除与汽轮机2、发电机1及第一组中的压縮机14、膨胀阀17、增 压泵8连接外，还与第二组中的压縮机14b、膨胀阀17b、增压泵8b连接。
实施例4和实施例5是为了增大发电能力而设计；为了适应发电能力的大 小的需要，汽轮机及低品位能量余热回收换热器也可同时与3 — 5组或更多组由 介质管道连通的压縮介质热交换器、压縮机、膨胀阀和蒸发一冷凝器相连；每组的结构可以完全与实施例1的相同，也可以完全与实施例2的相同，或完全 与实施例3的相同，或其中几组与实施例1的结构相同，另外几组与实施例2 或实施例3相同。汽轮机及低品位能量余热回收换热器与每组的连接方式仿照 实施例4和5。
本系统中的控制柜22可以安装于压縮机14旁，也可选择适当的安装位置。
介质管道内充有适量的C02、 Fn4a或其它压縮介质。
为了整齐美观，本系统中的构件可装配在一个机箱内。 实施例中的蒸发一冷凝器为一种热交换器。
权利要求1、一种低品位能量全部回收利用的低沸点介质发电系统，包括发电机和与其相连的汽轮机，及低品位能量余热回收换热器，其特征在于汽轮机及低品位能量余热回收换热器同时至少与一组由介质管道连通的压缩介质热交换器、压缩机、膨胀阀和蒸发—冷凝器相连；膨胀阀装在压缩介质热交换器与蒸发—冷凝器之间的介质管道上，它又通过毛细管与装在压缩介质热交换器与压缩机之间的介质管道上的感温探头连接；汽轮机通过乏汽进管与压缩介质热交换器相连通，汽轮机还通过进气管道与冷凝器相连，低品位能量余热回收换热器分别通过冷凝液体输送管道及加输入管与压缩介质热交换器及蒸发—冷凝器相连通，在低品位能量余热回收换热器与压缩介质热交换器之间的冷凝液体输送管上装有液体增压泵；低品位能量余热回收换热器上装有低品位能量体的进管及出管；与电源线相连的控制柜通过控制线及电源线束与压缩机、膨胀阀、增压泵、汽轮机、发电机连接。
2、 根据权利要求1所述的低品位能量全部回收利用的低沸点介质发电系统， 其特征在于在冷凝液体输送管上装有增液管道，增液管道位于压縮介质热交 换器与液体增压泵之间。
3、 根据权利要求1或2所述的具有低品位能量全部回收利用装置的低沸点 介质发电系统，其特征在于汽轮机与冷凝器之间的进气管道上装有高温余热 回收器，其上置有高温体进管和出管。
4、 根据权利要求1或2所述的低品位能量全部回收利用的低沸点介质发电 系统，其特征在于汽轮机及低品位能量余热回收换热器同时与二至五组由介 质管道连通的压縮介质热交换器、压縮机、膨胀阀和蒸发一冷凝器相连，汽轮 机通过进气管道与每组中的冷凝器相连，低品位能量余热回收换热器分别通过 冷凝液体输送管道及输入管与每组中的压縮介质热交换器及每组中的蒸发一冷 凝器相连通。
5、 根据权利要求3所述的低品位能量全部回收利用的低沸点介质发电系统，其特征在于汽轮机及低品位能量余热回收换热器同时与二至五组由介质管道 连通的压縮介质热交换器、压縮机、膨胀阀和冷凝器相连，汽轮机通过进气管 道与每组中的冷凝器相连，低品位能量余热回收换热器分别通过冷凝液体输送 管道及输入管与每组中的压縮介质热交换器及每组中的蒸发一冷凝器相连通。
专利摘要一种低品位能量全部回收利用的低沸点介质发电系统，包括发电机和与其相连的汽轮机，及低品位能量余热回收换热器，汽轮机及低品位能量余热回收换热器同时至少与一组由介质管道连通的压缩介质热交换器、压缩机、膨胀阀和蒸发—冷凝器相连；膨胀阀装在压缩介质热交换器与蒸发—冷凝器之间的介质管道上，低品位能量余热回收换热器分别通过冷凝液体输送管道及输入管与压缩介质热交换器及蒸发—冷凝器相连通，在冷凝液体输送管上装有液体增压泵；低品位能量余热回收换热器上装有低品位能量体的进管及出管；压缩机、膨胀阀、增压泵、汽轮机、发电机连接与控制柜相连。该系统能够将汽轮机乏汽等低品位流体中的热量全部回收再利用并具有便于安装、使用方便、占地面积小、不污染环境的优点。
文档编号F01K11/02GK201225174SQ20082014814
公开日2009年4月22日 申请日期2008年7月23日 优先权日2008年7月23日
发明者刘中敏, 华 李, 陈万仁, 魏新利 申请人:河南瑞邦能源科技开发有限公司