专利名称：一种溶液冷却吸收式氨水动力循环装置的制作方法
技术领域：
一种溶液冷却吸收式氨水动力循环装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种动力循环装置，尤其是一种用于中低温余热发电的溶液冷却吸收式氨水动力循环装置。
背景技术：
[0002]许多工业过程都会产生大量显热型余热，地热能、太阳能的热源也以显热型居多。 由于其放热过程的特点是有较大的温度变化，水蒸汽朗肯循环中的等温吸热过程与之并不匹配，在节点温差限制下，存在较大的传热温差不可逆损失；许多氟利昂类工质有对臭氧层的损害作用，且价格较昂贵。传统工质水的沸点较高，在常温下的饱和压力是真空状态，比容很大，因而并不适合在中低温余热发电循环中应用。在余热发电温度范围，纯氨的工作压力偏高。而采用两者的混合物氨水溶液，可以将压力调整到合适范围。但如果简单地采用氨水混合物作为循环工质，虽然工质的吸热蒸发过程可以实现与显热热源的放热过程匹配的温度变化，但工质的冷凝放热过程也会具有很大的温度变化，这样就会提高平均放热温度， 降低循环热效率。卡林纳(Kalina)循环采用吸收过程替代冷凝过程，可使工质与低温热源的传热过程的温度变化也比较匹配，本实用新型是在卡林纳循环的基础上进一步完善其回热流程，从而提高循环热效率。发明内容[0003]本实用新型提供一种能够充分利用显热型中低温余热进行发电的同时具有较大的吸热温度变化范围和较小放热温度变化范围且具有较高能量转换效率的氨水动力循环流程。[0004]本实用新型采用如下技术方案[0005]一种溶液冷却吸收式氨水动力循环装置，由蒸发器、透平调节阀、透平机组、回热器、低压吸收器、低压氨泵、气液分离器、预热器、高压吸收器、高压氨泵、稀溶液节流阀和连接管线组成；蒸发器设有热源进口、热源出口、工作溶液进口和工作溶液出口 ；回热器设有工作溶液进口和工作溶液出口、基本溶液进口和基本溶液出口 ；气液分离器设有基本溶液进口、富氨气体出口和稀溶液出口 ；低压吸收器分成溶液冷却吸收段和冷却水吸收段，溶液冷却吸收段的内通道设有基本溶液进口和基本溶液出口，冷却水吸收段的内通道设有冷却水进口和冷却水出口，溶液冷却吸收段布置在冷却水吸收段的上方；在溶液冷却吸收段的上方还设有稀溶液喷淋器和工作溶液进口，稀溶液喷淋器的入口端是低压稀溶液进口 ；在低压吸收器的底部液囊设有基本溶液出口 ；高压吸收器分成高压溶液冷却吸收段和高压冷却水冷却吸收段，高压溶液冷却吸收段的内通道设有工作溶液进口和工作溶液出口，高压冷却水吸收段的内通道设有冷却水进口和冷却水出口 ；高压溶液冷却吸收段布置在高压冷却水冷却吸收段的上方，在高压溶液冷却吸收段的上方还设有高压稀溶液喷淋器和富氨气进口，高压稀溶液喷淋器的入口端是高压吸收器的稀溶液进口 ；在高压吸收器的底部液囊设有工作溶液出口 ；预热器是三股流换热器，设有稀溶液进口和稀溶液出口、富氨气进口和富氨气出口、工作溶液进口和工作溶液出口。[0006]各部件的连接关系为蒸发器的工作溶液出口与透平调节阀的进口连接；透平调节阀的出口与透平机组的进口连接；透平机组的出口与回热器的工作溶液进口连接；回热器的工作溶液出口与低压吸收器的工作溶液进口连接；低压吸收器的基本溶液出口与低压氨泵的进口连接；低压氨泵的出口与低压吸收器溶液冷却吸收段的基本溶液进口连接；低压吸收器溶液冷却吸收段的基本溶液出口与回热器的基本溶液进口连接；回热器的基本溶液出口与气液分离器的进口连接；气液分离器的富氨气出口与预热器的富氨气进口连接； 气液分离器的稀溶液出口与预热器的稀溶液进口连接；预热器的富氨气出口与高压吸收器的富氨气进口连接，预热器的稀溶液出口管路分成2路，一路与高压吸收器的稀溶液进口连接，另一路与稀溶液节流阀的进口连接，稀溶液节流阀的出口与低压吸收器的稀溶液进口连接；高压吸收器的工作溶液出口与高压氨泵的进口连接，高压氨泵的出口与高压吸收器溶液冷却吸收段的工作溶液进口连接；高压吸收器溶液冷却吸收段的工作溶液出口与预热器的工作溶液进口连接，预热器的工作溶液出口与蒸发器的工作溶液进口连接。[0007]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点[0008]①提高了能量转换效率。本实用新型与卡林纳(Kalina)循环相比，主要差别之一在于在2个吸收器中都有溶液冷却吸收段传热面。在氨水动力循环中，吸收过程的温降大约有2(T40°C，用吸收器出口溶液冷却吸收过程的前段，可以减少冷却水量，同时减小了吸收过程的温差，从而减少对环境的排热和传热火用损，提高循环热效率。溶液冷却吸收技术是一种十分经济的节能手段，不仅体现在可使循环效率提高，而且从传热角度是用一份换热面积获得了两份传热效果，使得吸收过程和溶液的解吸过程同时得到部分实现。此外，由于高温热源与工质在蒸发器的传热过程中，工质的变温相变特性与热源的显热放热温度变化有很好的匹配，同时在工质与低温热源的传热过程中通过以吸收过程替代凝结过程，使得工质的温度变化也与低温热源(冷却水或冷风)的温度变化相匹配，加上溶液回热过程也是接近等温差的传热，所以，循环的不可逆损失较小，效率较高。[0009]②本实用新型与卡林纳(Kalina)循环相比的主要差别之二在于设置三股流预热器来预热进入蒸发器前的工作溶液，同时可以使得进入低压吸收器的稀溶液和进入高压吸收器的稀溶液与富氨气得到冷却，增大了吸收的驱动力，同时有利于提高蒸发器(锅炉)抗烟气低温腐蚀的能力。[0010]③将蒸气压偏低的水和偏高的氨混合形成的氨水混合工质可以扬长避短，通过控制氨水的配比成分可以使系统压力水平比较合适，不仅透平入口处压力并不太高，透平出口处可保持为高于大气压的正压，氨水混合工质的工作压力范围适当，焓降与水蒸气介质的相当，可以直接采用现有背压式工业汽轮机；同时由于与有机工质相比，氨水混合工质的传热特性优良，有利于减少传热面积，降低初投资。[0011]④由于氨与铝的相容性，采用铝制板翅式换热器将是提高效率，降低成本和紧凑化的明智选择，除了高温高压的蒸发器外，其余换热器都可考虑采用铝制板翅式换热器，尤其是吸收器还可以采用风冷铝制板翅式换热器方案，这将使余热电站系统大为简化。[0012]⑤氨和水都是自然工质，且来源丰富，价格较便宜。
[0013]图1是本实用新型实施例1的流程示意图。
具体实施方式
[0014]实施例1参见图1，一种用于中低温热源动力回收利用的氨水吸收式动力循环装置，由蒸发器1、透平调节阀2、透平机组3、回热器4、低压吸收器5、低压氨泵6、气液分离器7、预热器8、高压吸收器9、高压氨泵10、稀溶液节流阀11和连接管线组成；蒸发器1设有热源流体进口 1-1、热源流体出口 1-2、工作溶液进口 1-3和工作溶液出口 1-4，回热器4 设有工作溶液进口 4-1和工作溶液出口 4-2、基本溶液进口 4-3和基本溶液出口 4-4，气液分离器7设有基本溶液进口 7-1、富氨气体出口 7-2和稀溶液出口 7-3 ；其特征在于低压吸收器5分成溶液冷却吸收段51和冷却水吸收段52，溶液冷却吸收段51的内通道设有基本溶液进口 51-1和基本溶液出口 51-2，冷却水吸收段52的内通道设有冷却水进口 52-1和冷却水出口 52-2，溶液冷却吸收段51布置在冷却水吸收段52的上方，在溶液冷却吸收段51 的上方还设有稀溶液喷淋器5-3和气态工作溶液进口 5-4，稀溶液喷淋器5-3的入口端是低压吸收器稀溶液进口 5-5，在低压吸收器5的底部液囊设有基本溶液出口 5-6，高压吸收器9分成高压溶液冷却吸收段91和高压冷却水冷却吸收段92，高压溶液冷却吸收段91的内通道设有工作溶液进口 91-1和工作溶液出口 91-2，高压冷却水吸收段92的内通道设有冷却水进口 92-1和冷却水出口 92-2，高压溶液冷却吸收段91布置在高压冷却水冷却吸收段92的上方，在高压溶液冷却吸收段91的上方还设有高压稀溶液喷淋器9-3和富氨气进口 9-4，高压稀溶液喷淋器9-3的入口端是高压吸收器9的稀溶液进口 9-5，在高压吸收器 9的底部液囊设有工作溶液出口 9-6 ；预热器8是三股流换热器，设有稀溶液进口 8-1、稀溶液出口 8-2、富氨气进口 8-3、富氨气出口 8-4、工作溶液进口 8-5和工作溶液出口 8_6 ；[0015]各部件的连接关系为蒸发器1的工作溶液出口 1-4与透平调节阀2的进口 2-1 连接，透平调节阀的出口 2-2与透平机组3的进口 3-1连接，透平机组的出口 3-2与回热器 4的工作溶液进口 4-1连接，回热器的工作溶液出口 4-2与低压吸收器5的工作溶液进口 5-4连接，低压吸收器的基本溶液出口 5-6与低压氨泵6的进口 6-1连接，低压氨泵6的出口 6-2与低压吸收器5溶液冷却吸收段51的基本溶液进口 51-1连接，低压溶液冷却吸收段51的基本溶液出口 51-2与回热器的基本溶液进口 4-3连接，回热器的基本溶液出口 4-4 与气液分离器7的进口 7-1连接，气液分离器7的富氨气出口 7-2与预热器8的富氨气进口 8-3连接，气液分离器7的稀溶液出口 7-3与预热器8的稀溶液进口 8-1连接，预热器的富氨气出口 8-4与高压吸收器9的富氨气进口 9-4连接，预热器8的稀溶液出口 8-2管路分成2路，一路与高压吸收器9的稀溶液进口 9-5连接，另一路与稀溶液节流阀11的进口 11-1连接，稀溶液节流阀11的出口 11-2与低压吸收器的稀溶液进口 5-5连接；高压吸收器9的工作溶液出口 9-6与高压氨泵10的进口 10-1连接，高压氨泵10的出口 10-2与高压吸收器9溶液冷却吸收段91的工作溶液进口 91-1连接；高压吸收器9溶液冷却吸收段 91的工作溶液出口 91-2与预热器8的工作溶液进口 8-5连接，预热器的工作溶液出口 8_6 与蒸发器1的工作溶液进口 1-3连接。[0016]该氨水动力循环的工作流程如下[0017]氨水吸收式动力循环工作溶液的液体进入蒸发器中完成吸热过程，蒸发为气态工作溶液，在透平内实现膨胀作功过程，完成热功转换；透平排气先在回热器中降温，再进入5低压吸收器中被喷淋在低压吸收器管束上的稀溶液所吸收，释放的汽化潜热由低压吸收器另一侧的基本溶液和冷却水带走；稀溶液吸收了气态工作溶液后成为基本溶液，汇集在低压吸收器的底部流出，基本溶液经低压氨泵升压后，先后在低压吸收器的溶液冷却吸收段和回热器中实现溶液回热升温解吸过程，成为气液两相流体，在分离器中进行气液分离，气相为富氨气体，液相为稀溶液，富氨气体和稀溶液同时进入预热器冷却降温，富氨气体降温后进入高压吸收器，稀溶液则分成两路，大部分稀溶液经节流阀流回低压吸收器内，喷淋在吸收器管束上，小部分稀溶液经喷淋管流入高压吸收器内，吸收富氨气体后成为工作溶液。 汽化潜热被工作溶液和冷却水带走。汇集在高压吸收器的底部流出的工作溶液经高压氨泵升压，再在高压吸收器的溶液冷却吸收段和预热器内先后吸热升温后，流回蒸发器内完成蒸发过程；蒸发器的出口气态工作溶液再进入透平内膨胀作功，如此循环。
权利要求1. 一种溶液冷却吸收式氨水动力循环装置，由蒸发器(1)、透平调节阀O)、透平机组 (3)、回热器0)、低压吸收器(5)、低压氨泵(6)、气液分离器(7)、预热器(8)、高压吸收器 (9)、高压氨泵(10)、稀溶液节流阀(11)和连接管线组成；蒸发器(1)设有热源流体进口 (1-1)、热源流体出口(1-2)、工作溶液进口 (1-3)和工作溶液出口(1-4)，回热器(4)设有工作溶液进口(4-1)和工作溶液出口 G-2)、基本溶液进口(4-3)和基本溶液出口 G-4)， 气液分离器(7)设有基本溶液进口(7-1)、富氨气体出口(7- 和稀溶液出口(7- ；其特征在于低压吸收器(5)分成溶液冷却吸收段(51)和冷却水吸收段(52)，溶液冷却吸收段 (51)的内通道设有基本溶液进口(51-1)和基本溶液出口(51-2)，冷却水吸收段(52)的内通道设有冷却水进口(52-1)和冷却水出口 62-2)，溶液冷却吸收段(51)布置在冷却水吸收段(5 的上方，在溶液冷却吸收段(51)的上方还设有稀溶液喷淋器(5- 和气态工作溶液进口(5-4)，稀溶液喷淋器(5-3)的入口端是低压吸收器稀溶液进口(5-5)，在低压吸收器(5)的底部液囊设有基本溶液出口(5-6)，高压吸收器(9)分成高压溶液冷却吸收段(91)和高压冷却水冷却吸收段(92)，高压溶液冷却吸收段(91)的内通道设有工作溶液进口(91-1)和工作溶液出口(91-2)，高压冷却水吸收段(92)的内通道设有冷却水进口(92-1)和冷却水出口(92-2)，高压溶液冷却吸收段(91)布置在高压冷却水冷却吸收段 (92)的上方，在高压溶液冷却吸收段(91)的上方还设有高压稀溶液喷淋器(9- 和富氨气进口(9-4)，高压稀溶液喷淋器(9-3)的入口端是高压吸收器(9)的稀溶液进口(9-5)， 在高压吸收器(9)的底部液囊设有工作溶液出口(9-6)；预热器(8)是三股流换热器，设有稀溶液进口(8-1)、稀溶液出口(8-2)、富氨气进口(8-3)、富氨气出口(8-4)、工作溶液进口 (8-5)和工作溶液出口(8-6)；各部件的连接关系为蒸发器(1)的工作溶液出口(1-4)与透平调节阀O)的进口 (2-1)连接，透平调节阀的出口(2- 与透平机组(3)的进口(3-1)连接，透平机组的出口 (3-2)与回热器(4)的工作溶液进口(4-1)连接，回热器的工作溶液出口(4-2)与低压吸收器(5)的工作溶液进口(5-4)连接，低压吸收器的基本溶液出口(5-6)与低压氨泵(6)的进口(6-1)连接，低压氨泵(6)的出口(6-2)与低压吸收器(5)溶液冷却吸收段(51)的基本溶液进口(51-1)连接，低压溶液冷却吸收段(51)的基本溶液出口(51-2)与回热器的基本溶液进口(4- 连接，回热器的基本溶液出口(4-4)与气液分离器(7)的进口(7-1)连接，气液分离器(7)的富氨气出口(7-2)与预热器(8)的富氨气进口(8-3)连接，气液分离器(7)的稀溶液出口(7-3)与预热器(8)的稀溶液进口(8-1)连接，预热器的富氨气出口 (8-4)与高压吸收器(9)的富氨气进口(9-4)连接，预热器(8)的稀溶液出口(8-2)管路分成2路，一路与高压吸收器(9)的稀溶液进口(9-5)连接，另一路与稀溶液节流阀(11)的进口(11-1)连接，稀溶液节流阀(11)的出口(11-2)与低压吸收器的稀溶液进口(5-5)连接；高压吸收器(9)的工作溶液出口(9-6)与高压氨泵(10)的进口(10-1)连接，高压氨泵(10)的出口(10-2)与高压吸收器(9)溶液冷却吸收段(91)的工作溶液进口(91-1)连接；高压吸收器(9)溶液冷却吸收段(91)的工作溶液出口(91-2)与预热器(8)的工作溶液进口(8-5)连接，预热器的工作溶液出口(8-6)与蒸发器(1)的工作溶液进口(1-3)连接。
专利摘要本实用新型公开一种溶液冷却吸收式氨水动力循环装置，由蒸发器1、透平机组3、回热器4、低压吸收器5、低压氨泵6、气液分离器7、预热器8、高压吸收器9、高压氨泵10、节流阀11和连接管线组成，其中低压吸收器和高压吸收器都分成溶液冷却吸收段和冷却水吸收段，溶液冷却吸收段布置在冷却水吸收段的上方；本实用新型的溶液冷却吸收式氨水动力循环装置用吸收器出口溶液冷却吸收过程的前段，可以减少冷却水量，减少对环境的排热和传热损失，有利于减少传热面积和提高循环热效率；本实用新型设置三股流预热器来预热进入蒸发器前的工作溶液，不仅可使进入吸收器的稀溶液和富氨气得到冷却，增大吸收的驱动力，而且有利于提高装置抗烟气低温腐蚀的能力。
文档编号F01K25/04GK202250276SQ20112034607
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者华君叶, 陈亚平 申请人:东南大学