一种具有冷却功能的双工质循环发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种具有冷却功能的双工质循环发电系统，包括：蒸汽发生器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵和吸收式冷冻机；蒸汽发生器，用于通过废热对工质进行加热，将工质变为高压蒸汽进入膨胀机；膨胀机，用于在高压蒸汽的驱动下工作；发电机，与膨胀机同轴连接，在膨胀机的驱动下发电；冷凝器，用于通过冷却介质将从膨胀机排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质；工质泵，用于将从冷凝器排出的液态工质输送至蒸汽发生器；废热还用于作为吸收式冷冻机的驱动热源；吸收式冷冻机冷却的介质作为冷凝器中的冷却介质。利用吸收式冷冻机冷却的介质作为冷凝器的冷却介质，不受外界环境温度的影响，提高了发电效率。并且可以扩大工质的选择范围。
【专利说明】一种具有冷却功能的双工质循环发电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及废热循环利用【技术领域】，特别涉及一种具有冷却功能的双工质循环发电系统。
【背景技术】
[0002]目前，将工厂中的废热进行利用的双工质循环发电系统已经比较常见，例如，利用烟气排放的废热、热水排放的废热、地热等，使低沸点的工质蒸发，以驱动膨胀机及发电机发电。
[0003]参见图1，该图为现有技术中的双工质循环发电系统示意图。
[0004]图1中的标号代表的意义如下:
[0005]1、蒸汽发生器；2、膨胀机；3、发电机；4、油分离器；5、冷凝器；6、工质泵。
[0006]废热wl进入蒸汽发生器1，蒸汽发生器I通过废热Wl对工质进行加热。被加热后的工质成为高温高压的蒸汽。高温高压的蒸汽到达膨胀机2，通过压差驱动膨胀机2工作，同时驱动与膨胀机2同轴连接的发电机3进行发电。
[0007]从膨胀机2出来的低压蒸汽的工质进入油分离器4，油分离器4将低压蒸汽的工质与油分尚出来。
[0008]分离出来的油经过加热装置(图中未示出)加热后返回到膨胀机2，作为膨胀机2的润滑油使用。
[0009]另一方面，油分离器4分离出来的低压蒸汽的工质流入冷凝器5。低压蒸汽的工质在冷凝器5中被冷却介质w2冷却成为液态工质。从冷凝器5出来的液态工质通过工质泵6被送往蒸汽发生器I，至此一个循环结束。
[0010]现有技术中，冷凝器5的冷却介质大多使用冷却塔循环水，冷却塔循环水受季节变化的影响比较大。如果冷却介质采用空气，即空冷式，也同样受季节的影响比较大。特别是在环境温度较高的夏季，冷却效率将大幅下降，这样整个系统的发电量也明显减少。并且随着工质饱和温度的变化，压力变化大，因此根据冷凝器冷却介质的温度变化，工质泵容易发生汽蚀。
[0011]因此，本领域技术人员需要提供一种具有冷却功能的双工质循环发电系统，能够在冷却工质时不受环境季节的温度影响，提高发电效率。
实用新型内容
[0012]本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有冷却功能的双工质循环发电系统，能够在冷却工质时不受环境季节的温度影响，提高发电效率。
[0013]本实用新型实施例提供一种具有冷却功能的双工质循环发电系统，包括:蒸汽发生器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵和吸收式冷冻机；
[0014]所述蒸汽发生器，用于通过废热对工质进行加热，将所述工质变为高压蒸汽进入所述膨胀机；
[0015]所述膨胀机，用于在所述高压蒸汽的驱动下工作；
[0016]所述发电机，与所述膨胀机同轴连接，在所述膨胀机的驱动下发电；
[0017]所述冷凝器，用于通过冷却介质将从所述膨胀机排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质；
[0018]所述工质泵，用于将从所述冷凝器排出的液态工质输送至所述蒸汽发生器；
[0019]所述废热还用于作为所述吸收式冷冻机的驱动热源；所述吸收式冷冻机冷却的介质作为所述冷凝器中的冷却介质。
[0020]优选地，所述蒸汽发生器为降膜式蒸汽发生器，所述降膜式蒸汽发生器内的传热管内部通入所述废热，所述传热管外部喷淋从所述冷凝器过来的所述液态工质。
[0021]优选地，由所述吸收式冷冻机冷却下来的冷却介质经过过冷却段之后流到所述冷凝器中；
[0022]所述过冷却段设置于所述冷凝器内部，或，所述过冷却段独立于所述冷凝器设置。
[0023]优选地，由所述吸收式冷冻机冷却下来的冷却介质经过过冷却段之后流到所述冷凝器中；
[0024]所述过冷却段设置于所述冷凝器内部，或，所述过冷却段独立于所述冷凝器设置。
[0025]优选地，还包括设置在所述工质泵与所述蒸汽发生器之间管路上的预热器；
[0026]所述预热器与所述吸收式冷冻机之间设置了散热介质回路，所述预热器与所述吸收式冷冻机通过所述散热介质回路进行换热。
[0027]优选地，还包括设置在所述工质泵与所述蒸汽发生器之间管路上的预热器；
[0028]所述预热器与所述吸收式冷冻机之间设置了散热介质回路，所述预热器与所述吸收式冷冻机通过所述散热介质回路进行换热。
[0029]优选地，还包括设置在所述工质泵与所述蒸汽发生器之间管路上的预热器；
[0030]所述预热器与所述吸收式冷冻机之间设置了散热介质回路，所述预热器与所述吸收式冷冻机通过所述散热介质回路进行换热。
[0031]优选地，所述散热介质回路上设置旁侧回路；所述散热介质回路上设置有第一组阀门，所述旁侧回路上设置第二组阀门；
[0032]所述第一组阀门打开，所述第二组阀门关断时，所述预热器与所述吸收式冷冻机通过所述散热介质回路与所述预热器进行换热；
[0033]或，所述第一组阀门关断，所述第二组阀门打开时，所述吸收式冷冻机通过所述旁侧回路与加热负荷进行换热；
[0034]或，所述第一组阀门打开，所述第二组阀门也打开时，所述吸收式冷冻机同时与所述预热器进行换热和所述加热负荷进行换热。
[0035]优选地，还包括油分离器；
[0036]所述膨胀机为喷油式螺杆膨胀机；
[0037]所述油分离器，用于将所述喷油式螺杆膨胀机排出的低压蒸汽工质中油分离出来；
[0038]所述散热介质回路对所述油分离器分离出来的油进行加热，加热后的油回到所述膨胀机。
[0039]优选地，所述废热是从空压机回收的废热。
[0040]优选地，所述废热还用于作为所述吸收式冷冻机的驱动热源，具体为:
[0041 ] 所述废热从所述蒸汽发生器出来以后串联进入所述吸收式冷冻机的再生器中；
[0042]或，
[0043]所述废热以并联形式进入所述蒸汽发生器和所述吸收式冷冻机的再生器中。
[0044]优选地，所述吸收式冷冻机冷却的介质作为所述冷凝器中的冷却介质，具体为:
[0045]所述吸收式冷冻机中的蒸发器冷却的介质输送给所述冷凝器作为冷凝器中的冷却介质。
[0046]优选地，所述预热器与所述吸收式冷冻机中的吸收器-冷凝器进行换热。
[0047]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0048]本实用新型提供的双工质循环发电系统，冷凝器中的冷却介质来自吸收式冷冻机冷却后的介质，这样区别于现有技术中的采用冷却塔中的循环水作为冷却介质。本实施例提供的发电系统中的冷却介质不受外界环境温度的变化。现有技术中利用90°C左右的废热，将冷却塔中的循环水作为冷凝器冷却介质时的发电效率约为7%左右。但是，利用本实施例提供的发电系统，将冷凝器冷却介质温度降低到20°C时的发电效率能够提高到大约10%左右。按效率改善的比例来表示，发电效率相当于提高了约43%。另外，由于本实用新型中冷凝器的冷却介质w2的温度与环境温度无关，能够降到任意温度，因此工质能够使用临界温度较低的介质。例如，工质使用二氧化碳(C02)时，二氧化碳的临界温度约为31°C。但是现有技术中使用冷却塔循环水作为冷凝器的冷却介质《2时，不能使冷凝温度降到31°C以下，因此现有技术中不能使用二氧化碳作为工质，但本实用新型可以使用二氧化碳作为工质。
[0049]综上，本实施例提供的发电系统，利用吸收式冷冻机冷却的介质作为冷凝器的冷却介质，不受外界环境温度的影响，提高了发电效率。并且可以扩大工质的选择范围，例如，可以使用二氧化碳作为工质。
【专利附图】
【附图说明】
[0050]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0051]图1是现有技术中的双工质循环发电系统示意图。
[0052]图2是本实用新型提供的双工质循环发电系统示意图。
【具体实施方式】
[0053]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0054]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做详细的说明。
[0055]实施例一:
[0056]参见图2，该图为本实用新型提供的具有冷却功能的双工质循环发电系统示意图。
[0057]图2中的附图标记的含义如下:
[0058]1、蒸汽发生器；2、膨胀机；3、发电机；4、油分离器；5、冷凝器；6、工质泵；7、油泵；8、吸收式冷冻机；9、预热器；10、油分离器；11、加热负荷；wl、废热；w2、冷却介质；w3、散热介质；G、再生器；E、蒸发器；A/C、吸收器和冷凝器；V1、V2、V3和V4:阀。
[0059]本实施例提供的具有冷却功能的双工质循环发电系统，包括:蒸汽发生器1、膨胀机2、发电机3、冷凝器5、工质泵6和吸收式冷冻机8 ;
[0060]所述蒸汽发生器1，用于通过废热对工质进行加热，将所述工质变为高压蒸汽进入所述膨胀机2 ;
[0061]废热wl进入蒸汽发生器I中的蛇盘管内，加热蒸汽发生器内喷淋装置Ia中喷淋的工质。
[0062]被加热的工质成为高压蒸汽，到达膨胀机2，通过压差驱动膨胀机2。
[0063]所述膨胀机2，用于在所述高压蒸汽的驱动下工作；
[0064]所述发电机3，与所述膨胀机2同轴连接，在所述膨胀机2的驱动下发电；
[0065]所述冷凝器5，用于通过冷却介质将从所述膨胀机2排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质；
[0066]所述工质泵6，用于将从所述冷凝器5排出的液态工质输送至所述蒸汽发生器I中的喷淋装置Ia中；
[0067]所述废热还用于作为所述吸收式冷冻机8的驱动热源；所述吸收式冷冻机冷却的介质作为所述冷凝器5中的冷却介质。
[0068]需要说明的是，所述吸收式冷冻机又可以称为吸收式热泵。
[0069]本实施例提供的双工质循环发电系统，冷凝器中的冷却介质来自吸收式冷冻机冷却后的介质，这样区别于现有技术中的采用冷却塔中的循环水作为冷却介质。本实施例提供的发电系统中的冷却介质不受外界环境温度的变化。现有技术中利用90°C左右的废热，将冷却塔中的循环水作为冷凝器冷却介质时的发电效率约为7%左右。但是，利用本实施例提供的发电系统，将冷凝器冷却介质温度降低到20°C时的发电效率能够提高到大约10%左右。按效率改善的比例来表示，发电效率相当于提高了约43%。另外，由于本实用新型中冷凝器5的冷却介质《2的温度与环境温度无关，能够降到任意温度，因此工质能够使用临界温度较低的介质。例如，工质使用二氧化碳(C02)时，二氧化碳的临界温度约为31°C。但是现有技术中使用冷却塔循环水作为冷凝器5的冷却介质《2时，不能使冷凝温度降到31°C以下，因此现有技术中不能使用二氧化碳作为工质，但本实用新型可以使用二氧化碳作为工质。
[0070]综上，本实施例提供的发电系统，利用吸收式冷冻机冷却的介质作为冷凝器的冷却介质，不受外界环境温度的影响，提高了发电效率。并且可以扩大工质的选择范围，例如，可以使用二氧化碳作为工质。
[0071]实施例二:
[0072]继续参见图2。
[0073]所述蒸汽发生器I为降膜式蒸汽发生器，所述降膜式蒸汽发生器内的传热管内部通入所述废热，所述传热管外部喷淋从所述冷凝器5过来的所述液态工质。
[0074]利用废热将所述液体工质变换为高压蒸汽。
[0075]根据本实施例提供的蒸汽发生器1，可降低充填在蒸汽发生器I中工质的充填量，同时能够限制工质的蒸发温度，使蒸发温度不随着工质液位变高而上升，进而可以提高换热效率。
[0076]另外，由所述吸收式冷冻机8冷却下来的冷却介质经过过冷却段5a之后流到所述冷凝器中；
[0077]所述过冷却段5a设置于所述冷凝器内部，或，所述过冷却段5a独立于所述冷凝器设置。
[0078]通过设置的过冷却段5a，能够将冷凝器中被冷却下来的工质液过冷却，由此能够防止工质泵发生汽蚀。
[0079]另外，本实施例提供的发电系统还包括:设置在所述工质泵6与所述蒸汽发生器I之间管路上的预热器9;
[0080]所述预热器9与所述吸收式冷冻机8之间设置了散热介质回路，所述预热器9与所述吸收式冷冻机8通过所述散热介质回路进行换热。
[0081 ] 如图2所示，散热介质用《3表示。
[0082]本实施例中设置预热器9，可以充分利用吸收式冷冻机8散热段的热量，通过预热器9能够提高供往蒸汽发生器I的液态工质的温度，由此提高整个发电系统的效率。
[0083]需要说明的是，吸收式冷冻机8散热段的热量主要来自吸收式冷冻机8中的吸收器和冷凝器A/C，如图2所示。吸收器和冷凝器A/C的散热量约为从废热wl回收热量的1.7倍左右，为了充分利用这部分散热量，通过散热介质w3可以为预热器9中的工质进行加热，也可以通过散热介质w3给油加热器中的油进行加热。
[0084]另外，还包括油分离器10 ；
[0085]所述膨胀机2为喷油式螺杆膨胀机；
[0086]所述油分离器10，用于将所述喷油式螺杆膨胀机2排出的低压蒸汽工质中油分离出来；
[0087]所述散热介质回路对所述油分离器10分离出来的油进行加热，加热后的油回到所述膨胀机2。
[0088]这样可以充分利用吸收式冷冻机8散热段的热量，不必专门为油分离器10设置加热器。例如不必再单独设置电加热器，还需要为电加热器设置电源。
[0089]可以理解的是，吸收器和冷凝器A/C的散热量可以为预热器9和油加热器10中的任一项进行加热，也可以为两者同时加热。
[0090]另外，吸收式冷冻机8散热段的热量除了提供给预热器9以外，还可以提供热量给其他加热负荷11。
[0091]如图2所示，所述散热介质回路上设置旁侧回路；所述散热介质回路上设置有第一组阀门Vl和V2，所述旁侧回路上设置第二组阀门V3和V4 ；
[0092]可以理解的是，所述Vl和V2以及V3和V4—个阀门在去的路径的，一个阀门在回来的路径上，因为是一个回路。
[0093]所述第一组阀门Vl和V2打开(指的是)，所述第二组阀门V3和V4关断时，所述预热器9与所述吸收式冷冻机8通过所述散热介质回路与所述预热器进行换热；
[0094]或，所述第一组阀门Vl和V2关断，所述第二组阀门V3和V4打开时，所述吸收式冷冻机8通过所述旁侧回路与加热负荷11进行换热；
[0095]或，所述第一组阀门Vl和V2打开，所述第二组阀门V3和V4也打开时，所述吸收式冷冻机8同时与所述预热器9进行换热和所述加热负荷11进行换热。
[0096]另外，添加了旁侧回路以后，吸收式冷冻机8散热段的热量可以同时或者分别为预热器9、油加热器10和加热负荷11进行供热。
[0097]如图2所示，所述废热wl还用于作为所述吸收式冷冻机8的驱动热源，具体为:
[0098]所述废热wl从所述蒸汽发生器I出来以后串联进入所述吸收式冷冻机8的再生器G中；
[0099]或，
[0100]所述废热wl以并联形式进入所述蒸汽发生器I和所述吸收式冷冻机8的再生器G中。
[0101]可以理解的是，当废热wl的量多时，可以选择并联进入所述蒸汽发生器I和所述吸收式冷冻机8;当废热wl量少时，可以选择串联进入，即先进入所述蒸汽发生器1，从所述蒸汽发生器I出来后进入所述吸收式冷冻机8的再生器G中。
[0102]需要说明的是，所述废热wl是从空压机回收的废热。
[0103]给空压机输入的动力约95%为热能，这部分热能通常情况下被排放在大气中浪费掉，而使用本实用新型以上实施例提供的发电系统可以有效地利用空压机排出的废热来发电，并且发电效率比现有技术中利用冷却塔的发电效率要高。
[0104]如图2所示，所述吸收式冷冻机8冷却的介质作为所述冷凝器5中的冷却介质，具体为:
[0105]所述吸收式冷冻机8中的蒸发器E冷却的介质输送给所述冷凝器5作为冷凝器中的冷却介质。
[0106]所述预热器9与所述吸收式冷冻机8中的吸收器和冷凝器A/C进行换热。
[0107]如图2所示，本实施例提供的发电系统还包括油泵7，油泵7用于将油分离器4分离出来的油输送到油加热器10中。
[0108]以上实施例提供的发电系统，不仅有效利用了废热进行发电，而且利用废热作为吸收式冷冻机8的驱动源，这样将吸收式冷冻机和发电系统进行了有机的整合，不仅可以更有效充分地利用废热，而且提高了发电效率，对于资源的有效再利用有重要意义。
[0109]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，包括:蒸汽发生器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵和吸收式冷冻机； 所述蒸汽发生器，用于通过废热对工质进行加热，将所述工质变为高压蒸汽进入所述膨胀机； 所述膨胀机，用于在所述高压蒸汽的驱动下工作； 所述发电机，与所述膨胀机同轴连接，在所述膨胀机的驱动下发电； 所述冷凝器，用于通过冷却介质将从所述膨胀机排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质； 所述工质泵，用于将从所述冷凝器排出的液态工质输送至所述蒸汽发生器； 所述废热还用于作为所述吸收式冷冻机的驱动热源；所述吸收式冷冻机冷却的介质作为所述冷凝器中的冷却介质。
2.根据权利要求1所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述蒸汽发生器为降膜式蒸汽发生器，所述降膜式蒸汽发生器内的传热管内部通入所述废热，所述传热管外部喷淋从所述冷凝器过来的所述液态工质。
3.根据权利要求1所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，由所述吸收式冷冻机冷却下来的冷却介质经过过冷却段之后流到所述冷凝器中； 所述过冷却段设置于所述冷凝器内部，或，所述过冷却段独立于所述冷凝器设置。
4.根据权利要求2所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，由所述吸收式冷冻机冷却下来的冷却介质经过过冷却段之后流到所述冷凝器中； 所述过冷却段设置于所述冷凝器内部，或，所述过冷却段独立于所述冷凝器设置。
5.根据权利要求1所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，还包括设置在所述工质泵与所述蒸汽发生器之间管路上的预热器； 所述预热器与所述吸收式冷冻机之间设置了散热介质回路，所述预热器与所述吸收式冷冻机通过所述散热介质回路进行换热。
6.根据权利要求2所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，还包括设置在所述工质泵与所述蒸汽发生器之间管路上的预热器； 所述预热器与所述吸收式冷冻机之间设置了散热介质回路，所述预热器与所述吸收式冷冻机通过所述散热介质回路进行换热。
7.根据权利要求3所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，还包括设置在所述工质泵与所述蒸汽发生器之间管路上的预热器； 所述预热器与所述吸收式冷冻机之间设置了散热介质回路，所述预热器与所述吸收式冷冻机通过所述散热介质回路进行换热。
8.根据权利要求5所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述散热介质回路上设置旁侧回路；所述散热介质回路上设置有第一组阀门，所述旁侧回路上设置第二组阀门； 所述第一组阀门打开，所述第二组阀门关断时，所述预热器与所述吸收式冷冻机通过所述散热介质回路与所述预热器进行换热； 或，所述第一组阀门关断，所述第二组阀门打开时，所述吸收式冷冻机通过所述旁侧回路与加热负荷进行换热； 或，所述第一组阀门打开，所述第二组阀门也打开时，所述吸收式冷冻机同时与所述预热器进行换热和所述加热负荷进行换热。
9.根据权利要求5-8任一项所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，还包括油分离器； 所述膨胀机为喷油式螺杆膨胀机； 所述油分离器，用于将所述喷油式螺杆膨胀机排出的低压蒸汽工质中油分离出来； 所述散热介质回路对所述油分离器分离出来的油进行加热，加热后的油回到所述膨胀机。
10.根据权利要求1所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述废热是从空压机回收的废热。
11.根据权利要求1或7所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述废热还用于作为所述吸收式冷冻机的驱动热源，具体为: 所述废热从所述蒸汽发生器出来以后串联进入所述吸收式冷冻机的再生器中； 或， 所述废热以并联形式进入所述蒸汽发生器和所述吸收式冷冻机的再生器中。
12.根据权利要求1所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述吸收式冷冻机冷却的介质作为所述冷凝器中的冷却介质，具体为: 所述吸收式冷冻机中的蒸发器冷却的介质输送给所述冷凝器作为冷凝器中的冷却介质。
13.根据权利要求5-7任一项所述的具有冷却功能的双工质循环发电系统，其特征在于，所述预热器与所述吸收式冷冻机中的吸收器-冷凝器进行换热。
【文档编号】F01K27/02GK204225945SQ201420615115
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】松原利男 申请人:烟台荏原空调设备有限公司