一种螺杆膨胀机余热发电装置的制作方法

本实用新型属于机械领域，具体涉及一种螺杆膨胀机余热发电装置。

背景技术：

采用涡轮发电系统作为大型高温余热发电设备已日趋成熟,但是大量工业低温余热的回收利用仍处于初级阶段,市场需求量大;在冶金和钢铁企业，仅回收钢铁企业的冲渣废热水（8 0 - 9 0 ℃）一项，每年就可以为每个企业带来2 MW到4.5 MW的电能，国家目前有允许不拘形式的小型发电变网政策,对于世界最大钢铁产量的我国来说，开发低温余热发电技术,其社会效益和经济效益是不可估量的; 采用双循环朗肯循环技术,选用相应的有机液态工质来吸收低温余热,再通过螺杆膨胀机来发电,对节能和环保具有十分重要的意义;螺杆膨胀机具有四个主要的技术特点：热源适应范围非常宽广,变工况能力好, 维护费用低,使用管理方便; 市场需要这类效率高,自身耗功小,安全可靠,制造成本低的低温余热发电装置。

目前常规的朗肯循环系统见图1, 系统中主要包含:螺杆膨胀机1, 润滑油输送泵2, 油气分离器3, 冷凝器4, 工质增压泵5, 蒸发器6, 发电机7, 冷凝水泵8, 冷却塔9;

冷凝器冷却后的有机液态工质,经工质增压泵5增压后成为低温高压的液体,通过蒸发器6吸热汽化后变成高温高压的过热或饱和汽体,进入螺杆膨胀机1降压放热做功,将热能转化为机械能,推动螺杆旋转,带动发电机7发电,实现机械能向电能的转换,从膨胀机排出的工质气体经冷凝器4冷却后又重新变为低温低压的液态工质,完成整个有机朗肯循环(ORC);冷凝水泵8从冷却塔9吸入低温水，经过冷凝器与循环工质做热交换，温度升高后的水重新送到冷却塔9中做飞溅散热降温；在图1中，工质增压泵5和冷凝水泵8在正常运转时均需要外界电机驱动运转，增加了系统的能源消耗和制造成本。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种螺杆膨胀机余热发电装置。

为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型提供了一种螺杆膨胀机余热发电装置，其包括

发电机；

载有工质的管道；

冷凝器，对管道中的工质进行冷却；

工质增压系统，对冷凝器冷却后的液态工质进行增压，使得工质成为低温高压的液体；

蒸发器，对工质增压系统出来的液体加热蒸发，使得所述的工质成为高温高压的气体；

螺杆膨胀机，吸收蒸发器送出的高温高压气体，使该螺杆膨胀机膨胀降压放热做功，进而带动发电机发电；

油气分离器，将螺杆膨胀机排出的油气混合物进行分离，使得低压的工质气体再次进入所述的冷凝器冷却成低温液态工质；

润滑油输送泵，用于从油气分离器中吸取润滑油，增压后输送到螺杆膨胀机中；

所述的冷却水循环系统包括冷却水塔和可驱动冷却水循环流动的冷凝水泵，且该冷凝水泵与所述的发电机连接；

所述的工质增压系统包括经管道连接的工质增压泵、单向阀和压力继电器。

在一些实施方案之中，所述的冷凝器与所述发电机的连接方式为镶嵌式连接或变送机构连接中的任一种或两种以上的集合。

在一些实施方案之中，所述的工质增压系统包括第一工质增压泵和第二工质增压泵，且所述的第一工质增压泵和第二工质增压泵并联安装。

在一些较为具体的实施方案之中，所述第一工质增压泵和第二工质增压泵的出口管路上均设有用于防止工质回流的单向阀。

在一些较为具体的实施方案之中，所述的第一工质增压泵和/或所述第二工质增压泵的高、低腔室内设有可调安全阀和/或溢流阀。

在一些实施方案之中，所述的第一工质增压泵和/或第二工质增压泵采用齿轮泵、刮片泵或柱塞泵中的任意一种。

在一些实施方案之中，所述的第二工质增压泵由所述螺杆膨胀机驱动。

在一些实施方案之中，所述第二工质增压泵与所述螺杆膨胀机驱动通过轴头螺纹旋入式、凸台镶嵌式、齿轮传动连接、联轴器连接中的任意一种方式连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点包括：

本实用新型提供了一种螺杆膨胀机余热发电装置，通过取消冷凝水泵外接电机驱动，增加的一台工质增压泵，工质增压泵和冷凝水泵由螺杆膨胀机及发电机直接驱动，减少能量转换带来的损失，降低了系统能耗的投入，在系统工况有特定需求时，可以2台工质增压泵同时并联运行，最大限度的利用热效率和提高发电效率，提高了整个系统的经济合理性。

附图说明

图1为现有技术中螺杆膨胀机低温余热发电装置示意图；

图2为本实用新型一典型实施方案之中一种螺杆膨胀机余热发电装置的结构示意图；

图3为本实用新型一典型实施方案之中一种螺杆膨胀机余热发电装置的螺杆膨胀机自带工质增压泵示意图；

图4为图3的A-A向视图；

附图标记说明：1. 螺杆膨胀机；2. 润滑油输送泵；3. 油气分离器；4. 冷凝器；5-1.第一工质增压泵；5-2. 第二工质增压泵；6. 蒸发器；7. 发电机；8. 冷凝水泵；9. 冷却水塔；10. 压力继电器；11. 单向阀； 101. 膨胀机壳体；102. 阳转子；103. 阴转子；104. 泵壳；105. 叶片；106. 叶片泵转子；107. 安全阀；108. 弹簧；109. 弹簧座；110. 调节螺钉；111. 锁紧螺母；112. 叶片泵定子。

具体实施方式

下文将对本实用新型的技术方案作更为详尽的解释说明。但是，应当理解，在本实用新型范围内，本实用新型的上述各技术特征和在下文（如实施例）中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

如图所示：一种螺杆膨胀机余热发电装置，其包括

发电机7；

载有工质的管道；

冷凝器4，对管道中的工质进行冷却；

工质增压系统，对冷凝器4冷却后的液态工质进行增压，使得工质成为低温高压的液体；

蒸发器6，对工质增压系统出来的液体加热蒸发，使得所述的工质成为高温高压的气体；

螺杆膨胀机1，吸收蒸发器6送出的高温高压气体，使该螺杆膨胀机1膨胀降压放热做功，进而带动发电机7发电；

油气分离器3，将螺杆膨胀机1排出的油气混合物进行分离，使得低压的工质气体再次进入所述的冷凝器4冷却成低温液态工质；

润滑油输送泵2，用于从油气分离器3中吸取润滑油，增压后输送到螺杆膨胀机1中；

所述的冷却水循环系统包括冷却水塔9和可驱动冷却水循环流动的冷凝水泵8，且该冷凝水泵8与所述的发电机7连接；

所述的工质增压系统包括经管道连接的工质增压泵、单向阀11和压力继电器10。

在一些实施方案之中，所述的冷凝器4与所述发电机7的连接方式为镶嵌式连接或变送机构连接中的任一种或两种以上的集合。

在一些实施方案之中，所述的工质增压系统包括第一工质增压泵5-1和第二工质增压泵5-2，且所述的第一工质增压泵5-1和第二工质增压泵5-2并联安装。

在一些较为具体的实施方案之中，所述第一工质增压泵5-1和第二工质增压泵5-2的出口管路上均设有用于防止工质回流的单向阀11。

在一些较为具体的实施方案之中，所述的第一工质增压泵5-1和/或所述第二工质增压泵5-2的高、低腔室内设有可调安全阀和/或溢流阀。

在一些实施方案之中，所述的第一工质增压泵5-1和/或第二工质增压泵5-2采用齿轮泵、刮片泵或柱塞泵中的任意一种。

在一些实施方案之中，所述的第二工质增压泵5-2由所述螺杆膨胀机1驱动。

在一些实施方案之中，所述第二工质增压泵5-2与所述螺杆膨胀机1驱动通过轴头螺纹旋入式、凸台镶嵌式、齿轮传动连接、联轴器连接中的任意一种方式连接。

实施例1

参照附图说明的实施方式,图2和图3所示，一种具有本实用新型的螺杆膨胀机余热发电装置, 包括螺杆膨胀机1,与所述螺杆膨胀机1连接的用于提供压缩机润滑油的润滑油输送泵2，设置在所述螺杆膨胀机1后端与所述润滑油输送泵2连接的用于分离工质和润滑油的油气分离器3，与所述油气分离器3连接的用于冷凝工质的冷凝器4，与所述冷凝器4连接的用于进行工质与热源介质热交换的蒸发器6；及与所述螺杆膨胀机1依次连接的发电机7和用于循环工质的冷凝的冷凝水泵8；所述螺杆膨胀机1由阴转子和阳转子收纳于螺杆膨胀机1壳体内互相啮合的组合而成;

还包括设置在所述冷凝器4和所述蒸发器6之间的由电机驱动的第一工质增压泵5-1，及由所述螺杆膨胀机1驱动的第二工质增压泵5-2。

在本实用新型中，所述螺杆膨胀机低温余热发电装置,其中，所述冷凝水泵8由所述发电机7直接驱动。

其中，所述冷凝器4与所述发电机7的连接方式为镶嵌式连接和变送机构连接中的任一种连接方式连接。即冷凝水泵8由发电机7通过联轴器直接驱动，其连接方式可以是轴头螺纹旋入式或凸台镶嵌式连接，可以是齿轮传动连接，也可以是联轴器（硬性、弹性、链轮）连接或其它变送机构连接；第二工质增压泵5-2与膨胀机1转子通过联轴器直接驱动，从而降低制造维护成本，减少能量转换损失，提高发电系统的经济合理性。

所述螺杆膨胀机低温余热发电装置,其中，所述第一工质增压泵5-1和第二工质增压泵5-2均由泵体、管路系统、出口管路单向阀11、压力继电器10组成。

具体的，所述螺杆膨胀机1低温余热发电装置,其中，所述第一工质增压泵5-1与所述第二工质增压泵5-2并联安装，所述第一工质增压泵5-1与所述第二工质增压泵5-2的出口管路均设有用于防止工质回流的单向阀11。在两台工质增压泵的出口管路上，均设有单向阀11，防止工质回流，保证系统的可靠性和安全性。

进一步的，所述螺杆膨胀机1低温余热发电装置,其中，所述第一工质增压泵5-1与所述第二工质增压泵5-2采用齿轮泵、刮片泵、柱塞泵中任一种相连接；所述第一工质增压泵5-1与所述第二工质增压泵5-2的高、低压腔室间内还设有可调安全阀和溢流阀中任一种调节阀。

所述螺杆膨胀机1低温余热发电装置,其中，所述第二工质增压泵5-2由所述膨胀机螺杆驱动，所述第二工质增压泵5-2与所述膨胀机螺杆驱动通过轴头螺纹旋入式、凸台镶嵌式、齿轮传动连接、联轴器连接中任一种连接方式连接。如图2所示，第二工质增压泵5-2则可通过联轴器与膨胀机螺杆直接连接，置于膨胀机进口侧。

所述螺杆膨胀机1低温余热发电装置,其中，所述第二工质增压泵5-2由发电机7轴机械联动。

系统中包含螺杆膨胀机1，润滑油输送泵2，油气分离器3，冷凝器4，工质增压泵(电机驱动) 5-1，工质增压泵(膨胀机驱动)5-2，蒸发器6，发电机7，冷凝水泵8，冷却水塔9，压力继电器10，单向止回阀11，单向止回阀12 。

作为本实用新型的第一实施方案，如图2所示，第二工质增压泵5-2与膨胀机制造成一体，其结构包含.膨胀机壳体101，阳转子102，阴转子103，工质增压泵(叶片泵)泵壳104，叶片105，叶片泵转子106，安全阀107，叶片泵定子112等组成，叶片泵泵轴与膨胀机阳转子或阴转子同轴，在圆筒型叶片泵定子112内偏心安装着叶片泵转子106，叶片泵转子通过键固定安装在一体轴上，叶片泵转子上开有很多对称滑槽，槽中装有叶片105，当螺杆膨胀机旋转时，带动叶片泵转子一起旋转，叶片在离心力的作用下，顶紧在定子的内壁上，这样，在定子、转子、叶片的端面间就形成若干个密封空间，随着每一空间容积的变化，转子在每旋转一转时，每一工作空间都将完成一次吸入和排出，达到连续给工质增压输送的目的。

为了调节和限制工质泵的工作压力，叶片式工质增压泵设有可调节安全阀107，安全阀的阀体是一个圆柱型带有凸肩的差动活塞，当压力超过限定值时，安全阀弹簧108受压缩而使阀开启，沟通排、吸两端，以达到泄压的目的，安全阀弹簧108的预紧力则可通过调节螺钉111来设定调整。

在本实用新型装置运行时，先运转第一工质增压泵5-1和待螺杆膨胀机1，第二工质增压泵5-2同时排出工质，当压力继电器10检测到第二工质增压泵5-2出口管路达到设定压力值时，第一工质增压泵5-1停止马达运转，并由第二工质增压泵5-2来保持工质的正常增压输送。由于第一工质增压泵5-1和第二工质增压泵5-2之间是采用并联安装的，在本实用新型提供的发电装置容量增大时，则可根据需要同时并联运行两台工质增压泵（5-1,5-2），以提高发电量和发电效率。

本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。