[发明专利]带有分离膨胀装置的有机朗肯循环余热回收发电系统

说明书

技术领域

本发明属于发电系统领域，特别涉及一种带有分离膨胀装置的有机朗肯循环余热回收发电系统，主要是用于回收利用中低温余热，属于节能减排领域。

背景技术

近些年来，化石能源消耗和CO₂、SO₂、NO_x等温室气体和环境污染物的排放，使得世界各国面临严重的环境问题和能源危机。如何提高现有能源的综合利用效率和回收低品位能源成为解决当前问题的途径之一。

余热资源量大面广，涉及到多个工业领域。据不完全统计，工业领域中低品位热所占的比例相当大，大约为所涉及能源消耗的50%甚至更多。开展余热的回收利用研究，充分回收烟气中的余热，对提高我国化石能源综合利用效率，促进工业节能和环境保护具有重要意义。

传统的蒸汽朗肯循环在回收低品位热时，效率非常低；而有机朗肯循环系统采用低沸点的有机工质，可以回收利用温度较低的余热，回收效率相对于传统的蒸汽朗肯循环系统更高。目前现有的有机朗肯循环余热回收发电系统基本上采用单一工质单级单压蒸发，由于工质定压定温相变吸热过程的特性，导致换热器内换热介质之间产生很大的传热温差，增加了换热器内的不可逆性损失。专利CN101806232A中提出了一种多级蒸发有机朗肯循环余热回收系统，不同压力级的高温蒸汽进入带有中间补气口多级有机透平中膨胀做功，这有效的降低了换热过程中的不可逆性损失，提高了循环的性能。现有的技术都并没有考虑多级膨胀后的乏汽可以再次进入换热器再热，这样可以得到更多的高温高压蒸汽，降低平均传热温差，进一步提高循环的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有分离膨胀装置的有机朗肯循环余热回收发电系统，该系统将多级膨胀后的乏汽再次进入换热器，得到更多的高温高压蒸汽，降低平均传热温差，进一步提高循环的性能；可适应不同工业余热温度的需求，达到节约能源、提高系统效率的效果。

本发明技术方案如下：

本发明提供的带有分离膨胀装置的有机朗肯循环余热回收发电系统，其包括依次相连并构成循环回路的冷凝系统C、总工质加压泵P、预热器H、分离膨胀装置SEN和低压膨胀机E；余热源依次通过分离膨胀装置SEN和预热器H，然后释放到环境中；

所述的分离膨胀装置SEN为一级分离膨胀装置，该一级分离膨胀装置由一级汽液分离器S1、一级工质加压泵P1、一级混合器M1、一级多股流换热器H1和一级高压膨胀机E1及其连接管路组成；

经冷凝系统冷凝后的液体有机工质经过总工质加压泵P加压和预热器H加热到气液两相状态；然后进入分离膨胀装置SEN的一级分离器S1，并被分离为气相流V和液相流L，其中的液相流L经过一级工质加压泵P1加压，再经过一级多股流换热器H1加热到饱和状态，进入一级膨胀机E1中膨胀对外做功；一级膨胀机E1出来的乏汽F1与一级分离器S1分离出的气相流V经过一级混合器M1混合，再经过一级多股流换热器H1加热到过热状态，进入低压膨胀机中E膨胀对外做功；低压膨胀机E排出的乏汽F再经由冷凝系统C冷凝为液体有机工质引入总工质加压泵P完成有机工质的一个动力循环。

本发明提供的带有分离膨胀装置的有机朗肯循环余热回收发电系统，其包括依次相连并构成循环回路的冷凝系统C、总工质加压泵P、预热器H、分离膨胀装置SEN和低压膨胀机E；余热源依次通过分离膨胀装置SEN和预热器H，然后释放到环境中；

所述的分离膨胀装置SEN为二级分离膨胀装置，该二级分离膨胀装置由二级汽液分离器（S1、S2）、二级工质加压泵（P1、P2）、二级混合器（M1、M2）、二级多股流换热器（H1、H2）和二级高压膨胀机（E1、E2）及其连接管路；