[实用新型]一种ORC发电系统中的组合换热设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种以低温热为热源的两级ORC发电技术中的换热设备，具体地说是涉及一种ORC发电系统中的组合换热设备。

背景技术

当前，世界能源格局深刻调整，供求关系总体缓和，应对气候变化进入新阶段，新一轮能源革命蓬勃兴起。我国经济社会的发展一方面受能源需求量大但资源严重不足的制约，另一方面还面临能源利用率低、单位产值能耗高和环境保护压力持续加大的现状。改变能源结构，优化现有能源利用方式，是缓解能源危机的有效手段。

低温热能是指品味相对较低的热能，一般温度低于200℃，这些能源种类繁多且总量巨大，如太阳能、工业余热、地热、生物质能等。所谓ORC是以有机工质代替传统工质水，从热源中吸热通过朗肯循环发电的技术。ORC发电技术在低温热能回收利用领域中，有着很多突出的优点，如结构简单、制造成本低、效率高、环境友好性等。因此，ORC发电技术能够优化传统能源结构，提升能源使用效率，减少温室气体排放，对节能减排具有积极的促进意义。预热器和蒸发器是ORC发电系统中的重要组成部件，传统ORC系统中的预热器和蒸发器是两台相互独立的设备，且多是采用固定管板式结构，体积、重量大，占地面积大，成本高。有鉴于此，确有需要提供一种能够解决上述问题的新型换热设备。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种ORC发电系统中的组合换热设备，以解决现有技术ORC系统中的预热器和蒸发器相互独立导致占地面积大、成本高的技术问题。

本实用新型采用如下技术方案：一种ORC发电系统中的组合换热设备，包括卧式壳体，卧式壳体下部设有有机工质进口、上部设有有机工质出口，卧式壳体内部设有蒸发段和预热段，蒸发段位于预热段上方，蒸发段和预热段之间设有分程隔板，蒸发段和预热段内分别设有换热管束，卧式壳体的一端设有管箱及管板，所述换热管束的进口和出口均连接在管箱上，管箱的上部设有与蒸发段换热管束进口连通的热流体进口，管箱的下部设有与预热段换热管束出口连通的热流体出口，管箱内设有用于将热流体进口和热流体出口隔开的分程隔板，管箱隔板包括水平隔板和竖直隔板，水平隔板设置在蒸发段和预热段之间用于将蒸发段进口热流体与预热段出口热流体隔开，竖直隔板设置在管箱垂直中心线位置，位于热流体进口和热流体出口的同一侧用于将换热管束的进口和出口隔开。

所述蒸发段换热管束和预热段换热管束均为U形换热管。

所述管箱通过法兰连接在壳体的端部。

所述预热段换热管束之间设有折流板。

所述蒸发段换热管束之间设有支持板。

所述支持板之间和折流板之间均设有拉杆。

所述壳体底部设有鞍座。

所述壳体上设有液位计接口、压力表接口和温度计接口。

所述壳体顶部还设有安全阀接口，壳体底部还设有排净口。

本实用新型的有益效果是：本实用新型运行时，热流体走管程，有机工质走壳程，热流体从热流体进口流入，先通过蒸发段，与有机工质换热后再进入下部预热段，经过充分冷却的热流体最后从热流体出口流出；有机工质从壳体下部有机工质进口流入，先通过预热段进行预热，再从预热段上部末端进入蒸发段进一步被加热蒸发，最后有机工质蒸气从蒸发段上部有机工质出口流出。本实用新型中，有机工质通过预热器预热，提高了工质进入蒸发器温度，充分利用低温热源，减小蒸发段的传热温差，提高系统整体能源利用率。与现有技术ORC发电系统中分体式预热器和蒸发器相比，本实用新型将预热器和蒸发器合为一体，既减少了设备的投资费用，又能使设备的占地面积缩小近一半，节省了从预热器到蒸发器的连接管路，避免了此部分的管路热损失，还可使系统的整体结构更紧凑，提高了系统的经济性。

与发电系统中传统的固定管板式预热器和蒸发器相比，采用U形管式换热器，大大减少了管程的流道数，增大了换热系数，提高了换热效率，缩小了换热面积，还可避免壳体与管子之间产生温差应力，因此可以进一步减少设备的投资费用，提高系统的经济性。

进一步的，折流板既可以提高传热系数又可以起到支撑换热管束的作用。

进一步的，蒸发段壳程设置支持板，可以起到支撑换热管束的作用。

进一步的，支持板之间和折流板之间的拉杆可以起到稳固的作用。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是图1的B-B剖面图；

图4是是应用本实用新型组合换热设备的两级ORC系统工作原理图。

具体实施方式