[发明专利]一种优化升级的余热利用卡琳娜循环发电系统

说明书

本发明的目的在于提供一种优化升级的余热利用卡琳娜循环发电系统，利用船用柴油机余热为循环热源，在基础循环系统中添加了过热器、低温回热器等部件，并且用两相膨胀机替换传统的节流阀。本发明在基本卡琳娜循环的基础上添加过热器提高了汽轮机做功工质的入口温度，增大了汽轮机出口乏气的干度，能够有效提高汽轮机的膨胀做功效率并且延长汽轮机的使用寿命；添加低温回热器回收利用汽轮机乏气中的能量，能够提高能量利用率，进而提升整体循环的热效率；采用两相膨胀机可回收利用贫氨溶液的节流损失，降低汽轮机的排气压力，提高汽轮机的做功能力与效率。

技术领域

本发明涉及的是一种卡琳娜循环系统。

背景技术

卡琳娜(Kalina)循环是朗肯循环的一种升级和改进，该循环在回收利用中低温余热的领域有其特有的优势，利用卡琳娜循环系统来回收中低温余热(工厂废热、地热能、太阳能等)近年来越来越受到专家和学者的重视。然而目前现有的相关文献和研究成果表明利用卡琳娜循环系统回收利用中低温余热时对于循环系统的热效率考虑的不多，现有相关研究的系统热效率不高，均不超过15％。

中低温热源一般是指温度低于350℃的低品位能源，这些热能种类繁多，包括太阳能、地热能等新能源及各种余(废)热等。中低温余热的数量极其庞大，在钢铁、水泥、石油化工等行业生产过程中产生的大量中低温余热，包括热水、低品位烟气和蒸汽等，这些热量数量大、品位低，基本不能被生产过程再利用。回收和利用这部分能源，既可减少能源的消耗，又可减少对环境的污染，达到节能减排的效果。

在中低温热源发电系统中，卡琳娜(Kalina)循环发电一般是采用氨水溶液作为循环工质进行发电。利用氨水混合物与热源的良好匹配特性，其传热温差减小，不可逆损失减小，可最大限度回收热源热量。但在常规的Kalina循环中，富氨蒸汽和贫氨溶液要在混合器内等压混合，因此，循环过程中必须使高压贫氨溶液在高温换热器之后，需要经过节流降压至汽轮机排气的压力，才可与膨胀机出口的浓氨水蒸汽进行混合。节流导致了贫氨溶液高压势能的损失，造成了浪费和效率降低。因此如果能够减少贫氨溶液高压势能的损失，系统的发电效率就能够得到提高。

由于汽轮机的寿命受到做功工质干度的影响很大，要达到0.9以上才能达到正常水平，而现有的研究对于用于做功的富氨蒸汽的干度大小考虑不多，如果能够进一步提高进入汽轮机做功的富氨蒸汽的温度进而不仅能增大汽轮机出口乏气的干度，延长汽轮机的使用寿命，而且可以使富氨蒸汽膨胀做功更加充分，有利于提高整体循环的热效率；另外通过汽轮机膨胀做功后的乏气一般仍含有较多的余热能量，因此，如果能对这部分余热进行回收利用，整体循环系统的热效率以及能量利用率均能得到进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供提高循环系统热效率的目的一种优化升级的余热利用卡琳娜循环发电系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种优化升级的余热利用卡琳娜循环发电系统，其特征是：包括分离器、过热器、低温回热器、高温回热器、蒸发器、冷凝器、混合器，蒸发器的出口连通分离器的进口，分离器的第一出口连通过热器的第一进口，过热器的第一出口连通汽轮机进口，汽轮机的出口连通低温回热器的第一进口，低温回热器的第一出口连通混合器的第一进口，分离器的第二出口连通高温回热器的第一进口，高温回热器的第一出口连通混合器的第二进口，混合器的出口经冷凝器通过工质泵连通低温回热器的第二进口，低温回热器的第二出口连通高温回热器的第二进口，高温回热器的第二出口连通蒸发器的进口。

本发明还可以包括：

1、混合器和高温回热器之间设置两相膨胀机，高温回热器的第一出口连通混合器第二进口前，先经过两相膨胀机。