[发明专利]一种具有发电功能的热流体组合式冷却系统

说明书

本发明公开了一种具有发电功能的热流体组合式冷却系统，其包括第一换热器和第二换热器，第一换热器与发电机的膨胀机连接，第一换热器与膨胀机之间设置有第一控制阀，膨胀机与第二换热器连接，第二换热器与第一换热器通过泵连接；第一换热器、第二换热器上的出口和入口上均设置有温度传感器，温度传感器、第一控制阀、发电机和泵均与控制器电连接。本方案利用第一换热器将工业排出的热流体与有机工质进行热交换，有机工质变为高温高压的有机蒸汽，有机蒸汽通过第一控制阀进入膨胀机，实现发电，具有良好的节能环保效果。

技术领域

本发明涉及热发电技术领域，具体涉及一种具有发电功能的热流体组合式冷却系统。

背景技术

在化工行业，存在大量温度范围在60～300℃的低温热流体，需要冷却至特定的目标温度，以满足生产工艺过程的要求。目前，这些热流体通常采用空冷、水冷、蒸发冷等常规冷却方式进行冷却，但常规冷却方式在冷却热流体的过程中需要耗电或耗水，属于耗能、耗水型冷却方式，如空冷过程中的风机需要消耗电能；水冷过程需要消耗大量的循环水，同时水泵也需要消耗电能；蒸发冷过程需要不断补充新鲜水，而且蒸发冷设备中的风机和水泵也需要消耗电能。上述表明，耗能、耗水型的常规冷却方式加大了化工行业的运行成本，同时，常规冷却过程中的耗电和耗水还会间接造成环境污染。

有机朗肯循环发电系统可以利用热功转换原理，将热流体中的一部分热能回收转换为电能，因此，该系统可以在实现热流体冷却的同时，获得发电收益，具有良好的节能环保效果。但有机朗肯循环系统中含有膨胀机、工质泵、油泵等动力部件，这些动力部件均为易损部件，一旦某个动力部件在运行过程中损坏，将导致整个有机朗肯循环系统无法运行，进而导致热流体无法冷却至工艺要求的目标温度，从而对整个化工工艺过程造成影响。而且，有机朗肯循环系统的关键指标——发电效率，会随着冷却目标温度的降低而降低，甚至会出现当冷却目标过低时，该系统的发电效率为负值的情况。有机朗肯循环系统的上述问题，限制了该系统在化工行业中的应用。

综上所述，针对工业低温热流体现有冷却方式的缺陷，迫切需要设计一种高效稳定的冷却系统，用以解决现有技术的不足。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种节能、高效和稳定的具有发电功能的热流体组合式冷却系统。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种具有发电功能的热流体组合式冷却系统，其包括第一换热器和第二换热器，第一换热器与发电机的膨胀机连接，第一换热器与膨胀机之间设置有第一控制阀，膨胀机与第二换热器连接，第二换热器与第一换热器通过泵连接；第一换热器、第二换热器上的出口和入口上均设置有温度传感器，温度传感器、第一控制阀、发电机和泵均与控制器电连接。

进一步地，第一换热器和第二换热器之间还设置有第三换热器，第三换热器与第一换热器之间设置有第二控制阀，第二控制阀与控制器电连接。

进一步地，第二换热器与第一换热器之间设置有备用泵，备用泵与控制器电连接。

进一步地，第一换热器上连接有第四换热器。

本发明的有益效果为：本方案利用第一换热器将工业排出的热流体与有机工质进行热交换，有机工质变为高温高压的有机蒸汽，有机蒸汽通过第一控制阀进入膨胀机，推动膨胀机向外做功变为低温低压的有机乏汽，同时，膨胀机的输出功被发电机转化为电能；低温低压的有机乏汽在第二换热器中被冷凝为有机凝液，有机凝液再被泵输送到第一换热器吸收工业排出的热流体热源，实现热源循环，完成热流体的冷却。

第一传感器和第二传感器通过检测第一换热器和第二换热器出口和入口上的有机工质的温度变化，来判断第一换热器和第二换热器的换热效率，泵通过控制流速来确保换热效率。当膨胀机或发电机出现故障时，第一控制阀关闭，第二控制阀打开，高温高压的有机工质被第二换热器和第三换热器冷凝为有机凝液，并被泵输送到第一换热器，持续吸收热流体的热量。