一种回收烟气中废热的双工质循环发电系统

摘要

本发明提供一种回收烟气中废热的双工质循环发电系统，包括：蒸汽发生器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵和直接接触式废热回收装置；蒸汽发生器用于通过烟气中的废热对工质进行加热，将工质变为高压蒸汽进入膨胀机；膨胀机用于在高压蒸汽的驱动下工作；发电机，与膨胀机同轴连接，在膨胀机的驱动下发电；冷凝器，用于将膨胀机排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质；工质泵，用于将从冷凝器排出的液态工质输送至蒸汽发生器；直接接触式废热回收装置，用于接收从蒸汽发生器排出的烟气，直接接触式废热回收装置中的热介质与所述烟气直接接触来回收烟气中的热量。可以将蒸汽发生器排出的烟气中的热量进行进一步回收利用。可以回收烟气中的显热和潜热。

权利要求

1.一种回收烟气中废热的双工质循环发电系统，其特征在于，包括：蒸汽发生器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵和直接接触式废热回收装置；

所述蒸汽发生器，用于通过烟气中的废热对工质进行加热，将所述工质变为高压蒸汽进入所述膨胀机；

所述膨胀机，用于在所述高压蒸汽的驱动下工作；

所述发电机，与所述膨胀机同轴连接，在所述膨胀机的驱动下发电；

所述冷凝器，用于将所述膨胀机排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质；

所述工质泵，用于将从所述冷凝器排出的液态工质输送至所述蒸汽发生器；

所述直接接触式废热回收装置，用于接收从所述蒸汽发生器排出的烟气，所述直接接触式废热回收装置中的热介质与所述烟气直接接触来回收烟气中的热量；

还包括：设置在所述工质泵与所述蒸汽发生器之间的预热换热器；

在所述预热换热器与所述直接接触式废热回收装置之间设置散热介质回路；

流经所述预热换热器的所述液态工质通过所述散热介质回路被所述直接接触式废热回收装置回收的热量进行加热；被加热后的液态工质供往所述蒸汽发生器；

所述散热介质回路上设置旁侧回路；所述散热介质回路上设置有第一组阀门，所述旁侧回路上设置第二组阀门；

所述第一组阀门打开，所述第二组阀门关断时，所述预热换热器与所述直接接触式废热回收装置通过所述散热介质回路进行换热；

或，所述第一组阀门关断，所述第二组阀门打开时，所述直接接触式废热回收装置通过所述旁侧回路与加热负荷进行换热；

或，所述第一组阀门打开，所述第二组阀门也打开时，所述直接接触式废热回收装置同时与所述预热换热器和加热负荷进行换热。

2.根据权利要求1所述的回收烟气中废热的双工质循环发电系统，其特征在于，所述直接接触式废热回收装置包括：烟气通道、淋水设备；

所述热介质为水；

所述烟气通道中通入所述蒸汽发生器排出的烟气；

所述淋水设备，用于对所述烟气通道中流经的所述烟气进行淋水。

3.根据权利要求2所述的回收烟气中废热的双工质循环发电系统，其特征在于，所述淋水设备包括多个喷嘴；

或，

所述淋水设备为淋水盘，所述淋水盘包括底板和侧板，所述底板的四周由所述侧板包围；所述底板包括多个淋水孔。

4.根据权利要求1所述的回收烟气中废热的双工质循环发电系统，其特征在于，所述散热介质回路上设置水质调整装置；

所述水质调整装置，用于调整所述散热介质回路中的散热介质的腐蚀性因素。

5.根据权利要求1所述的回收烟气中废热的双工质循环发电系统，其特征在于，所述冷凝器为蒸发式冷凝器；

所述蒸发式冷凝器包括：第一喷淋器件、传热管群、喷淋泵和风机；

所述传热管群，用于使所述膨胀机排出的低压蒸汽工质在管内流通；

所述第一喷淋器件，用于将所述喷淋泵传送过来的喷淋水喷淋在所述传热管群的表面；

所述风机，用于向所述传热管群表面吹风。

6.根据权利要求2所述的回收烟气中废热的双工质循环发电系统，其特征在于，所述冷凝器为蒸发式冷凝器；

所述蒸发式冷凝器包括：第一喷淋器件、传热管群、喷淋泵和风机；

所述传热管群，用于使所述膨胀机排出的低压蒸汽工质在管内流通；

所述第一喷淋器件，用于将所述喷淋泵传送过来的喷淋水喷淋在所述传热管群的表面；

所述风机，用于向所述传热管群表面吹风。

7.根据权利要求3所述的回收烟气中废热的双工质循环发电系统，其特征在于，所述冷凝器为蒸发式冷凝器；

所述蒸发式冷凝器包括：第一喷淋器件、传热管群、喷淋泵和风机；

所述传热管群，用于使所述膨胀机排出的低压蒸汽工质在管内流通；

所述第一喷淋器件，用于将所述喷淋泵传送过来的喷淋水喷淋在所述传热管群的表面；

所述风机，用于向所述传热管群表面吹风。

说明书

一种回收烟气中废热的双工质循环发电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及利用废热发电技术领域，特别涉及一种回收烟气中废热的双工质循环发电系统。

背景技术

[0002] 目前，将工厂中的废热进行利用的双工质循环发电系统已经比较常见，例如，利用烟气排放的废热、热水排放的废热、地热等，使低沸点的工质蒸发，以驱动膨胀机及发电机发电。

[0003] 参见图1，该图为现有技术中的双工质循环发电系统示意图。

[0004] 图1中的标号代表的意义如下：

[0005] 1、蒸汽发生器；2、膨胀机；3、发电机；4、冷凝器；5、冷却塔；6、冷却水泵；7、工质泵。

[0006] 废热w1进入蒸汽发生器1，废热w1对工质进行加热。被加热后的工质成为高温高压的蒸汽。高温高压的蒸汽到达膨胀机2，通过压差驱动膨胀机2工作，同时驱动与膨胀机2同轴连接的发电机3进行发电。

[0007] 从膨胀机2出来的低压蒸汽的工质进入冷凝器4，冷却水泵6将冷却塔5中的冷却介质w2输送到冷凝器4。从图1中可以看出，冷却塔5与冷凝器4之间需要通过冷却水配管连接。

[0008] 低压蒸汽的工质在冷凝器4中被冷却介质w2冷却成为液态工质。从冷凝器4出来的液态工质通过工质泵7被送往蒸汽发生器1，至此一个循环结束。

[0009] 现有技术中，利用废热w1加热工质后，从蒸汽发生器1排出的低温废热一般没有被有效利用，直接释放掉了。

[0010] 因此，本领域技术人员需要提供一种回收烟气中废热的双工质循环发电系统，能够有效利用蒸汽发生器排出的烟气废热，从而提高整个发电系统的工作效率。

发明内容

[0011] 本发明要解决的技术问题是提供一种回收烟气中废热的双工质循环发电系统，能够有效利用蒸汽发生器排出的烟气废热，从而提高整个发电系统的工作效率。

[0012] 本发明提供一种回收烟气中废热的双工质循环发电系统，包括：蒸汽发生器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵和直接接触式废热回收装置；

[0013] 所述蒸汽发生器，用于通过烟气中的废热对工质进行加热，将所述工质变为高压蒸汽进入所述膨胀机；

[0014] 所述膨胀机，用于在所述高压蒸汽的驱动下工作；

[0015] 所述发电机，与所述膨胀机同轴连接，在所述膨胀机的驱动下发电；

[0016] 所述冷凝器，用于将所述膨胀机排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质；

[0017] 所述工质泵，用于将从所述冷凝器排出的液态工质输送至所述蒸汽发生器；

[0018] 所述直接接触式废热回收装置，用于接收从所述蒸汽发生器排出的烟气，所述直接接触式废热回收装置中的热介质与所述烟气直接接触来回收烟气中的热量。

[0019] 优选地，所述直接接触式废热回收装置包括：烟气通道、淋水设备；

[0020] 所述热介质为水；

[0021] 所述烟气通道中通入所述蒸汽发生器排出的烟气；

[0022] 所述淋水设备，用于对所述烟气通道中流经的所述烟气进行淋水。

[0023] 优选地，所述淋水设备包括多个喷嘴；

[0024] 或，

[0025] 所述淋水设备为淋水盘，所述淋水盘包括底板和侧板，所述底板的四周由所述侧板包围；所述底板包括多个淋水孔。

[0026] 优选地，还包括：设置在所述工质泵与所述蒸汽发生器之间的预热换热器；

[0027] 在所述预热换热器与所述直接接触式废热回收装置之间设置散热介质回路；

[0028] 流经所述预热换热器的所述液态工质通过所述散热介质回路被所述直接接触式废热回收装置回收的热量进行加热；被加热后的液态工质供往所述蒸汽发生器。

[0029] 优选地，所述散热介质回路上设置旁侧回路；所述散热介质回路上设置有第一组阀门，所述旁侧回路上设置第二组阀门；

[0030] 所述第一组阀门打开，所述第二组阀门关断时，所述预热换热器与所述直接接触式废热回收装置通过所述散热介质回路进行换热；

[0031] 或，所述第一组阀门关断，所述第二组阀门打开时，所述直接接触式废热回收装置通过所述旁侧回路与加热负荷进行换热；

[0032] 或，所述第一组阀门打开，所述第二组阀门也打开时，所述直接接触式废热回收装置同时与所述预热换热器和加热负荷进行换热。

[0033] 优选地，所述散热介质回路上设置水质调整装置；

[0034] 所述水质调整装置，用于调整所述散热介质回路中的散热介质的腐蚀性因素。

[0035] 优选地，所述散热介质回路上设置水质调整装置；

[0036] 所述水质调整装置，用于调整所述散热介质回路中的散热介质的腐蚀性因素。

[0037] 优选地，所述冷凝器为蒸发式冷凝器；

[0038] 所述蒸发式冷凝器包括：第一喷淋器件、传热管群、喷淋泵和风机；

[0039] 所述传热管群，用于使所述膨胀机排出的低压蒸汽工质在管内流通；

[0040] 所述第一喷淋器件，用于将所述喷淋泵传送过来的喷淋水喷淋在所述传热管群的表面；

[0041] 所述风机，用于向所述传热管群表面吹风。

[0042] 优选地，所述冷凝器为蒸发式冷凝器；

[0043] 所述蒸发式冷凝器包括：第一喷淋器件、传热管群、喷淋泵和风机；

[0044] 所述传热管群，用于使所述膨胀机排出的低压蒸汽工质在管内流通；

[0045] 所述第一喷淋器件，用于将所述喷淋泵传送过来的喷淋水喷淋在所述传热管群的表面；

[0046] 所述风机，用于向所述传热管群表面吹风。

[0047] 优选地，所述冷凝器为蒸发式冷凝器；

[0048] 所述蒸发式冷凝器包括：第一喷淋器件、传热管群、喷淋泵和风机；

[0049] 所述传热管群，用于使所述膨胀机排出的低压蒸汽工质在管内流通；

[0050] 所述第一喷淋器件，用于将所述喷淋泵传送过来的喷淋水喷淋在所述传热管群的表面；

[0051] 所述风机，用于向所述传热管群表面吹风。

[0052] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0053] 直接接触式废热回收装置接收从所述蒸汽发生器排出的烟气，直接接触式废热回收装置中的热介质与所述烟气直接接触来回收烟气中的热量。可以将蒸汽发生器排出的烟气中的热量进行进一步回收利用。因此，利用本实施例提供的系统不仅可以利用蒸汽发生器回收烟气中的显热，而且可以利用直接接触式废热回收装置可以回收烟气中的潜热。

附图说明

[0054] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0055] 图1是现有技术中的双工质循环发电系统示意图；

[0056] 图2是本发明提供的回收烟气中废热的双工质循环发电系统实施例一示意图；

[0057] 图3a是本发明提供的淋水设备一种示意图；

[0058] 图3b是本发明提供的淋水设备另一种示意图；

[0059] 图4是本发明提供的回收烟气中废热的双工质循环发电系统实施例三示意图；

[0060] 图5是本发明提供的回收烟气中废热的双工质循环发电系统实施例四示意图。

具体实施方式

[0061] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0062] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0063] 实施例一：

[0064] 参见图2，该图为本发明提供的回收烟气中废热的双工质循环发电系统实施例一示意图。

[0065] 本实施例提供的回收烟气中废热的双工质循环发电系统，包括：蒸汽发生器1、膨胀机2、发电机3、冷凝器4、工质泵7和直接接触式废热回收装置8；

[0066] 所述蒸汽发生器1，用于通过烟气中的废热w1对工质进行加热，将所述工质变为高压蒸汽进入所述膨胀机2；

[0067] 所述膨胀机2，用于在所述高压蒸汽的驱动下工作；

[0068] 所述发电机3，与所述膨胀机2同轴连接，在所述膨胀机2的驱动下发电；

[0069] 所述冷凝器4，用于将所述膨胀机2排出的低压蒸汽工质冷却为液态工质；

[0070] 冷凝器4中的低压蒸汽工质被冷却水泵6从冷却塔5抽过来的冷却介质w2冷却液化。

[0071] 所述工质泵7，用于将从所述冷凝器排出的液态工质输送至所述蒸汽发生器1；

[0072] 所述直接接触式废热回收装置8，用于接收从所述蒸汽发生器1排出的烟气，所述直接接触式废热回收装置8中的热介质与所述烟气直接接触来回收烟气中的热量。

[0073] 下面结合一个具体实例来说明本实施例提供的系统的优点。

[0074] 例如，以进入蒸汽发生器1的烟气为燃气轮机或者燃气内燃机的烟气为例，约450℃的烟气进入蒸汽发生器1，从蒸汽发生器1出来时约为200℃。

[0075] 为了方便理解，假定这200℃的烟气是从锅炉出来的烟气。

[0076] 一般，锅炉效率以低位发热量为基准时约为90％，以高位发热量为基准时约为81％。

[0077] 当对锅炉排出的烟气完全不进行热回收时，这些烟气释放到大气中的热量以低位发热量为基准，约为10％；以高位发热量为基准，约为19％。

[0078] 以天然气为燃料的锅炉排放的烟气为例，假设空气过剩率为1.3，则烟气露点温度约为53℃。如果喷淋比53℃还要低温的水，则可以从烟气中回收潜热。

[0079] 另外，压缩式冷冻机的冷却水条件以GB标准的30℃-35℃为标准条件。按此条件，冷凝温度约为37℃，相对于露点温度53℃来说还有裕量。

[0080] 因此双工质循环发电系统中，如果也按相同的条件考虑，则即使是用于预热工质所使用的热介质，从烟气回收潜热也是足够的。将200℃的烟气降温到40℃时，以高位发热量为基准约可回收12.5％的废热。也就是说，如果以高位发热量为基准，则释放到大气中热量的百分比为：

[0081] 100-(81+12.5)＝6.5；

[0082] 这与完全不进行热回收，19％释放到大气中相比，热回收的幅度很大。按照本实施例中提供的系统，烟气中的潜热占回收热量的比例约为60％。因此，利用本实施例提供的系统不仅可以利用蒸汽发生器回收烟气中的显热，而且可以利用直接接触式废热回收装置可以回收烟气中的潜热。

[0083] 实施例二：

[0084] 继续参见图2，所述直接接触式废热回收装置包括：烟气通道8b、淋水设备8a；

[0085] 所述热介质为水；

[0086] 所述烟气通道8b中通入所述蒸汽发生器1排出的烟气；

[0087] 所述淋水设备8a，用于对所述烟气通道8b中流经的所述烟气进行淋水。

[0088] 参见图3a，该图为淋水设备一种示意图。

[0089] 所述淋水设备包括多个喷嘴100；需要说明的是，图3a仅是一个喷嘴100的示意图，可以理解的是，烟气通道8b中安装有多个这样的喷嘴100。

[0090] 喷嘴100给烟气直接进行淋水。

[0091] 使用这样的喷嘴100可以实现均匀淋水，但是这样的喷嘴100是通过热介质的压力来动作的，因此，喷嘴100所消耗的压力要加在热介质泵的压头上，这样就需要热介质泵的压头比较大。

[0092] 参见图3b，该图为淋水设备另一种示意图。

[0093] 所述淋水设备为淋水盘，所述林水盘包括底板71和侧板72，所述底板71的四周由所述侧板72包围；所述底板71包括多个淋水孔。

[0094] 淋水盘内部的水经由底板71上的淋水孔，靠重力自然落下，给流经烟气通道的烟气淋水。通过淋水盘淋水，虽然很难实现均匀淋水，但存在的优点是：成本便宜，不会增加热介质泵的压头。

[0095] 实施例三：

[0096] 参见图4，该图为本发明提供的回收烟气中废热的双工质循环发电系统实施例三示意图。

[0097] 本实施例提供的双工质循环发电系统，还包括：设置在所述工质泵7与所述蒸汽发生器1之间的预热换热器9；

[0098] 在所述预热换热器9与所述直接接触式废热回收装置8之间设置散热介质回路(如图4所示的L1和L2)；

[0099] 流经所述预热换热器9的所述液态工质通过所述散热介质回路被所述直接接触式废热回收装置8回收的热量进行加热；被加热后的液态工质供往所述蒸汽发生器1。

[0100] 从蒸汽发生器1出来的烟气w1进入直接接触式废热回收装置8，经烟气通道8b被排放到大气中。此时，通过直接接触式废热回收装置8内设置的淋水装置8a进行淋水，以降低烟气温度，将热量释放到喷淋水中。喷淋水被从烟气回收的热量加温，温度上升。温度上升了的喷淋水经热介质泵11，经由散热介质回路L1及第一组阀门V1、V2，被供往预热换热器9，以加热工质液。或者经由第二组阀门V3、V4，被送往加热负荷10，以加热被加热介质。

[0101] 通过预热换热器9或者加热负荷10释放热量后，温度下降了的喷淋水经由散热介质回路L2返回直接接触式废热回收装置8的喷淋装置8a。

[0102] 在本实施例中，喷淋水作为热介质w3，将从烟气中回收的热量供往预热换热器9和/或加热负荷10。

[0103] 下面介绍通过控制第一组阀门和第二组阀门的状态来控制供热。

[0104] 所述散热介质回路上设置旁侧回路；所述散热介质回路上设置有第一组阀门V1和V2，所述旁侧回路上设置第二组阀门V3和V4；

[0105] 所述第一组阀门V1和V2打开，所述第二组阀门V3和V4关断时，所述预热换热器9与所述直接接触式废热回收装置8通过所述散热介质回路进行换热；

[0106] 或，所述第一组阀门V1和V2关断，所述第二组阀门V3和V4打开时，所述直接接触式废热回收装置8通过所述旁侧回路与加热负荷10进行换热；

[0107] 或，所述第一组阀门V1和V2打开，所述第二组阀门V3和V4也打开时，所述直接接触式废热回收装置8同时与所述预热换热器9和加热负荷10进行换热。

[0108] 所述散热介质回路上设置水质调整装置12；

[0109] 所述水质调整装置12，用于调整所述散热介质回路中的散热介质的PH值，或者添加抗腐剂。

[0110] 因为喷淋的热介质直接与烟气接触，随着运行时间的推移，热介质将会变为酸性(即PH值下降)，这样将导致腐蚀的危险，因此，为了防止发生这种问题的发生而设置了水质调整装置12。

[0111] 实施例四：

[0112] 参见图5，该图为本发明提供的回收烟气中废热的双工质循环发电系统实施例四示意图。

[0113] 本实施例提供的双工质循环发电系统，所述冷凝器4为蒸发式冷凝器；

[0114] 所述蒸发式冷凝器包括：第一喷淋器件4c、传热管群4a、喷淋泵4b和风机4d；

[0115] 所述传热管群4a，用于使所述膨胀机2排出的低压蒸汽工质在管内流通；

[0116] 所述第一喷淋器件4c，用于将所述喷淋泵4b传送过来的喷淋水喷淋在所述传热管群4a的表面；

[0117] 所述风机4d，用于向所述传热管群4a表面吹风。

[0118] 蒸发式冷凝器底部的水通过喷淋泵4b送往第一喷淋器件4c，从第一喷淋器件4c喷淋下来的水顺着传热管群4a的外面依次落到下方。落下来的喷淋水与传热管群4a内部流动的低压蒸汽进行换热，一部分喷淋水蒸发。蒸发的喷淋水被风机4d抽引，与空气一起释放到大气中。

[0119] 以往的冷凝器、冷却水泵、冷却水配管、冷却塔可以用具有相同功能的结构紧凑的1台蒸发式冷凝器取而代之。

[0120] 喷淋泵4b所需要的动力比冷却水泵6(图1中)的动力小很多，因此可以大幅减少耗电。再有，不需要冷却水配管设备，这部分设备费也能大幅减少。

[0121] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。