專利名稱：中低溫地?zé)岚l(fā)電機(jī)組系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地?zé)豳Y源利用，具體涉及一種與卡林那(Kalina)循環(huán)耦合的中低溫地?zé)崮馨l(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
目前利用中低溫地?zé)崮苓M(jìn)行發(fā)電大部分是采用朗肯循環(huán)，Kalina循環(huán)可采用 NH3-H2O作為非共沸工質(zhì)，通過分餾改變工質(zhì)的濃度，吸收地?zé)崮軄磉M(jìn)行發(fā)電，其循環(huán)效率比有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)提高20% -40%。Kalina循環(huán)用于中低溫地?zé)岚l(fā)電，地?zé)崴礈囟纫笤?00-120°C之間，而發(fā)電后排放的地?zé)崴疁囟葎t高于80°C，即排放溫度不能進(jìn)一步降低，其所含的熱能也不能被利用。在地?zé)崴欧艤囟鹊陀?0°C的條件下如果采用Kalina循環(huán)，所帶來的問題是較低的地?zé)崴欧艤囟葘?duì)應(yīng)的氨水溶液蒸發(fā)壓力也較低，汽輪機(jī)進(jìn)口壓力隨著降低，造成循環(huán)發(fā)電效率降低；另外地?zé)崴疁囟容^低時(shí)，系統(tǒng)中換熱設(shè)備的換熱溫差減小，提高換熱面積將導(dǎo)致系統(tǒng)投資增大，造成發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性降低。所以如何利用較低溫度的地?zé)崴芰浚蔀樾履茉搭I(lǐng)域技術(shù)開發(fā)的熱點(diǎn)?；诖耍景l(fā)明所提出的中低溫地?zé)崮馨l(fā)電裝置，可以有效改善上述缺陷，使地?zé)岚l(fā)電的效率提高，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性更好。

發(fā)明內(nèi)容
為了彌補(bǔ)Kal ina循環(huán)用于中低溫地?zé)岚l(fā)電機(jī)組之不足，本發(fā)明的目的是，通過采用吸收增溫的方法使提高地?zé)崴睦脺匚?，而提供了一種與Kalina循環(huán)相耦合的中低溫地?zé)崮馨l(fā)電裝置。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明原理和結(jié)構(gòu)裝置進(jìn)行說明。本發(fā)明的原理是借鑒第二類吸收式熱泵的循環(huán)理論，將部分汽輪機(jī)出口低壓的氨蒸氣引入吸收增溫裝置，經(jīng)冷凝增壓后， 在蒸發(fā)器中吸收排放地?zé)崴臒崃?，并在吸收器中以更高的吸收溫度向發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)放熱，實(shí)現(xiàn)排放地?zé)崴械責(zé)崮芟虬l(fā)電工質(zhì)能量的轉(zhuǎn)移，并最終由發(fā)電工質(zhì)在汽輪機(jī)中做功， 產(chǎn)生電能。對(duì)于本發(fā)明來說，基于Kalina地?zé)岚l(fā)電循環(huán)增加一套吸收增溫裝置，利用較低溫度的地?zé)崮芘cKalina循環(huán)進(jìn)行耦合，由此提高地?zé)岚l(fā)電的熱經(jīng)濟(jì)性。裝置結(jié)構(gòu)如附圖所示高溫回?zé)崞?、發(fā)生器、分離器、汽輪機(jī)、低溫回?zé)崞鳌⒌谝焕淠饕约暗谝蝗芤杭訅罕靡来未?；第一?jié)流閥并聯(lián)接于高溫回?zé)崞髋c低溫回?zé)崞髦g，構(gòu)成Kalina地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)。 由第二冷凝器、溶劑泵、蒸發(fā)器、吸收器依次連接構(gòu)成吸收增溫系統(tǒng)(附圖中的虛線框)。吸收增溫系統(tǒng)與Kalina地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的連接高溫回?zé)崞魍ㄟ^管路接于分離器下部，在發(fā)生器與吸收器殼側(cè)之間接有第二溶液加壓泵。第二節(jié)流閥一端接于吸收器與蒸發(fā)器之間；另一端接于高溫回?zé)崞髋c第一節(jié)流閥之間。吸收器串接于發(fā)生器與高溫回?zé)崞髦g、以及汽輪機(jī)的乏汽管接入第二冷凝器的溶劑側(cè)，使吸收增溫系統(tǒng)與吸收式地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)組合成為帶有吸收增溫裝置的中低溫地?zé)岚l(fā)電機(jī)組。地?zé)崴M(jìn)入發(fā)生器水側(cè)經(jīng)蒸發(fā)器水側(cè)排出。純質(zhì)(工質(zhì))在不同壓力下，其冷凝/蒸發(fā)的溫度不同，應(yīng)用工質(zhì)(氨)的壓力越高，冷凝/蒸發(fā)溫度也越高。另外氨溶液在吸收氨蒸氣時(shí)為放熱反應(yīng)，將產(chǎn)生比氨蒸發(fā)溫度高的吸收溫度，如稀氨水溶液吸收氨蒸氣時(shí)，將發(fā)出大量的熱。裝置循環(huán)過程為(1)來自汽輪機(jī)出口的低溫低壓氨蒸氣(壓力< IObar)進(jìn)入第二冷凝器，管內(nèi)流動(dòng)低溫冷凝水，管外為氨蒸氣，氨蒸氣被冷凝為低溫低壓的氨液，匯集在該冷凝器下部，通過溶劑泵抽取加壓至高壓(蒸發(fā)壓力)，氨液變?yōu)楦邏旱蜏氐囊后w，進(jìn)入到蒸發(fā)器中。(2)氨液噴淋到蒸發(fā)器換熱管束外側(cè)，與換熱管內(nèi)側(cè)流動(dòng)的排放地?zé)崴M(jìn)行換熱， 在給定蒸發(fā)壓力的條件下，氨液蒸發(fā)形成高溫高壓的氨蒸氣；尚未蒸發(fā)的氨液，匯集到蒸發(fā)器下方，在壓差作用下經(jīng)管道回流至第二冷凝器，被溶劑泵重新抽取至蒸發(fā)器進(jìn)行充分蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)氨液的充分蒸發(fā)。(3)然后進(jìn)入經(jīng)第一冷凝器以及第一溶液加壓泵、低溫回?zé)崞?、高溫回?zé)崞?、吸收器、發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)氨水溶液工質(zhì)的循環(huán)。氨蒸氣透過蒸發(fā)器與吸收器間的擋板，被噴淋在換熱管上稀氨溶液(來自分離器)吸收，產(chǎn)生吸收反應(yīng)熱，使吸收氨蒸氣后形成的濃氨溶液溫度升高，達(dá)到較高的吸收溫度(10(TC左右)，使溶液的溫度升高，加熱用于系統(tǒng)發(fā)電的氨水溶液(管內(nèi))同時(shí)，采用溶液加壓泵將高溫的溶液直接送入發(fā)生器。放熱后的濃氨溶液(管外)，進(jìn)入高溫回?zé)崞?、低溫回?zé)崞?，吸收其余的氨蒸氣，回收熱量。通過上述循環(huán)實(shí)現(xiàn)了排放地?zé)崴c發(fā)電工質(zhì)(氨水溶液)熱量交換，吸收更多的地?zé)崮苡糜诎l(fā)電。本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是，在Kalina地?zé)岚l(fā)電機(jī)系統(tǒng)中加入增溫裝置，可產(chǎn)生 100°C左右的吸收溫度，同時(shí)將地?zé)釓U水的排放溫度降至60°C左右，達(dá)到利用低品位的地?zé)崮?80°C)來提高機(jī)組發(fā)電效率的目的。本發(fā)明不需要對(duì)原系統(tǒng)設(shè)備的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整，工質(zhì)種類及狀態(tài)參數(shù)也均與Kalina系統(tǒng)相吻合。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)緊湊，連接管道少，便于安裝和保證密閉性要求。由于裝置自身耗能低，除溶劑泵和加壓泵少量耗電外，其余流體的流動(dòng)可依靠系統(tǒng)剩余壓力和換熱器間氨蒸氣的密度差。耦合式Kalina地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性可提高10%。


所示附圖為本發(fā)明系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。圖中虛線框?yàn)槲赵鰷匮b置。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明原理和結(jié)構(gòu)裝置做進(jìn)一步的說明。帶有吸收增溫裝置的中低溫地?zé)岚l(fā)電機(jī)組具有發(fā)生器、分離器、汽輪機(jī)、回?zé)崞鳌⒗淠?、?jié)流閥、溶液加壓泵、吸收器以及溶劑泵等。高溫回?zé)崞?、發(fā)生器2、分離器3、汽輪機(jī)4、低溫回?zé)崞?5、第一冷凝器6-1以及第一溶液加壓泵7-1依次串接；第一節(jié)流閥8-1并聯(lián)接于高溫回?zé)崞?與低溫回?zé)崞?之間，構(gòu)成Kalina地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)。由第二冷凝器6_2、溶劑泵9、蒸發(fā)器10、吸收器11依次連接構(gòu)成吸收增溫系統(tǒng)(如圖)。高溫回?zé)崞?通過管路接于分離器 3下部，在發(fā)生器2與吸收器11殼側(cè)之間接有第二溶液加壓泵7-2。第二節(jié)流閥8-2 —端接于吸收器11與蒸發(fā)器10之間；另一端接于高溫回?zé)崞?與第一節(jié)流閥8-1之間。吸收器11串接于發(fā)生器2與高溫回?zé)崞?之間、以及汽輪機(jī)4的乏汽管接入第二冷凝器6-2的溶劑側(cè)，使吸收增溫系統(tǒng)與吸收式地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)組合成為帶有吸收增溫裝置的中低溫地?zé)岚l(fā)電機(jī)組。地?zé)崴M(jìn)入發(fā)生器2水側(cè)經(jīng)蒸發(fā)器10水側(cè)排出。第一和第二冷凝器6-1、6-2 進(jìn)水管設(shè)有水泵12，為兩個(gè)冷凝器供水。冷凝器出水經(jīng)水塔冷卻。溶劑泵9為屏蔽式增壓
4泵，并變頻調(diào)節(jié)，用于調(diào)節(jié)工質(zhì)流量和調(diào)整蒸發(fā)器壓力。吸收增溫裝置中的各設(shè)備間工質(zhì)溶液的流動(dòng)與狀態(tài)參數(shù)變化具有關(guān)聯(lián)性。在蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置壓力儀表，監(jiān)測(cè)設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)行過程中的蒸發(fā)壓力。對(duì)于本實(shí)施例進(jìn)入吸收增溫裝置(蒸發(fā)器)的地?zé)崴疁囟葹?0°C，排水溫度為60°C。 第二冷凝器為鋼管水平降膜式換熱器；管內(nèi)流體為循環(huán)冷凝水，管外流體為氨蒸氣，作用是將氨蒸氣冷凝為液體。溶劑泵為屏蔽式增壓泵，屏蔽隔絕泵兩側(cè)的流體，對(duì)氨液加壓，提高蒸發(fā)器內(nèi)的壓力。蒸發(fā)器管內(nèi)流體為地?zé)崴?，管外流體為氨液，蒸發(fā)器吸收地?zé)崮軐⒏邏喊币赫舭l(fā)。節(jié)流閥將分離器出口的高壓稀氨水溶液壓力降低至蒸發(fā)器內(nèi)的壓力。 吸收器管內(nèi)為濃氨水溶液，管外稀氨水溶液，管外稀氨水溶液吸收來自蒸發(fā)器產(chǎn)生的氨蒸氣，向管內(nèi)濃氨水溶液傳遞熱量。考慮氨具有毒性和爆炸性，上述所有設(shè)備都需具有較好的密封性。
權(quán)利要求
1.中低溫地?zé)岚l(fā)電機(jī)組系統(tǒng)裝置，具有發(fā)生器、分離器、汽輪機(jī)、回?zé)崞?、冷凝器、蒸發(fā)器節(jié)流閥、溶液加壓泵、吸收器以及溶劑泵，其中高溫回?zé)崞?1)、發(fā)生器O)、分離器(3)、 汽輪機(jī)G)、低溫回?zé)崞?5)、第一冷凝器(6-1)以及第一溶液加壓泵(7-1)依次串接；第一節(jié)流閥(8-1)并聯(lián)接于高溫回?zé)崞鳍排c低溫回?zé)崞?5)之間，構(gòu)成Kalina地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)， 由第二冷凝器(6-2)、溶劑泵(9)、蒸發(fā)器(10)、吸收器(11)依次連接構(gòu)成吸收增溫系統(tǒng)，其特征是高溫回?zé)崞?1)通過管路接于分離器C3)下部，在發(fā)生器( 與吸收器(11)殼側(cè)之間接有第二溶液加壓泵(7-2)，第二節(jié)流閥(8- —端接于吸收器(11)與蒸發(fā)器(10)之間；另一端接于高溫回?zé)崞?1)與第一節(jié)流閥(8-1)之間；吸收器(11)串接于發(fā)生器(2) 與高溫回?zé)崞鳍胖g、以及汽輪機(jī)⑷的乏汽管接入第二冷凝器(6-2)的溶劑側(cè)，使吸收增溫系統(tǒng)與吸收式地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)組合成為帶有吸收增溫裝置的中低溫地?zé)岚l(fā)電機(jī)組，地?zé)崴M(jìn)入發(fā)生器( 水側(cè)經(jīng)蒸發(fā)器(10)水側(cè)排出。
2.按照權(quán)利要求1所述的中低溫地?zé)岚l(fā)電機(jī)組系統(tǒng)裝置，其特征是將所述第一和第二冷凝器(6-1、6-幻進(jìn)水管設(shè)有水泵(12)，冷凝器出水經(jīng)水塔冷卻。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的中低溫地?zé)岚l(fā)電機(jī)組系統(tǒng)裝置，其特征是將所述溶劑泵 (9)為屏蔽式增壓泵，并變頻調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中低溫地?zé)岚l(fā)電機(jī)組系統(tǒng)裝置。在結(jié)構(gòu)上由第二冷凝器、溶劑泵、蒸發(fā)器、吸收器依次連接構(gòu)成吸收增溫系統(tǒng)。高溫回?zé)崞魍ㄟ^管路接于分離器下部，在發(fā)生器與吸收器殼側(cè)之間接有第二溶液加壓泵。吸收器串接于發(fā)生器與高溫回?zé)崞髦g、以及汽輪機(jī)的乏汽管接入第二冷凝器的溶劑側(cè)，使吸收增溫系統(tǒng)與吸收式地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)組合成為帶有吸收增溫裝置的中低溫地?zé)岚l(fā)電機(jī)組。地?zé)崴M(jìn)入發(fā)生器水側(cè)經(jīng)蒸發(fā)器水側(cè)排出。本裝置可產(chǎn)生100℃左右的吸收溫度，將地?zé)釓U水的排放溫度降至60℃左右，達(dá)到用低品位的地?zé)崮芴岣邫C(jī)組發(fā)電效率的目的。本發(fā)明無需對(duì)Kalina系統(tǒng)設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整，工質(zhì)種類及狀態(tài)參數(shù)也均與系統(tǒng)相吻合。
文檔編號(hào)F03G4/00GK102226447SQ20111014111
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者付文成, 張偉, 張磊矗, 朱家玲 申請(qǐng)人:天津市東麗湖地?zé)衢_發(fā)有限公司