[发明专利]三角闪蒸循环系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及膨胀动力机系统领域，具体是指一种三角闪蒸循环系统及方法。

背景技术

螺杆膨胀动力机主要是利用工业中的蒸汽、热水、热液或汽液两相流体等动力源，将热能转换为动力，驱动发电机发电，或直接驱动风机、水泵、压缩机、搅拌机、磨煤机、制粉机等机械设备，替代电动机，或替代大型制冷机的膨胀阀等回收动力。螺杆膨胀动力机包括两根(阴、阳)螺杆转子、外壳、轴承和密封装置等。工作时，热源体介质先进入机内螺杆齿槽，推动螺杆转动，随着螺杆转动，容积不断增大，热源体降压降温膨胀做功，最后排出气体，从主轴阳螺杆输出功率，驱动发电机。

当前，我国国民经济面临节约能源和环境保护两大挑战，充分合理地利用能源是可持续发展的关键。我国能源结构的特点，能源没有充分达到梯级利用，能源总体利用率较低，余热资源丰富但是没有充分利用。例如在钢铁冶金行业、热电电力行业、石油化工行业、水泥行业、造纸印刷行业、及其他需要工业锅炉的行业，余热资源的利用具有巨大的市场潜力。这不仅充分说明了我国加强节能工作的重要性和紧迫性，同时也体现了螺杆膨胀动力机的应用前景。

由于一般的螺杆膨胀动力机系统是采用单循环系统，即将含热流体直接引入螺杆膨胀动力机做功。单循环系统适用于高温高压流体的能量利用。现在，也出现了一些利用螺杆膨胀动力机的双循环系统，即低沸点的有机工质与含热流体进行热交换后再引入螺杆膨胀动力机做功。双循环系统对含热流体的水质好坏以及流体的温度与压力没有太高的要求，甚至在六七十度常压下的低温热水，也可以通过双循环系统将热能回收利用。但是，无论是单循环系统、双循环系统，热能的回收利用效率都有待提高，因此，急需发明一种能够提升热能回收利用效率的螺杆膨胀动力机系统。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种三角闪蒸循环系统及方法，能够比较充分地利用余热资源，提高余热利用效率。

为了解决以上的技术问题，本发明提供的三角闪蒸循环系统，包括减压机构、蒸发器、第一螺杆膨胀动力机、冷凝器，所述蒸发器、减压机构、第一螺杆膨胀动力机、冷凝器通过管路依次连接形成工质循环通路，所述蒸发器设置有用于加热所述工质循环通路内工质的加热通路，所述冷凝器设置有用于冷却所述工质循环通路内工质的冷却通路。

优选地，所述加热通路包括热源体、第二螺杆膨胀动力机、所述工质循环通路中蒸发器，所述热源体、第二螺杆膨胀动力机、蒸发器通过管路依次连接。

优选地，所述热源体与所述蒸发器之间设置有第一旁路，所述第一旁路设置有第一控制阀。

优选地，所述冷却通路包括冷水源体、冷水泵和所述工质循环通路中的冷凝器，所述冷水源体、冷水泵和所述冷凝器通过管路连接形成冷却工质的通路。

优选地，所述蒸发器与所述冷凝器之间设置有第二旁路，所述第二旁路设置有第二控制阀。

优选地，还包括预热器，所述预热器的一端设置在所述的冷凝器与蒸发器之间，所述预热器的另一端设置在所述蒸发器与热源体之间。

优选地，所述预热器与所述热源体之间设置有蓄水罐，所述蓄水罐连接有凝结水泵。

优选地，所述蓄水罐与所述热源体之间设置有第三旁路，所述第三旁路设置有第三控制阀。

优选地，所述冷凝器与所述预热器之间设置有蓄工质罐，所述蓄工质罐连接有工质泵。

优选地，所述蓄工质罐与所述预热器之间设置有第四旁路，所述第四旁路设置有第四控制阀。

除此之外，本发明还提供一种三角闪蒸循环方法，包括如下步骤：

A、通过加热通路加热工质循环通路内的工质；

B、将加热后的工质进行减压，使得工质达到闪蒸的临界状态；

C、处于闪蒸的临界状态的工质进入螺杆膨胀动力机闪蒸做功；

D、通过冷却通路冷却流出螺杆膨胀动力机的工质；

循环操作上述步骤。

本发明提供的三角闪蒸循环系统，所蒸发器、减压机构、第一螺杆膨胀动力机、冷凝器通过管路依次连接形成工质循环通路，所述蒸发器设置有用于加热所述工质循环通路内工质的加热通路，所述冷凝器设置有用于冷却所述工质循环通路内工质的冷却通路。本发明提供的三角闪蒸循环系统的工作流程如下：在蒸发器通过加热通路加热工质循环通路内的工质；再通过减压机构对加热后的工质进行减压，使得工质达到闪蒸的临界状态；处于闪蒸的临界状态的工质进入螺杆膨胀动力机闪蒸做功；在冷凝器通过冷却通路冷却流出螺杆膨胀动力机的工质。与现有技术相比，本发明提供的三角闪蒸循环系统，能够比较充分地利用余热资源，提高余热利用效率。