[发明专利]一种带喷射器的低品位热驱动朗肯发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种低品位热驱动发电装置，具体涉及一种带喷射器的低品位热驱动朗肯发电装置。

背景技术

在工业生产过程中往往伴随大量的废热、余热排放，温度低于230℃的低品位热广泛而大量地存在，例如燃气轮机、冶金行业、水泥行业、石化行业、食品加工行业排出海量的低品位余热。对于这些余热，传统技术难以利用而且经济性极差，因此，往往都是直接向环境排放，这一方面造成能源利用率低，同时也对环境造成了热污染。

把低品位热转换为电能是一种极具潜力的应用途径。目前，已有研究人员研究应用朗肯循环利用低品位余热发电的装置，应用低品位余热的朗肯发电装置的研究主要关注于对工质的改进，目前国际上通常采用水作为动力循环的工质，造成中低温余热朗肯循环的效率极低。

发达国家如日本、以色列近年来投入大量的精力研究采用有机朗肯循环(ORC)发电技术来来高效回收低品位余热。例如利用氟利昂等有机物作为工质以比较充分地利用温度比较低的低品位热，或者利用二氧化碳为工质充分利用液化天然气所具有的低品位热。通过这些新技术的研究开发，朗肯发电装置在低品位热利用方面的性能有了一些改善。但是，目前的朗肯发电技术中热能的转换效率与人们的期待仍然有很大的距离。据初步计算，利用四氟乙烷(R134a)为工质的朗肯发电装置，在冷凝温度35℃条件下，利用100℃低品位热，整个装置发电效率约为6～10％；利用二氧化碳(R744)为工质利用液化天然气低温热的朗肯发电装置，整个装置发电效率约为6～12％。从中可以看出，由于朗肯发电装置效率比较低，其利用废热等低品位热的经济性比较差。提高热转换效率，是提高朗肯发电装置经济性的根本途径，这对于利用低品位热的朗肯发电技术的发展具有非常重要的意义。

现有的朗肯发电装置通常用循环泵直接把工作流体从冷凝器输送到发生器，这样膨胀机出口蒸汽的压力受冷凝温度的影响很大，限制了膨胀机的做功、发电能力以及热能的转换效率。如实用新型专利申请(申请号为201120277193.7)公开了一种余热发电装置，由蒸发器、冷凝器、溶液泵、膨胀机、旁通阀、安全阀、冷却水出口、冷却水进口、热源出口、热源进口、冷却塔、冷却泵、调节阀、发电机组成，其结够紧凑，操作方便，但结构较复杂，且溶液泵直接把工作流体从冷凝器输送到蒸发器，以致热转换的效率不高。

如果能够在相同的环境温度下，降低膨胀机出口蒸汽的压力就可以增加膨胀机的做功，进而提高朗肯发电装置的热转换效率。这对于克服当前朗肯装置利用低品位热发电效率低、经济性差的缺点具有极其重大的意义。不仅可以极大推动利用低品位热发电的技术水平与应用规模，在节能减排上具有很大潜力与意义。

发明内容

针对现有技术中利用低品位热的不足，本发明提出了一种带喷射器的低品位热驱动朗肯发电装置，可以通过循环环路的吸收溶液以及喷射器的引射作用有效的降低膨胀机出口工作蒸汽的压力，极大地提高热能的转换效率，提高膨胀机做功，也可以显著地减少循环泵输运工作流体所需要消耗的机械功，使整个发电装置的净发电效率得到显著提高。

一种带喷射器的低品位热驱动朗肯发电装置，由发生器、膨胀机、发电机、喷射器、吸收器、循环泵以及溶液热交换器组成；

所述的发生器设有发生器蒸汽出口、发生器溶液入口、发生器溶液出口、以及与驱动热源连通的驱动热源进、出口；

所述的喷射器设有引射流体入口、混合液出口和工作流体入口；

所述的发生器蒸汽出口与膨胀机蒸汽入口相连；膨胀机蒸汽出口与喷射器引射流体入口相连；喷射器混合液出口与吸收器入口相连；吸收器出口与循环泵入口相连；循环泵出口与溶液换热器低温侧通道入口相连；溶液换热器低温侧通道出口与发生器溶液入口相连；发生器溶液出口与溶液热交换器高温侧通道入口相连；溶液热交换器高温侧通道出口与喷射器工作流体入口相连。

所述发电装置的各部件之间的连接方式为管道连接。

所述吸收器内部设有冷却盘管，该冷却盘管的进、出口与冷却介质源连通；所述冷却盘管中充注的冷却介质为水、空气等。