[发明专利]余热发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及余热发电技术领域，特别涉及一种新的余热发电系统。

背景技术

能源是一个国家维持正常运转的动力，其重要性不言而喻。能源安全关系到一个国家的经济命脉与国防安全，早已上升为一个国家的基本发展战略，因此能源作为一种战略物资，为世人所瞩。当前，世界各国都非常重视能源的有效利用，一些发达国家的能源利用率都占50％以上，美国的能源利用率已超过60％，而我国只有30％左右。目前我国的能源消耗浪费严重，使用率低，经济的发展是建立在资源与能源的高度消耗上。以每万元GDP标煤消耗量计算，日本为2.5，德国为2.7，我国却高达18.5，相当于发达国家的6倍以上。我国能源利用率低的一个重要原因是能源没有达到梯级利用，大量的余热资源没有得到充分利用，而提高能源利用效率的关键措施是节能科学技术进步。在工业生产过程中存在着大量的余热余压资源：很多工业锅炉由于生产工艺方面的要求需要减压运行；许多换热设备的排气温度较高。目前，常用的技术手段主要是预热空气、干燥、生产热水和蒸汽等，但在许多情况下现场没有干燥、热水和蒸汽的需求，造成余热无法利用，如果能将余热转化为电能，则能够方便使用，具有广泛的适用性。而传统的利用余热蒸汽直接驱动蒸汽轮机或燃气轮机带动发电机组发电的方法只适用于高、中温余热的回收利用，对于各工业领域存在的大量低温小规模余热资源尚缺乏有效的技术手段进行回收发电。因此，寻求实用有效的热力循环方式和高端高效的热力设备已成为了解决此问题的重要研究课题之一。

人们对太阳能利用主要的途径有三种，光电转化、光热转化，光化学转化。虽然采用光伏发电是最早的发电方式，但是业界公认，转化率非常低，大规模应用的转化水平才10%-14%。而这种国外积极倡导的绿色发电技术的背后，隐藏着高能耗、高污染的生产过程。太阳能电池板，采用多晶硅和单晶硅制成，生产过程需要很大的能耗。由于太阳能资源的分散，太阳能热力发电系统遇到的首要问题是为了获取高温高压蒸汽驱动动力机械做功通常需要有大面积的集热器才能使水加热到超过100℃变成蒸汽。这就迫切需要建立一套能利用低于100℃热源的发电系统，可以大大降低投资在太阳能集热器的成本，使得太阳能热电提高市场竞争力。

地热能发电一般利用地热蒸汽或者热水。地热发电系统有扩容法和中间介质法，扩容法是将地热蒸汽通过闪蒸器降压扩容，然后通入汽轮机做功；而中间介质法是将地热热水或蒸汽作为闭式有机物朗肯循环的热源来进行发电。我国高温和中温地热资源分布较少，绝大部分集中在90到100℃，所以多数只是用来取暖烘干，如何开发利用这些低温地热，成了当前必须解决的问题。随着能源的枯竭，90到100℃地热的开发必将提上日程。掌握低温发电系统的关键技术，对充分利用地热这种可再生能源具有重要意义。

利用低温热能发电的技术主要是基于朗肯循环的热力发电系统设计，如有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle)、水蒸汽扩容循环、Kalina循环、氨吸收式动力制冷复合循环等。其中，ORC的研究和应用最为广泛，它是采用不同的低沸点有机物(或者混合物)作为工质，可回收不同温度范围的低温热能，对于低温及中温的焓热，ORC技术比常规的水蒸汽朗肯循环有很多优点，主要是在回收显热方面有较高的效率，由于循环中显热/潜热比例不相等，ORC技术中此比例大，因此采用ORC技术比水蒸气循环会回收较多的热量。

目前，低热热源发电技术和设备主要集中在几个发达国家手里，比如美国的UTC和以色列的Omart，这些发电设备价格高，而且相关技术对国内封锁。目前，只有西藏地热电站引进过以色列的两台有机工质发电机组，国内其他地方尚没有应用该发电机组。国内也有两家厂商开发低温热源发电机组，膨胀机采用的是螺杆膨胀机，由于螺杆膨胀机本身固有的缺陷，导致机组效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有国产ORC余热发电机组效率低的技术问题，提供一种余热发电系统。