[发明专利]一种热质混合多级发电系统

说明书

本发明公开了一种热质混合多级发电系统，包括热水池、水泵、一次分离罐、一级汽轮机、一级发电机、二级水轮机、二级发电机、二次分离罐、冷凝器、工质泵和循环泵；一次分离罐的入口通过水泵与热水池相连，还通过工质泵与冷凝器的液体出口相连，冷凝器与一次分离罐之间的管道中设有不溶于水的低沸点工质；一次分离罐的气体出口经一级汽轮机与冷凝器的气体入口相连；一次分离罐的液体出口经二级水轮机与二次分离罐的入口相连；二次分离罐的气体出口与冷凝器的气体入口相连；二次分离罐的液体出口通过循环泵与热水池相连。本发明通过直接接触换热和多级发电，在提高发电效率的同时，降低了系统成本，有利于低温余热的回收利用。

技术领域

本发明涉及低温余热发电技术，具体涉及一种热质混合多级发电系统。

背景技术

高炉冲渣是炼铁冶炼过程中最末端的工艺，高炉炼铁后产生的大量高温炉渣通过冲渣水进行冷却，这一过程中能够产生大量热水和蒸汽。为保证冲渣水的循环利用效果，需将冲渣水降温再次循环冲渣。

现在的冲渣余热利用主要集中在冲渣水余热利用领域，其研究和利用方式主要集中在采暖、泳池、发电等领域。冲渣水中杂质和固体颗粒物多，浊度大，含盐量高，降温易结垢，因而高炉冲渣水利用对于预处理和换热器要求高。现在钢铁行业对于冲渣余热利用的实际应用案例非常少，大部分钢铁企业都放任自流，不但浪费了大量的余热，而且不得不通过冷却塔冷却的方式额外消耗一部分电力和淡水来保证生产工艺的正常运作。在少有的几个实际应用案例中，也仅仅是利用了项目冲渣余热的一部分且间歇或者季节性应用，仅为采暖、泳池加热供热。冲渣余热较少利用的原因在于其距离需求侧较远，供暖和泳池加热需热量小且不能持续利用，对生产的连续性不利。

而采用发电方式，因其温度较低，现阶段发电技术应用效率低，且占地和造价大。考虑到冲渣水的杂质多、水质差，现阶段的发电思路是通过蒸发器换热后闪蒸发电(ORC发电)，换热温差的存在大大降低了发电效率和发电量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种热质混合多级发电系统，通过直接接触换热和多级发电，在提高发电量的同时降低成本，实现更好的经济性，进而提高低温余热回收利用的推广价值。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种热质混合多级发电系统，包括热水池、水泵、一次分离罐、一级汽轮机、一级发电机、二级水轮机、二级发电机、二次分离罐、冷凝器、工质泵和循环泵；

一次分离罐的入口在通过水泵与热水池相连的同时，还通过工质泵与冷凝器的液体出口相连，冷凝器与一次分离罐之间的管道中设有不溶于水的低沸点工质；一次分离罐的气体出口经一级汽轮机与冷凝器的气体入口相连；一次分离罐的液体出口经二级水轮机与二次分离罐的入口相连；

二次分离罐的气体出口与冷凝器的气体入口相连；二次分离罐的液体出口通过循环泵与热水池相连；

一级发电机与一级汽轮机连接，二级发电机与二级水轮机连接。

本发明的热质混合多级发电系统，将不溶于水的低温低沸点工质加压后直接与加压后的热水混合，低沸点工质温度迅速升高，并变为气态后进入一级汽轮机膨胀发电，液态水(含有少量的工质)则通过二级水轮机发电，发电后的低沸点工质乏气在冷凝器中冷凝，重新与热水混合，实现循环发电。

作为本发明的一种改进，所述的一级汽轮机为中间补气型汽轮机，一次分离罐的气体出口与一级汽轮机的蒸气入口相连，二次分离罐的气体出口与一级汽轮机的补气口相连，一级汽轮机的乏气出口与冷凝器的气体入口相连。如此，从二次分离罐降压闪蒸分离出的蒸气可进入一次汽轮机中部进行补气，从而提高发电量。

作为本发明的一种改进，还包括三级汽轮机和三级发电机，二次分离罐的气体出口经三级汽轮机与冷凝器的气体入口相连，三级发电机与三级汽轮机连接。如此，从二次分离罐降压闪蒸分离出的蒸气可再次利用，进而提高发电量。