[发明专利]用于非能动ORC系统的异型分离式热管余热回收蒸发装置

说明书

本发明公开了一种用于非能动ORC系统的异型分离式热管余热回收蒸发装置，利用低温余热烟气冲刷带翅片的椭圆热管蒸发段管束，使管内工质汽化上升并汇集到集气管中，经调节阀调节进入热管冷却盘管A和B中的热管工质流量，经工质凝结放热实现对蓄能密闭罐A、B中有机工质的加热，凝结后的热管工质沿下降管回流到热管蒸发段。本装置是当一个密闭罐为密闭升温升压汽化吸热过程时，另一个密闭罐为定压定温汽化蒸汽排放过程，且两个过程运行时间在一个周期内保持一致。此装置避免了有机工质因烟气导致的泄露及其危害，椭圆翅片热管结构提高了热管的传热性能，降低了烟气侧阻力和热管的制造成本，有效提高了整个系统可靠性、安全性、稳定性和热效率。

技术领域

本发明是一种利用中低温余热烟气作为热源，异型双冷段分离式热管作为传热元件，通过运用分离式热管的长距离运输能量和单向流动特性来加热有机工质，使有机工质增压汽化为饱和蒸汽提供动能推动膨胀机做功，实现中低温余热有机工质发电的自增压余热回收装置，其属于余热回收和热管换热器领域。

背景技术

由于气态中低温余热烟气常含灰及腐蚀性气体易造成换热器漏损，且常规管翅式烟气余热换热器体积大，成本高，限制了中低温烟气余热回收及在ORC发电技术上的应用。采用分离式热管技术，通过分开布置热管蒸发段和冷凝段，能较好规避烟气侧磨损或腐蚀导致的有机工质直接向烟气侧的泄露及带来的环境危害。

椭圆形管束在烟气冲刷过程中，流场程放射状特征，流体阻力较小，同时增加了烟气与管束的冲刷面积，且背气流形成的涡流区小，减少积灰，传热性能提高20％-40％，椭圆管束上再加上翅片能够更加有效的提高整个管束在传热中的性能。在低温烟气冲刷过程中，蒸发段使用椭圆形管束，可以有效的提高蒸发段的换热效率。

低温ORC余热发电系统，是以有机工质为工作液体，有机工质一般具有较低的沸点，适合于较低温度的余热烟气回收中，且对于低及中等的焓热,ORC技术与常规的水蒸气朗肯循环相比有很多优点,主要体现在回收显热方面有较高的效率,由于循环中显热/潜热不相等,而ORC技术中此比例大，因此采用ORC技术可回收较多的热量。但有机工质一般成本较高，有的有一定毒性，有的易燃，一旦泄露，对环境的危害较大，危险性高，充灌成本增加，使用密闭箱来容纳有机工质可以很好的储存有机工质溶液，同时分离式热管的蒸发段和冷凝段分开，可以很好的避免有机工质和烟气混合而导致的爆炸等危害。

此装置是安装在无泵式ORC系统中，相较于传统的ORC系统具有能耗低，系统效率高的特点。但对于无泵ORC系统，存在输出轴功波动大以及不连续性问题，且重力驱动动力循环对系统紧凑性影响很大，因此提出了双冷却段分离式异性热管蒸发器，相较于双蒸发器系统，双冷却段蒸发器可以通过调节阀有效的控制热管中的热量已经密闭蓄能箱中有机工质的蒸发冷凝，精确的完成ORC系统的时间耦合。

发明内容

本发明的目的为无泵式有机郎肯循环设计一个蓄能式蒸发器，极大的改善系统输出轴功波动大以及不连续性问题，并利用余热资源进行热电转换，并提供了一种新的蒸发器设计形式。

本发明采用的技术方案为：一种用于非能动ORC系统的异型分离式热管余热回收蒸发装置，包括双冷段异型分离式热管、蓄能密闭罐A、蓄能密闭罐B、带翅片椭圆热管蒸发段管束、热管冷却段盘管A、热管冷却段盘管B、质量流量调节阀、阻力调节阀、有机工质蒸汽出口阀一、有机工质液体进口阀一、有机工质蒸汽出口阀二、有机工质液体进口阀二、高位液位传感器一、低位液位传感器一、高位液位传感器二、低位液位传感器二、液体下降管、蒸汽上升管、压力计、温度计、蒸汽上升管支管、有机工质蒸汽出口管道和有机工质入口管道；