[发明专利]一种非共沸工质双级有机闪蒸循环系统及其热能回收方法

说明书

本发明公开了一种非共沸工质双级有机闪蒸循环系统及其热能回收方法，属于能源回收领域，工质经工质泵加压后在换热器与余热介质换热；经第一节流阀节流后进入高压级气液分离器，高压级闪蒸后的饱和蒸汽进入高压级透平膨胀做功，饱和液体经第二节流阀再次节流变成气液混合物，该气液混合物和乏气在高压级混合器内混合，接着共同进入低压级气液分离器，低压级闪蒸后的饱和蒸汽进入低压级透平膨胀做功，饱和液体经第三节流阀节流变成气液混合物，该气液混合物和乏气在低压级混合器内混合；共同进入冷凝器内冷却。本发明改善循环与冷源的温度匹配，减少单级OFC直接节流所造成的火用损失，提高系统效率，实现中低温热能的梯级高效利用。

技术领域

本发明属于能源回收领域，具体地说涉及一种非共沸工质双级有机闪蒸循环系统及其热能回收方法。

背景技术

随着社会经济的发展，中国能源消耗总量逐年增加，据统计2018年中国能源消费总量达到了46400万吨标准煤，近五年的年均增长率达到了2.2％。可以预计，在中国经济保持中高速增长的背景下，中国对能源的需求必将进一步增加。从能源消费结构来看，中国能源消费仍然以煤炭、石油、天然气为主，以2016年为例，煤、石油、天然气消费总量约占当年能源消费总量的86.7％。一方面大量使用化石能源会导致一系列的生态环境问题，如全球变暖、大气污染等，严重威胁着人类的生存；另一方面，化石能源均是不可再生能源，大量开采必然会导致化石能源的枯竭。优化中国目前的能源消费结构已成为当务之急。

回收利用中低温热能是一种有效的解决方式。中低温热能主要有工业余热、地热能、太阳能等；一方面中低温热能总量十分丰富，其中工业余热总资源量约占其燃料消耗总量的17％～67％；已探明可开采的地热储量相当于2560亿吨标准煤，而其中储量的70％以上温度低于150℃；据估算中国陆地表面每年接受的太阳辐射总能量5.28×1016MJ太阳辐射总功率约1.68×109MW。回收这些中低温热能能够有效解环境危机。但由于中低温热能热功转换特点与常规动力循环存在显著差异，目前对这些中低温热能的利用并不充分。

传统的利用中低温热源的方式，如有机朗肯循环、有机闪蒸循环等，虽然能够在一定程度上有效利用中低温热源，但是由于这些循环往往在热/冷源换热过程中的温度匹配问题上表现不佳，因此存在巨大的火用损失，造成了能源的浪费；另外传统的有机闪蒸循环往往直接将截流后的饱和液体送入冷凝器进行冷凝，这也造成了很大的火用损失。因此开展新型循环的研究具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种非共沸工质双级有机闪蒸循环系统及其热能回收方法，拟解决如何改善循环与冷源的温度匹配，减少单级OFC直接节流所造成的火用损失，提高系统效率，实现中低温热能的梯级高效利用等问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：