[实用新型]基于复叠朗肯循环和两级水蓄热的工业余热回收发电系统

摘要

本实用新型涉及基于复叠朗肯循环和两级水蓄热的工业余热回收发电系统。包括余热回收蓄热回路、一级蒸汽朗肯循环发电回路和二级有机朗肯循环发电回路；工作时，余热介质温度为150～400℃，余热介质为中低温余热烟气、余热蒸汽、废水中的一种。当系统处于正常工作模式时，水工质吸收余热介质中的热量，吸热后的水工质可处于液态，气态或气液两相。余热介质的温度越高，水工质吸热后的干度越高，其中产生蒸汽具有较为的品位，通过复叠朗肯循环将热量转换为功，而液态水品位较低，通过二级有机朗肯循环将热量转换为功。本实用新型的技术方案可以保证系统发电的稳定性，并对工业余热进行高效利用。

主权项

1.基于复叠朗肯循环和两级水蓄热的工业余热回收发电系统，其特征在于：包括余热回收蓄热回路、一级蒸汽朗肯循环发电回路和二级有机朗肯循环发电回路；所述余热回收蓄热回路包括蒸发器（1）、第一预热器（2）、第二预热器（4）、高温蓄热水罐（6）、低温蓄热水罐（7）和低温水泵（13）；所述一级蒸汽朗肯循环发电回路包括蒸发器（1）、中间换热器（3）、高温蓄热水罐（6）、蒸汽螺杆膨胀机（8）、第一发电机（10）、中温水泵（12）；其中蒸发器（1）、高温蓄热水罐（6）、蒸汽螺杆膨胀机（8）、中间换热器（3）和中温水泵（12）串联形成一级水工质回路；所述二级有机朗肯循环发电回路包括中间换热器（3）、第二预热器（4）、冷凝器（5）、有机工质汽轮机（9）、第二发电机（11）和有机工质泵（14）；其中第二预热器（4）、中间换热器（3）、有机工质汽轮机（9）、冷凝器（5）和有机工质泵（14）串联形成二级有机工质回路；所述蒸发器（1）和第一预热器（2）的一侧为余热介质，蒸发器（1）和第一预热器（2）的另一侧为水工质；所述中间换热器（3）和第二预热器（4）的一侧为水工质，中间换热器（3）和第二预热器（4）的另一侧为有机工质，水工质一侧的中间换热器（3）串联在一级蒸汽朗肯循环发电回路中，水工质一侧的第二预热器（4）串联在余热回收蓄热回路中，有机工质一侧的中间换热器（3）和第二预热器（4）串联在二级有机朗肯循环发电回路中；所述冷凝器（5）的一侧为冷却水工质，冷凝器（5）的另一侧为有机工质，有机工质一侧的冷凝器（5）串联在二级有机朗肯循环发电回路中；所述蒸发器（1）的水工质出口连通着高温蓄热水罐（6）的上部入口，高温蓄热水罐（6）的上部出口通过高温蒸汽阀（15）连通着蒸汽螺杆膨胀机（8）的入口，蒸汽螺杆膨胀机（8）的出口通过中温蒸汽阀（16）连通着中间换热器（3）的水工质入口，中间换热器（3）的水工质出口通过第一换热水阀（17）、中温水泵（12）和第一中温水阀（18）连通着蒸发器（1）的水工质入口；高温蓄热水罐（6）的底部出口通过第一高温水阀（19）和第二高温水阀（23）分为两路，一路连通着第二预热器（4）的水工质入口，另一路连通着中间换热器（3）的水工质入口，中间换热器（3）的水工出口通过第二换热水阀（24）连通着第二预热器（4）的水工质入口，第二预热器（4）的水工质出口通过节流阀（20）连通着低温蓄热水罐（7）的入口，低温蓄热水罐（7）的出口通过低温水阀（21）和低温水泵（13）连通着第一预热器（2）的水工质的入口，第一预热器（2）的水工质出口通过第二中温水阀（22）连通着蒸发器（1）的水工质入口；所述中间换热器（3）的有机工质出口连通着有机工质汽轮机（9）的入口，有机工质汽轮机（9）的出口连通着冷凝器（5）的有机工质入口，冷凝器（5）的有机工质出口通过有机工质泵（14）连通着第二预热器（4）的有机工质入口，第二预热器（4）的有机工质出口连通着中间换热器（3）的有机工质入口；工作时，余热介质温度为150～400℃，当有充足的余热可以利用时，系统同时进行蓄热和复叠朗肯循环发电模式；当余热负荷剧烈波动时，系统利用储存的高温水进行单级有机朗肯循环发电模式。