專(zhuān)利名稱(chēng)：利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)。特別是涉及一 種能夠充分得用工業(yè)余熱產(chǎn)生動(dòng)力的利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，能源沒(méi)有充分達(dá)到梯級(jí)利用，能源總體利用率很低，余 熱資源量大而分布廣泛，主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面
1、 我國(guó)現(xiàn)有工業(yè)鍋爐約50萬(wàn)臺(tái)，其中相當(dāng)部分6-10(噸/小時(shí))鍋爐的額定蒸汽壓力 為1.3MPa，由于生產(chǎn)工藝方面的原因，需降壓運(yùn)行、減溫減壓使用，造成大量浪費(fèi)。
2、 隨著城市集中供熱普及率的提高，供熱站一般都有部分余壓可以利用，而且熱源 條件也不錯(cuò)，利用螺桿膨脹機(jī)進(jìn)行發(fā)電，其節(jié)能效益、社會(huì)效益、環(huán)保效益將十分顯著。
3、 大量的工業(yè)窯爐消耗了大量能源。如水泥行業(yè)，由于生產(chǎn)工藝落后，企業(yè)平均熟 料能耗是國(guó)外先進(jìn)水平的2倍以上，窯爐排出的廢氣溫度在300-40(TC左右，余熱回收率 僅為2%，是發(fā)電項(xiàng)目應(yīng)用的一個(gè)巨大的潛在市場(chǎng)，提高余熱利用率對(duì)企業(yè)節(jié)能有重要意 義。
4、 鋼鐵廠(chǎng)的高爐沖渣熱水及高爐煤氣這部分余熱的回收發(fā)電也具有巨大的市場(chǎng)潛力。
5、 其它如大型柴油機(jī)廢氣，石油化工行業(yè)及新能源利用都是該技術(shù)發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì) 的重要市場(chǎng)。
以上列舉的各項(xiàng)，充分說(shuō)明了我國(guó)加強(qiáng)節(jié)能工作的重要性和緊迫性，但也同時(shí)體現(xiàn) 了螺桿膨脹機(jī)余熱回收發(fā)電的應(yīng)用前景。
現(xiàn)有的單循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力系統(tǒng)(即將含熱流體直接引入螺桿膨脹機(jī)利用的系統(tǒng)方 式)更適用于高溫高壓流體的能量回收，而雙循環(huán)系統(tǒng)(即低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)與含熱流體 進(jìn)行換熱后再引入螺桿膨脹機(jī)利用的系統(tǒng)方式)對(duì)含熱流體的水質(zhì)的好壞以及流體的溫 度和壓力都沒(méi)有太高的要求，甚至六七十度常壓下的低溫?zé)崴?，也可以通過(guò)雙循環(huán)的系 統(tǒng)方式發(fā)電。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種將含熱流體與低沸點(diǎn)工質(zhì)換熱，再將 低沸點(diǎn)工質(zhì)引入螺桿膨脹機(jī)進(jìn)行能量回收的利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系 統(tǒng)。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是 一種利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系
3統(tǒng)，包括有螺桿膨脹機(jī)、蒸發(fā)器和冷凝器，所述的螺桿膨脹機(jī)、蒸發(fā)器和冷凝器通過(guò) 密封管路依次連接形成一工質(zhì)循環(huán)通路，所述的蒸發(fā)器上設(shè)置有用于加熱工質(zhì)循環(huán)通路 內(nèi)所循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)的加熱通路，所述的冷凝器上設(shè)置有用于冷卻工質(zhì)循環(huán)通路內(nèi)所循 環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)的冷卻通路。
所述的工質(zhì)循環(huán)通路上位于蒸發(fā)器和冷凝器之間設(shè)置有工質(zhì)泵。
所述的加熱通路中流通有加熱水，所述加熱通路上位于蒸發(fā)器的出水端設(shè)置有加熱 水泵。
所述的冷卻通路中流通有冷卻水或冷卻空氣，所述的冷卻通路上位于冷凝器的冷卻 水/空氣的入口端設(shè)置有冷卻水泵。
本實(shí)用新型的利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)，具有以下有益效果 (1)符合節(jié)能環(huán)保要求，二氧化碳排放為零，氮氧化物和硫化物排放為零；(2) 低沸點(diǎn)工質(zhì)在這個(gè)閉合回路中循環(huán)，工作時(shí)起"介質(zhì)"的作用，只要管道和設(shè)備嚴(yán)密不 漏，低沸點(diǎn)物質(zhì)并不消耗；(3)余熱參數(shù)要求低可針對(duì)60-10(TC常壓下的余熱進(jìn)行設(shè) 計(jì)回收，無(wú)需為本實(shí)用新型另行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)螺桿膨脹機(jī)；(4)低沸點(diǎn)物質(zhì)在循環(huán)中和含熱 流體、冷卻水都不是直接接觸的，而是隔著管壁傳遞熱量，因此，除了系統(tǒng)排出的含熱 流體溫度降低了一些，冷卻水溫度升高一些外，品質(zhì)上沒(méi)有任何變化，仍然可以用作其 它生產(chǎn)，生活用途；(5)循環(huán)效率高本實(shí)用新型在回收85t:的余熱時(shí)(介質(zhì)為水)， 每噸廢水每小時(shí)可發(fā)電lkW以上。 9:冷卻通路具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型的利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系 統(tǒng)做出詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，本實(shí)用新型的利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)，包括有:
螺桿膨脹機(jī)l、蒸發(fā)器2和冷凝器3，所述的螺桿膨脹機(jī)l、蒸發(fā)器2和冷凝器3通過(guò)密 封管路依次連接形成一個(gè)密封的工質(zhì)循環(huán)通路7。所述的蒸發(fā)器2上設(shè)置有用于加熱工質(zhì) 循環(huán)通路7內(nèi)所循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)的加熱通路8，所述的冷凝器3上設(shè)置有用于冷卻工質(zhì)循


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖 其中
1:螺桿膨脹機(jī) 2
3:冷凝器 4
5:加熱水泵 6
7:工質(zhì)循環(huán)通路 8
蒸發(fā)器 工質(zhì)泵 冷卻水泵 加熱通路環(huán)通路7內(nèi)所循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)的冷卻通路9。
而且，所述的工質(zhì)循環(huán)通路7上位于蒸發(fā)器2和冷凝器3之間設(shè)置有工質(zhì)泵4。所述 的加熱通路8中流通有用于加熱的加熱水(余熱)，所述加熱通路8上位于蒸發(fā)器2的 出水端設(shè)置有加熱水泵5。所述的冷卻通路9中流通有冷卻水或冷卻空氣，所述的冷卻通 路9上位于冷凝器3的冷卻水/空氣的入口端設(shè)置有冷卻水泵6。
圖1中TR1為熱水流入口 ； TK2為熱水流出口 ； Tu為冷卻水流入口 ； TY2為冷卻水流出
口 。本實(shí)用新型中的螺桿膨脹機(jī)可以采用專(zhuān)利號(hào)為02230217. 4中所述的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)。 本實(shí)用新型的利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)的工作原理是含熱廢 水(汽)在經(jīng)過(guò)一定的雜質(zhì)處理過(guò)程后流經(jīng)蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)含熱廢水(汽)對(duì)有機(jī) 工質(zhì)進(jìn)行加熱，使工質(zhì)溫度升高，到達(dá)飽和溫度，生成飽和汽或汽液兩相。從蒸發(fā)器流 出的被加熱的工質(zhì)(飽和汽或汽液兩相)進(jìn)入螺桿膨脹機(jī)膨脹做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 做功后的汽液混合物從螺桿膨脹機(jī)流出進(jìn)入冷凝器，在冷凝器內(nèi)通過(guò)冷卻水/空氣使汽液 混合物中的蒸汽冷凝，最后再經(jīng)工質(zhì)泵返回蒸發(fā)器。這種有機(jī)工質(zhì)發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)，具有 回收余熱量大、設(shè)備緊湊、發(fā)電效率高等特點(diǎn)。
例如假設(shè)余熱熱源為85r的熱水，流量為100〃/ ，冷卻水溫度為25'C。 根據(jù)本實(shí)用新型的利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，螺桿 膨脹機(jī)進(jìn)口為飽和蒸氣狀態(tài)，在扣除工質(zhì)泵耗功，冷卻水泵耗功之后，每小時(shí)一噸熱水 的流量可以發(fā)出1. 02A:『的電。
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)效益估算如下
按年運(yùn)行7200小時(shí)(IO個(gè)月)計(jì)算，則年發(fā)電量為(采用帶有冷卻水塔或噴水池的
循環(huán)供水冷卻系統(tǒng)):1. 02 X 100 X 7200=734400
按電價(jià)O. 5元/kWh計(jì)算，則年效益為734400X 0.5^36. 7萬(wàn)元/年
同時(shí)，采用了本實(shí)用新型的利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)，將會(huì)少
向大氣排放二氧化硫3. 20噸，二氧化碳285. 36噸。
權(quán)利要求1.一種利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，包括有螺桿膨脹機(jī)(1)、蒸發(fā)器(2)和冷凝器(3)，其特征在于，所述的螺桿膨脹機(jī)(1)、蒸發(fā)器(2)和冷凝器(3)通過(guò)密封管路依次連接形成一工質(zhì)循環(huán)通路(7)，所述的蒸發(fā)器(2)上設(shè)置有用于加熱工質(zhì)循環(huán)通路(7)內(nèi)所循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)的加熱通路(8)，所述的冷凝器(3)上設(shè)置有用于冷卻工質(zhì)循環(huán)通路(7)內(nèi)所循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)的冷卻通路(9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)，其特征在 于，所述的工質(zhì)循環(huán)通路(7)上位于蒸發(fā)器(2)和冷凝器(3)之間設(shè)置有工質(zhì)泵(4)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)，其特征在 于，所述的加熱通路(8)中流通有加熱水，所述加熱通路(8)上位于蒸發(fā)器(2)的出 水端設(shè)置有加熱水泵(5)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)，其特征在 于，所述的冷卻通路(9)中流通有冷卻水或冷卻空氣，所述的冷卻通路(9)上位于冷 凝器(3)的冷卻水/空氣的入口端設(shè)置有冷卻水泵(6)。
專(zhuān)利摘要一種利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)系統(tǒng)，有螺桿膨脹機(jī)、蒸發(fā)器和冷凝器，螺桿膨脹機(jī)、蒸發(fā)器和冷凝器通過(guò)密封管路依次連接形成一工質(zhì)循環(huán)通路，蒸發(fā)器上設(shè)置有用于加熱工質(zhì)循環(huán)通路內(nèi)所循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)的加熱通路，冷凝器上設(shè)置有用于冷卻工質(zhì)循環(huán)通路內(nèi)所循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)的冷卻通路。工質(zhì)循環(huán)通路上位于蒸發(fā)器和冷凝器之間設(shè)置有工質(zhì)泵。加熱通路中流通有加熱水，加熱通路上位于蒸發(fā)器的出水端設(shè)置有加熱水泵。冷卻通路中流通有冷卻水或冷卻空氣，冷卻通路上位于冷凝器的冷卻水/空氣的入口端設(shè)置有冷卻水泵。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可針對(duì)60-100℃常壓下的余熱進(jìn)行設(shè)計(jì)回收，節(jié)能環(huán)保，不消耗低沸點(diǎn)物質(zhì)，循環(huán)效率高，適用性強(qiáng)，無(wú)需專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)螺桿膨脹機(jī)。
文檔編號(hào)F01P3/22GK201386572SQ200920096459
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者曹濱斌, 汛 李, 李惟毅, 汪健生, 力 趙 申請(qǐng)人:天津大學(xué)