本發(fā)明公開的一種循環(huán)使用工業(yè)廢熱的發(fā)電系統(tǒng)，屬于廢熱回收和綠色能源開發(fā)與利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，燃煤或核能發(fā)電，都是通過對水加熱使之氣化膨脹產(chǎn)生動壓來推動汽輪機帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)所實現(xiàn)的發(fā)電。然而，這種使水氣化發(fā)電的效率極低。其原因在于：通過對水加熱所獲得的只是蒸汽動能，并不是熱量，但釋放了壓力的水蒸氣仍然積蓄著很大的熱能，而這部分熱能的損耗要占燃煤能量的70％。考慮出于對這部分熱能的進一步利用，使用低于常溫下水沸點(100℃)的低沸點液體(如乙醚、乙醇、氨水等)來進行廢熱回收利用成為熱點。試驗結(jié)果表明，低沸點液體受熱后氣化膨脹產(chǎn)生的蒸汽氣體進行再利用。這就說明了，利用工業(yè)廢熱來氣化低沸點液體使之膨脹產(chǎn)生動壓，可以能夠推動汽輪機帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)進行發(fā)電。本發(fā)明基于此，提出一種新型的工業(yè)廢熱發(fā)電利用系統(tǒng)，同時由于能量轉(zhuǎn)換必然存在損失，常規(guī)工業(yè)廢熱(包括廢熱氣、廢熱水)利用系統(tǒng)在使用過程中會出現(xiàn)不同部件的能耗損失，尤其是在關(guān)鍵部件比如冷卻塔、熱交換器等組件上的效能就顯得很重要，本發(fā)明還提出了一種新型的冷卻塔結(jié)構(gòu)應(yīng)用于工業(yè)廢熱利用發(fā)電。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用工業(yè)廢熱發(fā)電系統(tǒng)，其目的：以通過使冷卻塔、儲蓄罐、管道泵、逆止閥、水熱交換器、蓄壓罐和氣動馬達或汽輪機以及發(fā)電機經(jīng)過聯(lián)通管路的連接所設(shè)計的發(fā)電系統(tǒng)設(shè)施，來實現(xiàn)利用工業(yè)廢熱加熱的水使蒸發(fā)器內(nèi)的低于常溫下水沸點(100℃)的低沸點液體(如乙醚等)氣化膨脹產(chǎn)生的動壓(蒸汽壓力)通過氣動馬達或汽輪機帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)來發(fā)電的新型技術(shù)。

具體來說，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種循環(huán)使用工業(yè)廢熱的發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)主要包括冷卻塔、儲蓄罐、管道泵、逆止閥、水熱交換器、蓄壓罐、氣動馬達或汽輪機以及發(fā)電機，其特征在于：其中冷卻塔內(nèi)最下層的球狀分流缸通過冷凝液體回流管路與儲蓄罐連通，冷卻后的冷凝液體通過管道泵和逆止閥供給到水熱交換器中進行熱交換，在水熱交換器內(nèi)設(shè)置有蒸發(fā)器，水熱交換器頂部設(shè)置有與之連通的蓄壓罐，蓄壓罐上方還設(shè)置有通過氣壓輸送管路連接的氣動馬達或汽輪機，該氣壓輸送管路上設(shè)置有蓄壓罐輸出管道閥門和溫度及壓力傳感器，經(jīng)過利用工業(yè)廢熱加熱的水與蒸發(fā)器內(nèi)的低沸點液體進行熱交換之后，所產(chǎn)生的氣體通過蓄壓罐和氣壓輸送管路輸送給氣動馬達或汽輪機來帶動發(fā)電進行發(fā)電，做功后釋放了壓力的氣體經(jīng)由冷卻塔冷凝還原成液體，以此循環(huán)。

作為本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明的冷卻塔結(jié)構(gòu)如下，利用預(yù)埋在冷卻塔墻體內(nèi)的預(yù)埋螺栓和螺母固定有若干個分流缸托架，通過第二螺栓將橫向焊接在球狀分流缸底部的固定板固定在分流缸托架上面，利用第一螺栓使分流缸接口法蘭與冷凝管法蘭固定對接，則在上一個球狀分流缸與下一個球狀分流缸之間順向交錯的安裝有若干個冷凝管，該冷凝管是由若干個鋼管和若干個支撐固定板所固定的若干個冷凝管翅片管并使其兩端穿過冷凝管法蘭經(jīng)過焊接而制成。

作為本發(fā)明的一個方面，冷卻塔中最下層或最上層的球狀分流缸通過分流缸外接管法蘭聯(lián)接與氣動馬達或汽輪機連通的冷凝聯(lián)通管路，在上下分流缸之間通過聯(lián)通管連通，該聯(lián)通管通過冷凝液體回流管路將冷凝液體匯集回聯(lián)通儲蓄罐，其作用是以冷卻塔向上抽取空氣形成的氣流來帶走冷凝管散發(fā)出來的熱量，從而使冷凝管內(nèi)的氣體得到冷凝后回流到儲蓄罐內(nèi)繼續(xù)使用。

作為本發(fā)明的一個方面，當(dāng)蓄壓罐內(nèi)的氣體超壓時經(jīng)由安全閥聯(lián)通管所聯(lián)通的冷凝聯(lián)通管路可以排放到冷凝管內(nèi)，而在蓄壓罐上方還設(shè)置有與氣動馬達或汽輪機聯(lián)通的氣壓輸送管路及蓄壓罐輸出管道閥門和溫度及壓力傳感器。

作為本發(fā)明的一個方面，通過設(shè)置在蒸發(fā)器上面的液面?zhèn)鞲衅鳈z測到的數(shù)據(jù)控制管道泵的轉(zhuǎn)速來保障單位時間內(nèi)供給蒸發(fā)器液體數(shù)量的穩(wěn)定，其次，是通過設(shè)置在氣壓輸送管路上面的溫度及壓力傳感器檢測到的數(shù)據(jù)來控制工業(yè)廢熱加熱的水供給參與熱交換的熱水?dāng)?shù)量。

一種新型的冷卻塔結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下，利用預(yù)埋在冷卻塔墻體內(nèi)的預(yù)埋螺栓和螺母固定有若干個分流缸托架，通過第二螺栓將橫向焊接在球狀分流缸底部的固定板固定在分流缸托架上面，利用第一螺栓使分流缸接口法蘭與冷凝管法蘭固定對接，則在上一個球狀分流缸與下一個球狀分流缸之間順向交錯的安裝有若干個冷凝管，該冷凝管是由若干個鋼管和若干個支撐固定板所固定的若干個冷凝管翅片管并使其兩端穿過冷凝管法蘭經(jīng)過焊接而制成。

采用上述技術(shù)方案后，取得如下有益效果：

1)提出一種新型的工業(yè)廢熱發(fā)電利用系統(tǒng)，較為詳細(xì)展示其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，其部件之間緊密配合協(xié)同作用，利用低沸點液體可以最大程度利用廢熱廢水進行發(fā)電，增加發(fā)電系統(tǒng)的環(huán)境友好性，節(jié)約能源；

2)設(shè)計關(guān)鍵部件包括冷卻塔、熱交換器等組件，其結(jié)構(gòu)獨特性增加了其應(yīng)用上的效能，例如冷卻塔構(gòu)造既增大了冷卻塔的有效冷卻面積，而提升器冷卻效率，同時又節(jié)省了建造空間，使得在有限空間內(nèi)最大效度發(fā)揮冷卻性能。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明公開的一種利用工業(yè)廢熱發(fā)電技術(shù)實施例示意圖；

附圖2為附圖1的K2部位放大示意圖；

附圖3為附圖1的K1部位放大示意圖；

附圖4為附圖1的冷凝管部位放大示意圖；

附圖5為附圖1的K部位放大示意圖；

附圖標(biāo)記：1-冷卻塔；1-1-預(yù)埋螺栓；2-球狀分流缸；2-1-分流缸接口法蘭；2-2-固定板；2-3-聯(lián)通管，3-冷凝管；3-1-冷凝管法蘭；3-2鋼管；3-3-支撐固定板；3-4-冷凝管翅片管；4-第一螺栓；5-分流缸托架；6-第二螺栓；7-螺母；8-分流缸外接管法蘭；9-冷凝聯(lián)通管路；10-氣動馬達或汽輪機；11-聯(lián)軸器；12-發(fā)電機；13-氣壓輸送管路；14-安全閥聯(lián)通管；15-冷凝液體回流管路；16-第三螺栓；17-儲蓄罐；18-熱水輸入管道接口；19-水熱交換器上蓋緊固螺栓；20-蓄壓罐輸出管道閥門；21-溫度及壓力傳感器；22-水熱交換器上蓋；23-蓄壓罐接口法蘭；24-蓄壓罐；25-蒸發(fā)器；25-1-第四螺栓；25-2-下端蓋；25-3-蒸發(fā)器翅片管；25-4-下封頭法蘭；25-5-下封頭；25-6橡膠墊；25-7-密封墊；25-8-第五螺栓；25-9壓蓋法蘭；25-10-液體輸送管接口；25-11-上封頭法蘭；25-12-第六螺栓；25-14-上端蓋；25-13-上封頭；26-排放管；27-其它利用管路閥門；28-液面?zhèn)鞲衅鳎?9-水熱交換器；30-管道泵；31-逆止閥；32-對接管密封法蘭；33-熱水輸出管接口法蘭；34-熱水回放管路閥門。

具體實施方式

參見圖1所示，本發(fā)明的循環(huán)使用工業(yè)廢熱的發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)主要包括冷卻塔1、儲蓄罐17、管道泵30、逆止閥31、水熱交換器29、蓄壓罐24、氣動馬達或汽輪機10以及發(fā)電機12，其特征在于：其中冷卻塔1內(nèi)最下層的球狀分流缸2通過冷凝液體回流管路15與儲蓄罐17連通，冷卻后的冷凝液體通過管道泵30和逆止閥31供給到水熱交換器29中進行熱交換，在水熱交換器29內(nèi)設(shè)置有蒸發(fā)器25，水熱交換器29頂部設(shè)置有與之連通的蓄壓罐24，蓄壓罐24上方還設(shè)置有通過氣壓輸送管路13連接的氣動馬達或汽輪機10，該氣壓輸送管路13上設(shè)置有蓄壓罐輸出管道閥門20和溫度及壓力傳感器21，經(jīng)過利用工業(yè)廢熱加熱的水與蒸發(fā)器25內(nèi)的低沸點液體進行熱交換之后，所產(chǎn)生的氣體通過蓄壓罐24和氣壓輸送管路13輸送給氣動馬達或汽輪機10來帶動發(fā)電12進行發(fā)電，做功后釋放了壓力的氣體經(jīng)由冷卻塔1冷凝還原成液體，以此循環(huán)。

以上即利用工業(yè)廢熱加熱的水或工業(yè)熱水來使蒸發(fā)器25內(nèi)的低于常溫下水沸點(100℃)的低沸點液體(如乙醚等)氣化膨脹產(chǎn)生的動壓，經(jīng)由氣壓輸送管路13輸送給氣動馬達或汽輪機10來帶動發(fā)電機12運轉(zhuǎn)，并對做功后釋放了壓力的氣體使之經(jīng)由冷卻塔1冷凝還原成液體，對于冷凝還原成的液體，使之經(jīng)由在冷凝液體回流管路15上面設(shè)置的儲蓄罐17、管道泵30進行加壓和逆止閥31的逆向止流再次輸送到蒸發(fā)器25內(nèi)繼續(xù)使用的這一發(fā)電原理，以設(shè)計制作的發(fā)電設(shè)施，所實現(xiàn)的利用工業(yè)廢熱氣化低沸點液體產(chǎn)生動壓進行發(fā)電。

其中，所涉及到的冷卻塔、儲蓄罐、管道泵、逆止閥、水熱交換器、蓄壓罐、氣動馬達或汽輪機、發(fā)電機的設(shè)計結(jié)構(gòu)及聯(lián)通形式和運行模式詳細(xì)描述如下。

作為本發(fā)明重點方面之一，本發(fā)明的工業(yè)廢熱發(fā)電用的冷卻塔1或類似于冷卻塔1的設(shè)施，外形如煙囪或通風(fēng)井，可設(shè)置在地面、水面、山頂、樓頂或隨建筑物一體建造，在其內(nèi)部，參見圖4-5，利用預(yù)埋在冷卻塔1墻體內(nèi)的預(yù)埋螺栓1-1和螺母7固定有若干個分流缸托架5，通過第二螺栓6將橫向焊接在球狀分流缸2底部的固定板2-2固定在分流缸托架5上面，利用第一螺栓4使分流缸接口法蘭2-1與冷凝管法蘭3-1固定對接，則在上一個球狀分流缸與下一個球狀分流缸之間順向交錯的安裝有若干個冷凝管3，該冷凝管3是由若干個鋼管3-2和若干個支撐固定板3-3所固定的若干個冷凝管翅片管3-4并使其兩端穿過冷凝管法蘭3-1經(jīng)過焊接而制成。最下層或最上層的球狀分流缸2通過分流缸外接管法蘭8聯(lián)接與氣動馬達或汽輪機10連通的冷凝聯(lián)通管路9，在上下球狀分流缸2之間連通有聯(lián)通管2-3，聯(lián)通管2-3通過冷凝液體回流管路15將冷凝液體匯集回聯(lián)通儲蓄罐17，其作用是以冷卻塔1向上抽取空氣形成的氣流來帶走冷凝管3散發(fā)出來的熱量，從而使冷凝管3內(nèi)的氣體得到冷凝后回流到儲蓄罐17內(nèi)繼續(xù)使用，這樣的冷卻塔構(gòu)造既增大了冷卻塔的有效冷卻面積，而提升器冷卻效率，同時又節(jié)省了建造空間，使得在有限空間內(nèi)最大效度發(fā)揮冷卻塔性能。

作為本發(fā)明重點方面之一，參見圖2-3，本發(fā)明安裝在水熱交換器29內(nèi)的蒸發(fā)器25，具體是將若干個蒸發(fā)器翅片管25-3穿過下端蓋25-2和上端蓋25-14并焊接牢固，利用第四螺栓25-1使下端蓋25-2與下封頭法蘭25-4密封聯(lián)接，使與下封頭25-5聯(lián)通的液體輸送管接口25-10套墊橡膠墊25-6之后穿過對接管密封法蘭32，利用第五螺栓25-8鎖緊壓蓋法蘭25-9和密封墊25-7，并使液體輸送管接口25-10與聯(lián)通儲蓄罐17的管道泵30和逆止閥31的管路接通，以及利用第六螺栓25-12固定聯(lián)接上端蓋25-14和上封頭法蘭25-11，使聯(lián)通在上封頭25-13上面的管穿過水熱交換器上蓋22并焊接上法蘭，使之利用第三螺栓16與蓄壓罐接口法蘭23緊固密封對接，對接的蓄壓罐24上方設(shè)置有與冷凝聯(lián)通管路9聯(lián)接的安全閥聯(lián)通管14，當(dāng)蓄壓罐24內(nèi)的氣體超壓時經(jīng)由安全閥聯(lián)通管14所聯(lián)通的冷凝聯(lián)通管路9可以排放到冷凝管3內(nèi)，而在蓄壓罐24上方還設(shè)置有與氣動馬達或汽輪機10聯(lián)通的氣壓輸送管路13及蓄壓罐輸出管道閥門20和溫度及壓力傳感器21。工業(yè)廢熱加熱的熱水或工業(yè)熱水通過水泵管路接通水熱交換器29上方的熱水輸入管道接口18，水熱交換器29下方設(shè)置熱水輸出管接口法蘭33聯(lián)通的排放管26用于排放水，一方面經(jīng)由其它利用管路閥門27可以用途其它，另一方面，經(jīng)由熱水回放管路閥門34可以排放到地下，向地下排放的水可以用于推動水輪發(fā)電機進一步用來發(fā)電。

在穩(wěn)定性的控制設(shè)計方面，通過設(shè)置在蒸發(fā)器25上面的液面?zhèn)鞲衅?8檢測到的數(shù)據(jù)控制管道泵30的轉(zhuǎn)速來保障單位時間內(nèi)供給蒸發(fā)器25液體數(shù)量的穩(wěn)定，其次，是通過設(shè)置在氣壓輸送管路13上面的溫度及壓力傳感器21檢測到的數(shù)據(jù)來控制工業(yè)廢熱加熱的水供給參與熱交換的熱水?dāng)?shù)量，即以在保障供給蒸發(fā)器25液體數(shù)量穩(wěn)定的前提下，通過保障熱水參與熱交換的熱容量的穩(wěn)定來保障供給氣動馬達或汽輪機10動壓的穩(wěn)定，從而來保障通過聯(lián)軸器11與氣動馬達或汽輪機10聯(lián)接的發(fā)電機12輸出電流功率的穩(wěn)定。

其中，所涉及到的工業(yè)廢熱加熱的水，包括工業(yè)廢熱加熱的空氣或工業(yè)廢熱本身為工業(yè)廢水或廢蒸氣。

盡管上文對本發(fā)明的具體實施方式給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng)該指明的是，我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應(yīng)在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細(xì)微修改、等同替換和改進，均應(yīng)包含在本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。