专利名称：一种无直接做功能力低温热源的供热发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供热发电系统，具体涉及一种利用无直接做功能力低温热源进行供热发电的系统。
背景技术：
当前能源紧张，我国主要还是以煤为最主要能源，但是燃煤能源利用率低，特别是低压低温烟气或乏汽热源的热能利用率较低，造成浪费严重，使得煤消耗量大大增加。目前已存在的低温热源的热能利用和回收系统或工艺主要存在以下问题一、大部分低温热源如废烟气或乏汽蕴含有一部分高品位能，却不能直接用来做功，成为无直接做功能力的低温热源的热能广泛利用的瓶颈；二、无直接做功能力的低温热源的热能回收形式主要是简单用来供热，用途单一，而且那部分高品位能源被白白浪费；三、大部分无直接做功能力的低温热源的热能回收系统以低品位热能形式进行回收利用，能源利用效率不高；四、许多传 统无直接做功能力低温热源的热能回收系统排走的热媒温度还是很高，大量的热能白白浪费。因此，合理利用和回收无直接做功能力的低温热源的热能具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为解决现有无直接做功能力的低温热源的热能利用和回收系统存在高品位能源浪费，能量利用形式单一，能量利用率较低的问题，进而提供一种无直接做功能力低温热源的供热发电系统。本发明为解决上述问题采取的技术方案是本发明的一种无直接做功能力低温热源的供热发电系统包括第一膨胀机、第一换热器、第一冷凝器、第一预热器、第一过热器、第二膨胀机、第二换热器、第二冷凝器、第二预热器、第二过热器、增压泵、第一发电机、第二发电机和低温热源管路，第一膨胀机的循环工质出口端与第一换热器的第一循环工质入口端连通，第一换热器的第一循环工质出口端与第一冷凝器的循环工质入口端连通，第一冷凝器的循环工质出口端通过增压泵与第一预热器的循环工质入口端连通，第一预热器的循环工质出口端与第一换热器的第二循环工质入口端连通，第一换热器的第二循环工质出口端与第一过热器的过热循环工质入口端连通，第一过热器的过热循环工质出口端与第一膨胀机的做功循环工质入口端连通，第一膨胀机与第一发电机连接；第二膨胀机的循环工质出口端与第二换热器的第三循环工质入口端连通，第二换热器的第三循环工质出口端与第二冷凝器的循环工质入口端连通，第二冷凝器的循环工质出口端通过增压泵与第二预热器的循环工质入口端连通，第二预热器的循环工质出口端与第二换热器的第四循环工质入口端连通，第二换热器的第四循环工质出口端与第二过热器的过热循环工质入口端连通，第二过热器的过热循环工质出口端与第二膨胀机的做功循环工质入口端连通，第二膨胀机与第二发电机连接；第一过热器和第二过热器通过低温热源管路串联连通，第二过热器通过低温热源管路与第一预热器和第二预热器串联连通或第二过热器通过低温热源管路分别与第一预热器和第二预热器串联连通，低温热源管路用于实现加热循环工质。本发明的有益效果是一、本发明基于温差传热原理和膨胀机压差做功原理，将低温热源如废烟气或乏汽蕴含那一部分高品位能，通过温差传递给做功循环工质，做功循环工质再通过压差对外做功发电，实现了这一部分高品位能的回收利用。二、热能回收所发电量属于高品位能，用途广泛，提高了整个系统的热能利用效率。三、本发明通过低温热源热媒的多级串联换热，可极大限度地降低热媒的出口温度，进一步增加5%到20%热能的回收比例。四、本发明采用两级供热发电装置，综合发电效率比单级供热发电系统将提高20 %到 40%。
图I是本发明供热发电系统的第二过热器通过低温热源管路与第一预热器和第二预热器串联连通的整体结构示意图，图2是本发明的供热发电系统第二过热器通过低温热源管路分别与第一预热器和第二预热器串联连通的整体结构示意图，图3是本发明的具 体实施方式二中第三换热器与第二预热器串联连通以及低温热源管路的热煤进入第三换热器与来自第一冷凝器换热后和第二冷凝器换热后汇合的供热介质进行热交换整体结构示意图，图4是本发明的具体实施方式
三中第三换热器与第二预热器串联连通以及低温热源管路的热煤进入第三换热器与来自第一冷凝器换热后的供热介质进行热交换整体结构示意图，图5是本发明的具体实施方式
二中第三换热器与第一预热器串联连通以及低温热源管路的热煤进入第三换热器与来自第一冷凝器换热后和第二冷凝器换热后的汇合的供热介质进行热交换的整体结构示意图，图6是本发明的具体实施方式
三中经第一预热器换热后的低温热源管路的热煤进入第三换热器与来自第一冷凝器换热后的供热介质进行热交换的整体结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图I和图2说明本实施方式,本实施方式的一种无直接做功能力低温热源的供热发电系统包括第一膨胀机I、第一换热器3、第一冷凝器5、第一预热器8、第一过热器10、第二膨胀机2、第二换热器4、第二冷凝器6、第二预热器9、第二过热器
11、增压泵7、第一发电机12、第二发电机16和低温热源管路13，第一膨胀机I的循环工质出口端与第一换热器3的第一循环工质入口端3-1连通,第一换热器3的第一循环工质出口端3-2与第一冷凝器5的循环工质入口端连通，第一冷凝器5的循环工质出口端通过增压泵7与第一预热器8的循环工质入口端连通，第一预热器8的循环工质出口端与第一换热器3的第二循环工质入口端3-4连通，第一换热器3的第二循环工质出口端3-3与第一过热器10的过热循环工质入口端连通，第一过热器10的过热循环工质出口端与第一膨胀机I的做功循环工质入口端连通，第一膨胀机I与第一发电机12连接；第二膨胀机2的循环工质出口端与第二换热器4的第三循环工质入口端4-1连通，第二换热器4的第三循环工质出口端4-2与第二冷凝器6的循环工质入口端连通，第二冷凝器6的循环工质出口端通过增压泵7与第二预热器9的循环工质入口端连通，第二预热器9的循环工质出口端与第二换热器4的第四循环工质入口端4-4连通，第二换热器4的第四循环工质出口端4-3与第二过热器11的过热循环工质入口端连通，第二过热器11的过热循环工质出口端与第二膨胀机2的做功循环工质入口端连通，第二膨胀机2与第二发电机16连接；第一过热器10和第二过热器11通过低温热源管路13串联连通，第二过热器11通过低温热源管路13与第一预热器8和第二预热器9串联连通或第二过热器11通过低温热源管路13分别与第一预热器8和第二预热器9串联连通，低温热源管路13用于实现加热循环工质。本实施方式的过热器利用温差传热的基本原理，所述膨胀机利用压差做功的基本原理，实现循环工质在相对低温高压的状态下对外做功，用来发电，所述第一换热器和第二换热器利用自身循环换热使得膨胀机后循环工质进行第一次冷却，并且二次预热进入过热器前的循环工质，使得膨胀机对外做功量增加，所述冷凝器用来二次冷却循环工质，加热自来水等供热介质，用来实现回收低温热源的热能用于供热，所述增压泵用来升高循环工质压力，所述预热器用来一次预热循环工质。本实施方式的循环工质为四氟乙烷(R134a)或丙烷，这种循环工质在相对低温条件下压强高，做功能力强，且冷凝温度低。本实施方式的循环工质也可以采用其它工质。本实施所述的第一换热器和第二换热器可选用具有翅片管的壳管换热器。本实施方式中第一过热器、第二过热器、第二预热器和第一预热器通过低温热源管路13串联连通，实现低温热源的热量的阶梯利用，低温热源利用温差增大，或者第一过热器和第二过热器串联连通，第二过热器分别与第二预热器和第一预热器串联连通，如此设置，可方便调节进入第一预热器和第二预热器的热媒的质量和热量，低温热源利用温差增大。
具体实施方式
二 结合图3和图5说明本实施方式，本实施方式所述供热发电系统还包括第三换热器15，第三换热器15通过低温热源管路13与第一预热器8或第二预热器 9串联连通，第一冷凝器5的供热工质出口端5-1和第二冷凝器6的供热工质出口端6-1均与第三换热器15的供热工质进口端15-1连通。经第一预热器8或第二预热器9换热后的低温热媒通过低温热源管路13进入第三换热器15与来自第一冷凝器5换热后和第二冷凝器6换热后汇合的供热工质进行热交换，即第二冷凝器6与第一冷凝器5通过供热工质管路并联连接之后再与第三换热器15串联连接。如此设置，增设第三换热器，当排走的低压低温热媒温度仍然高于从第一冷凝器或第二冷凝器出来的供热工质(如水)的温度时，则还可以通过第三换热器进一步回收利用低温热源的这部分热能，通过供热的形式回收了剩余低品位能，实现了能量的梯级利用，热能回收利用形式多样化。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图4和图6说明本实施方式，本实施方式的第一冷凝器5的供热工质出口端5-1与第三换热器15的供热工质进口端15-1连通。本实施方式经第一预热器8或第二预热器9换热后的低温热源热媒通过低温热源管路13进入第三换热器15，并与先通过第二冷凝器6，再通过第一冷凝器5两级加热后的供热工质进行换热，即第二冷凝器6、第一冷凝器5、第三换热器15通过供热工质管路串联连接。如此设置，可以减少因不同温度供热介质(如水)混合而造成的有效能损失，有效提高低温热源的热能利用效率，本实施方式中第一冷凝器5和第二冷凝器6串联连通。其它与具体实施方式
二相同。工作过程
循环工质在第一冷凝器或第二冷凝器放热冷却成液态后进入增压泵，压力被强制性升高，然后各自进入第一预热器或第二预热器被一次预热，接着各自进入第一换热器或第二换热器被二次预热，再各自进入第一过热器或第二过热器吸热并过热，转变为高压的过热蒸汽，压力和温度都大大提高，各自继续进入第一膨胀机或第二膨胀机，推动第一膨胀机和第一发电机或第二膨胀机和第二发电机对外做功发电，压力和温度下降，然后，各自再次进入第一换热器或第二换热器被一次冷却，最后回到第一冷凝器或第二冷凝器被二次冷却成液态，如此完成一个循环继续进行；低温热 源热媒工艺流程为低温热源热媒依次进入第一过热器和第二过热器放热，温度降低，然后，进入第一预热器或第二预热器再次放热，温度降低至低温热源热媒已无热能可回收利用或具有部分可回收利用热能通过第三换热器进一步回收利用，最后排走；供热工质工艺流程为供热工质(如水)通过第一冷凝器或第二冷凝器被加热，或者进一步通过第三换热器被加热，然后，用于生活热水供应或者建筑供热。
权利要求
1.一种无直接做功能力低温热源的供热发电系统，其特征在于所述供热发电系统包括第一膨胀机(I)、第一换热器(3)、第一冷凝器(5)、第一预热器(8)、第一过热器(10)、第二膨胀机(2、第二换热器(4)、第二冷凝器￠)、第二预热器(9)、第二过热器(11)、增压泵(7)、第一发电机(12)、第二发电机(16)和低温热源管路(13)，第一膨胀机(I)的循环工质出口端与第一换热器(3)的第一循环工质入口端(3-1)连通，第一换热器(3)的第一循环工质出口端(3-2)与第一冷凝器(5)的循环工质入口端连通，第一冷凝器(5)的循环工质出口端通过增压泵(7)与第一预热器(8)的循环工质入口端连通，第一预热器(8)的循环工质出口端与第一换热器(3)的第二循环工质入口端(3-4)连通，第一换热器(3)的第二循环工质出口端(3-3)与第一过热器(10)的过热循环工质入口端连通，第一过热器(10)的过热循环工质出口端与第一膨胀机(I)的做功循环工质入口端连通，第一膨胀机(I)与第一发电机(12)连接； 第二膨胀机(2)的循环工质出口端与第二换热器(4)的第三循环工质入口端(4-1)连通，第二换热器(4)的第三循环工质出口端(4-2)与第二冷凝器￠)的循环工质入口端连通，第二冷凝器￠)的循环工质出口端通过增压泵(7)与第二预热器(9)的循环工质入口端连通，第二预热器(9)的循环工质出口端与第二换热器(4)的第四循环工质入口端(4-4)连通，第二换热器(4)的第四循环工质出口端(4-3)与第二过热器(11)的过热循环工质入口端连通，第二过热器(11)的过热循环工质出口端与第二膨胀机(2)的做功循环工质入口端连通，第二膨胀机(2)与第二发电机(16)连接； 第一过热器(10)和第二过热器(11)通过低温热源管路(13)串联连通，第二过热器(11)通过低温热源管路(13)与第一预热器(8)和第二预热器(9)串联连通或第二过热器(11)通过低温热源管路(13)分别与第一预热器(8)和第二预热器(9)串联连通，低温热源管路(13)用于实现加热循环工质。
2.根据权利要求I所述的一种无直接做功能力低温热源的供热发电系统，其特征在于所述供热发电系统还包括第三换热器(15)，第三换热器(15)通过低温热源管路(13)与第一预热器(8)或第二预热器(9)串联连通，第一冷凝器(5)的供热工质出口端(5-1)和第二冷凝器出)的供热工质出口端出-1)均与第三换热器(15)的供热工质进口端(15-1)连通。
3.根据权利要求2所述的一种无直接做功能力低温热源的供热发电系统，其特征在于第一冷凝器(5)的供热工质出口端(5-1)与第三换热器(15)的供热工质进口端(15-1)连通。
全文摘要
一种无直接做功能力低温热源的供热发电系统，它涉及一种供热发电系统，以解决现有无直接做功能力的低温热源的热能利用和回收系统存在高品位能源浪费，能量利用形式单一，能量利用率较低的问题，它包括第一膨胀机、第一换热器、第一冷凝器、第一预热器、第一过热器、第二膨胀机、第二换热器、第二冷凝器、第二预热器、第二过热器、增压泵、第一发电机、第二发电机和低温热源循环管路，第一膨胀机与第一发电机连接；第一过热器和第二过热器通过低温热源管路串联连通，第二过热器通过低温热源管路与第一预热器和第二预热器串联连通或第二过热器通过低温热源管路分别与第一预热器和第二预热器串联连通。本发明用于供热发电。
文档编号F01K27/00GK102877903SQ201210403110
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者张承虎, 何妞, 张哲 申请人:哈尔滨工业大学