专利名称：一种节流热能回收利用系统的制作方法
技术领域：
一种节流热能回收利用系统
技术领域：
本实用新型涉及一种节流热能回收利用系统，特别是涉及一种能够充分利用工艺 生产过程中所排出的高温蒸汽产生动力进行发电的螺杆膨胀动力系统。
背景技术：
我国的一次能源现状不容乐观，煤炭资源储量虽然世界排名第二(美国第一，是 我国储量的一倍)，但我国可开采的煤炭资源不足百年时间，远少于世界前六位储煤量的国 家；我国的石油和天然气资源也仅够开采几十年，世界范围内的石油开采也可能在本世纪 内短缺。由于我国能源结构的特点，能源没有实现充分的阶梯利用，余热资源量大而分布 广泛。例如，我国现有相当部分的工业锅炉的额定蒸汽压力为1.3MPa，而使用时，却需要降 压运行、减温减压使用，造成大量的浪费。在一般生产工艺过程中会在锅炉产生大量的高温蒸汽，因此为了利用这些蒸汽， 通常会将其输入到用汽设备中，由用汽设备回收利用，但是由于工业锅炉产生的额定蒸汽 压力为1.3MPa，而一般用汽设备所需蒸汽的压力要此该值小得多，因此需要对蒸汽作减温 减压处理。一般的处理方式是，利用节流式减温减压站对这些高温蒸汽进行减温减压处理， 使其达到适合于用汽设备使用的温度和气压，再将其输入到用汽设备中，从而可在用汽设 备中合理利用工艺生产过程系统中所产生的尾部废热烟气(即高温蒸汽)。以上的处理方式所产生的问题是，在减温减压站中会产生节流热能损失，造成热 能的浪费。若能对节流式减温减压站所流失的热能进行进一步的利用，则可进一步提高能 源利用率，意义重大。综上所述，需要一种节流热能回收利用系统，其可以解决现有的能量 利用不充分的问题。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种节流热能回收利用系统，其能够回 收低品位热能并直接转换成电能。为解决上述技术问题，根据本实用新型一优选实施例，提供了一种节流热能回收 利用系统，透过第一蒸汽管路与现有锅炉相连接，利用锅炉排出的高温蒸汽做功，并透过第 二蒸汽管路将做功后的蒸汽供应至用汽设备，节流热能回收利用系统包括通过第一蒸汽管 路以及第二蒸汽管路相连的螺杆膨胀机单元、蒸汽控制阀以及多个蒸汽测量阀，高温蒸汽 通过第一蒸汽管路流入螺杆膨胀机单元做功，做功之后的蒸汽再经第二蒸汽管路供应至用 汽设备，螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机以及相连的负载设备，其中，高温蒸汽推动螺杆膨 胀机工作以提供动力驱动负载设备；蒸汽测量阀设于第一蒸汽管路之上，用于测量蒸汽的 流量、温度及压力参数；多个蒸汽控制阀设于第一蒸汽管路以及第二蒸汽管路之上，用于控 制蒸汽的流量。[0009]根据本实用新型一优选实施例，节流热能回收利用系统进一步包括疏水阀，设于 第一蒸汽管路或第二蒸汽管路之上，用于阻汽排水。根据本实用新型又一优选实施例，节流热能回收利用系统进一步包括减温减压 站，设于锅炉与用汽设备之间，用于对高温蒸汽进行减温减压处理。根据本实用新型又一优选实施例，节流热能回收利用系统进一步包括控制系统和 润滑系统，用于控制螺杆膨胀机单元以及位于第二蒸汽管路上的蒸汽控制阀，润滑系统用 于润滑螺杆膨胀机单元。根据本实用新型又一优选实施例，螺杆膨胀机单元还包括减速机，螺杆膨胀机通 过减速机与负载设备连接。本实用新型还提供了一种节流热能回收利用系统，透过蒸汽管路并联连接于现有 蒸汽管路，利用锅炉排出的高温蒸汽做功，并将做功后的蒸汽供应至用汽设备，节流热能回 收利用系统包括换热装置、螺杆膨胀机单元、工质循环管路、设置在工质循环管路上的工质 泵 、工质测量阀、工质控制阀以及在工质泵的推动下循环流动的工质，换热装置分别与蒸 汽管路以及工质循环管路相连接，用于将蒸汽管路中的高温蒸汽的热量转移至工质循环管 路，工质经换热装置后温度升高，流入螺杆膨胀机单元做功，螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀 机以及相连的负载设备，其中，工质推动螺杆膨胀机工作进而提供动力以驱动负载设备；工 质测量阀设于工质循环管路之上，用于测量工质的流量、温度及压力参数；以及工质控制阀 设于工质循环管路之上，用于控制工质的流量。根据本实用新型一优选实施例，节流热能回收利用系统进一步包括疏水阀，设于 蒸汽管路之上，用于阻汽排水。根据本实用新型又一优选实施例，节流热能回收利用系统包括冷凝器，冷凝器位 于工质循环管路上的螺杆膨胀机单元输出端，用于冷却从螺杆膨胀机单元输出的工质。根 据本实用新型又一优选实施例，节流热能回收利用系统进一步包括控制系统和润滑系统， 控制系统用于控制螺杆膨胀机单元以及工质控制阀，润滑系统用于润滑螺杆膨胀机单元。根据本实用新型又一优选实施例，蒸汽管路上设置有多个蒸汽控制阀，以控制蒸 汽的流向。本实用新型的优点在于，螺杆膨胀机单元应用于低品位蒸汽能源再利用而言节 能降耗、高效实用。可以直接利用热水高效率产生机械能，从而产生电力，所以它特别适用 于炼钢厂的废水利用，由它替代电动机来带动给水泵和风机可节约大量用电，为企业排放 的废热液找到一条可利用的途径，带来可观的回收效益。此外，本节流热能回收利用系统还 符合节能环保要求，二氧化碳排放为零，氮氧化物和硫化物排放为零。为了能更进一步了解本实用新型为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请 参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，可由此 得到深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以 限制。
可参考附图通过实例更加具体地描述本实用新型，其中附图并未按照比例绘制， 在附图中[0020]图Ia和图Ib显示了螺杆膨胀机的基本原理；图2显示了螺杆膨胀机单元的基本结构；图3显示了根据本实用新型的节流热能回收利用系统的第一实施例的示意图；以 及图4显示了根据本实用新型的节流热能回收利用系统的第二实施例的示意图。
具体实施方式
请参考图Ia和图lb，显示了螺杆膨胀机10的基本原理。蒸汽或者热液由进汽道 3经进汽道口 4进入阳螺杆1的齿槽内，随着阳螺杆1和阴螺杆2的转动，蒸汽(或热液 等)的容腔逐渐增大，蒸汽(或热液等)降压降温膨胀做功，推动螺杆转动，做完功的蒸汽 (或热液等)由排汽道5排出。功率由阳螺杆1的输出端输出，可带动给水泵、风机、发电机 等设备。图2显示了螺杆膨胀机单元30的基本结构，其包括螺杆膨胀机10、负载设备20、 调节阀32、电器控制柜33、油箱34以及基座31。螺杆膨胀机10具有图1所示的进汽道3及 排汽道5。螺杆膨胀机10与负载设备20通过阳螺杆(图未示)的输出轴相连。有时螺杆 膨胀机10的转速较快，需要在螺杆膨胀机10与负载设备20之间设置减速机(图未示)。请参考图3，其显示了根据本实用新型的节流热能回收利用系统300的第一实施 例的示意图。图3中，节流热能回收利用系统透过蒸汽管路305与现有锅炉301相连接， 利用锅炉301排出的高温蒸汽做功，并透过蒸汽管路311将做功后的蒸汽供应至用汽设备 303，其中锅炉301排出大量高温蒸汽到蒸汽管路315中。根据本实用新型的节流热能回收利用系统包括通过蒸汽管路305以及蒸汽管路 311相连的螺杆膨胀机单元302、蒸汽控制阀307以及多个蒸汽测量阀306、308，高温蒸汽通 过蒸汽管路315流入螺杆膨胀机单元做功，做功之后的蒸汽再经蒸汽管路316供应至用汽 设备303 (其流动方向如图3中箭头S 1所示)，其中螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机302 以及相连的负载设备304，该负载设备304可以是发电机、泵以及风机等设备，其中，高温蒸 汽推动螺杆膨胀机302工作进而动力驱动负载设备304。另外，蒸汽测量阀306、308分别设于蒸汽管路305以及蒸汽管路311之上，用于测 量蒸汽的流量、温度及压力参数，蒸汽控制阀307设于蒸汽管路305之上，用于控制蒸汽的流量。节流热能回收利用系统更包括控制系统309和润滑系统310，控制系统309用于控 制螺杆膨胀机单元以及位于蒸汽管路305上的控制阀307的工作状态，润滑系统310用于 润滑螺杆膨胀机单元，以保证其正常工作。另外，在本发明的优选实施方式中，可在蒸汽管路305或蒸汽管路311之上设置疏 水阀(未绘示)，其用于阻汽排水。现有的减温减压站314也可以与根据本实用新型的节流热能回收利用系统同时 使用，当由于特殊情况不需要使用根据本实用新型的节流热能回收利用系统时，可转而使 用减温减压站314，从而可确保整个系统能继续工作，而不需要造成时间上的延迟。其具体 实现方式可以透过控制系统309控制控制阀307闭合，此时根据本实用新型的节流热能回 收利用系统停止获取高温蒸汽，并打开控制阀311，启动减温减压站314，从而切换到利用
6减温减压站314进行工作。请参考图4，其显示了根据本实用新型的节流热能回收利用系统的第二实施例的 示意图。如图4所示，节流热能回收利用系统并联连接于蒸汽管路415，利用锅炉401排出 的高温蒸汽做功，并将做功后的蒸汽供应至用汽设备403。根据本实用新型的节流热能回收利用系统包括换热装置417、螺杆膨胀机单元、工 质循环管路416、设置在工质循环管路416上的工质泵418、工质测量阀408、工质控制阀 419以及在工质泵418的推动下循环流动的工质(其流动方向如图4箭头S2所示)，换热 装置417分别与蒸汽管路415以及工质循环管路416相连接，用于将蒸汽管路415中的高 温蒸汽的热量转移至工质循环管路416，工质循环管路416内的工质经换热装置417后温度 升高，并流入螺杆膨胀机单元做功。其中工质可采用水等高导热流体作为工质物质。并且，螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机402以及相连的负载设备404，其中，负载 设备404可为发电机、泵或风机等设备，工质流入螺杆膨胀机402做功进而提供动力驱动 负载设备404。另外，工质测量阀408设于工质循环管路之上，用于测量工质的流量、温度及压力 参数；工质控制阀419设于工质循环管路416之上，用于控制工质的流量。在本发明的优选实施方式中，根据本发明的节流热能回收利用系统可在位于工质 循环管路416上的螺杆膨胀机单元输出端设置冷凝器(未绘示)，冷凝器可对从螺杆膨胀机 单元输出的工质进行进一步的降温处理，从而提高换热装置417的换热效果。节流热能回收利用系统进一步包括控制系统409和润滑系统410，控制系统309用 于控制螺杆膨胀机单元以及位于蒸汽管路416上的工质控制阀408的工作状态，润滑系统 410用于润滑螺杆膨胀机单元，以保证其正常工作。现有的减温减压站414也可以与根据本实用新型的节流热能回收利用系统同时 使用，因此当由于特殊情况不需要使用根据本实用新型的节流热能回收利用系统时，可转 而使用减温减压站414，从而可确保整个系统能继续工作，而不需要造成时间上的延迟。其 具体实现方式可以透过控制蒸汽控制阀413的闭合，此时根据本实用新型的节流热能回收 利用系统停止获取高温蒸汽，另外打开蒸汽控制阀411，并启动减温减压站414，此时蒸汽 可流经减温减压站414，从而切换到利用减温减压站314进行工作，同样地，透过打开蒸汽 控制阀413，闭合蒸汽控制阀411，可使得蒸汽流经换热装置417，从而可利用根据本实用新 型的节流热能回收利用系统进行工作，因此多个蒸汽控制阀411、413可控制所述蒸汽的流 向。根据本实用新型的节流热能回收利用系统能够回收低品位热能并直接转换成机 械能，是一种在当前能源利用领域重大突破性的发明，此外，该节流热能回收利用系统的 变工况能力十分优越在热源负荷和参数大范围(从120%到10%范围)变化波动的情况 下，不仅运行稳定可靠，而且高效平稳。最后，该节流热能回收利用系统的维护费用和使用 技术门槛较低，其基本属于十年无需大修的系统，小维护和运行操作都简单方便，对用户原 系统不产生干扰影响，安装和移动十分简易。在上述实施例中，仅对本实用新型进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅 读本专利申请后可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型进行各种 修改。
权利要求1.一种节流热能回收利用系统，透过第一蒸汽管路与锅炉相连接，利用所述锅炉排出 的高温蒸汽做功，并透过第二蒸汽管路将做功后的蒸汽供应至用汽设备，其特征在于所述节流热能回收利用系统包括通过所述第一蒸汽管路以及所述第二蒸汽管路相连 的螺杆膨胀机单元、蒸汽控制阀以及多个蒸汽测量阀，所述高温蒸汽通过所述第一蒸汽管 路流入所述螺杆膨胀机单元做功，做功之后的蒸汽再经所述第二蒸汽管路供应至所述用汽 设备，其中所述螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机以及相连的负载设备，其中，所述高温蒸汽推动 所述螺杆膨胀机工作以提供动力驱动所述负载设备；所述蒸汽测量阀设于所述第一蒸汽管路之上，用于测量蒸汽的流量、温度及压力参数；以及所述多个蒸汽控制阀设于所述第一蒸汽管路以及所述第二蒸汽管路之上，用于控制蒸 汽的流量。
2.根据权利要求1所述的节流热能回收利用系统，其特征在于，所述节流热能回收利 用系统进一步包括疏水阀，设于所述第一蒸汽管路或第二蒸汽管路之上，用于阻汽排水。
3.根据权利要求2所述的节流热能回收利用系统，其特征在于，所述节流热能回收利 用系统进一步包括减温减压站，设于所述锅炉与所述用汽设备之间，用于对所述高温蒸汽 进行减温减压处理。
4.根据权利要求1所述的节流热能回收利用系统，其特征在于，所述节流热能回收利 用系统进一步包括控制系统和润滑系统，用于控制所述螺杆膨胀机单元以及位于所述第二 蒸汽管路上的蒸汽控制阀，所述润滑系统用于润滑所述螺杆膨胀机单元。
5.根据权利要求1所述的节流热能回收利用系统，所述螺杆膨胀机单元还包括减速 机，所述螺杆膨胀机通过所述减速机与负载设备连接。
6.一种节流热能回收利用系统，蒸汽管路并联连接于蒸汽管路，利用所述锅炉排出的 高温蒸汽做功，并将做功后的蒸汽供应至用汽设备，其特征在于所述节流热能回收利用系统包括换热装置、螺杆膨胀机单元、工质循环管路、设置在所 述工质循环管路上的工质泵、工质测量阀、工质控制阀以及在所述工质泵的推动下循环流 动的工质，所述换热装置分别与所述蒸汽管路以及所述工质循环管路相连接，用于将所述 蒸汽管路中的所述高温蒸汽的热量转移至所述工质循环管路，所述工质经所述换热装置后 温度升高，流入所述螺杆膨胀机单元做功，其中所述螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机以及相连的负载设备，其中，所述工质推动所述 螺杆膨胀机工作进而提供动力以驱动所述负载设备；所述工质测量阀设于所述工质循环管路之上，用于测量所述工质的流量、温度及压力 参数；以及所述工质控制阀设于所述工质循环管路之上，用于控制所述工质的流量。
7.根据权利要求6所述的节流热能回收利用系统，其特征在于，所述节流热能回收利 用系统进一步包括疏水阀，设于所述蒸汽管路之上，用于阻汽排水。
8.根据权利要求6所述的节流热能回收利用系统，其特征在于，所述节流热能回收利 用系统包括冷凝器，所述冷凝器位于所述工质循环管路上的螺杆膨胀机单元输出端，用于 冷却从所述螺杆膨胀机单元输出的工质。
9.根据权利要求6所述的节流热能回收利用系统，其特征在于，所述节流热能回收利 用系统进一步包括控制系统和润滑系统，所述控制系统用于控制所述螺杆膨胀机单元以 及所述工质控制阀，所述润滑系统用于润滑所述螺杆膨胀机单元。
10.根据权利要求6所述的节流热能回收利用系统，其特征在于，所述蒸汽管路上设置 有多个蒸汽控制阀，以控制所述蒸汽的流向。
专利摘要本实用新型提供一种节流热能回收利用系统，与锅炉相连接，利用高温蒸汽做功，将做功后的蒸汽供应至用汽设备，节流热能回收利用系统包括经第一蒸汽管路和第二蒸汽管路相连的螺杆膨胀机单元、蒸汽控制阀以及多个蒸汽测量阀，高温蒸汽流入螺杆膨胀机单元做功，做功后的蒸汽供应至用汽设备，螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机以及负载设备，高温蒸汽推动螺杆膨胀机做功驱动负载设备，蒸汽测量阀设于蒸汽第一蒸汽管路上，测量蒸汽流量、温度及压力参数，蒸汽控制阀设于蒸汽第一蒸汽管路以及第二蒸汽管路上，控制蒸汽流量。本节流热能回收利用系统符合节能降耗、高效实用节能环保要求，二氧化碳排放为零，氮氧化物和硫化物排放为零。
文档编号F01K11/02GK201874629SQ20102016348
公开日2011年6月22日 申请日期2010年4月12日 优先权日2010年4月12日
发明者康广秋, 杜海燕, 杨文晶 申请人:杜海燕