一种水蒸汽与有机工质耦合的双朗肯循环余热回收系统的制作方法

1.本发明涉及一种中低温余热回收利用技术领域，具体涉及一种水蒸汽朗肯循环和有机朗肯循环耦合的余热发电、供热系统。


背景技术：

2.化石能源短缺和温室效应加剧是世界范围内人类共同面对的资源、环境问题，并且，在长时期内，资源和环境的问题都会制约各国的经济发展、威胁人类的生存环境。这些问题迫使我们向减少化石燃料使用、能源的高效利用、清洁能源开发等方向寻求解决途径。
3.燃气轮机是工业的主要动力设备和动力源，其额定排烟温度在400
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500℃左右，属于中温余热资源，蕴含大量余热。如果对这部分余热资源能够按其品位实现逐级、多次利用，中、高温余热用于水蒸汽朗肯循环发电，低温余热用于有机朗肯循环发电、供热，实现能量的梯级利用，在不额外增加能源消耗的情况下，能够极大地提高能源利用率，还能有效地满足各单位的用能需要。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种能够梯级利用燃气轮机余热资源产电、供热，从而实现节能减排的水蒸汽与有机工质耦合的双朗肯循环余热回收系统。
5.为了达到本发明目的，本发明采用的技术方案是：一种水蒸汽与有机工质耦合的双朗肯循环余热回收系统，该系统由水蒸汽朗肯循环子系统和有机工质朗肯循环子系统构成，所述水蒸汽朗肯循环子系统与有机工质朗肯循环子系统通过冷凝
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预热器耦合相连；所述水蒸汽朗肯循环子系统包括一级烟气换热器、水蒸汽膨胀
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发电一体机、冷凝
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预热器和增压水泵，通过管道依次连接并形成闭合回路；所述有机工质朗肯循环子系统由冷凝
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预热器、二级烟气换热器、有机工质膨胀
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发电一体机、冷凝换热器和增压工质泵依次相连，并构成闭合回路；所述冷凝
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预热器的热侧流体进、出口分别与水蒸汽膨胀
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发电一体机排气管和增压水泵入口连接，所述冷凝
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预热器的冷侧流体进、出口分别与增压工质泵和二级烟气换热器的冷侧流体入口管连接；所述一级烟气换热器与烟气进口管段连接，所述一级烟气换热器的烟气出口与所述二级烟气换热器的入口相连，所述二级烟气换热器连接排烟管；所述水蒸汽膨胀
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发电一体机与所述有机工质膨胀
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发电一体机同轴串联连接；所述冷凝换热器连接冷水进口管和热水出口管。
6.采用了上述本方案后，高温烟气先为水蒸汽朗肯循环子系统提供热源发电，降温后的烟气进入有机工质朗肯循环子系统进行二次换热，为该系统提供热源发电、供热，形成了水蒸汽与有机工质耦合的双朗肯循环余热回收系统，对比单一朗肯循环系统，本方案能在不额外增加能源消耗的情况下，能够极大地提高能源利用率，还能有效地满足各单位的用能需要。
附图说明
7.图1为本发明所提供的水蒸汽与有机工质耦合的双朗肯循环余热回收系统的流程示意图。图1中：一级烟气换热器1；水蒸汽膨胀
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发电一体机2；冷凝
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预热器3；增压水泵4；二级烟气换热器5；有机工质膨胀
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发电一体机6；冷凝换热器7；增压工质泵8；烟气进口管段9；排烟管10；冷水进口管11；热水出口管12。
具体实施方式
8.本发明的核心为提供一种水蒸汽与有机工质耦合的双朗肯循环余热回收系统，采用这种系统，能够将水蒸汽朗肯循环子系统和有机工质朗肯循环子系统相结合，高温烟气进入水蒸汽朗肯循环子系统发电，较低温的烟气进入有机工质朗肯循环子系统发电、供热，从而实现余热资源的梯级、高效利用，能在不额外增加能源消耗的情况下，极大地提高能源利用率，还能有效地满足各单位的用能需要。
9.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
10.如图1，一种水蒸汽与有机工质耦合的双朗肯循环余热回收系统，该系统由水蒸汽朗肯循环子系统和有机工质朗肯循环子系统构成，所述水蒸汽朗肯循环子系统与有机工质朗肯循环子系统通过冷凝
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预热器（3）耦合相连；所述水蒸汽朗肯循环子系统包括一级烟气换热器（1）、水蒸汽膨胀
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发电一体机（2）、冷凝
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预热器（3）和增压水泵（4），通过管道依次连接并形成闭合回路；所述有机工质朗肯循环子系统由冷凝
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预热器（3）、二级烟气换热器（5）、有机工质膨胀
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发电一体机（6）、冷凝换热器（7）和增压工质泵（8）依次相连，并构成闭合回路；所述冷凝
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预热器（3）的热侧流体进、出口分别与水蒸汽膨胀
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发电一体机（2）排气管和增压水泵入口连接，所述冷凝
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预热器（3）的冷侧流体进、出口分别与增压工质泵（8）和二级烟气换热器（5）的冷侧流体入口管连接；所述一级烟气换热器（1）与烟气进口管段（9）连接，所述一级烟气换热器（1）的烟气出口与所述二级烟气换热器（5）的入口相连，所述二级烟气换热器（5）连接排烟管（10）；所述水蒸汽膨胀
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发电一体机（2）与所述有机工质膨胀
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发电一体机（6）同轴串联连接；所述冷凝换热器（7）连接冷水进口管（11）和热水出口管（12）。
11.所述燃气轮机烟气温度约500℃，由烟气进口管段（9）进入水蒸汽朗肯循环子系统，经一级烟气换热器（1）与水进行换热，水吸热变成300℃左右的水蒸气进入水蒸汽膨胀
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发电一体机（2）内膨胀做功，水蒸汽膨胀
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发电一体机（2）出口水蒸汽温度约105℃，通过冷凝
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预热器（3）放热冷凝、增压水泵（4）加压后回到一级烟气换热器（1）；由一级烟气换热器（1）排出的烟气温度约250℃，作为二级烟气换热器（5）的热源被二次利用，对二级烟气换热器（5）冷侧工质加热，排烟管（10）排出烟气温度约150℃；冷凝
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预热器（3）进口的有机工质温度约58℃，通过冷凝
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预热器（3）和二级烟气换热器（5）分别与水蒸汽膨胀
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发电一体机（2）排汽、烟气进行换热，有机工质膨胀
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发电一体机（6）入口有机工质温度约140℃左右，其排气温度约80℃，冷凝换热器（7）可输出温度在60℃左右的热水供热用户使用，从而实现余热资源的梯级、高效利用。
12.本发明的具体实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，而并非是对本发明实施方式的限定。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明
原理的前提下，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。


技术特征：
1.一种水蒸汽与有机工质耦合的双朗肯循环余热回收系统，其特征在于，该系统由水蒸汽朗肯循环子系统和有机工质朗肯循环子系统构成，所述水蒸汽朗肯循环子系统与有机工质朗肯循环子系统通过冷凝
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预热器耦合相连；所述水蒸汽朗肯循环子系统包括一级烟气换热器、水蒸汽膨胀
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发电一体机、冷凝
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预热器和增压水泵，通过管道依次连接并形成闭合回路；所述有机工质朗肯循环子系统由冷凝
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预热器、二级烟气换热器、有机工质膨胀
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发电一体机、冷凝换热器和增压工质泵依次相连，并构成闭合回路；所述冷凝
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预热器的热侧流体进、出口分别与水蒸汽膨胀
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发电一体机排气管和增压水泵入口连接，所述冷凝
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预热器的冷侧流体进、出口分别与增压工质泵和二级烟气换热器的冷侧流体入口管连接；所述一级烟气换热器与烟气进口管段连接，所述一级烟气换热器的烟气出口与所述二级烟气换热器的入口相连，所述二级烟气换热器连接排烟管；所述水蒸汽膨胀
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发电一体机与所述有机工质膨胀
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发电一体机同轴串联连接；所述冷凝换热器连接冷水进口管和热水出口管。

技术总结
本发明涉及一种水蒸汽与有机工质耦合的双朗肯循环余热回收系统。该系统由水蒸汽朗肯循环子系统和有机工质朗肯循环子系统构成，所述水蒸汽朗肯循环子系统与有机工质朗肯循环子系统通过冷凝


技术研发人员：王钊 夏永强 朱明峰 马旭阳
受保护的技术使用者：中海油节能环保服务有限公司
技术研发日：2021.01.05
技术公布日：2021/9/21