一种带有稳热储热功能的余热利用发电系统的制作方法

    技术2025-07-25  13


    本技术涉及利用低温及不稳定热源余热发电,尤其涉及一种带有稳热储热功能的余热利用发电系统。


    背景技术:

    1、随着双碳时代的来临,如何最大限度地利用余热,尤其是低温和不稳定余热余压余气等热能,转化为稳定的热能,成为一个重要的任务和挑战,也被列入我国战略性新兴产业。而即使获得了稳定的热能,仍然需要一种方法,将热变成电,因为热并不是可以传输和随处消纳的,只有将余热转化成为电能,才是最终的对余热的解决方案。目前,大多数企业通过对设备的改进,进一步提高市场竞争力和节能减排。

    2、我国重工业众多,尤其是以钢铁行业为代表的重工业,我国是钢铁大国,钢铁工业中的加热炉,及高炉的尾部烟道中的排烟温度过高,而采用常规的余热锅炉,其蒸汽参数偏低,压力温度流量均不稳定,无法选择合适的发电设备,甚至进入蒸汽热网都会产生困难,更有如钢炉排渣等余热,因为不稳定,收集热能困难,难以产生蒸汽加以利用。类似的情况在石油化工行等行业也有很多,造成大量热量的浪费。

    3、目前,工业上多采用余热锅炉加汽轮机发电,或者orc发电,采用低沸点工质(如氟里昂)的蒸汽,推动螺杆膨胀机或者低温透平发电。上述各种方法具有一些不可避免的缺点,均造成推广困难,即要求汽源具有一定的稳定性。螺杆膨胀机和其它原动流体机械,比汽轮机虽然略好和适应性更强,但是当在低温低压下时效率并不高,无法适应热源温度流量的高低变化及不稳定的运行工况。

    4、针对不稳定工况的选型和整体造价偏高不理想,造成了在工业余热发电方面,尤其是不稳定余热发电方面的推广速度非常缓慢。

    5、因此,有必要对现有技术进行进一步地改进以解决上述技术问题。


    技术实现思路

    1、本实用新型之目的是提供一种带有稳热储热功能的余热利用发电系统,能够解决现有技术由于热源不稳定造成利用余热发电方面推广速度非常缓慢的技术问题。

    2、本实用新型提供一种带有稳热储热功能的余热利用发电系统,包括:余热取热系统、稳热储热系统与发电系统,热源经所述余热取热系统传入第一工质,获取热量的高温第一工质经管路流向所述稳热储热系统的第二工质中,当第二工质温度达到预设温度值后,会将热量传到所述发电系统的第三工质中,由第三工质推动所述发电系统进行发电;以及,所述第一工质的热量释放到第二工质后循环至所述余热取热系统再次获取热量,第三工质做功后循环至所述稳热储热系统中再次获取热量与压力。

    3、进一步地,所述余热取热系统包括取热换热器、管路与阀门,热源经所述取热换热器将热量经管路传入第一工质中,第一工质在泵的推动下流动,通过所述阀门控制所述第一工质在管路中的传输。

    4、进一步地,所述稳热储热系统包括储热收集换热器、稳热储热设备与储热放热换热器,所述储热收集换热器通过第一工质收集热量进入第二工质,所述第二工质将热量稳定和储存在所述稳热储热设备中,所述第二工质中的温度达到预设温度值后,会通过所述储热放热换热器将热量输送到第三工质中;

    5、同时,所述第二工质中的热量释放后温度降低,会再次回到所述储热收集换热器中,并通过所述储热收集换热器再次进行热交换。

    6、进一步地,所述稳热储热设备为储热罐体,所述储热罐体用于储存第二工质,直到第二工质达到预设温度值后释放热量,以达到持续稳定输出放热。

    7、进一步地,所述稳热储热设备包括高温储罐,第二工质在所述高温储罐与储热收集换热器中循环,达到预设温度值后第二工质通过所述高温储罐底部的阀门向所述储热放热换热器输送热量。

    8、进一步地,所述稳热储热设备还包括低温储罐,所述第二工质在释放热量后温度降低,低温的第二工质存储至所述低温储罐中,待有热源时通过所述低温储罐底部的阀门流向所述储热收集换热器中,此时第二工质通过所述储热收集换热器中的第一工质收集热量,经过热交换后的高温第二工质进入所述高温储罐进行稳热储热,待达到预设温度值时释放热量。

    9、进一步地,所述发电系统包括膨胀机、发电机与泵,第三工质在经所述稳热储热系统加热后,变成高温高压态的第三工质进入所述膨胀机,推动所述膨胀机带动发电机发电;做功后的第三工质通过泵输送回至所述稳热储热系统中再次进行加热。

    10、进一步地,所述发电系统还包括冷凝器,做功后的第三工质经过所述冷凝器,之后通过泵输送回至所述稳热储热系统中再次进行加热。

    11、进一步地,所述膨胀机为螺杆膨胀机或透平膨胀机。

    12、进一步地,所述第一工质为传热工质,所述第一工质为水、水基溶液或液态金属;所述第二工质为储热介质,所述第二工质为熔盐、水或石膏;所述第三工质为传热工质,所述第三工质为水、水蒸汽、液态或汽态的氨、氟利昂、r123、r235或r245。

    13、本实用新型的带有稳热储热功能的余热利用发电系统与现有技术相比具有以下有益效果:

    14、1、本实用新型提供了一种带有稳热储热功能的余热利用发电系统,可以实现将热量在谷价储存,在峰价进行发电,从而获得好的经济效益,即实现节能减排,变废为宝,经济效益显著提高。

    15、2、本实用新型的带有稳热储热功能的余热利用发电系统中稳热储热设备采用熔盐进行稳热储热,由于熔盐等储热工质的种类和适应温度越来越广,使储热的适应性提供了广泛的选择;同时本实用新型中还可以传热工质对储热工质的加热成为可能,使得不必局限在导热油和其他高温介质上,甚至采用水(传热工质)加热水(储热工质)。

    16、3、本实用新型解决了大量不稳定工业热源的利用问题,尤其是余热余压余气等,由于热源不稳定,热量难以收集,无法配套发电设施;同时,本实用新型也提供了一种储热发电的功能,将热变成电,解决了长期以来废热无法消纳的难题,在电价有峰谷的大环境下,为用户提供了发电时间的选择,从而最大化发电效益。



    技术特征:

    1.一种带有稳热储热功能的余热利用发电系统,其特征在于,包括:余热取热系统、稳热储热系统与发电系统,

    2.如权利要求1所述的带有稳热储热功能的余热利用发电系统,其特征在于,所述余热取热系统包括取热换热器、管路与阀门,热源经所述取热换热器将热量经管路传入第一工质中,第一工质在泵的推动下流动,通过所述阀门控制所述第一工质在管路中的传输。

    3.如权利要求1所述的带有稳热储热功能的余热利用发电系统,其特征在于,所述稳热储热系统包括储热收集换热器、稳热储热设备与储热放热换热器,所述储热收集换热器通过第一工质收集热量进入第二工质,所述第二工质将热量稳定和储存在所述稳热储热设备中,所述第二工质中的温度达到预设温度值后,会通过所述储热放热换热器将热量输送到第三工质中;

    4.如权利要求3所述的带有稳热储热功能的余热利用发电系统,其特征在于,所述稳热储热设备为储热罐体,所述储热罐体用于储存第二工质,直到第二工质达到预设温度值后释放热量,以达到持续稳定输出放热。

    5.如权利要求3所述的带有稳热储热功能的余热利用发电系统,其特征在于,所述稳热储热设备包括高温储罐,第二工质在所述高温储罐与储热收集换热器中循环,达到预设温度值后第二工质通过所述高温储罐底部的阀门向所述储热放热换热器输送热量。

    6.如权利要求5所述的带有稳热储热功能的余热利用发电系统,其特征在于,所述稳热储热设备还包括低温储罐,所述第二工质在释放热量后温度降低,低温的第二工质存储至所述低温储罐中,待有热源时通过所述低温储罐底部的阀门流向所述储热收集换热器中,此时第二工质通过所述储热收集换热器中的第一工质收集热量,经过热交换后的高温第二工质进入所述高温储罐进行稳热储热,待达到预设温度值时释放热量。

    7.如权利要求1所述的带有稳热储热功能的余热利用发电系统,其特征在于,所述发电系统包括膨胀机、发电机与泵,第三工质在经所述稳热储热系统加热后,变成高温高压态的第三工质进入所述膨胀机,推动所述膨胀机带动发电机发电;做功后的第三工质通过泵输送回至所述稳热储热系统中再次进行加热。

    8.如权利要求7所述的带有稳热储热功能的余热利用发电系统,其特征在于,所述发电系统还包括冷凝器,做功后的第三工质经过所述冷凝器,之后通过泵输送回至所述稳热储热系统中再次进行加热。

    9.如权利要求7所述的带有稳热储热功能的余热利用发电系统,其特征在于,所述膨胀机为螺杆膨胀机或透平膨胀机。

    10.如权利要求1-9任一项所述的带有稳热储热功能的余热利用发电系统,其特征在于,


    技术总结
    本技术提供一种带有稳热储热功能的余热利用发电系统,属于余热发电技术领域,包括余热取热系统、稳热储热系统与发电系统,热源经所述余热取热系统传入第一工质,获取热量的高温第一工质经管路流向所述稳热储热系统的第二工质中,当第二工质温度达到预设温度值后,会将热量传到所述发电系统的第三工质中,由第三工质推动所述发电系统进行发电;以及,所述第一工质的热量释放到第二工质后循环至所述余热取热系统再次获取热量,第三工质做功后循环至所述稳热储热系统中再次获取热量与压力。本技术利用取热储热功能吸收热量并稳定热源,利用储热工质放热给工质驱动螺杆膨胀机进行高效发电。

    技术研发人员:郭兴军
    受保护的技术使用者:郭兴军
    技术研发日:20240315
    技术公布日:2024/10/24
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