CN102434235A - 采用喷射器的卡林那循环发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用喷射器的卡林那循环发电系统，其结构是：喷射器流体进口接于预热器工质侧出口；喷射器的被引射流体进口接于膨胀机的出口；喷射器的流体出口接于冷凝器工质侧进口。冷凝器工质侧出口依次接于工质泵、预热器、蒸发器以及气液分离器。气液分离器一个出口接至膨胀机；另一出口接至预热器，由此构成闭合循环回路。喷射器内的混合室作为氨水的吸收混合室。本发明在目前Kalina循环发电系统基础上，采用喷射器替代节流阀，喷射器引射膨胀机的出口排气，避免了节流损失，降低了膨胀机的排气压力，增大膨胀机的工作压差，提高了膨胀机的做功能力与效率。
Description
技术领域
本发明属于热发电技术，具体涉及一种针对中低温热源采用喷射器的卡林那(Kalina)循环发电系统。
背景技术
中低温热源一般是指温度低于200℃的低品位能源，这些热能种类繁多，包括太阳能、地热能等新能源及各种余(废)热等。中低温余热的数量极其庞大，在钢铁、水泥、石油化工等行业生产过程中产生的大量中低温余热，包括热水、低品位烟气和蒸汽等，这些热量数量大、品位低，基本不能被生产过程再利用。回收和利用这部分能源，既可减少能源的消耗，又可减少对环境的污染，达到节能减排的效果。
在中低温热源发电系统中，卡林那(Kalina)循环发电一般是采用氨水溶液作为循环工质进行发电。利用氨水混合物与热源的良好匹配特性，其传热温差减小，不可逆损失减小，可最大限度回收热源热量。但在常规的Kalina循环中，高、低两股不同浓度的氨水溶液要在吸收器内等压混合，由此，使得高压稀氨水溶液在预热器换热后，需要经过节流降压至膨胀机排气的压力，才可与膨胀机出口的浓氨水蒸汽进行混合。节流导致了稀氨水溶液高压势能的损失，造成了浪费和效率降低。很明显如能减少稀氨水溶液高压势能的损失，系统的发电效率就能够得到提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用喷射器的卡林那(Kalina)循环发电系统，减少原Kalina循环发电系统中的节流损失，提高Kalina循环发电的效率与发电能力。
为实现上述目的，本发明采用了如下方案：采用喷射器的卡林那循环发电系统包括：蒸发器、气液分离器，膨胀机、预热器、喷射器、冷凝器、工质泵和循环工质，部件连接技术方案是：喷射器流体进口接于预热器工质侧出口；喷射器的被引射流体进口接于膨胀机的出口；喷射器的流体出口接于冷凝器工质侧进口，由此构成闭合循环回路。冷凝器工质侧出口依次接于工质泵、预热器、蒸发器以及气液分离器，气液分离器一个出口接至膨胀机；另一出口接至预热器。在这里喷射器内的混合室作为氨水的吸收混合室。
本发明的特点以及产生的有益效果是：
(1)采用喷射器引射膨胀机的出口排气，降低了膨胀机的排气压力，增大膨胀机的工作压差，提高膨胀机的做功能力与做功效率。
(2)采用喷射器替代节流阀避免了节流损失，提高系统效率。
(3)喷射器内原混合室改设为吸收混合室，具有吸收混合双重作用，替代了原Kalina循环系统中的吸收器。
附图说明
所示附图为本发明发电装置的工作原理以及系统图。
具体实施方式
以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步的说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。不以此实施例限定本发明的保护范围。
采用喷射器的卡林那循环发电系统(如图所示)，其部件连接组成是：喷射器4流体进口接于预热器8工质侧出口；喷射器4的被引射流体进口接于膨胀机3的出口；喷射器4的流体出口接于冷凝器6工质侧进口。冷凝器工质侧出口依次接于工质泵7、预热器8、蒸发器1以及气液分离器2，气液分离器一个出口接至膨胀机；另一出口接至预热器，由此构成闭合循环回路。喷射器4内的混合室5作为氨水的吸收混合室。
蒸发器出口的高温高压氨水溶液在气液分离器中分离为浓氨蒸汽和稀氨溶液，高压浓氨蒸汽进入膨胀机做功。高压稀氨溶液进入预热器放热后，作为工作流体进入喷射器，喷射器也叫引射器，引射膨胀机的排气。两股不同浓度的氨水溶液在喷射器内吸收混合室吸收混合，成为低温低压基本溶液，由喷射器的出口进入冷凝器，进行冷凝放热。冷凝器出口的饱和液经工质泵加压后进入蒸发器，完成系统循环。
本实施例的循环工质采用氨水溶液(NH3·H2O)。设第一级蒸发器的蒸发压力1.5MPa，冷凝压力1.05MPa。以下述参数为工作参数，说明循环流程。
(1)冷凝器出口1.05MPa的氨浓度为0.7kg/kg的氨水饱和液态工质由工质泵加压到1.5MPa，经预热器预热后送至蒸发器中吸热，经热源加热后变为99.411℃的蒸汽，进入气液分离器。
(2)上述氨水NH3·H2O溶液在气液分离器中进行分离，其中54.2％(质量百分比)的工质分离为氨浓度为0.96kg/kg的1.5MPa的饱和NH3·H2O蒸汽，经汽相出口，进入膨胀机做功后进入喷射器的被引射流体进口。膨胀机排气压力为0.85MPa，温度为74.943℃。
(3)气液分离器中其余45.8％(质量百分比)的工质分离为氨浓度为0.39229kg/kg的1.5MPa的氨水饱和液态工质，经液相出口，进入预热器放热后变为1.5MPa的过冷液体，过冷度15.44℃，进入喷射器作为喷射器的工作流体。
(4)在喷射器内，被引射流体(总量的54.2％)同工作流体(总量的45.8％)在喷射器内的吸收混合室内吸收混合、扩压后排出，喷射器出口流体氨浓度0.7kg/kg，温度82.493℃，压力1.05MPa。
(5)喷射器出口的NH3·H2O溶液，进入冷凝器冷凝为饱和液体，工作压力1.05MPa，工作温度40.82℃。冷凝器出口的饱和溶液经工质泵送入预热器。如此完成一个循环。
以下是两种发电系统的对比：
采用喷射器的卡林那循环发电系统(E-Kalina)：循环参数依照上述设定参数。
常规Kalina循环系统：膨胀机排气温度为83.915℃，排气压力1.05MPa。
E-Kalina循环与Kalina循环发电性能对比
由上面计算得到：本发明E-Kalina循环系统比常规Kalina循环系统的发电能力提高57.25％，发电效率提高58.45％。
Claims (2)
1.采用喷射器的卡林那循环发电系统，包括蒸发器、气液分离器，膨胀机、预热器、喷射器、冷凝器、工质泵和循环工质，其特征是：喷射器(4)流体进口接于预热器(8)工质侧出口；喷射器(4)的被引射流体进口接于膨胀机(3)的出口；喷射器(4)的流体出口接于冷凝器(6)工质侧进口，冷凝器工质侧出口依次接于工质泵(7)、预热器(8)、蒸发器(1)以及气液分离器(2)，气液分离器一个出口接至膨胀机；另一出口接至预热器，由此构成闭合循环回路。
2.按照权利要求1所述的采用喷射器的卡林那循环发电系统，其特征是所述的喷射器(4)内的混合室(5)作为氨水的吸收混合室。
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