一种烟气ORC发电系统
技术领域
本实用新型涉及节能环保技术领域，具体涉及一种烟气ORC发电系统。
背景技术
冶金、制药、化工等多种行业中都有烟气的排放，而且烟气余热的含量是非常巨大的。随着国家节能减排政策的实施，烟气的余热利用的方法和措施越来越多，高温烟气余热利用技术已经非常成熟，但是低温烟气(<150℃)余热利用技术多数还停留在早期粗放的阶段，在系统的可靠性和余热回收的经济性方面都存在明显的不足，尤其是在设备的使用寿命低和系统回收效率低等方面。
综上所述，现有发电系统的低温烟气余热利用技术落后，存在设备的使用寿命低和系统回收效率低的问题。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有发电系统的低温烟气余热利用技术落后，存在设备的使用寿命低和系统回收效率低的问题，进而提供一种烟气ORC发电系统。
本实用新型的技术方案是：
一种烟气ORC发电系统，它包括换热器1、过热器2a、蒸发器2b、膨胀罐2c、透平3、发电机4、回热器5、冷凝器6和工质泵7；
换热器1管侧的出口端通过管道与过热器2a管侧的入口端连通，过热器2a管侧的出口端通过管道与蒸发器2b管侧的入口端连通，蒸发器2b管侧的出口端通过管道与换热器1管侧的入口端连通，蒸发器2b管侧的出口端与换热器1管侧的入口端之间的管道上设有膨胀罐2c；
蒸发器2b壳侧的出口端通过管道与过热器2a壳侧的入口端连通，过热器2a壳侧的出口端通过管道与透平3进气口连通，透平3出气口通过管道与回热器5壳侧的入口端连通，透平3与发电机4同轴连接，回热器5壳侧的出口端通过管道与冷凝器6壳侧的入口端连通，冷凝器6壳侧的出口端通过管道与回热器5管侧的入口端连通，冷凝器6壳侧的出口端与回热器5管侧的入口端之间的管道上设置工质泵7，回热器5管侧的出口端通过管道与蒸发器2b壳侧的入口端连通。
进一步地，换热器1为钛管烟气换热器。
进一步地，过热器2a为管壳式换热器。
进一步地，蒸发器2b为釜式蒸发器，蒸发器2b内设汽水分离器F。
进一步地，膨胀罐2c内设定压系统。
进一步地，回热器5为管壳式换热器。
进一步地，冷凝器6内置疏冷段。
本实用新型与现有技术相比具有以下效果：
1、本实用新型的烟气ORC发电系统中有机工质循环是集成系统，提高ORC集成系统的通用性和寿命；增设了回热器回收了有机工质排气的热量，提高了系统的热效率。有机工质通过蒸发器和过热器被加热成过热蒸汽，随后进入透平开始做功，做功后的乏汽进入到回热器中进行换热，温度已经降低的工质进入回热器凝结为液体并带有一定的过冷度，过冷的工质先后进入工质泵、回热器、蒸发器、和过热器完成一个循环。热水通过换热器被加热，通过蒸发器和过热器放热，烟气通过换热器释放热量。
2、“ORC”是有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle)的简称，是以低沸点有机物为工质的朗肯循环。烟气ORC发电系统是回收低温烟气余热的有效方式，并且ORC系统寿命高，系统通用性高。
附图说明
图1是本实用新型的烟气ORC发电系统的整体结构示意图；
图2是本实用新型的蒸发器的结构示意图；
图3是图2在N处的局部放大图；
图4是本实用新型的膨胀罐的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种烟气ORC发电系统，它包括换热器1、过热器2a、蒸发器2b、膨胀罐2c、透平3、发电机4、回热器5、冷凝器6和工质泵7；
换热器1管侧的出口端通过管道与过热器2a管侧的入口端连通，过热器2a管侧的出口端通过管道与蒸发器2b管侧的入口端连通，蒸发器2b管侧的出口端通过管道与换热器1管侧的入口端连通，蒸发器2b管侧的出口端与换热器1管侧的入口端之间的管道上设有膨胀罐2c；
蒸发器2b壳侧的出口端通过管道与过热器2a壳侧的入口端连通，过热器2a壳侧的出口端通过管道与透平3进气口连通，透平3出气口通过管道与回热器5壳侧的入口端连通，透平3与发电机4同轴连接，回热器5壳侧的出口端通过管道与冷凝器6壳侧的入口端连通，冷凝器6壳侧的出口端通过管道与回热器5管侧的入口端连通，冷凝器6壳侧的出口端与回热器5管侧的入口端之间的管道上设置工质泵7，回热器5管侧的出口端通过管道与蒸发器2b壳侧的入口端连通。
本实施方式的烟气ORC发电系统包含2个循环系统：热水循环和有机工质循环。
热水侧循环：换热器1安装在烟道上，换热器1壳侧的入口端上一段烟道的出口连通，换热器1壳侧的出口端与下一段烟道的入口连通。热水在换热器1中吸收热量，然后热水依次通过过热器2a和蒸发器2b释放热量，之后再次回到换热器1中，循环使用，膨胀罐2c主要用来吸收热水的膨胀量。
工质侧循环：有机工质在蒸发器2b被加热为饱和蒸汽，在过热器2a将饱和蒸汽加热为过热蒸汽(过热度约为5-10℃)，然后有机工质的过热蒸汽进入透平3开始做功，带动发电机4发电，这样就将烟气余热转换为高品质的电能。做功后的工质仍然为过热蒸汽，工质进入回热器5的壳侧加热管侧的工质，温度降低后的工质进入冷凝器6中进行冷凝成液态，并带有一定的过冷度，随后经过工质泵7输入到回热器5的管侧被加热，加热后的工质继续进入蒸发器2b进行加热，完成一个系统循环。
具体实施方式二：本实施方式的换热器1为钛管烟气换热器。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式的过热器2a为管壳式换热器。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的蒸发器2b为釜式蒸发器，蒸发器2b内设汽水分离器F。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
本实施方式的汽水分离器F为丝网结构，汽水分离器F安装在蒸发器2b出口下方，饱和蒸汽通过汽水分离器F后，液滴下落，而蒸汽继续从蒸发器2b出口进入到过热器2a中。本实施方式的汽水分离器F为采购件，可从河北长安石化设备有限公司等厂家进行采购。
具体实施方式五：结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式的膨胀罐2c内设定压系统。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
本实施方式的膨胀罐2c内定压系统为气囊式结构，即热水冲进气囊K中，膨胀罐2c的罐壁与气囊K之间充入氮气H。
具体实施方式六：本实施方式的回热器5为管壳式换热器。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：本实施方式的冷凝器6内置疏冷段。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
本实施方式的冷凝器6带有内置式疏冷段，为淹没式结构，是由钢板组成的焊接结构密封腔室，疏冷段的内部以定距管把若干块中间折流板定位，凝汽器凝结的饱和工质液体经由尾部的入口进入本级疏冷段，经由中间折流板呈左、右蛇形流动，与冷却水进行热交换，使得凝结工质带有一定的过冷度，从而保证了工质泵7的安全运行。
工作原理
结合图1说明本实用新型的工作原理：
烟气经过换热器1释放热量，热水通过换热器1吸收热量并在过热器2a和蒸发器2b中将热量传递给有机工质，有机工质在经过过热器2a后被加热成过热蒸气，进入透平3做功，透平3排气在经过回热器5释放热量进入冷凝器6中被冷凝成过冷液体，过冷的液体工质由工质泵7泵送给回热器5加热，之后有机工程再次进入蒸发器2b和过热器2a完成有机工质侧的循环；热水经过蒸发器2b和过热器2a之后通过膨胀罐2c进入到换热器1中，完成热水侧循环。
