熱交換板束組在低焓低沸點工質發電系統中的應用的製作方法

2023-07-10 06:34:46

專利名稱：熱交換板束組在低焓低沸點工質發電系統中的應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發電系統中的熱交換方式，特別是涉及一種熱交換板束組在低焓低沸點工質發電系統中的應用。
背景技術：
能源是人類賴以生存和發展所不可缺少的重要資源。目前，世界上絕大多數國家和我國仍以煤炭、石油、天然氣等礦物燃料以及部分利用水利、風力、太陽能等自然能源為主要能源。隨著我國科學技術、經濟、文化各領域全方位的快速發展，作為動力的能源，需求量必須快速大幅度增長，才能滿足客觀要求。從總體上看，我國的能源利用率較低，與發達國家相比約低10個百分點。很多產品的單位能耗與發達國家相比差距也很大，因此有很大的潛力可挖。在國家資源綜合利用政策的鼓舞下，許多企業開始利用生產過程中所產生的餘熱進行發電或作他用。這樣，既降低了成本，又保護了環境，顯著提高了經濟效益和社會效益。對低焓熱能的利用，國內的一些大專院校和科研單位的研究和利用，進度一直較為緩慢。其中，除研究衝動式汽輪機和螺杆式發電機外，還在研製配套的高效蒸發器和冷凝器。目前國內外相關領域研製的蒸發器和冷凝器，與空調製冷系統中使用的蒸發器和冷凝器基本相同，均採用臥式間接表面管殼形式，其構造形式是在兩端的板管之間裝有翅片管、銅管及不鏽鋼管與冷凍水或冷卻水進行熱交換。本案發明人曾於2005年7月四日申請的實用新型專利2005201149 . X中發明了全焊接板式煙氣換熱器，換熱效果很好，不但減少了能源和水源消耗，還減少了大氣熱汙染，保護城市環境。如果將板式換熱替代表面管殼形式換熱，用在低焓低沸點工質發電系統的蒸發器和冷凝器中，使其適應與特殊工質進行熱交換，將會取得更好的效果。

發明內容
針對上述存在的問題，本發明的目的是將稍加改進的熱交換板束組應用在低焓低沸點工質發電系統的蒸發器和冷凝器中，使其成為板式蒸發器和板式冷凝器，以及熱交換板束組在低焓低沸點工質發電系統中的應用，使其利用低焓流體與特殊的低沸點工質在板片間強化傳熱，提高換熱效率，以此解決低焓低沸點工質發電的關鍵技術。本發明採用以下技術方案熱交換板束組應用在低焓低沸點工質發電系統中，包括板式蒸發器、板式冷凝器、 汽輪機、發電機、閥門、工質密封泵及連接管道。所述發電系統板式蒸發器頂部的低沸點工質飽和蒸氣出口，通過連接管道與汽輪機的低沸點工質飽和蒸氣入口相連，汽輪機的低沸點工質乏氣出口，通過連接管道與板式冷凝器頂部的低沸點工質乏氣入口相連，板式冷凝器底部的低沸點工質液體出口，通過設有閥門的連接管道與工質密封泵相連，工質密封泵通過連接管道與板式蒸發器底部的低沸點工質液體入口相連，構成封閉系統。低沸點工質在該封閉系統中，經過熱交換由液態變成氣態，再由氣態變成液態，流經板束組的流道為單流程。低焓流體由低焓流體入口進入板式蒸發器，經過熱交換後，從低焓流體出口流出離開板束組；低焓冷卻水由低焓冷卻水入口進入板式冷凝器，經過熱交換後，從低焓冷卻水出口流出離開板束組。低焓流體/低焓冷卻水流經板束組的流道為多流程。汽輪機與發電機相連，利用低沸點工質飽和蒸氣膨脹做功， 推動發電機發電。所述板式蒸發器，包括受壓筒形殼體、熱交換板束組、低焓流體入口、低焓流體出口、低沸點工質液體入口、低沸點工質飽和蒸氣出口。筒形殼體內的上部為低沸點工質蒸氣儲氣段，中部為低沸點工質氣體蒸發段，下部為低沸點工質液體儲液段；受壓筒形殼體底部設有低沸點工質液體入口，頂部設有低沸點工質飽和蒸氣出口 ；低沸點工質氣體蒸發段的左側殼體上部設有低焓流體入口，左側殼體下部設有低焓流體出口，殼體內部通過連接板豎立式固定有熱交換板束組。所述板束組是由兩個以上板束構成；所述板束是由一個寬流道和一個窄流道構成。兩個板片縱向邊緣相疊處有縱向全焊接焊縫，板片之間凸槽頂部與凸槽頂部相對作為支撐點，構成的寬流道為低沸點工質氣體蒸發浮升流道；另兩個板片橫向邊緣相疊處有橫向全焊接焊縫，板片之間的凹槽底部與凹槽底部相對作為支撐點，構成的窄流道為低焓流體流道。板式蒸發器採用不鏽鋼板片，其上凸槽的高度>凹槽的深度；低沸點工質氣體蒸發段設有上隔板、中隔板、下隔板，將熱交換板束組中的窄流道分成4個相等流程。所述板式冷凝器，包括受壓筒形殼體、熱交換板束組、低焓冷卻水入口、低焓冷卻水出口、低沸點工質乏氣入口、低沸點工質液體出口。受壓筒形殼體內的上部為低沸點工質乏氣儲氣段，中部為低沸點工質乏氣冷凝段，下部為低沸點工質液體儲液段；受壓筒形殼體頂部設有低沸點工質乏氣入口，底部設有低沸點工質液體出口 ；低沸點工質乏氣冷凝段的右側殼體下部設有低焓冷卻水入口，右側殼體上部設有低焓冷卻水出口，殼體內部通過連接板豎立式固定有熱交換板束組。所述板束組是由兩個以上板束構成；所述板束是由一個流道和另一個流道構成。兩個板片縱向相疊處有縱向全焊接焊縫，板片之間的凸槽頂部與凸槽頂部相對作為支撐點，構成的流道為低沸點工質乏氣流道；另兩個板片橫向邊緣相疊處有橫向全焊接焊縫，板片之間的凹槽底部與凹槽底部相對作為支撐點，構成的流道為低焓冷卻水流道。板式冷凝器採用不鏽鋼板片，其上凸槽的高度=凹槽的深度；低沸點工質乏氣冷凝段設有隔板，將熱交換板束組中的低焓冷卻水流道分成2個相等流程。熱交換板束組在低焓低沸點工質發電系統中的應用焓值相對高的流體由低焓流體入口流入板式蒸發器中部的低沸點工質氣體蒸發段設有的上隔板上部的板束組中的窄流道，熱交換後，焓值下降的流體回流到上隔板與中隔板之間的板束組中的窄流道，經過熱交換後，焓值繼續下降的流體再回流到中隔板與下隔板之間的板束組中的窄流道，繼續熱交換後，焓值再繼續下降的流體回流到下隔板下部的板束組中的窄流道，低焓流體與低沸點工質在凸槽的高度 > 凹槽的深度的板片兩側呈全 「錯逆流」式熱交換，經過4個流程，低焓流體焓值下降到與低沸點工質相等蒸發熱量後，經由低焓流體出口流出，離開板式蒸發器的熱交換板束組。仍有一定餘熱的低焓流體，冬季可以用於採暖，夏季可以用於空調製冷，全年還可以供應生活用水。低沸點工質液體經過工質密封泵加壓後，由板式蒸發器底部的低沸點工質液體入口進入板式蒸發器下部的低沸點工質液體儲液段，低沸點工質開始沸騰上升，進入中部的低沸點工質氣體蒸發段熱交換板束組的寬流道；低沸點工質與低焓流體在凸槽的高度>凹槽的深度的板片的兩側呈全「錯逆流」式熱交換，低沸點工質由液態沸騰蒸發成蒸氣，蒸發浮升到上部的低沸點工質蒸氣儲氣段，由低沸點工質飽和蒸氣出口、連接管道、汽輪機的低沸點工質飽和蒸氣入口，進入汽輪機膨脹做功，推動與其相連的發電機發電。做功後的低沸點工質飽和蒸氣變成低壓低溫乏氣，通過汽輪機低沸點工質乏氣出口、連接管道、板式冷凝器頂部的低沸點工質乏氣入口，進入板式冷凝器上部的低沸點工質乏氣儲氣段，乏氣逐漸向下流到中部的低沸點工質乏氣冷凝段熱交換板束組的流道；低沸點工質乏氣與低焓冷卻水在凸槽的高度=凹槽的深度的板片兩側呈全「錯逆流」式熱交換，低沸點工質逐漸由乏氣變成液態，順著流道流入下部的低沸點工質液體儲液段。液態低沸點工質通過板式冷凝器底部的低沸點工質液體出口、設有閥門的連接管道、工質密封泵、連接管道、板式蒸發器底部的低沸點工質液體入口，進入板式蒸發器下部的低沸點工質液體儲液段。低沸點工質在上述封閉系統中，經過板式蒸發器換熱後，由液態變蒸氣；經過板式冷凝器換熱後，由乏氣變液態。在循環往復過程中，低沸點工質飽和蒸氣進入汽輪機內膨脹做功，推動發電機發 H1^ ο低焓冷卻水由低焓冷卻水入口流入板式冷凝器中部的低沸點工質乏氣冷凝段隔板下部的熱交換板束組低焓冷卻水流道，再逆流到隔板上部的熱交換板束組的低焓冷卻水流道，低焓冷卻水與低沸點工質乏氣在凸槽的高度=凹槽的深度的板片兩側呈全「錯逆流」 式熱交換，經過2個流程，低焓冷卻水的焓值逐漸上升，上升到與低沸點工質乏氣相等冷凝熱量後，經由低焓冷卻水出口流出，離開板式冷凝器熱交換板束組，通過輸水管道回至冷卻塔冷卻，再通過輸水管道送入板式冷凝器，循環再利用。在低焓低沸點工質發電系統中，低沸點工質飽和蒸氣膨脹做功的可以是汽輪機， 也可以是螺杆膨脹機。本發明具有以下有益效果1.將不鏽鋼板片衝壓成凸凹不等/相等的截面作為流道，凸槽頂部與凸槽頂部相對，凹槽底部與凹槽底部相對，作為板片之間的支撐點。這種結構既提高了不鏽鋼板片的剛性度，又可以確保低沸點工質和低焓流體/低焓冷卻水對流道截面的要求。由凸凹形成波紋狀的流道，具有擾動作用，低沸點工質能在較低的流速下形成湍流，強化傳熱；換熱面積縮小了，卻增加了換熱量。因此，可以做到結構緊湊，節省材料，重量輕，造價低，投資回收期短。2.在板式蒸發器中採用凸槽的高度 > 凹槽的深度的不鏽鋼板片，以適應低沸點工質高壓蒸氣自然蒸發的需求；在板式冷凝器中採用凸槽的高度=凹槽的深度的不鏽鋼板片，以適應低沸點工質低壓乏氣，冷凝溫度降低、密度提高、阻力減小以後冷卻的需求。因此，確保了低沸點工質在發電系統中的正常循環。3.由兩個以上板束構成的板束組，均為全焊接，通過連接板豎立式固定在受壓筒形殼體內的中部，並設有隔板，將凹槽底部與凹槽底部相對作為支撐點，構成的流道隔成多個流程，增加了低焓流體/低焓冷卻水的流速，又解決了低焓流體/低焓冷卻水與低沸點工質之間洩漏的難題，而且還可以防止板束組變形。4.與同類產品換熱器相比目前國內外採用可卸式板片，衝壓成人字形波紋；本發明採用固定全焊接板束組的板片，衝壓成凸凹形波紋，不僅承受壓力大，不需要墊片，製造簡單，安裝方便，還不易洩漏。5.板式蒸發器/板式冷凝器採用豎立式安裝固定板束組，凸槽頂部與凸槽頂部相對作為支撐點，構成的流道是自下而上/自上而下相通的，符合低沸點工質經過熱交換後， 由液態變成氣態時，氣體蒸發、氣泡浮升原理，也符合低沸點工質經過熱交換後，由氣態變成液態時，重力向下流向的原理，減少了低沸點工質在吸熱及放熱過程的不可逆性。所以， 傳熱效率高，流體壓降小。


圖1為熱交換板束組在低焓低沸點工質發電系統中的應用示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為圖1的B-B剖視圖；圖4為板式蒸發器的板束組縱焊縫和橫焊縫示意圖；圖5為板式蒸發器的板束示意圖；圖6為板式冷凝器的板束組縱焊縫和橫焊縫示意圖；圖7為板式冷凝器的板束示意圖。圖中1-板式蒸發器；2-低沸點工質蒸氣儲氣段；3-低沸點工質氣體蒸發段； 4-低沸點工質液體儲液段；5-熱交換板束組；6-上隔板；7-中隔板；8-下隔板；9-低焓流體入口 ；10-低焓流體出口 ；11-低沸點工質飽和蒸氣出口 ；12-汽輪機；13-發電機；14-低沸點工質乏氣入口 ；15-低沸點工質乏氣儲氣段；16-板式冷凝器；17-低沸點工質乏氣冷凝段；18-隔板；19-低焓冷卻水入口 ；20-低焓冷卻水出口 ；21-熱交換板束組；22-低沸點工質液體儲液段；23-低沸點工質液體出口 ；24-閥門；25-連接管道；26-工質密封泵； 27-低沸點工質液體入口 ；28-凸槽；29-凹槽；30-板束；31-寬流道；32-窄流道；33-縱向全焊接焊縫；34-橫向全焊接焊縫；35-連接板；36-板片；37-連接管道；38-連接管道； 39-連接管道；40-低沸點工質飽和蒸氣入口 ；41-低沸點工質乏氣出口 ；42-板束；43-流道；44-流道；45-板片。
具體實施例方式通過以下實施例可以進一步理解本發明的具體實施方式
，但並不以任何方式限制本發明。如圖1所示。板式蒸發器1頂部的低沸點工質飽和蒸氣出口 11，通過連接管道37與汽輪機12 的低沸點工質飽和蒸氣入口 40相連；汽輪機12的低沸點工質乏氣出口 41，通過連接管道 38與板式冷凝器16頂部的低沸點工質乏氣入口 14相連；板式冷凝器16底部的低沸點工質液體出口 23，通過設有閥門M的連接管道25與工質密封泵沈相連，工質密封泵沈通過連接管道39與板式蒸發器1底部的低沸點工質液體入口 27相連，構成封閉系統；汽輪機 12與發電機13相連。板式蒸發器1中部的低沸點工質氣體蒸發段3左側殼體上部設有低焓流體入口 9， 下部設有低焓流體出口 10。板式冷凝器16中部的低沸點工質乏氣冷凝段17右側殼體下部設有低焓冷卻水入口 19，上部設有低焓冷卻水出口 20。如圖2、圖3所示。熱交換板束組5通過連接板35豎立式固定在板式蒸發器1中部的低沸點工質氣體蒸發段3內；熱交換板束組21通過連接板35豎立式固定在板式冷凝器16中部的低沸點工質乏氣冷凝段17內。如圖4、圖5所示。將不鏽鋼板片36衝壓成凸槽28和凹槽四的波紋型，凸槽28的高度>凹槽四的深度。兩個板片36縱向邊緣相疊處焊有縱向全焊接焊縫33，板片36之間凸槽觀頂部與凸槽觀頂部相對作為支撐點，構成的寬流道31為低沸點工質氣體流道；另兩個板片36橫向邊緣相疊處焊有橫向全焊接焊縫34，板片36之間凹槽四底部與凹槽四底部相對作為支撐點，構成的窄流道32為低焓流體流道。焊接後，一個寬流道31和一個窄流道32構成一個板束30，兩個以上板束30構成板束組5。如圖6、圖7所示。將不鏽鋼板片45衝壓成凸槽28和凹槽四的波紋型，凸槽28的高度=凹槽四的深度。兩個板片45縱向邊緣相疊處焊有全焊接焊縫33，板片45之間凸槽觀頂部與凸槽 28頂部相對作為支撐點，構成的流道43為低沸點工質乏氣流道；另兩個板片45橫向邊緣相疊處焊有全焊接焊縫34，板片45之間凹槽四底部與凹槽四底部相對作為支撐點，構成的流道44為低焓冷卻水流道。焊接後，一個流道43和一個流道44構成一個板束42，兩個以上板束42構成板束組21。如圖1-圖7所示。溫度為85°C，流量為400t/h的地熱水，從板式蒸發器1中部的低焓流體入口 9流入低沸點工質氣體蒸發段3設有上隔板6上部的熱交換板束組5的窄流道32，順著上隔板 6回流到上隔板6與中隔板7之間熱交換板束組5的窄流道32，再順著中隔板7回流到中隔板7與下隔板8之間熱交換板束組5的窄流道32，然後順著下隔板8回流到下隔板8下部的熱交換板束組5的窄流道32，經過4個流程，85°C地熱水與42°C低沸點工質氣體在凸槽觀的高度>凹槽四的深度的板片36兩側呈全「錯逆流」式熱交換，地熱水焓值由85°C 逐漸下降，下降到與低沸點工質相等蒸發熱量後，69°C地熱水經由低焓流體出口 10流出， 離開熱交換板束組5。69°C的地熱水，冬季可用於採暖，夏季可用於空調製冷，全年可供應生活用水。溫度為42°C，流量為148t/h的低沸點工質，經工質密封泵沈加壓後，通過連接管道39、板式蒸發器1底部的低沸點工質液體入口 27，進入板式蒸發器1下部的低沸點工質液體儲液段4，低沸點工質開始沸騰上升，進入中部的低沸點工質氣體蒸發段3的熱交換板束組5的寬流道31，42°C低沸點工質氣體與85°C地熱水在凸槽觀的高度>凹槽四的深度的板片36兩側呈全「錯逆流」式熱交換，低沸點工質吸熱後，由42°C逐步沸騰升溫至63°C變成蒸氣，浮升進入上部的低沸點工質蒸氣儲氣段2，通過板式蒸發器1頂部的低沸點工質飽和蒸氣出口 11、連接管道37、汽輪機12的低沸點工質飽和蒸氣入口 40，進入汽輪機12膨脹做功，推動與其相連的發電機13發電。做功後，63°C低沸點工質飽和蒸氣變成低壓低溫的 42°C乏氣，通過汽輪機12的低沸點工質乏氣出口 41、連接管道38及板式冷凝器16頂部的低沸點工質乏氣入口 14，進入板式冷凝器16上部的低沸點工質乏氣儲氣段15，低沸點工質乏氣逐漸向下流到中部的低沸點工質乏氣冷凝段17的熱交換板束組21的流道43 ；42°C低沸點工質乏氣與25°C冷卻水在凸槽觀的高度=凹槽四的深度的板片45兩側呈全「錯逆流」式熱交換，低沸點工質由42°C的氣態冷凝成42°C的液態，順著流道43逐漸向下流到下部的低沸點工質液體儲液段22 ；42°C液態低沸點工質通過板式冷凝器16底部的低沸點工質液體出口 23、設有閥門M的連接管道25、工質密封泵沈、連接管道39、板式蒸發器1底部的低沸點工質液體入口 27，進入板式蒸發器1下部的低沸點工質液體儲液段4。低沸點工質經過板式蒸發器1換熱後，由42 °C液態變成63 °C蒸氣，經過板式冷凝器16換熱後，由 42°C乏氣變成42°C液態，循環往復過程中，63°C低沸點工質飽和蒸氣不斷進入汽輪機12， 在汽輪機12內膨脹做功，推動發電機13連續發電。溫度為25°C的冷卻水，由低焓冷卻水入口 19流入板式冷凝器16中部的低沸點工質乏氣冷凝段17設有隔板18下部的熱交換板束組21的流道44，順著隔板18逆流到隔板 18上部的熱交換板束組21的流道44，經過2個流程，250C的冷卻水與42°C的低沸點工質乏氣在凸槽觀的高度=凹槽四的深度的板片45兩側呈全「錯逆流」式熱交換，冷卻水的焓值由25°C逐漸升高，升高到與低沸點工質乏氣相等冷凝熱量後，35°C的冷卻水經由低焓冷卻水出口 20流出，離開熱交換板束組21，通過輸水管道回至冷卻塔冷卻，冷卻到25°C時，通過輸水管道送入板式冷凝器16，循環再利用。低焓流體可以是地下熱水，也可以是工業企業的低溫餘熱煙氣或廢水；冷卻/冷凝用低焓冷卻水，也可以是其它低焓液體或其他低焓介質氣體。低沸點工質飽和蒸氣膨脹做功的汽輪機12，也可以是螺杆膨脹機。本發明結構緊湊，節省材料；傳熱效率高，流體壓降小，不易洩漏；製造簡單、方便安裝，重量輕、造價低，投資回收期短，很有市場競爭力。
權利要求
1.熱交換板束組應用在低焓低沸點工質發電系統中，包括板式蒸發器(1)、板式冷凝器(16)、汽輪機(12)、發電機(13)、閥門(M)、工質密封泵(26)及連接管道(25、37、38、 39)，其特徵在於所述發電系統板式蒸發器(1)頂部的低沸點工質飽和蒸氣出口(11)，通過連接管道 (37)與汽輪機(1 的低沸點工質飽和蒸氣入口 GO)相連，汽輪機(1 的低沸點工質乏氣出口(41)，通過連接管道(38)與板式冷凝器(16)頂部的低沸點工質乏氣入口(14)相連， 板式冷凝器(16)底部的低沸點工質液體出口(23)，通過設有閥門04)的連接管道05)與工質密封泵(26)相連，工質密封泵06)通過連接管道(39)與板式蒸發器(1)底部的低沸點工質液體入口 (XT)相連，構成密封系統；汽輪機(1 與發電機(1 相連；所述板式蒸發器(1)，包括受壓筒形殼體、熱交換板束組(5)、低焓流體入口(9)、低焓流體出口(10)、低沸點工質液體入口 (XT)及低沸點工質飽和蒸氣出口(11)；受壓筒形殼體內的上部為低沸點工質蒸氣儲氣段O)，中部為低沸點工質氣體蒸發段(3)，下部為低沸點工質液體儲液段(4)；受壓筒形殼體底部設有低沸點工質液體入口(27)，頂部設有低沸點工質飽和蒸氣出口(11)；低沸點工質氣體蒸發段(3)的左側殼體上部設有低焓流體入口 (9)，下部設有低焓流體出口(10)，殼體內部通過連接板(3 豎立式固定有熱交換板束組 (5)；所述板束組(5)由兩個以上板束(30)構成；所述板束(30)由一個寬流道(31)和一個窄流道(3 構成；兩個板片(36)縱向邊緣相疊處有縱向全焊接焊縫(33)，板片(36)之間的凸槽08)頂部與凸槽08)頂部相對作為支撐點，構成的寬流道(31)為低沸點工質蒸氣蒸發浮升流道；另兩個板片(36)橫向邊緣相疊處有橫向全焊接焊縫(34)，板片(36)之間的凹槽09)底部與凹槽09)底部相對作為支撐點，構成的窄流道(32)為低焓流體流道； 板式蒸發器(1)的板片(36)採用不鏽鋼板，其上凸槽08)的高度>凹槽09)的深度；低沸點工質氣體蒸發段C3)設有上隔板(6)、中隔板(7)、下隔板(8)，將熱交換板束組(5)的窄流道(3 分成4個相等流程；所述板式冷凝器(16)，包括受壓筒形殼體、熱交換板束組(21)、低焓冷卻水入口(19)、 低焓冷卻水出口(20)、低沸點工質乏氣入口(14)及低沸點工質液體出口 ；受壓筒形殼體內的上部為低沸點工質乏氣儲氣段(15)，中部為低沸點工質乏氣冷凝段(17)，下部為低沸點工質液體儲液段0 ；受壓筒形殼體頂部設有低沸點工質乏氣入口(14)，底部設有低沸點工質液體出口 ；低沸點工質乏氣冷凝段(17)的右側殼體下部設有低焓冷卻水入口(19)，上部設有低焓冷卻水出口(20)，殼體內部通過連接板(3 豎立式固定有熱交換板束組；所述板束組由兩個以上板束0 構成，所述板束0 由一個流道G3)和一個流道G4)構成；兩個板片0 縱向邊緣相疊處有縱向全焊接焊縫(33)，板片05)之間的凸槽08)頂部與凸槽08)頂部相對作為支撐點，構成的流道G3)為低沸點工質乏氣流道；另兩個板片0 橫向邊緣相疊處有橫向全焊接焊縫(34)，板片0 之間凹槽09) 底部與凹槽09)底部相對作為支撐點，構成的流道G4)為低焓冷卻水流道；板式冷凝器 (16)的板片05)採用不鏽鋼板，其上凸槽08)的高度=凹槽09)的深度；低沸點工質乏氣冷凝段(17)設有隔板(18)，將熱交換板束組的流道04)分成2個相等流程。
2.熱交換板束組在低焓低沸點工質發電系統中的應用，其特徵在於高焓值的低焓流體由低焓流體入口(9)流入板式蒸發器(1)中部的低沸點工質氣體蒸發段(3)的上隔板(6)上部的熱交換板束組(5)的窄流道(32)，順著上隔板(6)回流到上隔板(6)與中隔板(7)之間的熱交換板束組(5)的窄流道(32)，再順著中隔板(7)回流到中隔板(7)與下隔板(8)之間的熱交換板束組(5)的窄流道(32)，然後順著下隔板(8)回流到下隔板(8)下部的熱交換板束組(5)的窄流道(3 ；低焓流體與低沸點工質氣體在凸槽08)的高度>凹槽09)的深度的板片(36)兩側呈全「錯逆流」式熱交換，經過4個流程，低焓流體由高焓值逐漸下降，下降到焓值與低沸點工質相等蒸發熱量後，經由低焓流體出口(10)流出，離開熱交換板束組(5)；低沸點工質液體經工質密封泵06)加壓後，通過連接管道(39)、板式蒸發器(1)底部的低沸點工質液體入口(27)，進入板式蒸發器(1)下部的低沸點工質液體儲液段，低沸點工質開始沸騰上升，進入中部的低沸點工質氣體蒸發段(3)的熱交換板束組(5)的寬流道(31)，低沸點工質與低焓流體在凸槽08)的高度>凹槽09)的深度的板片(36)兩側呈全「錯逆流」式熱交換，低沸點工質在熱交換過程中，逐步沸騰蒸發成蒸氣，蒸發浮升進入上部的低沸點工質蒸氣儲氣段O)，通過板式蒸發器(1)頂部的低沸點工質飽和蒸氣出口 (11)、連接管道(37)、汽輪機(1 的低沸點工質飽和蒸氣入口(40)，進入汽輪機(1 膨脹做功，推動與其相連的發電機發電；做功後的低沸點工質飽和蒸氣變成低壓低溫乏氣，通過汽輪機(1 的低沸點工質乏氣出口(41)、連接管道(38)、板式冷凝器(16)頂部的低沸點工質乏氣入口(14)，進入板式冷凝器(16)上部的低沸點工質乏氣儲氣段(15)，乏氣逐步向下流到中部的低沸點工質乏氣冷凝段(17)的熱交換板束組的流道；低沸點工質乏氣與低焓冷卻水在凸槽08)的高度=凹槽09)的深度的板片05)兩側呈全「錯逆流」 式熱交換，低沸點工質由乏氣變成液態，順著流道^幻向下流到下部的低沸點工質液體儲液段0 ；液態低沸點工質通過板式冷凝器(16)底部的低沸點工質液體出口 、設有閥門04)的連接管道(25)、工質密封泵( )、連接管道(39)、板式蒸發器(1)底部的低沸點工質液體入口(27)，進入板式蒸發器(1)下部的低沸點工質液體儲液段；低沸點工質經過板式蒸發器(1)換熱後由液態變成蒸氣，經過板式冷凝器(16)換熱後由乏氣變成液態， 循環往復過程中，低沸點工質飽和蒸氣不斷進入汽輪機(12)，在汽輪機(1 內膨脹做功， 推動發電機(1 連續發電；低焓冷卻水由低焓冷卻水入口(19)流入板式冷凝器(16)中部的低沸點工質乏氣冷凝段(17)的隔板(18)下部的熱交換板束組(21)的流道(44)，順著隔板(18)逆流到隔板 (18)上部的熱交換板束組的流道(44)，低焓冷卻水與低沸點工質乏氣在凸槽08)的高度=凹槽09)的深度的板片0 兩側呈全「錯逆流」式熱交換，經過2個流程，低焓冷卻水的焓值逐漸升高，焓值上升到與低沸點工質乏氣相等冷凝熱量後，經由低焓冷卻水出口 00)流出，離開熱交換板束組01)。
3.根據權利要求2所述發電系統中的應用，其特徵在於板式蒸發器(1)熱交換用低焓流體可以是地下熱水，也可以是工業企業的低溫餘熱煙氣/廢水；板式冷凝器(16)冷卻 /冷凝用低焓冷卻水，也可以用其它低焓液體，還可以用其它低焓介質氣體。
4.根據權利要求2所述發電系統中的應用，其特徵在於低沸點工質飽和蒸氣膨脹做功的汽輪機(12)，也可以是螺杆膨脹機。
5.根據權利要求2所述發電系統中的應用，其特徵在於低焓流體經過板式蒸發器(1) 熱交換後，仍有一定餘熱的低焓流體，冬季可用於採暖，夏季可用於空調製冷，全年還可以供應生活用水；低焓冷卻水經過板式冷凝器(16)熱交換後，焓值升高的低焓冷卻水可以通過輸水管道回至冷卻塔冷卻，再通過輸水管道送入板式冷凝器(16)，循環再利用。
全文摘要
熱交換板束組在低焓低沸點工質發電系統中的應用，是將不鏽鋼板片衝壓成凸凹深度不等/相等的波紋型，兩個板片縱向相疊邊緣有縱向全焊接焊縫，板片中間凸槽頂部與凸槽頂部相對，構成的流道為低沸點工質流道，即單流程；另兩個板片橫向相疊邊緣有橫向全焊接焊縫，板片中間凹槽底部與凹槽底部相對，構成的流道為低焓流體/低焓冷卻水流道，該流道有隔板使其隔成為多流程。低沸點工質與低焓流體/低焓冷卻水在板片兩側呈全「錯逆流」式熱交換後由液態變成蒸氣，飽和蒸氣進入汽輪機膨脹做功，推動發電機發電，再由做功後的乏氣變成液態，循環往復，連續發電。本發明結構緊湊，節省材料，傳熱效率高，造價低，投資回收期短，很有市場競爭力。
文檔編號F01K11/02GK102230402SQ201110137039
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者姚榮佑, 程寶華 申請人:北京京海華誠能源科技有限公司