低温烟气余热发电系统用储液罐及其发电系统

摘要

本发明提供了低温烟气余热发电系统用储液罐及其发电系统，涉及烟气余热回收利用技术领域，包括储液罐壳体以及与储液罐壳体固定穿设进口管B，还包括转轴，转动连接在储液罐壳体内，转轴顶端向上延伸并与固定在储液罐壳体顶部的电机转动端固定；转套管，套设在转轴外部，转轴与转套管之间通过连接环固定；输送腔，转轴与转套管之间形成上下两端开口的输送腔，输送腔顶部开口延伸至储液罐壳体内顶部，输送腔底部开口延伸至储液罐壳体底部，进口管B输出端对准输送腔顶部；被压缩的一种有机工质从输送腔底部开口喷出，并以其底部开口喷射点为圆心，向四周扩散，然后向上扩散与另一种有机工质混合，混合效果更好。

说明书

技术领域

本发明涉及烟气余热回收利用技术领域，尤其涉及低温烟气余热发电 系统用储液罐及其发电系统。

背景技术

电被公认是使用效率、安全性和绿色环保最好的一种二次能源，因此 终端用能要尽可能电气化；三是安全的新一代核电技术，供电、供热、制 氢等。

锅炉、窑炉作为我国工业生产的重要环节，会产生大量的热烟气，部 分行业的烟气温度较低，普通的余热锅炉无法直接对该种低温烟气进行余 热回收。大多以低沸点有机物为工质的朗肯循环发电机组，对低温烟气余 热进行利用。

为提升余热发电系统有良好的热效率和热源利

其次，发电系统需根据烟气温度工况进行有机工质用量进行的调节， 当烟气温度随工况变低时，需增大等熵流体有机工质的进量，传统的搅拌 叶搅拌，多种有机工质混合效率慢，均匀效果差，均匀效果差，混合有机 工质进入发电系统循环系统，也会大大降低发电系统的发电效率。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了低温烟气余热发电系统用储液罐 及其发电系统。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：低温烟气余热发电 系统用储液罐，包括储液罐壳体以及与储液罐壳体固定穿设的进口管A、 进口管B、循环进口管C以及循出口管D，其特征在于：所述储液罐还包 括，

转轴，转动连接在所述储液罐壳体内，所述转轴顶端向上延伸并与固 定在储液罐壳体顶部的电机转动端固定；

转套管，套设在所述转轴外部，所述转轴与转套管之间通过连接环固 定，所述连接环表面开设有与其相互贯通的通孔；

搅拌臂，固定在所述转套管表面，数量为若干片；

输送腔，所述转轴与转套管之间形成上下两端开口的输送腔，所述输 送腔顶部开口延伸至储液罐壳体内顶部，所述输送腔底部开口延伸至储液 罐壳体底部，所述进口管B输出端对准输送腔顶部；被压缩的一种有机工 质从输送腔底部开口喷出，并以其底部开口喷射点为圆心，向储液罐壳体 内底部四周扩散，然后向上扩散与储液罐壳体内的另一种有机工质混合。

进一步的，所述转套管外表面顶部固定若干片第一下压片，所述第一 下压片将位于储液罐壳体顶部的有机工质向下挤压，并与另一种向上扩散 的有机工质相互碰撞混合。

进一步的，所述第一下压片为三角搅拌块，其截面为直角三角形，所 述第一下压片底边侧与转套管固定，所述第一下压片斜边侧朝向储液罐壳 体底部，与所述第一下压片斜边侧相对的直边侧朝向储液罐壳体顶部。

进一步的，所述转轴外表面位于输送腔内沿其长度方向固定有若干片 第二下压片，所述第二下压片将进入输送腔内的有机工质向下挤压。

进一步的，所述第二下压片为三角搅拌块，其截面为直角三角形，所 述第二下压片底边侧与转轴固定，所述第二下压片斜边侧朝向储液罐壳体 底部，与所述第二下压片斜边侧相对的直边侧朝向储液罐壳体顶部。

进一步的，所述储液罐壳体内壁形状截面为圆形，所述搅拌臂侧面开 设矩形形状的活动腔，所述活动腔沿其长度方向转动连接有传动杆，所述 传动杆表面穿设有移动块，所述传动杆远离转套管一端贯穿搅拌臂，所述 传动杆贯穿搅拌臂一端为驱动端，所述驱动端固定套设有斜齿轮，所述储 液罐壳体内壁沿其周长固定有与斜齿轮相适配的斜齿轮圈，所述斜齿轮圈 与斜齿轮啮合，转动的传动杆驱动移动块在活动腔内并沿活动腔长度方向左右移动。

进一步的，所述传动杆位于活动腔内外表面沿其长度方向开设有往复 槽，所述移动块与传动杆截面固定有导杆，所述导杆位于往复槽内，所述 活动腔顶面以及底面均开设有限制腔；所述移动块上下端位于限制腔内， 且可在限制腔内左右移动。

进一步的，所述循环出口管D穿设在储液罐壳体侧面中部一侧；所述 储液罐壳体一侧底部固定穿设有排液口管E。

低温烟气余热发电系统，包括储液罐，还包括有机工质余热锅炉，所 述有机工质余热锅炉内部错落布置有机工质管道，所述管道内部流通有机 工质，所述管道外部流通低温烟气，所述有机工质管道输出端连接有螺杆 膨胀机，所述螺杆膨胀机与发电机连接，所述螺杆膨胀机有机工质输出端 连接有凝汽器，所述凝汽器内部设置有错落布置冷却水管道，所述凝汽器 有机工质输出端连接有储液罐，所述储液罐机工质输出端与有机工质管道输入端连接。

进一步的，还包括冷却塔，所述冷却水管道输出端延伸至冷却塔内顶 部，位于所述冷却塔内的冷却水管道输出端连接有若干个喷嘴，所述冷却 塔底部冷却水输出端连接冷却泵连接，所述冷却泵输出端与冷却水管道输 入端连接。

本发明的有益效果：

(1)通过在转轴与转套管之间形成上下两端开口的输送腔，被压入输 送腔内的另一种有机工质从输送腔底部喷出，与储液罐壳体底部接触后， 先沿着输送腔底部喷射点向四周扩散，然后并逐渐向上扩散，并迅速与事 先装入储液罐壳体内的有机工质混合，通过将另一种有机工质从底部喷射 出，以喷射点为中心在储液罐壳体底部四周扩散，然后继续向上扩散，相 对传统搅拌混合，此种混合效率更高，混合效果更好。

(2)通过在转套管外表面顶部固定若干片第一下压片，第一下压片将 位于储液罐壳体顶部的有机工质向下挤压，与向上移动的另一种有机工质 在储液罐壳体内相互碰撞、穿插，可以进一步，提升两种有机工质的混合 效果，提升混合效。

(3)通过在转轴外表面位于输送腔内沿其长度方向固定有若干片第二 下压片，同样，第二下压片将进入输送腔内的另一种有机工质向下挤压， 输送腔内受到挤压的有机工质，以其底部开口喷射处为圆心，向四周扩散， 然后向上扩散，与储液罐壳体内向下移动的有机工质相互碰撞、穿插、混 合；省下与进口管B输入端与加压设备连接，第二下压片的转动无需通过 其它驱动源驱动，只需电机驱动即可，可以实现与实施例二同样的混合效 果，可有效降低低温烟气余热发电系统的建设成本；

其次，当位于储液罐壳体内的有机工质液位漫过输送腔顶部开口，多 种有机工质也会被吸入输送腔再次被压缩和混合，在运行时，可在储液罐 壳体内形成一个完整的由上至下，再由下至上的循环路径，进一步提升多 种有机工质混合效果。

(4)通过在搅拌臂侧面开设活动腔，转动的搅拌臂搅动两种有机工质 混合，不能穿过搅拌臂表面的有机工质会跟随搅拌臂旋转方向旋转，相对 通过活动腔的有机工质的转速，则比跟随搅拌臂转动的有机工质速度慢， 由于移动块在活动腔内不断的左右移动，能够穿过活动腔的有机工质位置 不断发生变化，即有机介质通过搅拌臂的位置不断变化，以活动腔长度为 转动半径，在储液罐壳体内不断的形成不同转速的有机工质断层，来消除有机工质高速转动形成的涡流，可进一步提升多种有机工质混合效果。

附图说明

图1为本发明的低温烟气余热利用系统示意图；

图2为本发明的低温余热发电系统示意图；

图3为本发明的有机工质储液罐内部示意图一；

图4为本发明的有机工质储液罐内部示意图二；

图5为本发明的有机工质储液罐内部示意图三；

图6为本发明的有机工质储液罐内部示意图四；

图7为图6中a处放大结构示意图；

图8为本发明的搅拌臂在储液罐转动俯视示意图。

图中：1、锅炉/窑炉；2、电除尘器；31、第一主抽风机；32、第二主 抽风机；4、低温余热发电系统；41、有机工质余热锅炉；42、螺杆膨胀机； 43、发电机；44、凝汽器；45、储液罐；450、储液罐壳体；451、电机； 452、转轴；453、转套管；454、第一下压片；455、连接环；456、输送腔； 457、第二下压片；458、搅拌臂；4581、活动腔；4582、限制腔；4583、 传动杆；45831、导杆；4584、移动块；459、斜齿轮；4510、斜齿轮圈； 46、加压泵；47、冷却泵；48、冷却塔；49、喷嘴；5、湿法脱硫塔；6、 湿式电除尘器；7、烟气冷凝器；8、烟气除雾器；9、热风炉系统；10、喷氨装置；11、低温脱硝反应器；12、引风机；13、烟囱；14、CEMS在线 监测系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本 发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在 另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接” 另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

实施例一

请参阅图3所示，本实施例所述低温烟气余热发电系统用储液罐，包 括储液罐壳体450以及与储液罐壳体450固定穿设的进口管A、进口管B、 循环进口管C以及循环出口管D，进口管A设置在储液罐壳体450顶部一 侧，循环进口管C设置在储液罐壳体450一侧顶部，循环出口管D设置在 储液罐壳体450另一侧；

储液罐壳体450内转动连接有转轴452，转轴452外部套设有转套管 453，转轴452与转套管453之间通过连接环455固定，连接环455表面开 设有与其相互贯通的通孔，转轴452与转套管453之间形成上下两端开口 的输送腔456，输送腔456顶部开口延伸至储液罐壳体450内顶部，输送腔 456底部开口延伸至储液罐壳体450底部，转轴452顶端向上延伸并与固定 在储液罐壳体450顶部的电机451转动端固定，转套管453表面固定有若 干片搅拌臂458。

其中，进口管B输出端对准输送腔456顶部，进口管B输入端与加压 设备连接，加压设备将有机工质输入进口管B内，并将有机工作压入输送 腔456内，本实施例加压设备为加压泵。

使用时，先将一种有机工质通过进口管A注入储液罐壳体450内，将 工质液位控制在输送腔456顶部开口的下方，启动电机451，电机451带动 转轴452转动，转轴452通过连接环455带动转套管453转动，转套管453 带动搅拌臂458在储液罐壳体450内转动。

然后将另一种有机工质通过进口管B从输送腔456顶部开口压入输送 腔456内，被压入输送腔456内的另一种有机工质从输送腔456底部喷出， 与储液罐壳体450底部接触后，先沿着输送腔456底部喷射点向四周扩散， 然后并逐渐向上扩散，并迅速与事先装入储液罐壳体450内的有机工质混 合，如图3所示，通过将另一种有机工质从底部喷射出，以喷射点为中心 在储液罐壳体450底部四周扩散，然后继续向上扩散，相对传统搅拌混合， 此种混合效率更高，混合效果更好，再在搅拌臂458的搅动下，进一步提 升两种有机工质的混合效果。

实施二

参见图4所示，本实施例提供了低温烟气余热发电系统用储液罐，在 所述实施例一的基础上进行了改进，改进之处在于，在转套管453外表面 顶部固定若干片第一下压片454，第一下压片454将位于储液罐壳体450顶 部的有机工质向下挤压，并与实施一中叙述的另一种向上扩散的有机工质 相互碰撞混合。

具体的，第一下压片454为三角搅拌块，其截面为直角三角形，第一 下压片454底边侧与转套管453固定，第一下压片454斜边侧朝向储液罐 壳体450底部，与第一下压片454斜边侧相对的直边侧朝向储液罐壳体450 顶部。

使用时，储液罐壳体450内的一种有机工质通过第一下压片454向下 移动，与向上移动的另一种有机工质在储液罐壳体450内相互碰撞、穿插， 可以进一步提升两种有机工质的混合效果，提升混合效果。

实施三

参见图5所示，本实施例提供了低温烟气余热发电系统用储液罐，在 所述实施例一与实施例二的基础上进行了改进，改进之处在于，在转轴452 外表面位于输送腔456内沿其长度方向固定有若干片第二下压片457，同样， 第二下压片457将进入输送腔456内的另一种有机工质向下挤压，输送腔 456内受到挤压的有机工质，以其底部开口喷射处为圆心，向四周扩散，然 后向上扩散，与储液罐壳体450内向下移动的有机工质相互碰撞、穿插、 混合；省下与进口管B输入端与加压设备连接，第二下压片457的转动无 需通过其它驱动源驱动，只需电机451驱动即可，可以实现与实施例二同 样的混合效果，可有效降低低温烟气余热发电系统的建设成本。

其次，当位于储液罐壳体450内的有机工质液位漫过输送腔456顶部 开口，多种有机工质也会被吸入输送腔456再次被压缩和混合，在运行时， 可在储液罐壳体450内形成一个完整的由上至下，再由下至上的循环路径， 进一步提升多种有机工质混合效果。

本实施例中第二下压片457具体结构为，三角搅拌块，其截面为直角 三角形，第二下压片457底边侧与转轴452固定，第二下压片457斜边侧 朝向储液罐壳体450底部，与第二下压片457斜边侧相对的直边侧朝向储 液罐壳体450顶部。

实施四

参见图6所示，本实施例提供的低温烟气余热发电系统用储液罐，在 所述实施例一、实施例二与实施例三的基础上进行了改进，改进之处在于， 储液罐壳体450内壁形状截面为圆形，搅拌臂458侧面开设矩形形状的活 动腔4581，活动腔4581沿其长度方向转动连接有传动杆4583，传动杆4583 表面穿设有移动块4584，移动块4584可在活动腔4581内并沿其长度方向 左右移动，传动杆4583远离转套管453一端贯穿搅拌臂458，传动杆4583 贯穿搅拌臂458一端为驱动端，驱动端固定套设有斜齿轮459，储液罐壳体 450内壁沿其周长固定有与斜齿轮459相适配的斜齿轮圈4510，斜齿轮圈 4510与斜齿轮459啮合。

具体的，传动杆4583位于活动腔4581内外表面沿其长度方向开设有 往复槽，移动块4584与传动杆4583截面固定有导杆45831，导杆45831位 于往复槽内，活动腔4581顶面以及底面均开设有限制腔4582，移动块4584 上下端位于限制腔4582内，且可在限制腔4582内左右移动，如图7所示。

使用时，转套管453带动搅拌臂458在储液罐壳体450内转动，搅拌 臂458通过传动杆4583带动斜齿轮459移动，斜齿轮459在斜齿轮圈4510 表面转动，由斜齿轮459带动传动杆4583转动，传动杆4583带动开设在 其表面往复槽转动，由往复槽驱动导杆45831沿往复槽开设走向移动，导 杆45831带动移动块4584移动，移动块4584在限制腔4582的作用下，使得，移动块4584在活动腔4581内移动，当移动块4584移动到往复槽一端 端部时，移动块4584再沿着往复槽开设走向向其另一端端部移动，以此循 环；

转动的搅拌臂458搅动两种有机工质混合，不能穿过搅拌臂458表面 的有机工质会跟随搅拌臂458旋转方向旋转，相对通过活动腔4581的有机 工质的转速，则比跟随搅拌臂458转动的有机工质速度慢，由于移动块4584 在活动腔4581内不断的左右移动，能够穿过活动腔4581的有机工质位置 不断发生变化，即有机介质通过搅拌臂458的位置不断变化，以活动腔4581 长度为转动半径，在储液罐壳体450内不断的形成不同转速的有机工质断 层，如图8所示，来消除有机工质高速转动形成的涡流，可进一步提升多 种有机工质混合效果。

实施五

本实施例提供的低温烟气余热发电系统用储液罐，参见图6所示，在 所述实施例一、实施例二与实施例三的基础上进行了改进，改进之处在于， 循环出口管D穿设在储液罐壳体450侧面中部一侧，即向下移动的有机工 质与向上移动的有机工质交汇处；交汇处是两种有机工质最先接触穿插混 合处，将循环出口管D设置在此处，可以快速将此部分混合好的有机工质 输出，提升发电系统发电效率。

其中，储液罐壳体450一侧底部固定穿设有排液口管E，方便维护人员 维护储液罐。

实施六

请参见图2所示，本实施例提供的低温烟气余热发电系统，包括实施 例一、实施例二、实施例三以及实施例四所述的储液罐，还包括有机工质 余热锅炉41，有机工质余热锅炉41内部错落布置有机工质管道，管道内部 流通有机工质，管道外部流通低温烟气，有机工质管道输出端连接有螺杆 膨胀机42，螺杆膨胀机42与发电机43连接，螺杆膨胀机42有机工质输出 端连接有凝汽器44，凝汽器44内部设置有错落布置冷却水管道，凝汽器 44有机工质输出端连接有储液罐45，储液罐45机工质输出端与有机工质 管道输入端连接。

请参阅图2所示，低温烟气余热发电系统，还包括冷却塔48，冷却水 管道输出端延伸至冷却塔48内顶部，位于冷却塔48内的冷却水管道输出 端连接有若干个喷嘴49，冷却塔48底部冷却水输出端连接冷却泵47连接， 冷却泵47输出端与冷却水管道输入端连接，构成完整的冷却水冷却循环闭 环。

使用时，锅炉/窑炉的低温烟气进入有机工质余热锅炉41，有机工质余 热锅炉41内部错落布置有机工质管道有机工质管道内部流通有机工质，有 机工质管道外部流通低温烟气，运行过程中，低温烟气通过有机工质管道 将热量传递给低沸点的有机工质，使其在有机工质管道内汽化并产生低压， 从而推动螺杆膨胀机42做功，并由发电机43将机械能转化为电能，做完 功之后的有机乏汽经过凝汽器44，凝汽器44内部错落布置冷却水管道，用 于实现有机乏汽的冷凝，冷凝之后的有机工质进入凝气器44底部，并流入 储液罐45中，在加压泵46的抽取加压作用下继续回到有机工质余热锅炉 41中进行循环换热，从而实现低温烟气的余热利用。

使用时，根据烟气温度工况进行有机工质的调节，当烟气温度随工况 变低时，增大等熵流体有机工质的进量，当烟气温度随工况变高时，增大 干流体有机工质的进量。通过进口管A、进口管B和排液口E的动态配合， 实现储液罐中有机工质成分的调整，能够实现对不同温度热源的余热资源 高效利用。

请参阅图1所示，烟气从锅炉/窑炉1输出，锅炉/窑炉1的烟气输出端 连接有电除尘器2，电除尘器2烟气输出端分别连接有第一主抽风机31与 第二抽风机32，第一主抽风机31输出端以及第二抽风机32输出端均与有 机工质余热锅炉41烟气输入端连接，有机工质余热锅炉41烟气输出端与 湿法脱硫塔5连接，湿法脱硫塔5烟气输出端与湿式电除尘器6连接，湿 式电除尘器6输出端与烟气冷凝器7连接，烟气冷凝器7烟气输出端与烟 气除雾器8连接，烟气除雾器8烟气输出端与低温脱硝反应器11烟气输入 端连接，其中烟气除雾器8烟气输出端与低温脱硝反应器11烟气输入端连 接烟道上依次连接有热风炉系统9、喷氨装置10，喷氨装置10靠近低温脱 硝反应器11一端，低温脱硝反应器11烟气输出端连接有引风机12，引风 机12输出端与烟囱13连接，与烟囱13连接有CEMS在线监测系统14。

使用时，锅炉/窑炉1产生的120～180℃低温烟气在主抽风机一31和 主抽风机二32的作用下进入电除尘器2中，烟气中的大部分颗粒物具有较 好的导电性，因此在电除尘器2中会由于电场力的作用而被去除。除尘之 后的低温烟气进入低温余热发电系统4中，将低温烟气中蕴含的热能转化 成电能，经余热利用之后的烟气温度降低至60～80℃，降温之后的烟气进 入湿法脱硫塔5进行脱硫，再经湿式电除尘器6深度除尘。由于湿法脱硫 工艺中采用的脱硫剂为浆液状态，因此湿式电除尘器6的出口烟气含湿量 较大，需要利用烟气冷凝器7与烟气除雾器8对其中的水分进行捕捉，再 利用热风炉系统9对烟气进行升温处理，将烟气温度升至低温催化剂的反 应窗口温度，在喷氨装置10与低温脱硝反应器11的作用下实现烟气脱硝。 余热利用之后的净化烟气在引风机12作用下通入烟囱13中实现高空排放， 并且在烟囱腰部安装CEMS在线监测系统14，进行排放烟气污染物数据的 实时监测。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅 仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求 或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且， 术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、 物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一 个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者 设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照 前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分 技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本 质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。