一種采用布列頓循環(huán)的余熱發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種采采用布列頓循環(huán)的余熱發(fā)電裝置，具體涉及一種采用空氣回收用熱設(shè)備排出的煙氣余熱、以熱空氣驅(qū)動渦輪機發(fā)電的余熱發(fā)電裝置，屬用熱設(shè)備余熱利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的用熱設(shè)備如煉鐵爐、水泥窯、石灰窯、燃料熱處理爐等在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的高溫煙氣，通?；厥者@部分煙氣的余熱用于預熱助燃空氣、產(chǎn)生蒸汽或熱水供熱，或用于蒸汽或有機工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電等。采用朗肯循環(huán)發(fā)電裝置時，需要配套復雜的朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，操作、安全運行的要求高。
[0003]以燃料熱處理爐為例，常見的連續(xù)式燃料熱處理爐的類型主要有:臺車式熱處理爐、連續(xù)式熱處理爐、步進式爐、振底式爐等等，這些爐型的爐溫一般控制在650°C?1100°C?，F(xiàn)有技術(shù)中，一種是將熱處理爐產(chǎn)生的煙氣直接排放到大氣中，不僅造成環(huán)境污染還浪費能源，進而增加了產(chǎn)品的制造成本，降低了產(chǎn)品在市場的競爭力；另一種是用熱處理爐出來的高溫煙氣加熱燃料熱處理爐的助燃空氣，或利用煙氣余熱對熱處理爐的預熱區(qū)進行預熱，例如專利ZL200810195212.4燃氣式纏繞氣瓶連續(xù)固化爐、ZL20131016837.X一種熱處理爐余熱回收裝置等，但其也有一定的缺點，即應(yīng)考慮預熱后的空氣對熱處理爐燃燒器的影響，例如采用氣體燃料時，應(yīng)考慮助燃空氣溫度升高對燒嘴安全、經(jīng)濟運行的影響；再一種是利用熱處理爐出來的高溫煙氣加熱水，產(chǎn)生蒸汽或熱水用于供熱(例如專利ZL201210462470.0 一種鍍鋅熱處理爐余熱鍋爐、ZL201220137431.9 一種熱處理爐煙筒余熱利用裝置)，但要考慮熱用戶用熱負荷發(fā)生變化時對余熱回收效率的影響。
[0004]Daniele Cocco等人對渦輪機入口溫度分別為800K、1000K、1200K的三種外燃式微型燃氣輪機循環(huán)進行了仿真計算，其計算結(jié)果如附圖2所示；顯然在輸出功率為75kW以上時，外燃式燃氣輪機循環(huán)的熱效率并不低。該燃氣輪機循環(huán)采用的工質(zhì)為空氣，其實質(zhì)為空氣渦輪機，其優(yōu)點是燃料燃燒后生成的燃氣不流經(jīng)渦輪機，避免了燃料中的污垢對設(shè)備的損傷。美國航空航天研宄公司與熱化學能源組織合作共同研宄了外燃式微型燃氣輪機循環(huán)，并在航空航天研宄公司實驗室成功地安裝、運行了外燃式循環(huán)系統(tǒng)。這種型式的循環(huán)系統(tǒng)為可再生能源在熱電聯(lián)供中的應(yīng)用提供了一種新的選擇，是一種很有前途的、高效的、廉價的功能方式，如何拓展其應(yīng)用范圍至熱處理燃料爐值得深入研宄。
[0005]因此如何解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，拓展外燃式燃氣輪機循環(huán)的應(yīng)用領(lǐng)域，將其應(yīng)用于用熱設(shè)備煙氣余熱回收領(lǐng)域，建立效率更高的開式布列頓循環(huán)發(fā)電模式，使用熱設(shè)備的熱能利用更加合理，成為該領(lǐng)域研宄的難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型是為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種采用布列頓循環(huán)的余熱發(fā)電裝置，選擇空氣作為開式布列頓循環(huán)的工質(zhì)，拓展外燃式燃氣輪機循環(huán)的應(yīng)用領(lǐng)域，建立高效的開式布列頓循環(huán)發(fā)電模式，使用熱設(shè)備的熱能利用更加合理，達到節(jié)能降耗的目的。
[0007]本實用新型的目的是通過以下措施實現(xiàn)的:
[0008]一種采用布列頓循環(huán)的余熱發(fā)電裝置，其特征在于:
[0009]空氣20經(jīng)壓氣機21增壓后產(chǎn)生的壓縮空氣22，通過高溫回熱器24經(jīng)用熱設(shè)備31排出的高溫煙氣32加熱后，產(chǎn)生高溫空氣25，送入渦輪機26拖動渦輪發(fā)電機27發(fā)電，渦輪機26的排氣28，送入燃燒設(shè)備29作為燃料30的助燃空氣，產(chǎn)生高溫的煙氣作為用熱設(shè)備31的熱源提供生產(chǎn)所需的熱量，從用熱設(shè)備31排出的高溫煙氣32，經(jīng)高溫回熱器24降溫后排出，從而形成開式布列頓循環(huán)回路；
[0010]設(shè)有低溫回熱器23:空氣20經(jīng)壓氣機21增壓后產(chǎn)生的壓縮空氣22，通過低溫回熱器23、高溫回熱器24經(jīng)用熱設(shè)備31排出的高溫煙氣32加熱后，產(chǎn)生高溫空氣25，送入渦輪機26拖動渦輪發(fā)電機27發(fā)電，渦輪機26的排氣28，送入燃燒設(shè)備29作為燃料30的助燃空氣，產(chǎn)生高溫的煙氣作為用熱設(shè)備31的熱源提供生產(chǎn)所需的熱量，從用熱設(shè)備31排出的高溫煙氣32，經(jīng)高溫回熱器24、低溫回熱器23降溫后排出，從而形成開式布列頓循環(huán)回路；
[0011]所述的空氣20經(jīng)空氣濾清器過濾后送入壓氣機21 ;
[0012]所述的壓氣機21采用一級絕熱壓縮，或分級壓縮、中間冷卻方式；
[0013]所述的壓氣機21采用渦旋式壓縮機、螺桿式壓縮機、離心式壓縮機、活塞式壓縮機、滑片壓縮機或軸流式壓縮機；
[0014]所述的高溫回熱器24或低溫回熱器23包括表面式和再生式兩類；
[0015]所述的表面式回熱器包括但不限于管殼式、板式、板翅式及原表面式(新型板式)；
[0016]所述的燃燒設(shè)備29與用熱設(shè)備31采用分體式或一體式的結(jié)構(gòu)；
[0017]所述的燃料30采用生物質(zhì)能燃料、煤、氣體燃料或液體燃料；
[0018]所述的渦輪機26為渦旋式膨脹機、螺桿式膨脹機、離心式膨脹機或活塞式膨脹機。
[0019]所述的渦輪發(fā)電機組采用一組或多組并聯(lián)運行方式。
[0020]作為一種優(yōu)選，本實用新型采用了分級壓縮、中間冷卻方式，有效降低壓縮機排氣溫度和壓縮機功耗，使分級壓縮加中間冷卻接近氣體定溫壓縮的過程；優(yōu)化的壓力設(shè)計及恰當?shù)募訜釡囟龋沟瞄_放式布雷頓循環(huán)的輸出功率有效增加。
[0021]作為另一種優(yōu)選，可實用新型可采用補燃措施對渦輪機進口的空氣進行調(diào)溫處理。
[0022]本實用新型中未說明的設(shè)備及其備用系統(tǒng)、管道、儀表、閥門、保溫、具有調(diào)節(jié)功能的旁路設(shè)施等采用公知的成熟技術(shù)進行配套。
[0023]設(shè)有與本實用新型系統(tǒng)配套的安全、調(diào)控裝置，采用現(xiàn)有成熟的調(diào)控技術(shù)進行配套，使用熱設(shè)備煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)能經(jīng)濟、安全、高效率運行，達到節(jié)能降耗的目的。
[0024]本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點:
[0025]1、拓展了外燃式燃氣輪機循環(huán)的應(yīng)用領(lǐng)域，將其應(yīng)用于用熱設(shè)備煙氣余熱回收領(lǐng)域，建立效率更高的開式布列頓循環(huán)發(fā)電模式，實現(xiàn)了燃料熱能的