一种锅炉烟气余热发电系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102769304A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102769304A(43)申请公布日2012.11.07(21)申请号201210241492.4F27D17/00(2006.01)(22)申请日2012.07.12F01D15/10(2006.01)(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区朱辛庄北农路2号(72)发明人张建华周业里徐进良房方侯国莲(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人黄家俊(51)Int.Cl.H02J3/38(2006.01)H02J3/18(2006.01)H02P9/04(2006.01)F01K25/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图11页(54)发明名称一种锅炉烟气余热发电系统(57)摘要本发明公开了低温烟气余热利用技术领域中的一种锅炉烟气余热发电系统。本发明包括储液器、增压泵、蒸发器、膨胀机、冷凝器、风机、发电机系统、烟气旁路调节阀；其中发电机系统包括永磁同步发电机、机侧PWM变换器、直流链电容器、网侧PWM变换器和变压器。本系统将电机的变频调速技术应用于烟气余热发电领域，通过机侧PWM变换器控制发电机的电磁转矩，改变发电机以及与其相连接的膨胀机的转速，进而调节进入膨胀机的工质流量，从而代替调节阀控制蒸发器出口的工质流量或压力，减少了因阀门存在而导致的节流损失，并通过网侧PWM变换器对电能的转换，保证发电频率符合电网的要求。CN10276934ACN102769304A权利要求书1/1页1.一种锅炉烟气余热发电系统，用于通过有机朗肯循环利用锅炉烟气的热量发电，其特征是该系统包括储液器（1）、增压泵（2）、蒸发器（3）、膨胀机（4）、冷凝器（5）、风机（6）、发电机系统（7）和烟气旁路调节阀（8）；所述蒸发器（3）的烟气侧管道入口接入锅炉烟气；烟气旁路调节阀（8）和蒸发器（3）并联接入锅炉烟气；蒸发器（3）的工质侧管道出口和膨胀机（4）的入口连接；膨胀机（4）的轴和发电机系统（7）的传动轴连接；膨胀机（4）的出口和冷凝器（5）的入口连接；冷凝器（5）的外部和风机（6）连接；冷凝器（5）的出口和储液器（1）入口连接；储液器（1）的出口和增压泵（2）的入口连接；增压泵（2）的出口和蒸发器（3）的工质侧管道入口连接；所述储液器（1）用于储存有机工质；所述增压泵（2）用于控制进入蒸发器（3）的有机工质的流量；所述蒸发器（3）用于有机工质与烟气相互间的换热；所述膨胀机（4）用于有机工质膨胀做功，使热能转化为机械能；所述冷凝器（5）用于对有机工质的降温与凝结；所述风机（6）用于产生使工质冷却的空气；所述发电机系统（7）用于将膨胀机（4）的机械能转化为电能，并控制膨胀机（4）的转速以及调节发电频率；所述烟气旁路调节阀（8）用于在烟气流量超过系统设计值时排出多余的烟气；所述发电机系统（7）包括永磁同步发电机（9）、机侧PWM变换器（10）、直流链电容器（11）、网侧PWM变换器（12）和变压器（13）；永磁同步发电机（9）的轴与膨胀机（4）的轴连接；永磁同步发电机（9）的定子绕组与机侧PWM变换器（10）连接；机侧PWM变换器（10）与直流链电容器（11）连接；直流链电容器（11）与网侧PWM变换器（12）连接；网侧PWM变换器（12）与变压器（13）连接；所述永磁同步发电机（9）用于将机械能转化为电能；所述机侧PWM变换器（10）用于调节定子绕组电流，控制永磁同步发电机（9）的电磁转矩；所述直流链电容器（11）用于中间贮能；所述网侧PWM变换器（12）用于提供稳定的直流母线电压，实现网侧功率因数调整或并网无功功率控制；所述变压器（13）用于改变电压。2CN102769304A说明书1/4页一种锅炉烟气余热发电系统技术领域[0001]本发明属于低温烟气余热利用技术领域，尤其涉及一种锅炉烟气余热发电系统。背景技术[0002]烟气余热作为一种燃料燃烧后剩下的热源，广泛存在于水泥、钢铁、化工、电力等行业。其中对于高中温烟气余热的利用已被广泛研究，但是由于温度在300℃以下的烟气的能源品位较低，因而开发难度较大。目前针对低温烟气余热利用的研究逐渐展开，其中有机朗肯循环使用有机物作为工质，因其结构简单、效率高，可回收不同温度范围的低温热能而被广泛的使用。[0003]目前提出的基于有机朗肯循环的余热发电系统，基本上都是通过连接发电机与膨胀机，由膨胀机带动发电机发电，但是由于电网以及各种用电设备对电源的品质有着严格的要求，因此对于烟气余热发电系统，需要调节发电质量，以保证发电频率在50Hz附近，符合电网的要求。而在目前针对基于有机朗肯循环的烟气余热发电系统的研究中，对发电频率的调节研