本發明專利技術公開了一種基于多級增壓冷凝的油田廢氣熱能動力系統，包括氣化裝置、渦輪機、冷凝裝置和單向液壓泵依次通過循環管道實現循環聯通，循環管道內含有循環工質，氣化裝置外部安裝有集熱裝置，集熱裝置聯通有油田廢氣燃燒裝置，油田廢氣燃燒裝置包括廢氣進氣口、油田廢氣引風機、廢氣燃燒室、持續導火器和熱氣排出管，冷凝裝置包括冷凝管、散熱扇和多個增壓機構，散熱扇安裝在冷凝管上方或下方，增壓機構逐級均勻分布在冷凝管中部；本發明專利技術所述基于多級增壓冷凝的油田廢氣熱能動力系統具有較快的冷凝速率，可減少冷凝排能，提高熱能轉化效率，且運行穩定，功率可調。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于能源利用設備領域，尤其是一種基于多級增壓冷凝的油田廢氣熱能動力系統。
技術介紹
能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎。縱觀人類社會發展的歷史，人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。能源的開發利用極大地推進了世界經濟和人類社會的發展。但隨著能源的不斷被開發消耗，石油、煤礦、天然氣等不可再生能源逐步縮緊，能源的節約和循環利用逐步被重視。當前我國的能源戰略的基本內容是：堅持節約優先、立足國內、多元發展、依靠科技、保護環境、加強國際互利合作，努力構筑穩定、經濟、清潔、安全的能源供應體系，以能源的可持續發展支持經濟社會的可持續發展。我國全面落實能源節約的措施是：推進結構調整，加快產業結構優化升級，大力發展高新技術產業和服務業，嚴格限制高耗能、高耗材、高耗水產業發展，淘汰落后產能，促進經濟發展方式的根本轉變，加快構建節能型產業體系。加強工業節能，加快技術改造，提高管理水平，降低能源消耗。實施節能工程，鼓勵高效節能產品的推廣應用，大力發展節能省地型建筑，提高能源利用效率，加快節能監測和技術服務體系建設，強化節能監測，創新服務平臺。加強管理節能，積極推進優先采購節能（包括節水）產品，研究制定鼓勵節能的財稅政策。倡導社會節能，大力宣傳節約能源的重要意義，不斷增強全民資源憂患意識和節約意識。為響應國家節能戰略，越來越多的企業開始研發、使用節能設備，并加強對廢棄產能物、余熱能的利用。其中，在余熱的利用方面，主要通過熱能發電設備來實現余能利用。現有的熱能發電設備包括多種類別，但主要可分為兩類，一類是利用渦輪機將熱能轉化成機械能，再將機械能轉化成電能，該種原理類別的發電設備較為成熟，種類多；另一類是利用熱電效應原理，通過熱電轉化元件將熱能直接轉化成電勢能，但由于用于發電技術方面不成熟，電功率小，制造成本高，熱電轉化效率低，主要應用于微電子領域。現階段，大多數企業由于余能排除量大，在余熱的利用上，主要還需依靠上述第一類熱能發電設備，通過渦輪機將熱能轉化成機械能，再將機械能轉化成電能。現有的該類熱能發電設備主要包括循環工質、集熱裝置、氣化裝置、渦輪機、發電機和冷凝裝置；工作時，循環工質在循環管道中首先通過氣化裝置，將工質氣化并推動渦輪機旋轉，渦輪機帶動發電機發電，氣化后的工質在通過渦輪機時，對外做功，溫度及氣壓會降低，并通過冷凝裝置冷卻成液態工質。然而，現有的熱能發電設備普遍存在的問題是：a. 對高溫熱源的溫度要求高，一般在200℃以上，且熱能轉化效率偏低，熱能轉化效率普遍在15%至35%；b. 冷凝裝置的熱排量較大，熱能浪費大，通過自然冷凝方式的冷凝速度慢，而采用主動冷凝方式（風機風冷或液泵水冷）需額外功耗；c.渦輪機容易出現泄漏工質的問題；d.渦輪轉速不穩定，且容易出現卡死問題；e.集熱裝置的集熱效果不佳，外界余熱吸收率小，f. 工質氣化溫度不穩定，工質冷凝效果不佳，工質容易變質或出現雜質；g.現有設備體積較大。
技術實現思路
本專利技術所要實現的目的是：減小的熱排量和熱能浪費，提高熱能轉化效率，穩定工質氣化溫度和工質流速，改善工質品質，防止工質變質，改善渦輪結構，避免渦輪泄露以及轉速不穩，改進冷凝裝置，加快冷凝速率；以解決上述
技術介紹
中現有熱能設備所存在的：熱能轉化效率低，工質氣化溫度不穩定，工質冷凝效果不佳，工質容易變質或出現雜質，渦輪機容易出現工質泄漏，渦輪轉速不穩定、以及容易出現卡死，冷凝裝置的熱能浪費大、冷凝速率慢或需額外功耗等問題。為解決其技術問題本專利技術所采用的技術方案為：一種基于多級增壓冷凝的油田廢氣熱能動力系統，包括集熱裝置、氣化裝置、渦輪機、油田廢氣燃燒裝置、冷凝裝置、循環管道、循環工質和單向液壓泵，氣化裝置、渦輪機、冷凝裝置和單向液壓泵依次通過循環管道實現循環聯通，循環管道內含有循環工質，集熱裝置安裝在氣化裝置外部，用于氣化裝置內工質的氣化供熱；其特征是：油田廢氣燃燒裝置包括廢氣進氣口、油田廢氣引風機、廢氣燃燒室、持續導火器和熱氣排出管，廢氣進氣口、廢氣燃燒室和熱氣排出管依次聯通，油田廢氣引風機安裝在廢氣進氣口，持續導火器安裝在廢氣燃燒室內，所述持續導火器為持續放電火花塞或熱絲網，熱氣排出管聯通到集熱裝置；所述冷凝裝置包括冷凝管、散熱扇和多個增壓機構，散熱扇安裝在冷凝管上方或下方，增壓機構逐級均勻分布在冷凝管中部，所述增壓機構包括增壓缸、活塞、偏心輪、進氣口、出氣口、單向進氣閥，單向出氣閥和可調氣壓閥，活塞安裝在增壓缸內，活塞通過推桿由偏心輪帶動，增壓缸底部設置有進氣口和出氣口，進氣口處安裝有單向進氣閥，出氣口安裝有單向出氣閥和可調氣壓閥；采用該結構可降低渦輪機出口處的壓強，增大渦輪機進氣處與出氣處的壓差，從而增大膨脹氣體在渦輪機中做功量，并降低膨脹氣體的溫度，因而，該結構可產生較好的冷凝效果，并提高熱能動力系統的熱能轉化率。作為進一步優化，氣化裝置與冷凝裝置之間還設置有雜質過濾泵。作為進一步優化，集熱裝置包括上罩和下罩，下罩中部開設加熱口，上罩和下罩分別位于上、下方，上罩與下罩間為集熱腔，集熱裝置的上罩下部分布有多層上罩突環，集熱裝置的下罩上部分布有多層下罩突環，上罩突環與下罩突環錯開，氣化裝置位于集熱腔內。作為上述方案的進一步優化，氣化裝置包括氣化腔，氣化腔為氣化裝置內工質實現氣化的空腔，氣化裝置位于集熱腔內，氣化腔呈錐型空腔。作為上述方案的進一步優化，所述氣化裝置還包括預熱腔，預熱腔與氣化腔相聯通，預熱腔位于氣化腔前端，預熱腔用于工質的預熱。作為上述方案的進一步優化，所述預熱腔為螺旋管型空腔，氣化腔為球型空腔。作為上述方案的進一步優化，所述預熱腔與氣化腔之間還設置有霧化嘴，霧化嘴用于將預熱腔中的液態工質進行霧化，噴入氣化腔內。作為上述方案的進一步優化，所述氣化腔為橢圓型空腔。作為上述方案的進一步優化，所述氣化腔成錐型，氣化腔的水平截面呈藕孔狀。作為上述方案的進一步優化，所述氣化腔成多邊錐型，氣化腔的水平截面均呈蜂窩孔狀。作為上述方案的進一步優化，所述預熱腔螺旋盤繞在集熱裝置周邊，用于吸收集熱裝置周邊的廢熱。作為上述方案的進一步具體優化，渦輪機為常規的蒸汽渦輪機。作為上述方案的進一步具體優化，渦輪機為包含多級葉片的蒸汽渦輪機。作為上述方案的進一步具體優化，渦輪機為特斯拉渦輪機。作為上述方案的進一步具體優化，渦輪機為離心式渦輪機。作為上述方案的進一步具體優化，所述渦輪機的排氣口處設置有預冷凝器；采取該結構可增大進氣口與排氣口的壓差，提高渦輪機的轉化效率。作為上述方案的進一步具體優化，所述預冷凝器包括工質導通管和冷凝吸熱管，工質導通管用于連通排氣口和循環管道，冷凝吸熱管用于吸收工質導通管內工質的熱量，工質導通管與冷凝吸熱管螺旋并列接觸，冷凝吸熱管內為吸熱流體，為增大冷凝效率，吸熱流體的流動方向與工質導通管內工質的流動方向相反。作為上述方案的進一步具體優化，所述冷凝吸熱管可以采用聯通單向液壓泵與氣化裝置之間的循環管道；由于單向液壓泵與氣化裝置之間的循環管道需要吸熱，而工質導通管內工質需要排熱，該結構較大程度的循環利用循環管道內工質熱量，增大熱轉化效率。作為上述方案的進一步具體優化，所述冷凝管成斜型分布。作為上述方案的進一步具體優化，所述冷凝管成垂直或水平分布。作為上述方案的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于多級增壓冷凝的油田廢氣熱能動力系統，包括集熱裝置（1）、氣化裝置（2）、渦輪機（3）、油田廢氣燃燒裝置（4）、冷凝裝置（5）、循環管道（6）、循環工質（7）和單向液壓泵（9），氣化裝置（2）、渦輪機（3）、冷凝裝置（5）和單向液壓泵（9）依次通過循環管道（6）實現循環聯通，循環管道（6）內含有循環工質（7），集熱裝置（1）安裝在氣化裝置（2）外部，用于氣化裝置（2）內工質的氣化供熱，其特征是：油田廢氣燃燒裝置（4）包括廢氣進氣口（41）、油田廢氣引風機（42）、廢氣燃燒室（43）、持續導火器（44）和熱氣排出管（45），進氣口（41）、廢氣燃燒室（43）和熱氣排出管（45）依次聯通，油田廢氣引風機（42）安裝在進氣口（41），持續導火器（44）安裝在廢氣燃燒室（43）內，所述持續導火器（44）為持續放電火花塞或熱絲網，熱氣排出管（45）聯通到集熱裝置（1），所述冷凝裝置（5）包括冷凝管（51）、散熱扇（52）和多個增壓機構(53），散熱扇（52）安裝在冷凝管（51）上方或下方，增壓機構(53）逐級均勻分布在冷凝管（51）中部，所述增壓機構(53）包括增壓缸(531）、活塞(532）、偏心輪(533）、進氣口(534）、出氣口(535）、單向進氣閥(536），單向出氣閥(537）和可調氣壓閥(538），活塞(532）安裝在增壓缸(531）內，活塞(532）通過推桿由偏心輪(533）帶動，增壓缸(531）底部設置有進氣口(534）和出氣口(535），進氣口(534）處安裝有單向進氣閥(536），出氣口(535）安裝有單向出氣閥(537）和可調氣壓閥(538），冷凝裝置（5）與氣化裝置（2）之間還設置有雜質過濾泵（8）。...
【技術特征摘要】
1.一種基于多級增壓冷凝的油田廢氣熱能動力系統，包括集熱裝置（1）、氣化裝置（2）、渦輪機（3）、油田廢氣燃燒裝置（4）、冷凝裝置（5）、循環管道（6）、循環工質（7）和單向液壓泵（9），氣化裝置（2）、渦輪機（3）、冷凝裝置（5）和單向液壓泵（9）依次通過循環管道（6）實現循環聯通，循環管道（6）內含有循環工質（7），集熱裝置（1）安裝在氣化裝置（2）外部，用于氣化裝置（2）內工質的氣化供熱，其特征是：油田廢氣燃燒裝置（4）包括廢氣進氣口（41）、油田廢氣引風機（42）、廢氣燃燒室（43）、持續導火器（44）和熱氣排出管（45），進氣口（41）、廢氣燃燒室（43）和熱氣排出管（45）依次聯通，油田廢氣引風機（42）安裝在進氣口（41），持續導火器（44）安裝在廢氣燃燒室（43）內，所述持續導火器（44）為持續放電火花塞或熱絲網，熱氣排出管（45）聯通到集熱裝置（1），所述冷凝裝置（5）包括冷凝管（51）、散熱扇（52）和多個增壓機構(53），散熱扇（52）安裝在冷凝管（51）上方或下方，增壓機構(53）逐級均勻分布在冷凝管（51）中部，所述增壓機構(53）包括增壓缸(531）、活塞(532）、偏心輪(533）、進氣口(534）、出氣口(535）、單向進氣閥(536），單向出氣閥(537）和可調氣壓閥(538），活塞(532）安裝在增壓缸(531）內，活塞(532）通過推桿由偏心輪(533）帶動，增壓缸(531）底部設置有進氣口(534）和出氣口(535），進氣口(534）處安裝有單向進氣閥(536），出氣口(535）安裝有單向出氣閥(537）和可調氣壓閥(538），冷凝裝置（5）與氣化裝置（2）之間還設置有雜質過濾泵（8）。2.根據權利要求1所述的基于多級增壓冷凝的油田廢氣熱能動力系統，其特征是：所述增壓機構(53）還包括壓差感應器(533）和自動控制器(534），自動控制器(534）通分析壓差感應器(533）的信號對渦輪調壓器(...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭遠軍，
申請(專利權)人：郭遠軍，
類型：發明
國別省市：湖南;43
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