[實(shí)用新型]TR有機(jī)郎肯循環(huán)地?zé)岚l(fā)電裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220130147.9
• 申請(qǐng)日: 2012-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202579063U
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田海金;田衛(wèi)東;田旭東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 田海金;田衛(wèi)東;田旭東
• 主分類號(hào): F03G4/00
• 分類號(hào): F03G4/00;F01D15/10;F01K25/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，具體講是一種高效環(huán)保安全的TR有機(jī)郎肯循環(huán)地?zé)岚l(fā)電裝置。

背景技術(shù)

有機(jī)郎肯循環(huán)地?zé)岚l(fā)電是利用地下低品位地?zé)崮軇?dòng)力源發(fā)出高品位電能的新型發(fā)電技術(shù)。地?zé)崮苁莵?lái)自地球自身深處的熱能，是無(wú)污染的清潔能源，在熱量提取速度不超過(guò)補(bǔ)充的速度下，地?zé)崮苁侨≈槐M用之不竭的再生能源。相對(duì)于太陽(yáng)能和風(fēng)能的不穩(wěn)定性，地?zé)崮芤彩侨≈槐M的可靠的可再生能源。

隨著化石能源的緊缺、環(huán)境壓力的加大，人們對(duì)于清潔可再生綠色能源越來(lái)越重視，地?zé)岚l(fā)電是利用清結(jié)可再生綠色能源發(fā)電的理想模式之一。但地?zé)岚l(fā)電在我國(guó)熱利用技術(shù)發(fā)展中處于嚴(yán)重失衡狀態(tài)，我國(guó)大部分地區(qū)地?zé)豳Y源屬低溫地?zé)幔也亓烤薮螅鴩?guó)內(nèi)低溫地?zé)岚l(fā)電熱利用的關(guān)鍵技術(shù)卻甚缺，特別是低溫發(fā)電有機(jī)郎肯循環(huán)技術(shù)，國(guó)外向我國(guó)嚴(yán)格保密，致使我國(guó)低溫地?zé)岚l(fā)電30多年來(lái)徘徊不前，至今也無(wú)ORC裝置的專業(yè)設(shè)計(jì)和制造單位。一個(gè)典型的案例是：美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司(UTC)掌握全球地?zé)嶂械蜏乩玫南冗M(jìn)技術(shù)，我國(guó)的某油田與他們進(jìn)行技術(shù)合作，但技術(shù)上最終還必須依賴美國(guó)人，甚至連掉了螺絲釘都得打電話讓美國(guó)方面來(lái)人解決，一年要價(jià)30萬(wàn)美金。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為打破國(guó)外技術(shù)封鎖，采用有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)原理，以高效安全低沸點(diǎn)TR液體為工質(zhì)，設(shè)計(jì)成的一種雙循環(huán)低溫地?zé)岚l(fā)電裝置，也稱有機(jī)TR工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)。它用新研制的與環(huán)境友好的低沸點(diǎn)有機(jī)物TR工質(zhì)在流動(dòng)系統(tǒng)中從地?zé)崃黧w中獲得熱量，產(chǎn)生有機(jī)工質(zhì)蒸汽，進(jìn)而推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。其方案如下：

一種TR有機(jī)郎肯循環(huán)地?zé)岚l(fā)電裝置，由集熱蒸發(fā)器、透平膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器、回?zé)崞鳌?chǔ)液罐、工質(zhì)加壓泵、汲熱水泵、冷水泵、循環(huán)工質(zhì)管及各種管道構(gòu)成，其特征是集熱蒸發(fā)器由過(guò)熱水熱交換器和過(guò)工質(zhì)熱交換器組成，過(guò)熱水熱交換器通過(guò)輸熱水管道、汲熱水泵與地?zé)峋B接，地?zé)峋械牡蜏責(zé)崴?jīng)輸熱水管道進(jìn)入集熱蒸發(fā)器的過(guò)熱水熱交換器，將地?zé)崮軅鲗?dǎo)給過(guò)工質(zhì)熱交換器，使流經(jīng)過(guò)工質(zhì)熱交換器中的TR液體工質(zhì)迅速蒸發(fā)為工質(zhì)蒸汽。過(guò)工質(zhì)熱交換器的出口通過(guò)循環(huán)工質(zhì)管道與透平膨脹機(jī)連接，工質(zhì)蒸汽由循環(huán)工質(zhì)管道進(jìn)入透平膨脹機(jī)內(nèi)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。透平膨脹機(jī)通過(guò)循環(huán)工質(zhì)管道與回?zé)崞鞯娜肟谶B通，回?zé)崞鞯某隹谕ㄟ^(guò)循環(huán)工質(zhì)管道與冷凝器的進(jìn)氣口連通，冷凝器的出液口與儲(chǔ)液罐進(jìn)口連通，儲(chǔ)液罐的出口通過(guò)工質(zhì)加壓泵與回?zé)崞鞯倪M(jìn)液口連通，回?zé)崞鞯某鲆嚎谂c集熱蒸發(fā)器的過(guò)工質(zhì)熱交換器的進(jìn)口連通。由透平膨脹機(jī)膨脹后的排氣進(jìn)入回?zé)崞鳌⒃龠M(jìn)入冷凝器凝結(jié)成液體進(jìn)入儲(chǔ)液罐，再被工質(zhì)加壓泵加壓進(jìn)入回?zé)崞黝A(yù)熱后又進(jìn)入集熱蒸發(fā)器的過(guò)工質(zhì)熱交換器，汲取過(guò)熱水熱交換器傳導(dǎo)來(lái)的地?zé)崮芾^續(xù)蒸發(fā)，完成一個(gè)循環(huán)，周而復(fù)始，發(fā)電機(jī)連續(xù)發(fā)電。

整個(gè)工質(zhì)循環(huán)回路為密閉狀態(tài)，TR液體工質(zhì)裝在整個(gè)工質(zhì)循環(huán)回路中。

所述的裝在整個(gè)工質(zhì)循環(huán)回路的TR液體介質(zhì)是新研制的高效安全低沸點(diǎn)無(wú)CFCs的有機(jī)液體工質(zhì)，外觀無(wú)色透明，易流動(dòng)，極易揮發(fā)，冰點(diǎn)-150℃，臨界溫度260℃，臨界壓力460Kpa，其換熱能力強(qiáng)，對(duì)于傳熱溫差小、換熱面積大的低溫地?zé)岚l(fā)電有機(jī)郎肯循環(huán)回路而言，是一關(guān)鍵物質(zhì)。

所述的冷凝器由兩組熱交換器組成，一組為過(guò)氣熱交換器，一組為過(guò)液熱交換器，在冷凝器中冷卻介質(zhì)為冷卻水或者空氣，冷卻介質(zhì)經(jīng)過(guò)過(guò)液熱交換器可以將透平排氣中的熱量帶走，被加熱的水經(jīng)排水管道排出可以綜合利用：為了提高冷凝器的工作效率冷凝器中裝有超導(dǎo)散熱裝置。采用冷卻水冷卻的特點(diǎn)是水溫低，在冷凝器中換熱系數(shù)高，可使動(dòng)力循環(huán)在比較低的凝結(jié)溫度下運(yùn)行，同時(shí)冷凝器的傳熱面積也可做小。在有河流的地方還可利用河水進(jìn)行工質(zhì)氣體冷卻凝結(jié)。

所述的回?zé)崞饔蓛山M熱交換器組成，一組為過(guò)氣熱交換器，一組為過(guò)液熱交換器，在回?zé)崞髦型钙脚艢鈱墓べ|(zhì)加壓泵來(lái)的液態(tài)工質(zhì)加熱后進(jìn)入集熱蒸發(fā)器，這樣可以降低集熱蒸發(fā)器的加熱負(fù)荷和冷凝器的冷卻負(fù)荷，提高系統(tǒng)的熱效率。

所述的儲(chǔ)液罐上安裝有超導(dǎo)散熱裝器，可以將儲(chǔ)液罐中TR液體工質(zhì)的熱量散發(fā)，降低集熱蒸發(fā)器的加熱負(fù)荷和冷凝器的冷卻負(fù)荷，提高系統(tǒng)的熱效率。

所述的透平膨脹機(jī)也可以是螺桿膨脹機(jī)，或者向心透平機(jī)，或者滾動(dòng)轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，或者渦旋式膨脹機(jī)。

TR有機(jī)郎肯循環(huán)地?zé)岚l(fā)電裝置可以充分利用地下低品位地?zé)崮茉锤咝拾l(fā)出高品位電能，安全、可靠、環(huán)保、無(wú)污染、發(fā)電穩(wěn)定、效率高，在目前全球性化石能源緊缺、環(huán)境壓力增大的背景下，利用巨大的地?zé)岚l(fā)電具有十分重要的意義。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的循環(huán)系統(tǒng)原理示意圖。