[實用新型]一種緊湊式有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2012-08-04
• 公開（公告）號: CN202851100U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王輝濤;葛眾;王華;黃峻偉;陳蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學
• 主分類號: F01K27/02
• 分類號: F01K27/02;F01D15/10;F22D11/06
• 代理公司: 暫無信息
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技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種緊湊式有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，屬于資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

中低溫熱能具有數(shù)量龐大、形式多樣、廣泛存在及回收難度較大等特點，包括了工業(yè)過程中的低溫余熱、地熱能、太陽能、生物質(zhì)能及液化天然氣（LNG）冷能等。僅就低溫余熱而言，據(jù)保守估計，我國的冶金行業(yè)就有約7000萬tce/a、溫度在350℃以內(nèi)的低溫余熱白白排放掉，其余如建材、化工及能源等生產(chǎn)過程中排放低溫余熱的數(shù)量更是驚人。利用數(shù)量龐大的低溫熱能資源每發(fā)1kWh電量，約可節(jié)約標煤0.4kg及4kg水的消耗，減少約1.1kg的CO₂、SO₂及氮氧化物等環(huán)害物質(zhì)的排放，同時可減輕電廠大量用煤造成的沿線交通、運輸及環(huán)境壓力，緩解電廠鍋爐灰渣的儲運壓力。我國政府本著對人類社會未來發(fā)展高度負責的精神，對國際社會做出了莊嚴承諾，制定了把“節(jié)能減排”作為基本國策的路線與方針。因此，研究利用低溫熱能發(fā)電的新技術(shù)不僅具有十分廣闊的發(fā)展前景和市場空間，而且順應(yīng)了國家及社會發(fā)展的客觀需要。?

為了高效、經(jīng)濟地利用低溫余熱或者更廣泛意義上的低溫熱能發(fā)電，早在1924年，有人就開始研究采用低沸點有機工質(zhì)二苯醚作為工質(zhì)的有機物朗肯循環(huán)（ORC）。由于低沸點工質(zhì)在低溫熱源加熱下產(chǎn)生較高壓力的蒸汽進入透平膨脹做功，能取得較高的能量轉(zhuǎn)換效率，ORC技術(shù)可廣泛地應(yīng)用于各種低溫熱能發(fā)電領(lǐng)域。隨著人們對世界性能源危機意識的加強，引起各國政府和能源科技工作者對新能源開發(fā)的普遍重視，并相繼投入大量的人力、物力，爭相研究開發(fā)ORC技術(shù)。先后開展這項研究工作的有美、日、以色列、意大利、德、法等西方發(fā)達國家。迄今為止，有機朗肯循環(huán)（ORCs）技術(shù)已被普遍確認為是用以實現(xiàn)中低溫熱能動力轉(zhuǎn)化的最有效的技術(shù)。?

但是由于中低溫熱能的低溫壓傳熱特性必然導(dǎo)致采用普通換熱器的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)備龐大、造價甚高，極大地妨礙了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。?

實用新型內(nèi)容

為克服設(shè)備龐大、造價甚高等問題，本實用新型提供一種緊湊式有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)。?

一種緊湊式有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括蒸汽發(fā)生器、供液調(diào)節(jié)閥、有機透平、發(fā)電機、回熱器、凝結(jié)器、儲液罐、冷卻塔、冷卻水循環(huán)泵、工質(zhì)加壓泵，所述蒸汽發(fā)生器上設(shè)熱源進口和出口，熱源進口的蒸汽發(fā)生器一側(cè)通過感溫包與有機透平和發(fā)電機相連，有機透平與回熱器相連，回熱器依次與凝結(jié)器和冷卻塔連接，冷卻塔的冷凝出口又通過冷卻水循環(huán)泵與凝結(jié)器連接，凝結(jié)器依次與回熱器及蒸汽發(fā)生器的熱源出口一側(cè)回路連接，并在凝結(jié)器和回熱器之間的回路設(shè)置儲液罐和工質(zhì)加壓泵，在回熱器和蒸汽發(fā)生器之間的回路設(shè)置供液調(diào)節(jié)閥。?

所述蒸汽發(fā)生器、凝結(jié)器及回熱器采用板式、板翅式、板殼式或螺旋板式的緊湊式換熱器。?

所述供液調(diào)節(jié)閥為內(nèi)平衡式、外平衡式或電子控制式調(diào)節(jié)閥。?

所述供液調(diào)節(jié)閥包括彈性金屬薄片、調(diào)節(jié)彈簧、閥芯、閥桿和感壓管，閥芯設(shè)置在閥桿上，閥桿上下分別與彈性金屬薄片和調(diào)節(jié)彈簧相連，供液調(diào)節(jié)閥內(nèi)部設(shè)置開閉口，感壓管與蒸汽發(fā)生器相連。?

彈性金屬薄片的上部腔體承受感溫包內(nèi)的壓力，在感溫包安裝合理的情況下，該壓力與蒸汽發(fā)生器出口溫度一一對應(yīng)。彈性金屬薄片下部承受兩個壓力的作用：（1）感受通過感壓管來的蒸汽發(fā)生器出口工質(zhì)的實際壓力；（2）由調(diào)節(jié)彈簧產(chǎn)生的彈力。當蒸汽發(fā)生器出口溫度偏低、過熱度達不到要求時，彈性金屬薄片下部承受的壓力便大于上部承受的壓力，彈性金屬薄片向上移動，帶動閥桿上移，閥芯向關(guān)閉方向移動，使進入蒸汽發(fā)生器的工質(zhì)流量減少，從而使蒸汽發(fā)生器出口溫度升高，過熱度達到設(shè)計要求；反之，當蒸汽發(fā)生器出口溫度偏高，過熱度超過要求時，彈性金屬薄片下部承受的壓力便小于上部承受的壓力，彈性金屬薄片向下移動，帶動閥桿下移，閥芯向開啟方向移動，使進入蒸汽發(fā)生器的工質(zhì)流量增加，從而使蒸汽發(fā)生器出口溫度降低，過熱度達到設(shè)計要求。這樣便可對蒸汽發(fā)生器出口工質(zhì)的溫度（過熱度）進行有效控制，從而確保透平的進氣參數(shù)了。?

本實用新型的工作原理為：中低溫液態(tài)熱源介質(zhì)與循環(huán)工質(zhì)在蒸汽發(fā)生器中換熱，使循環(huán)工質(zhì)蒸發(fā)，過熱蒸汽從蒸汽發(fā)生器出來后，進入到有機透平中膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機輸出電力；從有機透平排氣口出來的乏汽進入到回熱器，對從工質(zhì)加壓泵來的工質(zhì)進行預(yù)熱，之后乏汽進入凝結(jié)器，通過冷卻塔完成冷凝，冷凝液流入儲液罐，再被工質(zhì)加壓泵加壓輸送到供液調(diào)節(jié)閥入口，再進入蒸汽發(fā)生器。?