[發明專利]用于油潤滑的膨脹機的快速油加熱的方法和裝置

有效

• 申請號: 201280021769.0
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN103562504A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 理查德·奧曼;安德烈亞斯·舒斯特;安德烈亞斯·西歇特
• 申請（專利權）人: 奧爾燦能源有限公司
• 主分類號: F01K13/02
• 分類號: F01K13/02;F01K25/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊生平;鐘錦舜

技術領域

本發明涉及用于在熱動力循環處理中的測定體積地（volumetrisch）工作的膨脹機的快速油加熱的方法和裝置。

背景技術

在現有技術中已知了膨脹機例如蒸汽渦輪機的運行，以及例如借助有機蘭金循環（ORC）方法，該方法用于利用有機介質、例如帶低蒸發溫度的有機介質產生電能，其中所述帶低蒸發溫度的有機介質在相同溫度下與作為工作介質的水相比通常具有較高的蒸發壓力。ORC設備是克勞修斯蘭金循環的一種實現方式，其中例如原理上通過工作介質的絕熱并且等壓的狀態變化來獲得電能。通過工作介質的蒸發、膨脹和接著的冷凝，在此獲得機械能并且轉換為電能。原則上，工作介質通過饋送泵被帶到工作壓力上，并且在蒸發器中給其輸送熱形式的能量，所述熱通過燃燒或者廢熱流來提供。工作介質從蒸發器中流出經由壓力管至膨脹機，在該膨脹機中工作介質被降壓到較低的壓力上。接著，被降壓的工作介質蒸汽流過在其中進行在蒸汽狀工作介質和冷卻介質之間的熱交換的冷凝器，由此冷凝出來的工作介質通過饋送泵在循環中被返回輸送給蒸發器。

膨脹機的特別的類型是測定體積地工作的膨脹機，其也被稱為排擠膨脹機（Verdraengungsexpansionsmaschinen）、包括工作腔并且在工作介質降壓時在該工作腔體積增加期間工作。該膨脹機例如以活塞膨脹機、螺旋膨脹機或者渦桿式開幅器的形式被實現。這種測定體積地工作的膨脹機尤其是使用在小功率級別（例如1至500kW電功率）的ORC系統中。然而，與渦輪機相反，測定體積地工作的膨脹機要求通過潤滑材料尤其是對活塞、或者膨脹腔的滾壓到彼此上的輪廓以及工作腔的滾動軸承和滑行壁進行潤滑。這樣，要求對支承部位和接觸的側面的潤滑。潤滑劑的使用有利地也導致膨脹機的工作腔的密封，由此在膨脹機內部很少蒸汽由于過流而逸出并且因此提高了效率。有利地，所述潤滑利用油來進行，其中油和新鮮蒸汽一起經過膨脹機，這使得接下來的油和蒸汽的分離成為必要的。

用于潤滑測定體積地工作的膨脹機的方法和裝置作為本發明的申請人的內部現有技術被記載在歐洲專利申請11000329.0中。

在圖1中示意性示出了該潤滑系統。按照一個例子，它包括潤滑劑分離器（例如油分離器）10，該潤滑劑分離器連接在提供完全或者部分地被蒸發的工作介質的蒸發器20和與發電機40共同作用地用于獲得電能的膨脹機30之間。在此，從摻有潤滑劑的工作劑的被輸送給膨脹機30的新鮮蒸汽中分離潤滑劑的至少一部分。在油分離器10中可以設置相應的分離板，使得在到達膨脹機30的工作介質中還存在足夠的潤滑劑（潤滑油）量，從而可以實現測定體積地工作的膨脹機30的工作腔的相互滾壓或滑行部分的可靠潤滑。代替地，潤滑劑的分離可以基本上在油分離器10中進行并且在進入到膨脹機30中之前可以又將合適量的潤滑劑輸送給工作介質的新鮮蒸汽。在油分離器10中收集分離出的潤滑油。因為其在穿流過蒸發器之后與工作介質一起被帶到高的溫度上，因此其在油分離器10中處于高壓下，從而其可以經由相應的管線自由地流向膨脹機30，以便在那里潤滑其相應的潤滑部位。例如當潤滑劑通過饋送泵50被輸送給蒸發器20時潤滑劑以溶解的形式存在于工作介質中。潤滑油一般具有相對于工作介質明顯提高的沸點溫度，使得其在穿過蒸發器20之后液化地以小液滴的形式存在于工作介質的工作蒸汽中。因為按照所描述的例子，在油分離器10中分離的潤滑油處于高壓力下，從而其可以通過壓力引起地自由地流向膨脹機30，而不存在為該潤滑劑提供另外的泵裝置的必要。此外，與當前的現有技術相比，通過油分離器10每秒鐘流過較少的蒸汽體積，從而油分離器10可以相對緊湊地被構造，由此得到空間節省和成本節省。此外，還減少了在膨脹機30之后的壓力損失并且在膨脹機30上的壓力差相比帶有連接在膨脹機30之后的油分離器10的傳統配置相比被增大，從而可以提高膨脹機30的效率。此外，潤滑劑直接保留在工作介質的新鮮蒸汽中或者在新鮮蒸汽溫度時被輸送給它，從而與當前現有技術相比使用潤滑劑不導致新鮮蒸汽溫度和新鮮蒸汽焓的降低。