[發(fā)明專(zhuān)利]用于海上平臺(tái)的ORC發(fā)電系統(tǒng)及其發(fā)電方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310200167.8
• 申請(qǐng)日: 2013-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103244213A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仵亞軍;李炎;趙學(xué)明;肖峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都昊特新能源技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01K25/08
• 分類(lèi)號(hào): F01K25/08;F01K11/00;F22B33/18
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 李陽(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)電系統(tǒng)和發(fā)電方法，尤其涉及一種用于海上平臺(tái)的ORC發(fā)電系統(tǒng)及其發(fā)電方法。

背景技術(shù)

從海岸上向海上平臺(tái)輸送電力，短距離是可以可行的。但是距離海岸線(xiàn)較遠(yuǎn)時(shí)，海上平臺(tái)的電力需求一般使用燃?xì)廨啓C(jī)滿(mǎn)足。燃?xì)廨啓C(jī)的排氣溫度相對(duì)較高，在滿(mǎn)負(fù)荷工況下，尾氣溫度約500℃。典型的燃?xì)廨啓C(jī)一般能夠?qū)⑺娜剂夏芰康?8-34%轉(zhuǎn)化為軸功率，其余部分的燃料能量則通過(guò)廢氣排放。這部分廢氣含有大量熱能，如不加以利用則造成嚴(yán)重浪費(fèi)。

ORC也就是有機(jī)朗肯循環(huán)，利用該技術(shù)設(shè)計(jì)成的發(fā)電系統(tǒng)為ORC發(fā)電系統(tǒng)。目前，現(xiàn)有的ORC發(fā)電系統(tǒng)一般包括兩個(gè)換熱器、一個(gè)動(dòng)力輸出裝置、與動(dòng)力輸出裝置相連的發(fā)電機(jī)和一個(gè)循環(huán)泵。例如《制冷學(xué)報(bào)》2012年2月第33卷第1期就公開(kāi)了一個(gè)上述ORC發(fā)電系統(tǒng)。以及中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN1950591A也公開(kāi)了一個(gè)類(lèi)似的ORC發(fā)電系統(tǒng)。上述這種發(fā)電系統(tǒng)中的各個(gè)裝置相連形成一個(gè)循環(huán)回路。有機(jī)介質(zhì)在這個(gè)回路中循環(huán)。其中一個(gè)換熱器與熱源相連進(jìn)行熱交換，將有機(jī)工質(zhì)加熱成蒸汽狀態(tài)，蒸汽狀態(tài)的有機(jī)介質(zhì)進(jìn)入動(dòng)力輸出裝置做功，動(dòng)力輸出裝置帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。有機(jī)工質(zhì)接著進(jìn)入另一個(gè)換熱器進(jìn)行冷凝形成液體，這個(gè)換熱器也就是冷凝器。被冷卻的有機(jī)工質(zhì)在循環(huán)泵的壓力作用下形成過(guò)冷液體狀態(tài)，然后進(jìn)入與熱源相連的換熱器內(nèi)。通過(guò)上述循環(huán)進(jìn)行發(fā)電。現(xiàn)有的這種發(fā)電系統(tǒng)存在以下不足：1、有機(jī)工質(zhì)在經(jīng)過(guò)動(dòng)力輸出裝置做功后還保留部分熱能，這些熱能由冷凝器放熱而浪費(fèi)掉，系統(tǒng)效率很低。2、系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，內(nèi)部有機(jī)工質(zhì)發(fā)生損耗，無(wú)法及時(shí)補(bǔ)充。3、沒(méi)有合適的ORC發(fā)電系統(tǒng)供海上平臺(tái)使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可充分利用海上平臺(tái)的熱能資源的用于海上平臺(tái)的ORC發(fā)電系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：用于海上平臺(tái)的ORC發(fā)電系統(tǒng)，包括與熱源相連的換熱器，動(dòng)力輸出裝置，與動(dòng)力輸出裝置的動(dòng)力輸出端相連的發(fā)電機(jī)，有機(jī)工質(zhì)循環(huán)泵，冷凝器，所述換熱器包括熱源入口、熱源出口、換熱器有機(jī)工質(zhì)入口和換熱器有機(jī)工質(zhì)出口，動(dòng)力輸出裝置包括輸出裝置有機(jī)工質(zhì)入口和輸出裝置有機(jī)工質(zhì)出口，換熱器有機(jī)工質(zhì)出口與輸出裝置有機(jī)工質(zhì)入口相連，冷凝器包括冷凝器有機(jī)工質(zhì)入口和冷凝器有機(jī)工質(zhì)出口，所述熱源包括鍋爐，所述鍋爐包括導(dǎo)熱油入口、導(dǎo)熱油出口、煙氣入口和煙氣出口，導(dǎo)熱油入口和導(dǎo)熱油出口之間設(shè)置有油道，煙氣入口和煙氣出口之間設(shè)置有用于煙氣與油道內(nèi)的導(dǎo)熱油進(jìn)行熱量交換的煙氣通道，鍋爐的導(dǎo)熱油出口通過(guò)三甘醇再沸器與換熱器的熱源入口相連，換熱器的熱源出口通過(guò)導(dǎo)熱油循環(huán)泵與鍋爐的導(dǎo)熱油入口相連；還包括回?zé)崞鳎責(zé)崞鞯牡谝挥袡C(jī)工質(zhì)入口與第一有機(jī)工質(zhì)出口之間設(shè)置有第一換熱道，回?zé)崞鞯牡诙袡C(jī)工質(zhì)入口與第二有機(jī)工質(zhì)出口之間設(shè)置有第二換熱道，回?zé)崞鞯牡谝挥袡C(jī)工質(zhì)入口與輸出裝置有機(jī)工質(zhì)出口相連，回?zé)崞鞯牡谝挥袡C(jī)工質(zhì)出口與冷凝器有機(jī)工質(zhì)入口相連，冷凝器有機(jī)工質(zhì)出口通過(guò)有機(jī)工質(zhì)循環(huán)泵與回?zé)崞鞯牡诙袡C(jī)工質(zhì)入口相連，回?zé)崞鞯牡诙袡C(jī)工質(zhì)出口與換熱器有機(jī)工質(zhì)入口相連。

上述系統(tǒng)可利用海上平臺(tái)燃機(jī)排放的煙氣進(jìn)行發(fā)電，將海上平臺(tái)的熱能用于發(fā)電以及促使三甘醇再沸器工作。可有效充分的利用海上平臺(tái)的熱能。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置回?zé)崞鳎蓪?dòng)力輸出裝置排出的有機(jī)工質(zhì)的剩余熱能進(jìn)行充分利用，利用這部分熱能可對(duì)過(guò)冷液態(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)行加熱。

進(jìn)一步的是：所述冷凝器與有機(jī)工質(zhì)循環(huán)泵之間還連接有儲(chǔ)液罐，所述儲(chǔ)液罐上設(shè)置有有機(jī)工質(zhì)補(bǔ)充裝置。

進(jìn)一步的是：所述換熱器包括串聯(lián)的預(yù)熱器和蒸發(fā)器，所述換熱器的熱源入口和換熱器有機(jī)工質(zhì)出口都設(shè)置在蒸發(fā)器上，換熱器的熱源出口和換熱器有機(jī)工質(zhì)入口都設(shè)置在預(yù)熱器上。

進(jìn)一步的是：所述動(dòng)力輸出裝置為ORC透平，所述ORC透平上設(shè)置有用于防止有機(jī)工質(zhì)泄漏的密封結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的是：所述換熱器的熱源出口與導(dǎo)熱油循環(huán)泵之間連接有儲(chǔ)油罐。

本發(fā)明還提供了一種采用上述用于海上平臺(tái)的ORC發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，先通過(guò)鍋爐使進(jìn)入鍋爐的導(dǎo)熱油吸收煙氣的熱量，接著使導(dǎo)熱油經(jīng)過(guò)三甘醇再沸器使三甘醇再沸器工作，然后導(dǎo)熱油進(jìn)入換熱器將系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)工質(zhì)加熱成氣態(tài)，導(dǎo)熱油從換熱器熱源出口流出后通過(guò)導(dǎo)熱油循環(huán)泵進(jìn)入鍋爐；氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)促使動(dòng)力輸出裝置做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，動(dòng)力輸出裝置排出的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)回?zé)崞鬟M(jìn)入冷凝器冷卻成液態(tài)，液態(tài)有機(jī)工質(zhì)經(jīng)有機(jī)工質(zhì)循環(huán)泵加壓形成過(guò)冷液態(tài)有機(jī)工質(zhì)，過(guò)冷液態(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入回?zé)崞鞯牡诙Q熱道后吸收回?zé)崞鞯牡谝粨Q熱道內(nèi)的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)的熱量，然后進(jìn)入換熱器內(nèi)。