[發(fā)明專利]ORC發(fā)電系統(tǒng)及其發(fā)電方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310200243.5
• 申請(qǐng)日: 2013-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN103291392A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李炎;張有紅;肖峰;黃浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都昊特新能源技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): F01K25/08
• 分類號(hào): F01K25/08
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 李陽

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ORC發(fā)電系統(tǒng)及其發(fā)電方法。

背景技術(shù)

在冶金、化工、鋼鐵、石油、天然氣、水泥、玻璃、陶瓷、制糖、等行業(yè)工藝設(shè)備生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量低品位的工業(yè)廢氣及廢熱，以及地?zé)崮芤话愣继幱谥械蜏仡I(lǐng)域。中溫的溫度范圍一般為400-650℃，低溫一般指小于400℃的廢氣及廢熱溫度。

在中低溫領(lǐng)域采用傳統(tǒng)水介質(zhì)朗肯循環(huán)，由于水的沸點(diǎn)較高，氣化潛熱高，整個(gè)系統(tǒng)來自低溫?zé)嵩吹奈鼰崃繉⒂泻艽蟛糠钟衫淠鞣艧崂速M(fèi)，系統(tǒng)效率很低。且一般對(duì)低于150℃的低溫?zé)嵩礋o法回收發(fā)電利用。

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期就公開了一個(gè)上述ORC發(fā)電系統(tǒng)。以及中國專利公開號(hào)CN1950591A也公開了一個(gè)類似的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冷液體狀態(tài)，然后進(jìn)入與熱源相連的換熱器內(nèi)。通過上述循環(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)過長期使用后，內(nèi)部有機(jī)工質(zhì)發(fā)生損耗，無法及時(shí)補(bǔ)充。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種可提高熱能利用率的ORC發(fā)電系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

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)，循環(huán)泵和冷凝器，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，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。

通過設(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：所述換熱器的熱源入口處設(shè)置有均流裝置。

進(jìn)一步的是：所述動(dòng)力輸出裝置為ORC透平。

進(jìn)一步的是：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)。

本發(fā)明還提供了一種采用上述ORC發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，通過換熱器將系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)工質(zhì)加熱成氣態(tài)，通過氣態(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)力輸出裝置將做功后的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過回?zé)崞鞯牡谝粨Q熱道后進(jìn)入冷凝器冷卻成液態(tài)，液態(tài)有機(jī)工質(zhì)經(jīng)循環(huán)泵加壓形成過冷液態(tài)有機(jī)工質(zhì)，過冷液態(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)。

進(jìn)一步的是：所述冷凝器與循環(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，通過有機(jī)工質(zhì)補(bǔ)充裝置向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充有機(jī)工質(zhì)。

進(jìn)一步的是：所述換熱器的熱源入口處設(shè)置有均流裝置。

進(jìn)一步的是：所述動(dòng)力輸出裝置為ORC透平，所述ORC透平上通過設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)防止ORC透平內(nèi)部的有機(jī)工質(zhì)泄漏。

進(jìn)一步的是：系統(tǒng)內(nèi)的有機(jī)工質(zhì)的壓力大于等于系統(tǒng)外部壓力。

本發(fā)明的有益效果是：

1、可在中低溫領(lǐng)域回收廢氣中的熱能，可有效利用這部分熱能進(jìn)行發(fā)電。通過回?zé)崞骺沙浞只厥绽脛?dòng)力輸出裝置排出的有機(jī)工質(zhì)的剩余熱能。

2、通過儲(chǔ)液罐一方面可起到緩沖的作用，保證有機(jī)工質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)持續(xù)順暢的循環(huán)，另一方面還可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)及時(shí)補(bǔ)充有機(jī)工質(zhì)。