[發明專利]一種優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統

有效

• 申請號: 201310283465.8
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN104279013A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 尚振杰;張冬海;楊崇岳;況國華
• 申請（專利權）人: 北京華航盛世能源技術有限公司
• 主分類號: F01K27/02
• 分類號: F01K27/02
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 趙建剛

技術領域

本發明涉及余熱發電技術領域，尤其是涉及一種優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統。

背景技術

工業生產消耗大量的能源并產生廢熱。對于品味較高的余熱資源，由于能量轉化率高、綜合效益好等原因，已經得到了有效的回收利用。而對一些品味較低余熱資源的回收，則受到許多限制。

一般而言，余熱如果能被熱用戶直接利用，是最為經濟、方便的，比如預熱助燃空氣或燃氣、預熱或干燥物料、生產蒸汽或熱水，等等。在很多場合，附近沒有足夠的熱用戶，余熱發電就成為一種提高能源利用率的有效途徑。其中，由于系統簡單、發電效率相對較高等特點，有機朗肯循環(ORC)成為目前回收低溫余熱用于發電的熱點技術。

此外，ORC系統也應用于工業廢冷量(例如LNG冷量)的回收發電，其本質仍是余熱發電。

ORC系統的發電效率，與工質的蒸發溫度和冷凝溫度相關。根據熱力學理論，較高的工質蒸發溫度和較低的冷凝溫度可以提高循環的做功效率。

目前，對于單一熱源(和單一冷源)，通常設計單一ORC發電系統。工質能達到的蒸發溫度取決于熱源的進口溫度和出口溫度。對于相同的熱源進口溫度，較高的熱源出口溫度可以獲得較高的工質蒸發溫度，從而獲得較高的做功效率。

為了充分利用余熱資源，總是盡量降低熱源出口溫度。但是，如果可用熱源的出口溫度較低，將導致工質的蒸發溫度較低，系統將運行在較低的循環效率。

ORC系統的輸出功取決于兩方面：可用熱量和系統效率。為了增加可用熱量，必須降低熱源出口溫度；為了提高系統效率，必須提高工質蒸發溫度。對于傳統的單一ORC系統，這兩方面的要求一定程度上不可兼得。

上述對熱源的分析同樣適用于冷源。如果可用冷源的出口溫度較高，將導致工質的冷凝溫度較高，系統將運行在較低的循環效率。

發明內容

本發明的目的在于設計一種新型的優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，包括階梯壓力ORC發電機組、熱源和冷源，以及分別與所述熱源和所述冷源連通的熱源流道和冷源流道；所述階梯壓力ORC發電機組按其工作壓力從大到小依次包括第一級ORC發電機組、......第N級ORC發電機組，其中N為自然數，并且N大于等于2；每級所述ORC發電機組均包括熱源通道和冷源通道；

所述熱源流道與所述冷源流道的流向相反；

在所述熱源流道的流動方向上，所述第一級ORC發電機組、......所述第N級ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中，或者并聯連接在同一個熱源流道中，或者分別連接不同的熱源流道；

在所述冷源流道的流動方向上，所述第一級ORC發電機組、......所述第N級ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中，或者并聯連接在同一個冷源流道中，或者分別連接不同的冷源流道。

優選的，所述N等于2，所述階梯壓力ORC發電機組包括高壓ORC發電機組和低壓ORC發電機組；

在所述熱源流道的流動方向上，所述高壓ORC發電機組和所述低壓ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中，或者并聯連接在同一個熱源流道中，或者分別連接不同的熱源流道；

在所述冷源流道的流動方向上，所述高壓ORC發電機組和所述低壓ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中，或者并聯連接在同一個冷源流道中，或者分別連接不同的冷源流道。

優選的，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中；

在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中。

優選的，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中；

在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道并聯連接在同一個冷源流道中。

優選的，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道并聯連接在同一個熱源流道中；

在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中。

優選的，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中；