[實用新型]單級重力泵有機朗肯發電及供熱聯合系統

有效

• 申請號: 201420211814.5
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN203809072U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 史維秀;潘利生;李海
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: F01K17/02
• 分類號: F01K17/02;F01K25/08
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本實用新型屬于低品位熱能開發和回收利用領域，具體涉及一種單級重力泵有機朗肯發電及供熱聯合系統。

背景技術

能源需求不斷擴大和化石能源不斷減少的能源大背景下，包括低溫地熱能、低溫太陽熱能和低溫工業余熱廢熱能等在內的低品位能源的重視度逐漸提高。與常規的熱能發電技術相比，有機朗肯循環技術在低品位熱能開發和回收利用領域具有顯著優勢，能夠大幅度提升熱能利用效率。

有機朗肯循環所采用的有機工質一般包括HCFCs、HFC和HCs等，這些有機工質一般具有可燃性、高GDP性、高GWP性和毒性中的一個或多個缺點，有效的系統密封是系統安全運行和環境保護的保證。有機朗肯循環利用低沸點有機工質作為循環工質，在低溫條件下可以獲得較高的蒸汽壓力，推動膨脹機轉化為機械能用于直接發電，可以充分利用低品位熱源。

工質泵運動部件密封困難和效率低下是有機朗肯循環技術推廣的難點之一。采用單級重力泵有機朗肯發電及供熱聯合系統可以避免系統中工質泄露的問題，提供系統的循環動力壓頭，并將朗肯循環的冷凝熱用于加熱地板采暖系統的回水，提供供暖用熱水。聯合系統可以提高系統能源的利用率，對節能減排意義重大。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供一種單級重力泵有機朗肯發電及供熱聯合系統，通過有機工質的壓差代替了工質輸送設備-工質泵，解決密封困難問題，同時地板采暖閉環提高了能源的利用率。

本實用新型采用的技術方案具體為：單級重力泵有機朗肯發電及供熱聯合系統，包括由蒸發器、膨脹機和冷凝器依稀連接形成的循環發電閉環，所述膨脹機外接有發電機；所述冷凝器包括低沸點有機工質管路和循環水管路，低沸點有機工質在所述冷凝器中將熱量釋放給循環水；所述循環水管路通過調節閥連接有地板采暖管路，所述地板采暖管路通過循環水泵再與所述循環水管路相連接，形成地板采暖閉環；所述循環發電閉環和地板采暖閉環組成聯合系統。

所述有機工質為低沸點有機工質。

所述低沸點有機工質為氟利昂或者烷烴。

本實用新型產生的有益效果是：本實用新型提供的單級重力泵有機朗肯發電及供熱聯合系統可根據有機工質在氣態與液體狀態下的密度差，直接將熱能轉變為循環所需的壓差，回避了工質增壓及輸送設備的應用，具有提高循環效率的潛力，同時解決了增壓過程密封困難的問題；且地板采暖閉環充分利用了冷凝熱作為地板采暖熱源，二者的匹配進一步提高了能源利用率，具有良好適用性和潛在的價值。

附圖說明

當結合附圖考慮時，能夠更完整更好地理解本實用新型。此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。

圖1為常規有機朗肯循環工質循環狀態示意圖；

圖2為本實用新型單級重力泵有機朗肯發電及供熱聯合循環的發電循環的狀態示意圖；

圖3為本實用新型單級重力泵有機朗肯發電及供熱聯合系統的循環發電閉環的結構示意圖；

圖4為本實用新型單級重力泵有機朗肯發電及供熱聯合系統的結構示意圖。

圖中：1-蒸發器，2-膨脹機，3-發電機，4-冷凝器，5-有機工質管路，6-循環水管路，7-調節閥，8-地板采暖管路，9-循環水泵。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型的技術方案作進一步詳細的說明。

常規的有機朗肯循環中工質的循環過程如圖1所示：高溫高壓的有機工質進入膨脹機膨脹做功(1～2)，低溫低壓的氣態有機工質在冷凝器中冷卻凝結為低溫低壓的飽和液態工質(2～4)，飽和液態工質在工質泵中壓力升高(4～5)，在蒸發器中高壓低溫液態工質吸熱成為高溫高壓的過熱有機工質(5～1)，高溫高壓的氣態工質重新進入膨脹機完成一個循環。

單級重力泵有機朗肯發電循環中的工質循環過程如圖2所示，蒸發器1內產生的高溫高壓的氣態有機工質推動膨脹機2對外輸出軸功(1～2)，膨脹機2外界有發電機3，低溫低壓的氣態有機工質上升到達系統冷凝段(2～3)，低壓蒸汽在冷凝器4中被冷卻水冷卻凝結(3～5)，低壓液態的有機工質在重力作用下壓力升高并到達加熱段(5～6)，有機工質被熱源加熱成為飽和或者過熱的氣態有機工質(6～1)，高溫高壓的氣態有機工質進入膨脹機2完成一個發電循環。