[實用新型]單級重力泵有機(jī)朗肯發(fā)電及供熱聯(lián)合系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420211814.5
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN203809072U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史維秀;潘利生;李海
• 申請（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 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(wù)所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于低品位熱能開發(fā)和回收利用領(lǐng)域，具體涉及一種單級重力泵有機(jī)朗肯發(fā)電及供熱聯(lián)合系統(tǒng)。

背景技術(shù)

能源需求不斷擴(kuò)大和化石能源不斷減少的能源大背景下，包括低溫地?zé)崮堋⒌蜏靥枱崮芎偷蜏毓I(yè)余熱廢熱能等在內(nèi)的低品位能源的重視度逐漸提高。與常規(guī)的熱能發(fā)電技術(shù)相比，有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)在低品位熱能開發(fā)和回收利用領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢，能夠大幅度提升熱能利用效率。

有機(jī)朗肯循環(huán)所采用的有機(jī)工質(zhì)一般包括HCFCs、HFC和HCs等，這些有機(jī)工質(zhì)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(tǒng)密封是系統(tǒng)安全運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)的保證。有機(jī)朗肯循環(huán)利用低沸點有機(jī)工質(zhì)作為循環(huán)工質(zhì)，在低溫條件下可以獲得較高的蒸汽壓力，推動膨脹機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能用于直接發(fā)電，可以充分利用低品位熱源。

工質(zhì)泵運(yùn)動部件密封困難和效率低下是有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)推廣的難點之一。采用單級重力泵有機(jī)朗肯發(fā)電及供熱聯(lián)合系統(tǒng)可以避免系統(tǒng)中工質(zhì)泄露的問題，提供系統(tǒng)的循環(huán)動力壓頭，并將朗肯循環(huán)的冷凝熱用于加熱地板采暖系統(tǒng)的回水，提供供暖用熱水。聯(lián)合系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)能源的利用率，對節(jié)能減排意義重大。

實用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實用新型提供一種單級重力泵有機(jī)朗肯發(fā)電及供熱聯(lián)合系統(tǒng)，通過有機(jī)工質(zhì)的壓差代替了工質(zhì)輸送設(shè)備-工質(zhì)泵，解決密封困難問題，同時地板采暖閉環(huán)提高了能源的利用率。

本實用新型采用的技術(shù)方案具體為：單級重力泵有機(jī)朗肯發(fā)電及供熱聯(lián)合系統(tǒng)，包括由蒸發(fā)器、膨脹機(jī)和冷凝器依稀連接形成的循環(huán)發(fā)電閉環(huán)，所述膨脹機(jī)外接有發(fā)電機(jī)；所述冷凝器包括低沸點有機(jī)工質(zhì)管路和循環(huán)水管路，低沸點有機(jī)工質(zhì)在所述冷凝器中將熱量釋放給循環(huán)水；所述循環(huán)水管路通過調(diào)節(jié)閥連接有地板采暖管路，所述地板采暖管路通過循環(huán)水泵再與所述循環(huán)水管路相連接，形成地板采暖閉環(huán)；所述循環(huán)發(fā)電閉環(huán)和地板采暖閉環(huán)組成聯(lián)合系統(tǒng)。

所述有機(jī)工質(zhì)為低沸點有機(jī)工質(zhì)。

所述低沸點有機(jī)工質(zhì)為氟利昂或者烷烴。

本實用新型產(chǎn)生的有益效果是：本實用新型提供的單級重力泵有機(jī)朗肯發(fā)電及供熱聯(lián)合系統(tǒng)可根據(jù)有機(jī)工質(zhì)在氣態(tài)與液體狀態(tài)下的密度差，直接將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檠h(huán)所需的壓差，回避了工質(zhì)增壓及輸送設(shè)備的應(yīng)用，具有提高循環(huán)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(huán)充分利用了冷凝熱作為地板采暖熱源，二者的匹配進(jìn)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(dāng)結(jié)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(jìn)一步理解，實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。

圖1為常規(guī)有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)循環(huán)狀態(tài)示意圖；

圖2為本實用新型單級重力泵有機(jī)朗肯發(fā)電及供熱聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電循環(huán)的狀態(tài)示意圖；

圖3為本實用新型單級重力泵有機(jī)朗肯發(fā)電及供熱聯(lián)合系統(tǒng)的循環(huán)發(fā)電閉環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型單級重力泵有機(jī)朗肯發(fā)電及供熱聯(lián)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-蒸發(fā)器，2-膨脹機(jī)，3-發(fā)電機(jī)，4-冷凝器，5-有機(jī)工質(zhì)管路，6-循環(huán)水管路，7-調(diào)節(jié)閥，8-地板采暖管路，9-循環(huán)水泵。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

常規(guī)的有機(jī)朗肯循環(huán)中工質(zhì)的循環(huán)過程如圖1所示：高溫高壓的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功(1～2)，低溫低壓的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)在冷凝器中冷卻凝結(jié)為低溫低壓的飽和液態(tài)工質(zhì)(2～4)，飽和液態(tài)工質(zhì)在工質(zhì)泵中壓力升高(4～5)，在蒸發(fā)器中高壓低溫液態(tài)工質(zhì)吸熱成為高溫高壓的過熱有機(jī)工質(zhì)(5～1)，高溫高壓的氣態(tài)工質(zhì)重新進(jìn)入膨脹機(jī)完成一個循環(huán)。

單級重力泵有機(jī)朗肯發(fā)電循環(huán)中的工質(zhì)循環(huán)過程如圖2所示，蒸發(fā)器1內(nèi)產(chǎn)生的高溫高壓的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)推動膨脹機(jī)2對外輸出軸功(1～2)，膨脹機(jī)2外界有發(fā)電機(jī)3，低溫低壓的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)上升到達(dá)系統(tǒng)冷凝段(2～3)，低壓蒸汽在冷凝器4中被冷卻水冷卻凝結(jié)(3～5)，低壓液態(tài)的有機(jī)工質(zhì)在重力作用下壓力升高并到達(dá)加熱段(5～6)，有機(jī)工質(zhì)被熱源加熱成為飽和或者過熱的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)(6～1)，高溫高壓的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)2完成一個發(fā)電循環(huán)。