[實用新型]利用有機工質(zhì)無泵循環(huán)的發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020161547.0
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN211500735U
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙金樂;霍福強;張濤;畢勤成
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;H02K35/02;F22B3/04
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

一種利用有機工質(zhì)無泵循環(huán)的發(fā)電裝置，該裝置利用閃蒸噴射力與重力聯(lián)合驅(qū)動，關(guān)鍵部件為閃蒸噴射段、磁球運動段以及直線發(fā)電機，循環(huán)工質(zhì)為低沸點有機工質(zhì)。工質(zhì)在閃蒸噴射段被加熱，下磁球起止回閥作用；工質(zhì)受熱體積膨脹，推開上磁球，因壓力降低而閃蒸，閃蒸噴射力的動能驅(qū)動上磁球向上運動，使直線發(fā)電機繞組切割磁力線產(chǎn)生電流。工質(zhì)隨后進入儲液罐氣液分離，蒸氣在冷卻回路冷凝為液態(tài)流回儲液罐，工質(zhì)在重力作用下經(jīng)下降管再次充滿閃蒸噴射段。與傳統(tǒng)有機朗肯循環(huán)(ORC)系統(tǒng)相比，本裝置中的閃蒸噴射段取代了ORC的增壓泵，磁球運動段取代了膨脹機，具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、成本低的優(yōu)點，可應(yīng)用于中低溫余熱發(fā)電。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于中低溫熱源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用有機工質(zhì)無泵循環(huán)的發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

熱能是國民經(jīng)濟和人民生活中應(yīng)用最廣泛的能量形式，近年來很多學者對各種中低溫熱能的利用做了大量研究。這種中低溫能源種類繁多，總量巨大，包括各種工業(yè)余熱、太陽能、地熱、生物質(zhì)能、海洋溫差能和LNG冷能等。

目前針對地熱能、太陽能以及工業(yè)余熱等中低溫熱源利用方式主要包括有機朗肯循環(huán)、卡琳娜循環(huán)以及超臨界二氧化碳循環(huán)等幾大類。以上方式存在結(jié)構(gòu)復雜，發(fā)電效率低以及經(jīng)濟回收成本高的問題。因此研究使用閃蒸噴射力與重力聯(lián)合驅(qū)動的有機工質(zhì)無泵循環(huán)發(fā)電裝置，將中低溫、特別是低溫熱能高效轉(zhuǎn)換為電能對能源的利用和發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了避免傳統(tǒng)有機朗肯循環(huán)中增壓泵以及膨脹機的軸向密封難而產(chǎn)生的工質(zhì)泄露問題，本實用新型的目的在于提供一種利用有機工質(zhì)無泵循環(huán)的發(fā)電裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易實施的優(yōu)點，特別是無泵循環(huán)可保證低溫余熱高效轉(zhuǎn)換為電能。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為：

一種利用有機工質(zhì)無泵循環(huán)的發(fā)電裝置，包括由閃蒸噴射段1、磁球運動段2、儲液罐3和下降段4依次連通形成的主回路以及由儲液罐3上部經(jīng)由向下傾斜管道連接至翅片管10，翅片管10再由管道連接至儲液罐3形成的冷卻回路；所述閃蒸噴射段1下端布置有下噴嘴5與下磁球6形成止回閥，限制蒸氣只能向上運動；閃蒸噴射段1上端布置的上噴嘴7與上磁球8形成閃蒸噴嘴，使蒸氣驅(qū)動上磁球8向上運動，上磁球8的運動空間為磁球運動段2，閃蒸噴射段1與其外部的管道形成套管式換熱器，換熱器殼側(cè)為熱源11；磁球運動段2末端為錐形漸擴段9，磁球運動段2外部纏繞直線發(fā)電機繞組12，直線發(fā)電機繞組12與整流電路13相連，整流電路13連接負載14，上磁球8、磁球運動段2、直線發(fā)電機繞組12和整流電路13組成直線發(fā)電機。

所述主回路內(nèi)的充灌低沸點有機工質(zhì)。

所述下噴嘴5和上噴嘴7均為縮放型噴嘴。

所述下磁球6和上磁球8均為強磁耐高溫型釹鐵硼磁球。

所述下磁球6和上磁球8的直徑小于磁球運動段2的管道內(nèi)徑。

所述翅片管10為矩形翅片管。

本實用新型一種利用有機工質(zhì)無泵循環(huán)的發(fā)電裝置的發(fā)電方法：