[實用新型]利用有機工質無泵循環的連續發電裝置

有效

• 申請號: 202020161551.7
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN211500736U
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 趙金樂;張濤;霍福強;畢勤成
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K23/02;F01K9/00;F01K11/02;F01K11/00;F01B29/00;F01B23/10;F01D15/10;F01D9/02;F22B3/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種利用有機工質無泵循環的連續發電裝置，屬于中低溫熱源發電技術領域，用于將70～400℃范圍內熱源的熱能通過動力循環轉換為電能。該裝置利用閃蒸噴射力與重力聯合驅動，裝置包括閃蒸噴射管束、磁球運動管束、儲液罐、直線發電機單元以及旋轉發電機單元。閃蒸噴射管束中的低沸點工質受熱沸騰后，下磁球起止回閥作用，工質沸騰膨脹的動能，驅動上磁球切割直線發電機繞組發電；同時，氣液混合物推動葉輪轉動，帶動旋轉發電機發電。當傳熱管中的低沸點工質受熱沸騰時，對于單個傳熱管，沸騰噴射過程是間歇的，而對于閃蒸噴射管束，葉輪可以連續轉動發電。與傳統有機朗肯循環相比，節省了泵功，具有效率高的優點，可應用于中低溫余熱發電。

技術領域

本實用新型屬于中低溫熱源發電技術領域，特別涉及一種利用有機工質無泵循環的連續發電裝置。

背景技術

熱能是國民經濟和人民生活中應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，包括各種工業余熱、太陽能、地熱、生物質能、海洋溫差能和LNG冷能等。隨著節能減排工作的大力推進，目前針對中高溫熱源，如工業余熱、太陽能聚光熱等都有較成熟的應用技術。針對中低溫熱源如淺表層地熱能、太陽能以及工業余熱等的利用率有待提高。

中低溫熱源的熱功轉換主要方式之一是有機朗肯循環，常見的形式包含多層有機朗肯循環或者重力驅動有機朗肯循環，但其存在泵的功耗占比大所導致發電效率低下或者驅動力不足導致的系統高度過高的問題。

近年來，針對中低溫熱源的利用，相關學者還提出trilateral-flash循環，該循環由蒸發器、壓縮機以及膨脹機組成，其蒸發器中工質受熱后不會發生相變，而是當壓力達到一定值時，處于膨脹機入口的閥門打開，高溫高壓的液體通過噴嘴進入低壓環境，在噴嘴出口發生閃蒸產生射流推動膨脹機旋轉。由于該系統蒸發器中的工質每次加熱需到達一定壓力后，才可以開啟閥門發電，存在產生脈沖性電流的問題。

因此研究一種減少泵功、減小系統規模的連續發電系統具有重要的現實意義。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種利用有機工質無泵循環的連續發電裝置，具有結構簡單、效率高的優點。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種利用有機工質無泵循環的連續發電裝置，由有機工質封閉循環回路以及兩個發電單元組成；所述有機工質封閉循環回路包括閃蒸噴射管束1、磁球運動管束2、儲液罐3、下降管4和集箱5，閃蒸噴射管束1出口連接磁球運動管束2入口，磁球運動管束2出口全部連通儲液罐3入口，儲液罐3出口連接下降管4入口，下降管4出口連通集箱5入口，集箱5出口連通閃蒸噴射管束1入口；所述兩個發電單元包括直線發電機單元6與旋轉發電機單元7，其中直線發電機單元6由纏繞在磁球運動管束2外壁的直線發電機繞組8、與直線發電機繞組8連接的整流電路9以及與整流電路9連接的負載20組成，旋轉發電機單元7由置于儲液罐3中并位于磁球運動管束2正上方的葉輪10以及與葉輪10連接的旋轉發電機11組成；閃蒸噴射管束1放置于熱源12中，儲液罐3上方布滿冷凝毛細管13；閃蒸噴射管束1進出口設置下噴嘴14和上噴嘴15，下噴嘴14和上噴嘴15上分別放置下磁球16和上磁球17。

所述磁球運動管束2出口為錐形漸縮口18。

所述有機工質封閉循環回路中為低沸點有機工質19。

所述下噴嘴14和上噴嘴15均為縮放型噴嘴。

所述下磁球16和上磁球17均為強磁耐高溫型釹鐵硼磁球。

所述儲液罐3臨近下降管4的一側向下傾斜放置。

所述熱源12的溫度為70～400℃，介質類型不限于水、導熱油等物質。