[發(fā)明專利]基于ORC的工業(yè)能源梯級利用供電系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112796845B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 楊東升;周博文;李廣地;金碩巍;王迎春;羅艷紅;楊波;鄭海洪
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01K11/02;F01K25/10;F01D15/10;F01D21/00;G06F30/27;G06F30/28;G06N3/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李梁

本發(fā)明提供一種基于ORC的工業(yè)能源梯級利用供電系統(tǒng)及方法，涉及工業(yè)能源利用技術(shù)領(lǐng)域。本系統(tǒng)包括余熱鍋爐發(fā)電設備和ORC發(fā)電設備、計算機、傳感器、AD轉(zhuǎn)換電路、DSP；本發(fā)明引入ORC發(fā)電系統(tǒng)，解決目前工業(yè)低溫余熱浪費的問題，同時在基于ORC的工業(yè)能源梯級利用供電系統(tǒng)中，優(yōu)化整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對解決工業(yè)整體余熱難題提供了一定的幫助，將能源梯級利用理論應用到工業(yè)實際生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)能源梯級利用理論與實際相結(jié)合；不僅具有一定的經(jīng)濟效益，還具有一定的社會效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)能源利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于ORC的工業(yè)能源梯級利用供電系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源短缺與環(huán)境污染的問題越來越嚴重，如何減少對化石能源的依賴程度是需要重點解決的問題。隨著能源技術(shù)的快速發(fā)展，各國都在積極開發(fā)如太陽能、風能、地熱能等新能源以及尋求新的節(jié)能技術(shù)。就目前來說，我國新能源技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的發(fā)展，但在節(jié)能技術(shù)環(huán)節(jié)相對薄弱，尤其在能源消耗比例較大的工業(yè)領(lǐng)域，每年依然有相當多的工業(yè)余熱直接排放。特別在鋼鐵、化工、電廠、石油等大型企業(yè)的生產(chǎn)過程中，其工業(yè)余熱排放更加嚴重。加強節(jié)能政策能力建設，以節(jié)約能源資源為經(jīng)濟工作的切入點，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，實現(xiàn)節(jié)能減排指標，已經(jīng)成為工業(yè)企業(yè)重要責任。而在工業(yè)余熱中可回收利用的余熱資源占比超過60%，回收潛力巨大，因此開展工業(yè)余熱資源回收利用，推動余熱利用設備節(jié)能技術(shù)發(fā)展已成為我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。同時對鋼鐵、化工電廠等大型工業(yè)企業(yè)，可以解決能源浪費問題，具有較大的經(jīng)濟和環(huán)保效益，促進工業(yè)發(fā)展具有重要意義。

目前解決工業(yè)余熱回收方式主要包括兩種。一種直接利用，通過換熱器將工業(yè)余熱傳導過去，雖然系統(tǒng)簡單，效率較高，但是由于傳熱溫差的原因，傳導過去的溫度較余熱溫度低，降低余熱溫度，同時一般工業(yè)企業(yè)在非供熱期間對熱負荷需求較少，導致其應用范圍受限。另一種則是轉(zhuǎn)換利用，通過余熱鍋爐發(fā)電技術(shù)，吸收工業(yè)余熱做功，從而產(chǎn)生電能，整體技術(shù)比較成熟，但是余熱鍋爐發(fā)電技術(shù)主要回收利用高溫度余熱的，而對于低溫度余熱則無法實現(xiàn)回收利用。同時在目前工業(yè)余熱回收的技術(shù)中，面對多溫度的工業(yè)余熱，大多數(shù)仍采用單機循環(huán)系統(tǒng)進行多溫度工業(yè)余熱的匹配和回收利用，余熱匹配性和梯級利用效率不強。同時大部分的工業(yè)余熱回收控制系統(tǒng)在出現(xiàn)余熱源擾動時，無法實時調(diào)整余熱回收設備跟蹤系統(tǒng)最佳運行值，導致工業(yè)余熱利用率低等現(xiàn)象。因此采用合理技術(shù)對工業(yè)能源余熱梯級利用進行優(yōu)化和控制具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于ORC（Organic Rankine Cycle，有機朗肯循環(huán)）的工業(yè)能源梯級利用供電系統(tǒng)及方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一方面，一種基于ORC的工業(yè)能源梯級利用供電系統(tǒng)，包括余熱鍋爐發(fā)電設備和ORC發(fā)電設備、計算機、傳感器、AD轉(zhuǎn)換電路、DSP；

所述傳感器包括溫度、壓力、功率傳感器，安裝于余熱鍋爐發(fā)電設備中的過熱器、汽輪機冷凝器位置和ORC發(fā)電設備中工質(zhì)泵、蒸發(fā)器、膨脹機、冷凝器位置，獲取ORC發(fā)電設備、余熱鍋爐設備基本運行數(shù)據(jù)，所述基本運行數(shù)據(jù)包括設備裝機容量、工質(zhì)類型、設計溫度、設備容積、冷凝器內(nèi)熱交換管長度和工業(yè)余熱數(shù)據(jù)，傳輸至所述AD轉(zhuǎn)換電路的輸入端，其輸出信號傳送至所述DSP，并通過GPRS無線傳輸至計算機；

所述計算機為系統(tǒng)軟件平臺，包括用戶登錄模塊、設備信息模塊、設備運行狀態(tài)模塊、歷史數(shù)據(jù)存儲與顯示分析模塊和報警模塊；