專利名稱:一種采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，涉及低溫發(fā)電【技術領域】。該系統(tǒng)包括：航空渦輪透平膨脹設備、發(fā)電機、冷凝器、工質(zhì)泵、蒸發(fā)器和清洗裝置；所述航空渦輪透平膨脹設備、所述冷凝器、所述工質(zhì)泵和所述蒸發(fā)器通過工質(zhì)循環(huán)管道依次連接；所述冷凝器上設有冷卻水入口端和冷卻水出口端；所述冷凝器的冷卻水入口端和所述冷凝器的冷卻水出口端連接有冷卻水管道；所述冷凝器與所述清洗裝置并聯(lián)連接在所述冷卻水管道上，所述航空渦輪透平膨脹設備與所述發(fā)電機連接。本實用新型解決了ORC發(fā)電系統(tǒng)中冷凝器長期運行導致循環(huán)管道內(nèi)結垢和ORC發(fā)電系統(tǒng)熱電轉(zhuǎn)換效率低的問題。
【專利說明】一種采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及低溫發(fā)電【技術領域】，尤其是涉及一種采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]工業(yè)生產(chǎn)消耗大量的能源并產(chǎn)生廢熱，低溫余熱的回收利用受到許多限制。其中，有機朗肯循環(huán)((Organic Rankine Cycle,簡稱ORC)發(fā)電技術是目前回收低溫余熱用于發(fā)電的熱點技術。
[0003]在ORC發(fā)電機組中，膨脹機是核心關鍵設備。膨脹機的效率直接決定了 ORC發(fā)電系統(tǒng)的熱電轉(zhuǎn)換效率，但是現(xiàn)有的應用在ORC發(fā)電系統(tǒng)中的膨脹機存在如下問題:螺桿式膨脹機效率低，自耗電高，噪音大；汽輪機級數(shù)多，設計復雜，小功率時效率偏低，直接導致ORC發(fā)電系統(tǒng)熱電轉(zhuǎn)換效率低。
[0004]另外，ORC發(fā)電系統(tǒng)的效率還與熱源溫度和冷源溫度密切相關。然而在現(xiàn)有的ORC發(fā)電系統(tǒng)中冷凝器長期運行導致循環(huán)管道內(nèi)結垢，不僅降低冷凝器性能，還減小了系統(tǒng)發(fā)電量。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，解決上述問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型一種采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，采用的技術方案如下:
[0007]該系統(tǒng)包括:航空渦輪透平膨脹設備、發(fā)電機、冷凝器、工質(zhì)泵、蒸發(fā)器和清洗裝置；所述航空渦輪透平膨脹設備、所述冷凝器、所述工質(zhì)泵和所述蒸發(fā)器通過工質(zhì)循環(huán)管道依次連接；所述冷凝器的冷卻水入口端和冷卻水出口端分別連接有冷卻水管道；所述冷凝器與所述清洗裝置并聯(lián)連接在所述冷卻水管道上，所述航空渦輪透平膨脹設備與所述發(fā)電機連接。
[0008]優(yōu)選地，所述清洗裝置的清洗物質(zhì)的循環(huán)出口端與所述冷凝器的冷卻水入口端通過所述冷卻水管道連通；所述清洗裝置的清洗物質(zhì)的循環(huán)入口端與所述冷凝器的冷卻水出口端通過所述冷卻水管道連通。
[0009]優(yōu)選地，所述工質(zhì)泵和所述蒸發(fā)器之間還連接有預熱器，所述工質(zhì)循環(huán)管道穿過所述預熱器。
[0010]優(yōu)選地，熱源管道同時穿過所述蒸發(fā)器和所述預熱器。
[0011]優(yōu)選地，所述清洗裝置為膠球在線清洗裝置。
[0012]優(yōu)選地，所述航空渦輪透平膨脹設備包括:軸、軸承和渦輪；所述軸的一端連接所述發(fā)電機，所述軸的另一端連接所述渦輪，所述軸承與所述軸通過過盈配合或軸承套連接。
[0013]本實用新型的有益效果可以總結如下:
[0014]本實用新型的預熱器采用單相換熱對工質(zhì)加熱，蒸發(fā)器采用相變換熱對工質(zhì)加熱，這種采用預熱器和蒸發(fā)器各自最佳的換熱器形式，降低成本。
[0015]本實用新型采用的膠球在線清洗裝置，防止了冷凝器因結垢影響有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。
[0016]本實用新型采用航空渦輪提高了膨脹機的效率，同時兼顧成本，有效保證了透平等熵效率，提高ORC的熱力循環(huán)效率以及系統(tǒng)的整體熱電轉(zhuǎn)換效率，進一步保證了 ORC系統(tǒng)的效率。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)結構示意圖；
[0018]I表示膨脹機，2表示發(fā)電機，3表示冷凝器，4表示工質(zhì)泵，5表示預熱器，6表示蒸發(fā)器，7表示膠球在線清洗裝置，8表示冷卻水，9表示熱源；
[0019]圖2為航空渦輪透平膨脹機與發(fā)動機的連接示意圖；
[0020]1-1表示軸，1-2表示軸承，1-3表示渦輪，2表示發(fā)動機。
【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0022]參照圖1和圖2，一種采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括航空渦輪透平膨脹設備1、發(fā)電機2、冷凝器3、工質(zhì)泵4、蒸發(fā)器6和清洗裝置7 ;所述航空渦輪透平膨脹設備1、所述冷凝器3、所述工質(zhì)泵4和所述蒸發(fā)器6通過工質(zhì)循環(huán)管道依次連接；所述冷凝器3上設有冷卻水入口端和冷卻水出口端；所述冷凝器3的冷卻水入口端和所述冷凝器3的冷卻水出口端分別連接有冷卻水管道8 ;所述冷凝器3與所述清洗裝置7并聯(lián)連接在所述冷卻水管道8上，所述航空渦輪透平膨脹設備I還與所述發(fā)電機2連接。所述冷卻水的流向與工質(zhì)循環(huán)管道中工質(zhì)的流向相反，冷卻水用于冷卻工質(zhì)。
[0023]所述清洗裝置7為膠球在線清洗裝置，膠球的循環(huán)出口端與所述冷凝器3的冷卻水入口端通過所述冷卻水管道8連通；膠球的循環(huán)入口端與所述冷凝器3的冷冷卻水出口端通過所述冷卻水管道8連通。膠球在線清洗裝置7是將膠球在線清洗裝置中的膠球隨冷卻水送入冷凝器3，對冷凝器3的換熱管內(nèi)壁清洗后，膠球隨冷卻水流出，并被送回膠球在線清洗裝置7，實現(xiàn)了實時對冷凝器3的清洗，清除結垢，有效解決了因冷卻水通道結垢而造成的所述有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)效率低的問題。
[0024]所述工質(zhì)泵4和所述蒸發(fā)器6之間還連接有預熱器5，所述工質(zhì)循環(huán)管道穿過所述預熱器5。熱源管道9同時穿過所述蒸發(fā)器6和所述預熱器5。熱源管道9中熱源的流向與工質(zhì)循環(huán)管道中工質(zhì)的流向相反，向工質(zhì)循環(huán)管道中的工質(zhì)供熱。
[0025]所述航空渦輪透平膨脹設備I包括:軸1-1、軸承1-2和渦輪1-3 ;所述軸1_1的一端連接所述發(fā)電機2，所述軸1-1的另一端連接所述渦輪1-3，所述軸承1-2與所述軸1-1通過過盈配合或軸承套連接。所述渦輪1-3為可被工質(zhì)蒸汽驅(qū)動的渦輪，同時，所述渦輪1-3隨工質(zhì)的不同而進行相應的設計。
[0026]本使用新型中所述膠球在線清洗裝置7為市售產(chǎn)品。
[0027]本實用新型的工作原理為:液態(tài)工質(zhì)在工質(zhì)泵4的驅(qū)動下，先進入預熱器5，然后進入蒸發(fā)器6，被加熱成為飽和工質(zhì)蒸汽或過熱工質(zhì)蒸汽；然后工質(zhì)蒸汽進入航空渦輪透平膨脹機1，驅(qū)動渦輪做功，通過發(fā)電機2發(fā)電進行發(fā)電，隨后工質(zhì)進入冷凝器3，被冷卻成為液體工質(zhì)，再次進入工質(zhì)泵4，形成熱力循環(huán)。膠球在線清洗裝置7將膠球隨冷卻水送入冷凝器3，讓所述膠球隨著水流進入所述冷凝器3的每根冷凝管，通過膠球?qū)γ扛淠芄鼙诘牟粩嗄Σ?，徹底清洗管道中污垢和水藻，保持冷凝管長期清潔，提高所述有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的熱交換率，節(jié)省環(huán)保，對冷凝器3內(nèi)壁清洗除垢后，膠球隨冷卻水流出，并被送回膠球在線清洗裝置7進行清潔處理后，再重新循環(huán)對冷凝器3的清洗。
[0028]通過采用本實用新型公開的上述技術方案，得到了如下有益的效果:
[0029]本實用新型中預熱器采用單相換熱對工質(zhì)加熱，蒸發(fā)器采用相變換熱對經(jīng)過單相換熱的工質(zhì)加熱，采用預熱器和蒸發(fā)器各自最佳的換熱器形式，降低成本。本實用新型中膠球在線清洗裝置，及時清理冷凝器的換熱管內(nèi)壁的結垢，解決了因冷凝器的換熱管內(nèi)壁結垢降低系統(tǒng)效率的問題。本實用新型采用航空透平渦輪膨脹設備提高了膨脹機的效率，同時兼顧成本，有效保證了透平等熵效率，提高ORC的熱力循環(huán)效率以及系統(tǒng)的整體熱電轉(zhuǎn)換效率，進一步保證了 ORC系統(tǒng)的效率。同時，還因為航空渦輪透平膨脹設備可靠性高，設備壽命長，也進一步保證了 ORC系統(tǒng)的效率。
[0030]以上通過具體的和優(yōu)選的實施例詳細的描述了本實用新型，但本領域技術人員應該明白，本實用新型并不局限于以上所述實施例，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括航空渦輪透平膨脹設備(1)、發(fā)電機(2)、冷凝器(3)、工質(zhì)泵(4)、蒸發(fā)器(6)和清洗裝置(7);所述航空渦輪透平膨脹設備(I)、所述冷凝器(3)、所述工質(zhì)泵(4)和所述蒸發(fā)器(6)通過工質(zhì)循環(huán)管道依次連接；所述冷凝器(3)的冷卻水入口端和冷卻水出口端分別連接有冷卻水管道(8);所述冷凝器(3)與所述清洗裝置(7)并聯(lián)連接在所述冷卻水管道(8)上，所述航空渦輪透平膨脹設備(I)與所述發(fā)電機(2)連接。2.根據(jù)權利要求1所述采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述清洗裝置(7)的清洗物質(zhì)的循環(huán)出口端與所述冷凝器(3)的冷卻水入口端通過所述冷卻水管道(8)連通；所述清洗裝置(7)的清洗物質(zhì)的循環(huán)入口端與所述冷凝器(3)的冷卻水出口端通過所述冷卻水管道(8)連通。3.根據(jù)權利要求1所述采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述工質(zhì)泵(4)和所述蒸發(fā)器(6)之間還連接有預熱器(5)，所述工質(zhì)循環(huán)管道穿過所述預熱器(5)。4.根據(jù)權利要求3所述采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸發(fā)器(6)和所述預熱器(5)上連接熱源管道(9)同時穿過。5.根據(jù)權利要求1所述采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述清洗裝置(7)為膠球在線清洗裝置。6.根據(jù)權利要求1所述采用航空渦輪的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述航空渦輪透平膨脹設備(I)包括:軸(1-1)、軸承(1-2)和渦輪(1-3);所述軸(1-1)的一端連接所述發(fā)電機(2)，所述軸(1-1)的另一端連接所述渦輪(1-3)，所述軸承(1-2)與所述軸(1-1)通過過盈配合或軸承套連接。
【文檔編號】F01K15-00GK204267114SQ201420692911
【發(fā)明者】尚振杰, 張冬海, 況國華, 楊崇岳 [申請人]北京華航盛世能源技術有限公司