一種自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法
【專利摘要】一種自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法，發(fā)電系統(tǒng)包括有機朗肯循環(huán)模塊、預(yù)熱器模塊以及調(diào)節(jié)模塊，有機朗肯循環(huán)模塊包括蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機及冷凝器，預(yù)熱器模塊包括第一級預(yù)熱器和第二級預(yù)熱器，第一級預(yù)熱器的一端連接于冷凝器，另一端連接于第二級預(yù)熱器，第二級預(yù)熱器連接于蒸發(fā)器，調(diào)節(jié)模塊包括第一分流器，第一分流器分別連接于第一自力式溫控閥和第二自力式溫控閥，第一自力式溫控閥連接于蒸發(fā)器與第一級預(yù)熱器之間，第一自力式溫控閥與第一分流器之間設(shè)有第二分流器，第二分流器連接于第二自力式溫控閥。本發(fā)明采用兩級預(yù)熱，通過吸收混合后熱源熱量來實現(xiàn)理想溫差匹配，提高了熱源熱量回收利用率。
【專利說明】
一種自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于低品位能源利用領(lǐng)域，特別是涉及一種自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展隨之帶來的是能源短缺及嚴重的環(huán)境污染，一方面在鋼鐵、建筑、交通等領(lǐng)域存在大量能源以熱量形式被排放，回收利用難度高；另一方面地?zé)崮堋⑻柲艿茸匀毁Y源的利用等級較低，無法合理利用。因此現(xiàn)如今，如何對能源進行合理利用，成為緩解我國能源及環(huán)境問題的重要途徑。
[0003]在低品位能源的回收利用中，有機朗肯循環(huán)因其工質(zhì)具有高壓低沸特點被廣泛利用，但針對多數(shù)熱源，在換熱過程中存在溫差不匹配問題，使能源回收率及系統(tǒng)性能均較低。若對換熱器內(nèi)的兩種工質(zhì)進行常規(guī)方法的換熱，效果較差。
[0004]因此，有必要設(shè)計一種更好的換熱系統(tǒng)，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種可對有機工質(zhì)進行梯級預(yù)熱，實現(xiàn)理想溫差匹配的自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括有機朗肯循環(huán)模塊、預(yù)熱器模塊以及調(diào)節(jié)模塊，所述有機朗肯循環(huán)模塊包括蒸發(fā)器，連接于所述蒸發(fā)器的膨脹機，設(shè)于所述膨脹機末端的發(fā)電機，以及連接于所述膨脹機的冷凝器，有機工質(zhì)于所述蒸發(fā)器內(nèi)與熱源換熱后進入所述膨脹機內(nèi)并帶動所述發(fā)電機發(fā)電，然后進入所述冷凝器，所述預(yù)熱器模塊包括第一級預(yù)熱器和第二級預(yù)熱器，所述第一級預(yù)熱器的一端連接于所述冷凝器，另一端連接于所述第二級預(yù)熱器，所述第二級預(yù)熱器連接于所述蒸發(fā)器，所述調(diào)節(jié)模塊包括設(shè)于所述蒸發(fā)器熱源進口端的第一分流器，所述第一分流器分別連接于第一自力式溫控閥和第二自力式溫控閥，所述第一自力式溫控閥連接于所述蒸發(fā)器熱源出口與所述第一級預(yù)熱器熱源進口之間，所述第一自力式溫控閥與所述第一分流器之間設(shè)有第二分流器，所述第二分流器連接于所述第二自力式溫控閥，所述第二自力式溫控閥連接于所述第一級預(yù)熱器熱源出口與所述第二級預(yù)熱器熱源進口之間。
[0008]進一步，所述蒸發(fā)器、所述第一級預(yù)熱器及所述第二級預(yù)熱器均為外殼內(nèi)管式換熱器。
[0009]進一步，所述有機工質(zhì)為中低溫環(huán)保制冷劑R245fa。
[0010]進一步，所述冷凝器連接有冷卻水進口，供冷卻水進入以冷卻所述有機工質(zhì)。
[0011]進一步，所述冷凝器與所述第一級預(yù)熱器之間設(shè)有第一工質(zhì)栗，所述第一級預(yù)熱器與所述第二級預(yù)熱器之間設(shè)有第二工質(zhì)栗。
[0012]—種基于上述自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，包括:有機工質(zhì)進入所述第一級預(yù)熱器內(nèi)與其中的熱源進行換熱后升溫，然后進入所述第二級預(yù)熱器，與其中的熱源進行換熱后升溫，然后進入所述蒸發(fā)器內(nèi)與初始熱源換熱，進而被加熱蒸發(fā)，形成高溫蒸汽，高溫蒸汽進入所述膨脹機中帶動所述發(fā)電機發(fā)電，然后工質(zhì)流入所述冷凝器被冷卻，進行下一輪循環(huán)換熱并發(fā)電，預(yù)熱過程中，所述第一自力式溫控閥感知所述第一級預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度，所述第二自力式溫控閥感知所述第二級預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度，并將信息反饋給所述第一分流器或/和所述第二分流器，所述第一分流器或/和所述第二分流器調(diào)節(jié)閥片開度大小，以調(diào)節(jié)熱源分流量，實現(xiàn)理想溫差匹配下?lián)Q熱。
[0013]進一步，所述蒸發(fā)器換熱后的熱源經(jīng)過所述第一自力式溫控器進入所述第一級預(yù)熱器內(nèi)，與其中的有機工質(zhì)換熱，所述第一級預(yù)熱器換熱后的熱源經(jīng)過所述第二自力式溫控閥進入所述第二級預(yù)熱器內(nèi)，與其中的有機工質(zhì)換熱。
[0014]進一步，當(dāng)所述第一預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度未達到所述第一自力式溫控閥所設(shè)定的溫度，而所述第二級預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度達到所述第二自力式溫控閥所設(shè)定的溫度時，開啟所述第一分流閥的第一管路，并關(guān)閉所述第二分流閥，將部分初始熱源通過所述第一管路引入所述第一自力式溫控閥內(nèi)混合升溫，然后進入所述第一級預(yù)熱器內(nèi)與所述有機工質(zhì)換熱。
[0015]進一步，當(dāng)所述第二預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度未達到所述第二自力式溫控閥所設(shè)定的溫度，而所述第一預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度達到所述第一自力式溫控閥所設(shè)定的溫度時，開啟所述第一分流閥的第二管路，并關(guān)閉所述第二分流閥，將部分初始熱源通過所述第二管路引入所述第二自力式溫控閥，然后進入所述第二級預(yù)熱器內(nèi)與所述有機工質(zhì)換熱。
[0016]進一步，當(dāng)所述第一預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度未達到所述第一自力式溫控閥所設(shè)定的溫度，同時所述第二預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度未達到所述第二自力式溫控閥所設(shè)定的溫度時，開啟所述第一分流閥的第一管路，并開啟所述第二分流閥，初始熱源通過所述第一管路到達所述第二分流閥并由所述第二分流閥分流，分流后部分熱源進入所述第一自力式溫控閥，部分熱源進入所述第二自力式溫控閥，再分別進入所述第一級預(yù)熱器和所述第二級預(yù)熱器內(nèi)換熱。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018]本發(fā)明自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，采用第一級預(yù)熱器和第二級預(yù)熱器對來自冷凝器的有機循環(huán)工質(zhì)進行兩級預(yù)熱，通過吸收混合后熱源熱量來實現(xiàn)理想溫差匹配，不僅提高了熱源熱量回收利用率，而且系統(tǒng)設(shè)計方案簡介實用；且采用調(diào)節(jié)模塊，使得進入第一級預(yù)熱器和第二級預(yù)熱器的熱源溫度和初始熱源流量作為控制量，可保持有機工質(zhì)流量不變，系統(tǒng)的控制量從有機朗肯循環(huán)內(nèi)部轉(zhuǎn)移到了外部，從而避免了過熱度的動態(tài)優(yōu)化計算、膨脹機流量調(diào)節(jié)和冷凝溫度控制等問題，不僅簡化了控制技術(shù)，而且提高了有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性;進一步說，該系統(tǒng)簡化了面向控制的熱力學(xué)動態(tài)建模的過程，且自力式溫控閥調(diào)試簡單，實現(xiàn)了在熱源溫度的不確定擾動作用下，理想溫差的匹配。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中，丨一蒸發(fā)器、2一膨脹機、3 一發(fā)電機、4 一冷凝器、5 一第一級預(yù)熱器、6 一第二級預(yù)熱器、7—第一工質(zhì)栗、8—第二工質(zhì)栗、9一第一自力式溫控器、10—第二自力式溫控器、11一第一分流器、12—第一管路、13—第二管路、14一第二分流器，圖中實線代表有機工質(zhì)回路，虛線代表熱源回路。
【具體實施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]需要說明，本發(fā)明實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關(guān)系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。
[0023]另外，在本發(fā)明中涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應(yīng)當(dāng)認為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護范圍之內(nèi)。
[0024]如圖1，本發(fā)明提供一種自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括有機朗肯循環(huán)模塊，預(yù)熱模塊以及調(diào)節(jié)模塊，通過預(yù)熱模塊預(yù)熱有機工質(zhì)，然后有機工質(zhì)進入有機朗肯循環(huán)模塊與熱源進行熱交換，使有機工質(zhì)被加熱蒸發(fā)，形成高壓蒸汽，進行發(fā)電，其中調(diào)節(jié)模塊則是用于調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度及熱源流量。
[0025]有機朗肯循環(huán)模塊包括蒸發(fā)器I，連接于蒸發(fā)器I的膨脹機2，設(shè)于膨脹機2末端的發(fā)電機3，以及連接于膨脹機2的冷凝器4，有機工質(zhì)于蒸發(fā)器I內(nèi)與熱源換熱后進入膨脹機2內(nèi)并帶動發(fā)電機3發(fā)電，然后進入冷凝器4冷卻，冷凝器4連接有冷卻水進口，供冷卻水進入以冷卻有機工質(zhì)。
[0026]預(yù)熱器模塊包括第一級預(yù)熱器5和第二級預(yù)熱器6，第一級預(yù)熱器5的一端連接于冷凝器4，冷凝器4的工質(zhì)出口側(cè)設(shè)有第一工質(zhì)栗7，第一級預(yù)熱器5的工質(zhì)進口連接于第一工質(zhì)栗7，在工質(zhì)由冷凝器4進入第一級預(yù)熱器5前，先由第一工質(zhì)栗7升壓。第一級預(yù)熱器5的另一端連接于第二級預(yù)熱器6，第二級預(yù)熱器6的工質(zhì)進口端與第一級預(yù)熱器5的工質(zhì)出口端之間設(shè)有第二工質(zhì)栗8，在工質(zhì)由第一級預(yù)熱器5進入第二級預(yù)熱器6前，先由第二工質(zhì)栗8升壓。第二級預(yù)熱器6工質(zhì)出口連接于蒸發(fā)器I的工質(zhì)進口，從而使工質(zhì)由冷凝器4被兩級預(yù)熱后進入蒸發(fā)器I內(nèi)與初始熱源換熱后被加熱蒸發(fā)，形成高壓蒸汽，進入膨脹機2并帶動發(fā)電機3發(fā)電，然后進入冷凝器4內(nèi)，再進行下一次循環(huán)加熱發(fā)電的過程。
[0027]在本實施例中，蒸發(fā)器1、第一級預(yù)熱器5及第二級預(yù)熱器6均為外殼內(nèi)管式換熱器，即工質(zhì)位于內(nèi)部管道內(nèi)，熱源位于外殼內(nèi)，兩者進行熱交換。有機工質(zhì)為中低溫環(huán)保制冷劑R245fa，在蒸發(fā)器I內(nèi)換熱后被加熱成為高壓蒸汽。
[0028]調(diào)節(jié)模塊包括設(shè)于蒸發(fā)器I熱源進口端的第一分流器11，第一分流器11分別連接于第一自力式溫控閥9和第二自力式溫控閥10，第一分流器11分流有第一管路12和第二管路13，第一管路12連接于第一自力式溫控閥9，第二管路13連接于第二自力式溫控閥10，第一自力式溫控閥9連接于蒸發(fā)器I熱源出口與第一級預(yù)熱器5熱源進口之間，第一自力式溫控閥9與第一分流器11之間的第一管路12上設(shè)有第二分流器14，第二分流器14連接于第二自力式溫控閥10，第二自力式溫控閥10連接于第一級預(yù)熱器5熱源出口與第二級預(yù)熱器6熱源進口之間。第一自力式溫控閥9用于感知第一級預(yù)熱器5熱源進口側(cè)溫度，第二自力式溫控閥10用于感知第二級預(yù)熱器6熱源進口側(cè)溫度，并將信息反饋給第一分流器11或/和第二分流器14，第一分流器11或/和第二分流器14調(diào)節(jié)閥片開度大小，以調(diào)節(jié)熱源分流量，從而實現(xiàn)理想溫差匹配下?lián)Q熱。
[0029]如圖1，圖1中實線代表有機工質(zhì)回路，虛線代表熱源回路。有機工質(zhì)于蒸發(fā)器I內(nèi)換熱后變?yōu)楦邏赫羝M入膨脹機2做功，帶動發(fā)電機3發(fā)電，隨后進入冷凝器4，冷凝后的有機工質(zhì)經(jīng)第一工質(zhì)栗7升壓后進入第一級預(yù)熱器5內(nèi)預(yù)熱，然后經(jīng)第二工質(zhì)栗8升壓后進入第二級預(yù)熱器6內(nèi)預(yù)熱，再進入蒸發(fā)器I內(nèi)與初始熱源換熱，進行循環(huán)發(fā)電的過程。
[0030]預(yù)熱過程中所使用的熱源是該發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部熱源或初始熱源，在蒸發(fā)器I內(nèi)釋放過熱量的熱源經(jīng)過第一自力式溫控閥9進入第一級預(yù)熱器8內(nèi)預(yù)熱有機工質(zhì)，當(dāng)蒸發(fā)器I熱源出口溫度低于第一自力式溫控閥9設(shè)定的溫度時，向第一分流器11發(fā)出反饋信息，第一分流器11開啟第一管路12，引出部分初始熱源至第一自力式溫控閥9，混合后的熱源溫度達到與第一級預(yù)熱器5內(nèi)有機工質(zhì)溫差理想匹配值，進行良好的換熱。
[0031]第一級預(yù)熱器5換熱后的熱源經(jīng)過第二自力式溫控閥10進入第二級預(yù)熱器6內(nèi)，與其中的有機工質(zhì)換熱，其中第二自力式溫控閥10和第二分流器14串聯(lián)于第一分流器11與第二級預(yù)熱器6熱源進口之間，當(dāng)?shù)谝患夘A(yù)熱器5換熱后的熱源溫度未達到第二自力式溫控閥10所設(shè)定的溫度時，將反饋信息發(fā)送給第一分流器11，第一分流器11開啟第二管路13，將部分初始熱源直接引入第二自力式溫控閥10處，實現(xiàn)理想溫差換熱，此時并不影響第一級預(yù)熱器5的正常工作。
[0032]第一分流器11和第二分流器14同時開啟時，可同時將初始熱源引入第一自力式溫控閥9和第二自力式溫控閥10，為第一級預(yù)熱器5和第二級預(yù)熱器6的換熱提供熱源。此時，進入第一自力式溫控閥9的初始熱源流量值要小于僅開啟第一分流器11時的流量，但并不影響理想匹配溫差。
[0033]上述發(fā)電系統(tǒng)原理簡單、易于實現(xiàn)，能夠有效提高熱源熱量利用率。當(dāng)設(shè)定第二級預(yù)熱器6工質(zhì)出口的有機工質(zhì)溫度對應(yīng)蒸發(fā)壓力下的飽和液態(tài)，且第一級預(yù)熱器5和第二級預(yù)熱器6各預(yù)熱有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)中有機工質(zhì)所需升溫值的一半，第一分流器11和第二分流器14的分流比例均為0.5時，本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)較基本有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)的(火用)損失由5098kW降低至2200kW，且通過第一自力式溫控閥9和第二自力式溫控閥10對第一分流器11和第二分流器14的反饋作用，使得第一級預(yù)熱器5或/和第二級預(yù)熱器6可單獨引入部分初始熱源，以進一步提尚系統(tǒng)性能。
[0034]本發(fā)明還提出一種基于上述自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法:有機工質(zhì)進入第一級預(yù)熱器5內(nèi)與其中的熱源進行換熱后升溫，然后進入第二級預(yù)熱器6，與其中的熱源進行換熱后升溫，然后進入蒸發(fā)器I內(nèi)與初始熱源換熱，進而被加熱蒸發(fā)，形成高溫蒸汽，高溫蒸汽進入膨脹機2中帶動發(fā)電機3發(fā)電，然后工質(zhì)流入冷凝器4被冷卻，進行下一輪循環(huán)換熱并發(fā)電，預(yù)熱過程中，第一自力式溫控閥9感知第一級預(yù)熱器5熱源進口側(cè)溫度，第二自力式溫控閥10感知第二級預(yù)熱器6熱源進口側(cè)溫度，并將信息反饋給第一分流器11或/和第二分流器14，第一分流器11或/和第二分流器14調(diào)節(jié)閥片開度大小，以調(diào)節(jié)熱源分流量，實現(xiàn)理想溫差匹配下?lián)Q熱。
[0035]本發(fā)明中熱源為一切以顯熱形式存在的低溫?zé)嵩矗绲責(zé)崴?。熱源進入蒸發(fā)器I與有機工質(zhì)換熱后，熱源通過蒸發(fā)器I熱源出口流出并經(jīng)過第一自力式溫控閥9進入第一級預(yù)熱器5內(nèi)，第一級預(yù)熱器5換熱后的熱源經(jīng)過第二自力式溫控閥10進入第二級預(yù)熱器6內(nèi)，可充分利用系統(tǒng)內(nèi)的熱源對有機工質(zhì)進行預(yù)熱，有效回收利用低品位能源。
[0036]在預(yù)熱過程中，第一自力式溫控閥9和第二自力式溫控閥10分別監(jiān)測第一級預(yù)熱器5熱源進口和第二級預(yù)熱器6熱源進口的溫度，并將反饋信息發(fā)送給第一分流器11和第二分流器14，控制調(diào)節(jié)第一分流器11和第二分流器14的開啟和關(guān)閉，從而將初始熱源引入第一級預(yù)熱器11或/和第二級預(yù)熱器14內(nèi)，以實現(xiàn)溫差匹配。
[0037]具體為，當(dāng)由蒸發(fā)器I流出的熱源到達第一預(yù)熱器5熱源進口側(cè)的溫度未達到第一自力式溫控閥9所設(shè)定的溫度，而第二級預(yù)熱器6熱源進口側(cè)溫度達到第二自力式溫控閥10所設(shè)定的溫度時，開啟第一分流閥11的第一管路12，并關(guān)閉第二分流閥14，將部分初始熱源通過第一管路12引入第一自力式溫控閥9內(nèi)混合升溫，然后進入第一級預(yù)熱器5內(nèi)與有機工質(zhì)換熱，使得第一級預(yù)熱器5在換熱過程中內(nèi)溫差匹配，此時不影響第二級預(yù)熱器6內(nèi)的正常工作。
[0038]當(dāng)?shù)诙A(yù)熱器6熱源進口側(cè)溫度未達到第二自力式溫控閥10所設(shè)定的溫度，而第一預(yù)熱器5熱源進口側(cè)溫度達到第一自力式溫控閥9所設(shè)定的溫度時，開啟第一分流閥11的第二管路13，并關(guān)閉第二分流閥14，將部分初始熱源通過第二管路13引入第二自力式溫控閥10，然后進入第二級預(yù)熱器6內(nèi)與有機工質(zhì)換熱，使得第二級預(yù)熱器6在換熱過程中內(nèi)溫差匹配，此時不影響第一級預(yù)熱器5內(nèi)的正常工作。
[0039]當(dāng)?shù)谝活A(yù)熱器5熱源進口側(cè)溫度未達到第一自力式溫控閥9所設(shè)定的溫度，同時第二預(yù)熱器6熱源進口側(cè)溫度未達到第二自力式溫控閥10所設(shè)定的溫度時，開啟第一分流閥11的第一管路12，并開啟第二分流閥14，初始熱源通過第一管路12到達第二分流閥14并由第二分流閥14分流，分流后部分熱源進入第一自力式溫控閥9，部分熱源進入第二自力式溫控閥10，再分別進入第一級預(yù)熱器5和第二級預(yù)熱器6內(nèi)換熱。
[0040]本發(fā)明的自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法，采用熱源部分引入的方式對蒸發(fā)器I內(nèi)釋放熱量后熱源溫度不足的情況進行補充，采用分流器以及自力式溫控閥進一步縮小熱源溫度與有機朗肯循環(huán)工質(zhì)溫差，不僅提高了熱源熱量回收利用率，而且設(shè)計方案簡捷實用;且熱源部分引入設(shè)計方案以初始熱源流量和預(yù)熱器入口溫度作為控制量，使得有機工質(zhì)流量可以保持不變，系統(tǒng)的控制量從有機朗肯循環(huán)內(nèi)部轉(zhuǎn)移到了外部，從而避免了過熱度的動態(tài)優(yōu)化計算、膨脹機流量調(diào)節(jié)和冷凝溫度控制等問題，不僅簡化了控制技術(shù)，而且提高了有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性;進一步說，該系統(tǒng)簡化了面向控制的熱力學(xué)動態(tài)建模的過程，且自力式溫控閥調(diào)試簡單，實現(xiàn)了在熱源溫度的不確定擾動作用下，理想溫差的匹配。
[0041]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括:有機朗肯循環(huán)模塊、預(yù)熱器模塊以及調(diào)節(jié)模塊，所述有機朗肯循環(huán)模塊包括蒸發(fā)器，連接于所述蒸發(fā)器的膨脹機，設(shè)于所述膨脹機末端的發(fā)電機，以及連接于所述膨脹機的冷凝器，有機工質(zhì)于所述蒸發(fā)器內(nèi)與熱源換熱后進入所述膨脹機內(nèi)并帶動所述發(fā)電機發(fā)電，然后進入所述冷凝器，所述預(yù)熱器模塊包括第一級預(yù)熱器和第二級預(yù)熱器，所述第一級預(yù)熱器的一端連接于所述冷凝器，另一端連接于所述第二級預(yù)熱器，所述第二級預(yù)熱器連接于所述蒸發(fā)器，所述調(diào)節(jié)模塊包括設(shè)于所述蒸發(fā)器熱源進口端的第一分流器，所述第一分流器分別連接于第一自力式溫控閥和第二自力式溫控閥，所述第一自力式溫控閥連接于所述蒸發(fā)器熱源出口與所述第一級預(yù)熱器熱源進口之間，所述第一自力式溫控閥與所述第一分流器之間設(shè)有第二分流器，所述第二分流器連接于所述第二自力式溫控閥，所述第二自力式溫控閥連接于所述第一級預(yù)熱器熱源出口與所述第二級預(yù)熱器熱源進口之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸發(fā)器、所述第一級預(yù)熱器及所述第二級預(yù)熱器均為外殼內(nèi)管式換熱器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述有機工質(zhì)為中低溫環(huán)保制冷劑R245fa。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述冷凝器連接有冷卻水進口，供冷卻水進入以冷卻所述有機工質(zhì)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述冷凝器與所述第一級預(yù)熱器之間設(shè)有第一工質(zhì)栗，所述第一級預(yù)熱器與所述第二級預(yù)熱器之間設(shè)有第二工質(zhì)栗。6.—種基于權(quán)利要求1所述的自調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，其特征在于，包括:有機工質(zhì)進入所述第一級預(yù)熱器內(nèi)與其中的熱源進行換熱后升溫，然后進入所述第二級預(yù)熱器，與其中的熱源進行換熱后升溫，然后進入所述蒸發(fā)器內(nèi)與初始熱源換熱，進而被加熱蒸發(fā)，形成高溫蒸汽，高溫蒸汽進入所述膨脹機中帶動所述發(fā)電機發(fā)電，然后工質(zhì)流入所述冷凝器被冷卻，進行下一輪循環(huán)換熱并發(fā)電，預(yù)熱過程中，所述第一自力式溫控閥感知所述第一級預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度，所述第二自力式溫控閥感知所述第二級預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度，并將信息反饋給所述第一分流器或/和所述第二分流器，所述第一分流器或/和所述第二分流器調(diào)節(jié)閥片開度大小，以調(diào)節(jié)熱源分流量，實現(xiàn)理想溫差匹配下?lián)Q熱。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)電方法，其特征在于:所述蒸發(fā)器換熱后的熱源經(jīng)過所述第一自力式溫控器進入所述第一級預(yù)熱器內(nèi)，與其中的有機工質(zhì)換熱，所述第一級預(yù)熱器換熱后的熱源經(jīng)過所述第二自力式溫控閥進入所述第二級預(yù)熱器內(nèi)，與其中的有機工質(zhì)換熱。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電方法，其特征在于:當(dāng)所述第一預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度未達到所述第一自力式溫控閥所設(shè)定的溫度，而所述第二級預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度達到所述第二自力式溫控閥所設(shè)定的溫度時，開啟所述第一分流閥的第一管路，并關(guān)閉所述第二分流閥，將部分初始熱源通過所述第一管路引入所述第一自力式溫控閥內(nèi)混合升溫，然后進入所述第一級預(yù)熱器內(nèi)與所述有機工質(zhì)換熱。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電方法，其特征在于:當(dāng)所述第二預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度未達到所述第二自力式溫控閥所設(shè)定的溫度，而所述第一預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度達到所述第一自力式溫控閥所設(shè)定的溫度時，開啟所述第一分流閥的第二管路，并關(guān)閉所述第二分流閥，將部分初始熱源通過所述第二管路引入所述第二自力式溫控閥，然后進入所述第二級預(yù)熱器內(nèi)與所述有機工質(zhì)換熱。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電方法，其特征在于:當(dāng)所述第一預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度未達到所述第一自力式溫控閥所設(shè)定的溫度，同時所述第二預(yù)熱器熱源進口側(cè)溫度未達到所述第二自力式溫控閥所設(shè)定的溫度時，開啟所述第一分流閥的第一管路，并開啟所述第二分流閥，初始熱源通過所述第一管路到達所述第二分流閥并由所述第二分流閥分流，分流后部分熱源進入所述第一自力式溫控閥，部分熱源進入所述第二自力式溫控閥，再分別進入所述第一級預(yù)熱器和所述第二級預(yù)熱器內(nèi)換熱。
【文檔編號】F01K25/10GK105927300SQ201610300382
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】楊新樂, 任姝, 李惟慷, 秘旭晴
【申請人】遼寧工程技術(shù)大學(xué)