一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于有機朗肯循環(huán)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，尤其涉及一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]請參閱圖1，圖1為一個典型的有機朗肯循環(huán)(Organic Rankin Cycle，0RC)系統(tǒng)，包括膨脹機I’、發(fā)電機2’、蒸發(fā)器3’、液體栗4’、冷凝器5’。
[0003]低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體栗4，中被升壓;然后進入蒸發(fā)器3，被加熱汽化，直至成為過熱氣體(高溫高壓)后，進入膨脹機I’膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機2’發(fā)電。做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器5’被冷卻凝結(jié)成液體;再回到液體栗4’中，完成一個循環(huán)。
[0004]對于有機朗肯循環(huán)而言，熱流體和環(huán)境溫度之間的溫差越大，熱效率越高。然而，現(xiàn)有有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，只包括一組有機朗肯循環(huán)單元(即僅包括一個膨脹機、一個發(fā)電機、一個蒸發(fā)器、一個液體栗、一個冷凝器)；熱源通常只連接一個蒸發(fā)器，系統(tǒng)的熱效率還有待進一步提尚。
[0005]此外，由于膨脹機的大小有一定限制，為了能充分利用熱源的能量，一些系統(tǒng)中將若干組有機朗肯循環(huán)單元并聯(lián)，如圖2所示，但依然沒有解決系統(tǒng)熱效率較低的問題。
[0006]有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種新的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，以改進現(xiàn)有系統(tǒng)的缺陷。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，可大幅系統(tǒng)熱效率。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括:至少一第一 ORC子系統(tǒng)、至少一第二 ORC子系統(tǒng)；
[00?0] 所述第一ORC子系統(tǒng)包括第一蒸發(fā)器、第一預(yù)熱器、第一液體栗、第一冷凝器、第一膨脹機、第一發(fā)電機;第一蒸發(fā)器、第一預(yù)熱器、第一液體栗、第一冷凝器、第一膨脹機依次連接，第一膨脹機與第一蒸發(fā)器連接;第一膨脹機與第一發(fā)電機連接；
[0011]所述第二 ORC子系統(tǒng)包括第二蒸發(fā)器、第二預(yù)熱器、第二液體栗、第二冷凝器、第二膨脹機、第二發(fā)電機;第二蒸發(fā)器、第二預(yù)熱器、第二液體栗、第二冷凝器、第二膨脹機依次連接，第二膨脹機與第二蒸發(fā)器連接;第二膨脹機與第二發(fā)電機連接；
[0012]所述發(fā)電機為同步或者為異步雙出軸電機，第一ORC子系統(tǒng)與對應(yīng)的第二 ORC子系統(tǒng)共用一部發(fā)電機；
[0013]各個第一ORC子系統(tǒng)、第二ORC子系統(tǒng)中，部分或全部第一ORC子系統(tǒng)與對應(yīng)的第二ORC子系統(tǒng)共用同一個冷凝器；
[0014]所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)采用高溫?zé)崃黧w作為熱源，熱流體經(jīng)過第一蒸發(fā)器后，一部分經(jīng)過第一預(yù)熱器流出；另一部分進入第二ORC子系統(tǒng)，并依次通過第二ORC子系統(tǒng)的第二蒸發(fā)器與第二預(yù)熱器；
[0015]經(jīng)過所述第一ORC子系統(tǒng)、第二ORC子系統(tǒng)的熱流體混合后輸送出去，或單獨輸送出去；
[0016]所述第一預(yù)熱器出口設(shè)置第一調(diào)節(jié)閥門、第一溫度傳感器、第一控制器，第一控制器分別連接第一調(diào)節(jié)閥門、第一溫度傳感器。
[0017]一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括:至少一第一 ORC子系統(tǒng)、至少一第二 ORC子系統(tǒng)；
[00? 8] 所述第一ORC子系統(tǒng)包括第一蒸發(fā)器、第一預(yù)熱器、第一液體栗、第一冷凝器、第一膨脹機、第一發(fā)電機;第一蒸發(fā)器、第一預(yù)熱器、第一液體栗、第一冷凝器、第一膨脹機依次連接，第一膨脹機與第一蒸發(fā)器連接;第一膨脹機與第一發(fā)電機連接；
[0019]所述第二 ORC子系統(tǒng)包括第二蒸發(fā)器、第二預(yù)熱器、第二液體栗、第二冷凝器、第二膨脹機、第二發(fā)電機;第二蒸發(fā)器、第二預(yù)熱器、第二液體栗、第二冷凝器、第二膨脹機依次連接，第二膨脹機與第二蒸發(fā)器連接;第二膨脹機與第二發(fā)電機連接；
[0020]所述發(fā)電機為同步或者為異步雙出軸電機，第一ORC子系統(tǒng)與對應(yīng)的第二 ORC子系統(tǒng)共用一部發(fā)電機；
[0021]各個第一ORC子系統(tǒng)、第二ORC子系統(tǒng)中，部分或全部第一ORC子系統(tǒng)與對應(yīng)的第二ORC子系統(tǒng)共用同一個冷凝器；
[0022]所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)采用高溫?zé)崃黧w作為熱源，熱流體經(jīng)過第一蒸發(fā)器后，一部分經(jīng)過第一預(yù)熱器流出；另一部分進入第二ORC子系統(tǒng)，并依次通過第二ORC子系統(tǒng)的第二蒸發(fā)器與第二預(yù)熱器。
[0023]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，經(jīng)過所述第一ORC子系統(tǒng)、第二 ORC子系統(tǒng)的熱流體混合后輸送出去，或單獨輸送出去。
[0024]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述第一預(yù)熱器出口設(shè)置第一調(diào)節(jié)閥門、第一溫度傳感器、第一控制器，第一控制器分別連接第一調(diào)節(jié)閥門、第一溫度傳感器;第一溫度傳感器將第一預(yù)熱器出水溫度發(fā)送至第一控制器，第一控制器通過第一預(yù)熱器出水溫度來調(diào)整第一調(diào)節(jié)閥門的開度，從而調(diào)節(jié)進入第一預(yù)熱器以及進入第二蒸發(fā)器的流量比例。
[0025]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，實現(xiàn)當(dāng)?shù)谝籓RC子系統(tǒng)的第一預(yù)熱器熱流體流量減小時，第一預(yù)熱器出水溫度隨之降低，多余高品位熱水進入第二 ORC子系統(tǒng)的第二蒸發(fā)器，因其熱水溫度高，提高系統(tǒng)熱效率。
[0026]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，靈活調(diào)整不同ORC機組發(fā)電功率，并實現(xiàn)熱流體出口溫度控制。
[0027]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述熱流體為熱水或熱油。
[0028]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫模塊、智能調(diào)節(jié)模塊，智能調(diào)節(jié)模塊連接數(shù)據(jù)庫模塊；
[0029]所述數(shù)據(jù)庫模塊存儲歷史數(shù)據(jù)或/和優(yōu)選推薦數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)庫模塊存儲有:第一預(yù)熱器出水溫度、第一調(diào)節(jié)閥門的開度、進入第二蒸發(fā)器流量比例、第一 ORC子系統(tǒng)發(fā)電功率、第二 ORC子系統(tǒng)發(fā)電功率、系統(tǒng)熱效率；
[0030]所述智能調(diào)節(jié)模塊用以根據(jù)第一ORC子系統(tǒng)所需發(fā)電功率或/和第二 ORC子系統(tǒng)所需發(fā)電功率，結(jié)合數(shù)據(jù)庫模塊中的最接近的相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)閥門的開度；
[0031]所述智能調(diào)節(jié)模塊還對第一調(diào)節(jié)閥門的開度進行調(diào)節(jié)，計算對應(yīng)的系統(tǒng)熱效率，選擇滿足需求且系統(tǒng)熱效率最高的數(shù)據(jù)確定第一調(diào)節(jié)閥門的開度，并根據(jù)需求或外界環(huán)境變化自適應(yīng)調(diào)節(jié);如果熱效率最高的數(shù)據(jù)為新調(diào)節(jié)出的數(shù)據(jù)，則將該組數(shù)據(jù)記錄于數(shù)據(jù)庫模塊中。
[0032]本實用新型的有益效果在于:本實用新型提出的串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，可大幅提尚系統(tǒng)熱效率。
[0033]本實用新型通過調(diào)整預(yù)熱器與蒸發(fā)器流量比例，可以靈活調(diào)整不同ORC機組發(fā)電功率，并實現(xiàn)熱流體出口溫度控制。在熱流體同等溫降條件下，該利用方式相比單級利用方案，有效提高系統(tǒng)熱效率。
[0034]在單級ORC系統(tǒng)中，環(huán)境溫度或者冷源溫度決定了ORC的冷凝溫度，這時如果蒸發(fā)溫度越高，循環(huán)的熱效率越高。對于大流量、高溫降的熱流體，如果采用單級ORC系統(tǒng)，在同樣溫降的前提下，需要降低蒸發(fā)溫度，導(dǎo)致熱效率降低。如果采用串級ORC系統(tǒng)，則可大幅提高系統(tǒng)熱效率。根據(jù)熱源形式不同，在同樣條件下(冷源相同、溫降相同)熱效率可以提高10-15%。
【附圖說明】
[0035]圖1為現(xiàn)有有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的組成示意圖。
[0036]圖2為現(xiàn)有并聯(lián)有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的組成示意圖。
[0037]圖3為本實用新型串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的組成示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的優(yōu)選實施例。
[0039]實施例一
[0040]請參閱圖3，本實用新型揭示了一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括:至少一第一ORC子系統(tǒng)、至少一第二 ORC子系統(tǒng)。
[0041 ] 所述第一 ORC子系統(tǒng)包括第一蒸發(fā)器、第一預(yù)熱器、第一液體栗、第一冷凝器、第一膨脹機、第一發(fā)電機;第一蒸發(fā)器、第一預(yù)熱器、第一液體栗、第一冷凝器、第一膨脹機依次連接，第一膨脹機與第一蒸發(fā)器連接;第一膨脹機與第一發(fā)電機連接。
[0042]所述第二 ORC子系統(tǒng)包括第二蒸發(fā)器、第二預(yù)熱器、第二液體栗、第二冷凝器、第二膨脹機、第二發(fā)電機;第二蒸發(fā)器、第二預(yù)熱器、第二液體栗、第二冷凝器、第二膨脹機依次連接，第二膨脹機與第二蒸發(fā)器連接;第二膨脹機與第二發(fā)電機連接。
[0043]所述發(fā)電機為同步或者為異步雙出軸電機，第一ORC子系統(tǒng)與對應(yīng)的第二 ORC子系統(tǒng)共用一部發(fā)電機。
[0044]各個第一ORC子系統(tǒng)、第二ORC子系統(tǒng)中，部分或全部第一ORC子系統(tǒng)與對應(yīng)的第二ORC子系統(tǒng)共用同一個冷凝器。即第一冷凝器、第二冷凝器為同一冷凝器。
[0045]所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)采用高溫?zé)崃黧w作