一種采用航空渦輪的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及低溫發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種采用航空渦輪的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[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(jī)朗肯循環(huán)((Organic Rankine Cycle,簡(jiǎn)稱ORC)發(fā)電技術(shù)是目前回收低溫余熱用于發(fā)電的熱點(diǎn)技術(shù)。
[0003]在ORC發(fā)電機(jī)組中，膨脹機(jī)是核心關(guān)鍵設(shè)備。膨脹機(jī)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(yīng)用在ORC發(fā)電系統(tǒng)中的膨脹機(jī)存在如下問(wèn)題:螺桿式膨脹機(jī)效率低，自耗電高，噪音大；汽輪機(jī)級(jí)數(shù)多，設(shè)計(jì)復(fù)雜，小功率時(shí)效率偏低，直接導(dǎo)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(guān)。然而在現(xiàn)有的ORC發(fā)電系統(tǒng)中冷凝器長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致循環(huán)管道內(nèi)結(jié)垢，不僅降低冷凝器性能，還減小了系統(tǒng)發(fā)電量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用航空渦輪的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，解決上述問(wèn)題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型一種采用航空渦輪的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，采用的技術(shù)方案如下:
[0007]該系統(tǒng)包括:航空渦輪透平膨脹設(shè)備、發(fā)電機(jī)、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(shè)備、所述冷凝器、所述工質(zhì)泵和所述蒸發(fā)器通過(guò)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(shè)備與所述發(fā)電機(jī)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(guò)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(guò)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(yù)熱器，所述工質(zhì)循環(huán)管道穿過(guò)所述預(yù)熱器。
[0010]優(yōu)選地，熱源管道同時(shí)穿過(guò)所述蒸發(fā)器和所述預(yù)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(shè)備包括:軸、軸承和渦輪；所述軸的一端連接所述發(fā)電機(jī)，所述軸的另一端連接所述渦輪，所述軸承與所述軸通過(guò)過(guò)盈配合或軸承套連接。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果可以總結(jié)如下:
[0014]本實(shí)用新型的預(yù)熱器采用單相換熱對(duì)工質(zhì)加熱，蒸發(fā)器采用相變換熱對(duì)工質(zhì)加熱，這種采用預(yù)熱器和蒸發(fā)器各自最佳的換熱器形式，降低成本。
[0015]本實(shí)用新型采用的膠球在線清洗裝置，防止了冷凝器因結(jié)垢影響有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。
[0016]本實(shí)用新型采用航空渦輪提高了膨脹機(jī)的效率，同時(shí)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(jìn)一步保證了 ORC系統(tǒng)的效率。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型采用航空渦輪的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]I表示膨脹機(jī)，2表示發(fā)電機(jī)，3表示冷凝器，4表示工質(zhì)泵，5表示預(yù)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(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0022]參照?qǐng)D1和圖2，一種采用航空渦輪的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括航空渦輪透平膨脹設(shè)備1、發(fā)電機(jī)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(shè)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(guò)工質(zhì)循環(huán)管道依次連接；所述冷凝器3上設(shè)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(shè)備I還與所述發(fā)電機(jī)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(guò)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(guò)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(duì)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(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)對(duì)冷凝器3的清洗，清除結(jié)垢，有效解決了因冷卻水通道結(jié)垢而造成的所述有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)效率低的問(wèn)題。
[0024]所述工質(zhì)泵4和所述蒸發(fā)器6之間還連接有預(yù)熱器5，所述工質(zhì)循環(huán)管道穿過(guò)所述預(yù)熱器5。熱源管道9同時(shí)穿過(guò)所述蒸發(fā)器6和所述預(yù)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(shè)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(jī)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(guò)過(guò)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(dòng)的渦輪，同時(shí)，所述渦輪1-3隨工質(zhì)的不同而進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。
[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(shí)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(dòng)下，先進(jìn)入預(yù)熱器5，然后進(jìn)入蒸發(fā)器6，被加熱成為飽和工質(zhì)蒸汽或過(guò)熱工質(zhì)蒸汽；然后工質(zhì)蒸汽進(jìn)入航空渦輪透平膨脹機(jī)1，驅(qū)動(dòng)渦輪做功，通過(guò)發(fā)電機(jī)2發(fā)電進(jìn)行發(fā)電，隨后工質(zhì)進(jìn)入冷凝器3，被冷卻成為液體工質(zhì)，再次進(jìn)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(jìn)入所述冷凝器3的每根冷凝管，通過(guò)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(zhǎng)期清潔，提高所述有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的熱交換率，節(jié)省環(huán)保，對(duì)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(jìn)行清潔處理后，再重新循環(huán)對(duì)冷凝器3的清洗。
[0028]通過(guò)采用本實(shí)用新型公開的上述技術(shù)方案，得到了如下有益的效果:
[0029]本實(shí)用新型中預(yù)熱器采用單相換熱對(duì)工質(zhì)加熱，蒸發(fā)器采用相變換熱對(duì)經(jīng)過(guò)單相換熱的工質(zhì)加熱，采用預(yù)熱器和蒸發(fā)器各自最佳的換熱器形式，降低成本。本實(shí)用新型中膠球在線清洗裝置，及時(shí)清理冷凝器的換熱管內(nèi)壁的結(jié)垢，解決了因冷凝器的換熱管內(nèi)壁結(jié)垢降低系統(tǒng)效率的問(wèn)題。本實(shí)用新型采用航空透平渦輪膨脹設(shè)備提高了膨脹機(jī)的效率，同時(shí)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(jìn)一步保證了 ORC系統(tǒng)的效率。同時(shí)，還因?yàn)楹娇諟u輪透平膨脹設(shè)備可靠性高，設(shè)備壽命長(zhǎng)，也進(jìn)一步保證了 ORC系統(tǒng)的效率。
[0030]以上通過(guò)具體的和優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)的描述了本實(shí)用新型，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本實(shí)用新型并不局限于以上所述實(shí)施例，凡在本實(shí)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(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用航空渦輪的有機(jī)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(shè)備(1)、發(fā)電機(jī)(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(shè)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(guò)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(shè)備(I)與所述發(fā)電機(jī)(2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用航空渦輪的有機(jī)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(guò)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(guò)所述冷卻水管道(8)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用航空渦輪的有機(jī)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(yù)熱器(5)，所述工質(zhì)循環(huán)管道穿過(guò)所述預(yù)熱器(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用航空渦輪的有機(jī)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(yù)熱器(5)上連接熱源管道(9)同時(shí)穿過(guò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用航空渦輪的有機(jī)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(quán)利要求1所述采用航空渦輪的有機(jī)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(shè)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(jī)(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(guò)過(guò)盈配合或軸承套連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種采用航空渦輪的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，涉及低溫發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括：航空渦輪透平膨脹設(shè)備、發(fā)電機(jī)、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(shè)備、所述冷凝器、所述工質(zhì)泵和所述蒸發(fā)器通過(guò)工質(zhì)循環(huán)管道依次連接；所述冷凝器上設(shè)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(shè)備與所述發(fā)電機(jī)連接。本實(shí)用新型解決了ORC發(fā)電系統(tǒng)中冷凝器長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致循環(huán)管道內(nèi)結(jié)垢和ORC發(fā)電系統(tǒng)熱電轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題。
【IPC分類】F01K15-00, F01K11-00, F01K23-00
【公開號(hào)】CN204267114
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420692911
【發(fā)明人】尚振杰, 張冬海, 況國(guó)華, 楊崇岳
【申請(qǐng)人】北京華航盛世能源技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月15日
【申請(qǐng)日】2014年11月18日