CN103790661B - 一种相变热发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种相变热发电系统，主要由蒸发器、循环泵、储液罐、膨胀机、冷凝装置、连接管道和电路控制部分组成；所述蒸发器、膨胀机、储液罐、环泵二以及连接管道组成一个蒸发做功循环回路；所述储液罐、冷凝装置、循环泵一以及连接管道组成一个冷凝换热循环回路；所述电路控制部分控制着系统的运行动作。这种相变热发电能够充分利用热源进行发电，实现100℃~300℃工质区域的低温发电，能够使用铜铝等高传热系数的金属来传热，提高综合发电效率。

Description

一种相变热发电系统
技术领域
本发明属于发电技术，具体涉及一种相变热发电系统。
背景技术
化石能源日益锐减和化石燃料燃烧所引起的环境恶化等问题使人们意识到利用可再生能源和工业余热废热的重要性。太阳能、地热能、海洋温差能、工业余热废热等属于低品位热源，均可作为温差热发电装置的高温端的热源。
温差热发电技术是一种利用高、低温热源之间的温差，采用低沸点工作流体作为循环工质，在朗肯循环（Rankine Cycle，RC）基础上，用高温热源加热并蒸发循环工质产生的蒸汽推动透平发电的技术，其主要组件包括蒸发器、冷凝器、涡轮机以及工作流体泵。通过高温热源加热蒸发器内的工作流体并使其蒸发，蒸发后的工作流体在涡轮机内绝热膨胀，推动涡轮机的叶片而达到发电的目的，发电后的工作流体被导入冷凝器，并将其热量传给低温热源，因而冷却并再恢复成液体，然后经循环泵送入蒸发器，形成一个循环。
发明内容
本发明的目的在提供一种相变热发电系统，该系统使用低沸点氟利昂作为循环介质，实现100℃~300℃的低温发电，能够使用铜铝等高传热系数的金属来传热，提高综合发电效率。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种相变热发电系统，主要包括蒸发器（1）、冷凝装置（2）、储液罐（3）、循环泵一（4）、循环泵二（5）、膨胀机（6）、发电机（7）、连接管道和电路控制几个部分；所述储液罐（3）有四个外接接口，分别为接口一（31）、接口二（32）、接口三（33）和接口四（34）；所述储液罐（3）的接口一（31）和接口二（32）位于储液罐内液态工质的上部；所述储液罐（3）的接口三（33）和接口四（34）位于储液罐内液态工质的下部；所述膨胀机（6）连接于所述蒸发器（1）的循环工质的输出端与所述储液罐（3）的接口一（31）之间；所述膨胀机（6）的动子连接于发电机（7）；所述循环泵二（5）连接于所述蒸发器（1）的循环工质的输入端与所述储液罐（3）的接口四（34）之间；所述循环泵一（4）连接于所述冷凝装置（2）的循环工质的输出端与所述储液罐（3）的接口三（33）之间；所述储液罐（3）的接口二（32）连接于所述冷凝装置（2）的循环工质的输入端；这样所述蒸发器（1）、膨胀机（6）、储液罐（3）、循环泵二（5）以及连接管道组成一个蒸发做功循环回路；所述储液罐（3）、冷凝装置（2）、循环泵一（4）以及连接管道组成一个冷凝换热循环回路；所述电路控制部分控制着系统的运行动作。
以上所述蒸发器（1）采用换热效率比较好的微通道换热器。
以上所述膨胀机（6）是一个只有输入和输出端的全封闭发动机。
以上所述相变热发电系统是一个全封闭的循环系统。
以上所述相变热发电系统内部循环的工作介质是氟利昂。
以上所述冷凝装置（2）是风冷装置或者水冷装置。
本发明与现有技术相比，具有以下优势：
本相变热发电系统是采用真空焊接的全封闭系统，使用低温传热介质，在100℃~300℃工作区域的热发电，相对于现存热发电工作温度400℃，循环介质温度降低很多，能够使用铜铝等高传热系数的金属来传热，进一步又提高发电效率。
附图说明
图1为本发明的第一种实施方式的结构示意图。
图2为本发明的第二种实施方式的结构示意图。
图中编号：（1）蒸发器；（2）冷凝装置；（3）储液罐；（31）储液罐的外接接口一；（32）储液罐的外接接口二；（33）储液罐的外接接口三；（34）储液罐的外接接口四；（4）循环泵一；（5）循环泵二；（6）膨胀机；（7）发电机。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图做进一步说明。
实施例一
如图1所示的为本发明第一种实施方式的结构示意图，包括蒸发器（1）、冷凝装置（2）、储液罐（3）、储液罐的外接接口一（31）、储液罐的外接接口二（32）、储液罐的外接接口三（33）、储液罐的外接接口四（34）、循环泵一（4）、循环泵二（5）、膨胀机（6）、发电机（7）以及连接管道。所述储液罐（3）的接口一（31）和接口二（32）位于储液罐内液态工质的上部；所述储液罐（3）的接口三（33）和接口四（34）位于储液罐内液态工质的下部；所述膨胀机（6）连接于所述蒸发器（1）的循环工质的输出端与所述储液罐（3）的接口一（31）之间；所述膨胀机（6）的动子连接于发电机（7）；所述循环泵二（5）连接于所述蒸发器（1）的循环工质的输入端与所述储液罐（3）的接口四（34）之间；所述循环泵一（4）连接于所述冷凝装置（2）的循环工质的输出端与所述储液罐（3）的接口三（33）之间；所述储液罐（3）的接口二（32）连接于所述冷凝装置（2）的循环工质的输入端；这样所述蒸发器（1）、膨胀机（6）、储液罐（3）、循环泵二（5）以及连接管道组成一个蒸发做功循环回路；所述储液罐（3）、冷凝装置（2）、循环泵一（4）以及连接管道组成一个冷凝换热循环回路。
该系统工作时，储液罐（3）内的低温液态工质经循环泵二（5）的抽压力送入到蒸发器（1），蒸发器（1）与高温热源接触，低温液态工作介质在蒸发器（1）内吸收热量蒸发为高温气体，蒸发形成的高温气体和部分没有蒸发的高温液体在高速流动中相互混合形成高温气液二相流体，它们从蒸发器（1）流出进入膨胀机（6），由膨胀机（6）将热能转化为机械能，从而使膨胀机（6）动子旋转，膨胀机（6）在带动发电机（7）旋转，发电机（7）经过控制发出稳定的工频电力，提供为用户使用。由膨胀机（6）排出的做功后的低温气液二相流工质经储液罐的接口一（31）进入储液罐（3）内，并在储液罐（3）中完成气液分离，然后做功后的气态工质通过储液罐的接口二（32）进入冷凝装置（2）进行冷却，做功后的低温气态工质经冷却相变为低温液态工质，冷凝后的低温液态工质在循环泵一（4）的抽压力下经储液罐的接口三（33）送入储液罐（3），等待进入下一次循环过程。
实施例二
如图2所示的为本发明第二种实施方式的结构示意图，相比于实施例一中的图1，实施例二中不需要循环泵一（4），并且要求所述冷凝装置（2）位于蒸发器（1）的上部，且蒸发器（1）的顶部和冷凝装置（2）的底部之间一定要有一个落差；这样做功后的低温气态工质经在冷凝装置（2）内冷却相变为低温液态工质，由于重力的作用回到储液罐，实施例二中其他部件的启动和运行与实施例一相同。

Claims (6)

1.一种相变热发电系统，其特征在于，主要包括蒸发器（1）、冷凝装置（2）、储液罐（3）、循环泵一（4）、循环泵二（5）、膨胀机（6）、发电机（7）、连接管道和电路控制几个部分；所述储液罐（3）有四个外接接口，分别为接口一（31）、接口二（32）、接口三（33）和接口四（34）；所述储液罐（3）的接口一（31）和接口二（32）位于储液罐内液态工质的上部；所述储液罐（3）的接口三（33）和接口四（34）位于储液罐内液态工质的下部；所述膨胀机（6）连接于所述蒸发器（1）的循环工质的输出端与所述储液罐（3）的接口一（31）之间；所述膨胀机（6）的动子连接于发电机（7）；所述循环泵二（5）连接于所述蒸发器（1）的循环工质的输入端与所述储液罐（3）的接口四（34）之间；所述循环泵一（4）连接于所述冷凝装置（2）的循环工质的输出端与所述储液罐（3）的接口三（33）之间；所述储液罐（3）的接口二（32）连接于所述冷凝装置（2）的循环工质的输入端；这样所述蒸发器（1）、膨胀机（6）、储液罐（3）、循环泵二（5）以及连接管道组成一个蒸发做功循环回路；所述储液罐（3）、冷凝装置（2）、循环泵一（4）以及连接管道组成一个冷凝换热循环回路；所述电路控制部分控制着系统的运行动作。
2.根据权利要求1所述的一种相变热发电系统，其特征在于，所述蒸发器（1）采用换热效率比较好的微通道换热器。
3.根据权利要求1所述的一种相变热发电系统，其特征在于，所述膨胀机（6）是一个只有输入和输出端的全封闭发动机。
4.根据权利要求1所述的一种相变热发电系统，其特征在于，所述相变热发电系统是一个全封闭的循环系统。
5.根据权利要求1所述的一种相变热发电系统，其特征在于，所述相变热发电系统内部循环的工作介质是氟利昂。
6.根据权利要求1所述的一种相变热发电系统，其特征在于，所述冷凝装置（2）是风冷装置或者水冷装置。
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