CN105673106A - 带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统 - Google Patents

带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统 Download PDF

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SHANGHAI KAISHAN ENERGY EQUIPMENT Co Ltd
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Abstract

本发明揭示了一种带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，所述系统包括：组合冷凝器、储液器、工质输送机构、蒸发器、膨胀机、发电机、油分离器；所述油分离器、组合冷凝器、储液器、工质输送机构、蒸发器、膨胀机依次连接，膨胀机连接发电机、油分离器；所述组合冷凝器包括至少一个风冷式冷凝器和至少一个蒸发式冷凝器，各风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器并联；当在环境温度高于设定温度时，蒸发式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度；当在环境温度低于设定温度时，风冷式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度。本发明提出的带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，可保持高效率运行，同时有效节约水资源。

Description

带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统
技术领域
本发明属于有机朗肯循环系统技术领域，涉及一种有机朗肯循环膨胀机系统，尤其涉及一种带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统。
背景技术
ORC膨胀机系统的冷凝器主要包括水冷式冷凝器、风冷式冷凝器和蒸发式冷凝器三种型式。在有冷却水可利用的场合，可利用水冷式冷凝器来释放膨胀机发电后多余的热量。但一般冷却水的温度较高，这样会导致较高的冷凝温度，降低ORC系统的热效率。
在缺水的地区，一般采用风冷式冷凝器，但风冷式冷凝器的换热效果较差，同样会造成ORC系统热效率的降低。蒸发式冷凝器靠水的挥发来带走冷凝器的热量，换热效果较好，但需要消耗新鲜水。
另外当冬季环境温度较低时，空气的绝对含湿量和饱和含湿量差值较小，蒸发式冷凝器的优势不再存在。
有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的ORC系统，以便克服现有ORC系统存在的上述缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，可保持高效率运行，同时有效节约水资源。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，所述系统包括：组合冷凝器、储液器、工质输送机构、蒸发器、膨胀机、发电机、油分离器；
所述油分离器、组合冷凝器、储液器、工质输送机构、蒸发器、膨胀机依次连接，膨胀机连接发电机、油分离器；
所述组合冷凝器包括至少一个风冷式冷凝器和至少一个蒸发式冷凝器，各风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器并联；
当在环境温度高于设定温度时，蒸发式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度；
当在环境温度低于设定温度时，风冷式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度。
作为本发明的一种优选方案，所述系统还包括第一工况自动识别模块、第一需求计算模块、第一切换模块；
所述第一工况自动识别模块用以识别系统所处的工况，判断环境是否高于第一设定温度、是否低于第二设定温度；
所述组合冷凝器包括若干冷凝器单元，所述第一需求计算模块用以根据所述第一工况自动识别模块识别的结果计算需要的冷凝器单元的种类及数量；
所述第一切换模块用以根据所述第一需求计算模块计算的结果自动控制组合冷凝器中的各个冷凝器单元的开关。
作为本发明的一种优选方案，所述系统包括数据库模块，数据库模块中包括第一对照表，第一对照表中存储有各个关键环境温度需要冷凝器单元的种类及数量。
作为本发明的一种优选方案，所述工质输送机构为组合工质泵，所述组合工质泵包括至少一个变频泵和至少一个定频泵，各变频泵、定频泵并联；
在热机阶段、开机启动阶段以及部分负荷工况情况下，只采用变频泵，或者，采用部分或全部变频泵及部分或全部定频泵的组合；在满负荷工况，将变频泵和定频泵全部打开。
作为本发明的一种优选方案，所述系统还包括第二工况自动识别模块、第二需求计算模块、第二切换模块；
所述第二工况自动识别模块用以识别系统所处的工况，判断系统处于热机阶段、开机启动阶段、部分负荷工况、满负荷工况中的何种工况；
所述第二需求计算模块用以根据所述第二模块识别的结果计算需要的工质泵的种类及数量；
所述第二切换模块用以根据所述第二需求计算模块计算的结果自动控制组合工质泵中的各个工质泵的开关。
作为本发明的一种优选方案，所述系统包括数据库模块，数据库模块中包括第一对照表，第一对照表中存储有各个关键工况需要工质输送机构的种类及数量。
本发明的有益效果在于：本发明提出的带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，可以全年保持高效率运行；当在环境温度较高的夏季运行时，蒸发式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度；当在环境温度较低的冬季运行时，风冷式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度。ORC膨胀机系统全年无论何时均可保证超高的热效率。
此外，本发明可以有效节约水资源；由于一部分冷凝器采用风冷式冷凝器。整个新鲜水的消耗需求减少，节约了水资源。
附图说明
图1为本发明有机朗肯循环膨胀机系统的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图1，本发明揭示了一种带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，所述系统包括：组合冷凝器4、储液器5、工质输送机构6、蒸发器7、膨胀机1、发电机2、油分离器3。
所述油分离器3、组合冷凝器4、储液器5、工质输送机构6、蒸发器7、膨胀机1依次连接，膨胀机1连接发电机2、油分离器3。
所述组合冷凝器4包括至少一个风冷式冷凝器41和至少一个蒸发式冷凝器42，各风冷式冷凝器41、蒸发式冷凝器42并联。
当在环境温度高于设定温度时，蒸发式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度；当在环境温度低于设定温度时，风冷式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度。
具体地，组合式冷凝器在夏天气温较高时，其中的蒸发式冷凝器承担更多散热负荷，起主要作用。在冬季气温较低时，其中的风冷冷凝器承担更多散热负荷，起主要作用。这样无论在一年中任何时候，组合冷凝器均能很好的降低冷凝温度，提高系统效率。
同时，所述系统还包括第一工况自动识别模块、第一需求计算模块、第一切换模块。
所述第一工况自动识别模块用以识别系统所处的工况，判断环境是否高于第一设定温度、是否低于第二设定温度。
所述组合冷凝器包括若干冷凝器单元，所述第一需求计算模块用以根据所述第一工况自动识别模块识别的结果计算需要的冷凝器单元的种类及数量。
所述第一切换模块用以根据所述第一需求计算模块计算的结果自动控制组合冷凝器中的各个冷凝器单元的开关。
此外，所述系统包括数据库模块，数据库模块中包括第一对照表，第一对照表中存储有各个关键环境温度需要冷凝器单元的种类及数量。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述工质输送机构为组合工质泵，所述组合工质泵包括至少一个变频泵和至少一个定频泵，各变频泵、定频泵并联。
在热机阶段、开机启动阶段以及部分负荷工况情况下，只采用变频泵，或者，采用部分或全部变频泵及部分或全部定频泵的组合；在满负荷工况，将变频泵和定频泵全部打开。
同时，所述系统还包括第二工况自动识别模块、第二需求计算模块、第二切换模块。
所述第二工况自动识别模块用以识别系统所处的工况，判断系统处于热机阶段、开机启动阶段、部分负荷工况、满负荷工况中的何种工况。
所述第二需求计算模块用以根据所述第二模块识别的结果计算需要的工质泵的种类及数量。
所述第二切换模块用以根据所述第二需求计算模块计算的结果自动控制组合工质泵中的各个工质泵的开关。
此外，所述系统包括数据库模块，数据库模块中包括第一对照表，第一对照表中存储有各个关键工况需要工质输送机构的种类及数量。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述系统还包括：油加热器、油输送机构；所述膨胀机连接发电机，膨胀机、油分离器、组合冷凝器、储液器、工质输送机构、蒸发器依次连接，蒸发器连接膨胀机。
所述膨胀机、油分离器、油加热器、油输送机构依次连接，油输送机构连接膨胀机；油加热器通过第一截止阀接入蒸发器与膨胀机之间的管路，油加热器通过第二截止阀、调节阀接入油分离器与冷凝器之间的管路。
在油分离器和油输送机构之间添加了一个油加热器；从蒸发器出口引出一路饱和高温气态制冷剂进入油加热器，加热油加热器里油和液态制冷剂的混合物，油里的液态制冷剂吸热变为气态，从油加热器上部的出口进入油分离器；高温气态制冷剂加热油后回到冷凝器入口；油加热器两端增加第一截止阀、第二截止阀和一个调节阀，调节阀根据膨胀机的喷油温度调节高温制冷剂的流量。
综上所述，本发明提出的带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，可以全年保持高效率运行；当在环境温度较高的夏季运行时，蒸发式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度；当在环境温度较低的冬季运行时，风冷式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度。ORC膨胀机系统全年无论何时均可保证超高的热效率。
此外，本发明可以有效节约水资源；由于一部分冷凝器采用风冷式冷凝器。整个新鲜水的消耗需求减少，节约了水资源。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (6)

1.一种带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，其特征在于，所述系统包括：组合冷凝器、储液器、工质输送机构、蒸发器、膨胀机、发电机、油分离器；
所述油分离器、组合冷凝器、储液器、工质输送机构、蒸发器、膨胀机依次连接，膨胀机连接发电机、油分离器；
所述组合冷凝器包括至少一个风冷式冷凝器和至少一个蒸发式冷凝器，各风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器并联；
当在环境温度高于设定温度时，蒸发式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度；
当在环境温度低于设定温度时，风冷式冷凝器起主要作用，降低系统的冷凝温度。
2.根据权利要求1所述的带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，其特征在于：
所述系统还包括第一工况自动识别模块、第一需求计算模块、第一切换模块；
所述第一工况自动识别模块用以识别系统所处的工况，判断环境是否高于第一设定温度、是否低于第二设定温度；
所述组合冷凝器包括若干冷凝器单元，所述第一需求计算模块用以根据所述第一工况自动识别模块识别的结果计算需要的冷凝器单元的种类及数量；
所述第一切换模块用以根据所述第一需求计算模块计算的结果自动控制组合冷凝器中的各个冷凝器单元的开关。
3.根据权利要求1所述的带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，其特征在于：
所述系统包括数据库模块，数据库模块中包括第一对照表，第一对照表中存储有各个关键环境温度需要冷凝器单元的种类及数量。
4.根据权利要求1所述的带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，其特征在于：
所述工质输送机构为组合工质泵，所述组合工质泵包括至少一个变频泵和至少一个定频泵，各变频泵、定频泵并联；
在热机阶段、开机启动阶段以及部分负荷工况情况下，只采用变频泵，或者，采用部分或全部变频泵及部分或全部定频泵的组合；在满负荷工况，将变频泵和定频泵全部打开。
5.根据权利要求4所述的带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，其特征在于：
所述系统还包括第二工况自动识别模块、第二需求计算模块、第二切换模块；
所述第二工况自动识别模块用以识别系统所处的工况，判断系统处于热机阶段、开机启动阶段、部分负荷工况、满负荷工况中的何种工况；
所述第二需求计算模块用以根据所述第二模块识别的结果计算需要的工质泵的种类及数量；
所述第二切换模块用以根据所述第二需求计算模块计算的结果自动控制组合工质泵中的各个工质泵的开关。
6.根据权利要求5所述的带组合冷凝器的有机朗肯循环膨胀机系统，其特征在于：
所述系统包括数据库模块，数据库模块中包括第一对照表，第一对照表中存储有各个关键工况需要工质输送机构的种类及数量。
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