CN107246292A - 无油膨胀发电机系统 - Google Patents

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刘斌
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Abstract

本发明涉及一种无油膨胀发电机系统，包括膨胀机、发电机、蒸发器、冷凝器和用于加热液体工质的启动气浮包，所述膨胀机通过联轴器与发电机连接，所述蒸发器通过进气阀与膨胀机连接，所述冷凝器进出口分别与膨胀机和蒸发器连接，所述膨胀机包括气浮轴承，所述启动气浮包一端通过气浮阀与气浮轴承连接，另一端与冷凝器连接。本发明无油膨胀发电机系统可以利用各种废热余热产生电能，系统采用了无油膨胀机，不会引起润滑油对膨胀工质和环境的污染，因此本发明为一种运行稳定、可靠性高、高效率以及节能环保性设备。

Description

无油膨胀发电机系统
技术领域
本发明涉及发电机，具体涉及一种无油膨胀发电机系统。
背景技术
随着煤炭、石油、天然气等化石能源消耗量的不断攀升，以及由于能源消耗带来的环境负担(如二氧化碳排放等)，能源和环境问题已经成为全世界共同关注的重大问题。在此背景下，使用有机朗肯循环将低品位热量转换为电能引起了越来越多的关注。所谓有机朗肯循环，即在传统朗肯循环中采用有机工质(如R113，R123等)代替水作为工质推动膨胀机做功。近年来，有机朗肯循环的研究工作在国内外大力进行，它是利用低品位热能的理想方式。有机郎肯循环的膨胀发电机系统，由于工作介质受到油的污染使机组系统工作不够稳定，发电效率还不够高，所以，现有的膨胀发电机系统还有待进一步的改进。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种无油膨胀发电机系统，该发电机系统采用了无油膨胀机，因此工作介质不会受到油的污染，从而提高了系统工作的稳定性及其发电效率。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种无油膨胀发电机系统，包括膨胀机、发电机、蒸发器、冷凝器和用于加热液体工质的启动气浮包，所述膨胀机通过联轴器与发电机连接，所述蒸发器通过进气阀与膨胀机连接，所述冷凝器进出口分别与膨胀机和蒸发器连接，所述膨胀机包括气浮轴承，所述启动气浮包一端通过气浮阀与气浮轴承连接，另一端与冷凝器连接。
优选地，所述膨胀机为无油气浮透平式膨胀机。
优选地，所述冷凝器与蒸发器之间依次设有储液器和预热器，所述储液器与预热器之间设有液路过滤器和工质泵。
优选地，所述膨胀机与冷凝之间设有气液分离消音器，所述气液分离消音器还设有管路直接与所述储液器连接。
优选地，所述启动气浮包位于工质泵的上游或者下游。
优选地，所述储液为壳管式、板式或者板壳式换热器。
优选地，所述蒸发器的出气口与所述膨胀机的进气口之间设有旁通管路，所述旁通管路上设有旁通阀。
优选地，所述蒸发器与膨胀机之间设有气路过滤器。
优选地，所述冷凝器和蒸发器分别为壳管式、板式或者板壳式换热器。
优选地，所述发电机为同步发电机或异步发电机。
本发明的有益效果是：本发明的无油膨胀发电机系统采用有机朗肯循环原理，并采用无油膨胀机，减少了整个系统内部以及对环境造成的润滑油的污染；并通过设有的启动气浮包来启动无油膨胀机、设有的气液分离消音器用于对工质进行气液分离及消音功能、设有的储液器和过滤器用于过滤掉流通工质中的杂质，以防止流通工质中的杂质引起系统的运行不稳定，从而提高了整个系统的发电效率和系统可靠性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：10-膨胀机，11-联轴器，12-旁通阀，13-气液分离消音器，20-发电机，30-蒸发器，31-进气阀，32-气路过滤器，40-冷凝器，50-储液器，51-液路过滤器，60-预热器，70-工质泵，80-启动气浮包，81-气浮阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1所示，一种无油膨胀发电机系统，包括膨胀机10、发电机20、蒸发器30、冷凝器40和用于加热液体工质的启动气浮包80，各个器件之间依次按照工质的流动方向通过管路连接，图1中各个部件之间连线表示为连接管路，连线上的箭头方向标识管路内的工质流动方向。所述膨胀机10通过联轴器11与发电机20连接，所述蒸发器30通过进气阀31与膨胀机10连接，所述冷凝器40进出口分别与膨胀机10和蒸发器30连接，所述膨胀机10包括气浮轴承，所述启动气浮包80一端通过气浮阀81与气浮轴承连接，另一端与冷凝器40连接。所述膨胀机10可为无油气浮透平式膨胀机。本发明的膨胀机10与发电机20连接，用于使气体工质的热能转化为机械能，两者之间通过联轴器11连接，联轴器用于跟随膨胀机转动而带动发电机发电。所述启动气浮包80用于将来之冷凝器的液体工质蒸发成气体，气体工质通过气浮阀进入膨胀机内为气浮轴承提供气体浮力；冷凝器40用于将膨胀机膨胀之后的工质进行冷却；蒸发器30用于将被冷凝器冷凝为液体的工质与低品位热源进行热交换，而将液体工质加热为气体工质进入膨胀机膨胀而使膨胀机转动，从而完成了利用低品位热源中的能量来进行发电的过程。本发明无油膨胀发电机系统可以利用各种废热余热产生电能，系统采用了无油膨胀机，不会引起润滑油对膨胀工质和环境的污染，因此本发明为一种运行稳定、可靠性高、高效率以及节能环保性设备。
其中，所述冷凝器40与蒸发器30之间依次设有储液器50和预热器60，所述储液器50与预热器60之间设有液路过滤器51和工质泵70，所述膨胀机10与冷凝器40之间设有气液分离消音器13，所述气液分离消音器13还设有管路直接与所述储液器50连接，所述启动气浮包80位于工质泵的上游或者下游，所述储液器50为壳管式、板式或者板壳式换热器。优选地，从膨胀机10出口排出的膨胀后的有机工质先经气液分离消音器13分离出来的气体工质接入冷凝器进行热交换，而分离出来的液体直接通过旁通管进入储液器，在冷凝器中被冷凝为液体的有机工质进入储液器50中，再通过工质泵被泵入预热器60，设有的气液分离消音器13起到对分离过程中消音的作用，有利于减小系统对环境产生的噪音污染；设有的储液器50用于储存冷凝器40形成的液体工质，可以使较大的杂质沉积下来，较佳地，在液体工质进入工质泵之前经过液路过滤器51过滤，从而进一步过滤工质中的细小杂质，避免杂质随着液体工质进入下一设备中；预热器60用于将要进入蒸发器的液体工质进行预热，以降低蒸发器内液体工作的蒸发时间，提高了工作效率。
其中，所述蒸发器30的出气口与所述膨胀机10的进气口之间设有旁通管路，所述旁通管路上设有旁通阀12。此旁通管路用于在开机时调节膨胀机10前后的压力差，当膨胀机前后压差过大时，所述旁通阀12自动打开，蒸发器30排出的气体工质部分分流至膨胀机的排气口，从而减少膨胀机前后压差，当膨胀机前后压差降到一定值后，旁通阀12自动关闭。所述蒸发器30与膨胀机10之间设有气路过滤器32。气路过滤器32用于进一步过滤进入膨胀机的气体工质中的杂质，以防杂质对膨胀机的污染。所述冷凝器40和蒸发器30分别为壳管式、板式或者板壳式换热器。所述发电机20为同步发电机或异步发电机。
本发明的工作过程是：如图1所示，首先工质泵70将储液器中的液体工质泵入启动气浮包80，启动气浮包内的有机工质蒸发成气体后经过气浮阀81进入膨胀机10内，为膨胀机的气浮轴承提供气体浮力，待轴承运转正常后，蒸发器30内的有机气体工质经过进气阀31进入膨胀机10膨胀，气体工质进入膨胀机前经过气路过滤器32过滤，膨胀机转动并通过联轴器11带动发电机发电，膨胀后的有机工质气体经气液分离消音器13分离，分离后的液体通过旁通管路直接进入储液器50，而分离后的气体工质进入冷凝器被冷凝为液体工质后进入储液器50，然后通过工质泵将储液器中的液体工质泵入预热器60中预热，在储液器与工质泵之间设有的液路过滤器51用于过滤液体工质中的杂质，被预热后的液体工质进入蒸发器中被外界的低品位热源加热为高温蒸汽后回到膨胀机中，从而完成一个循环，上述无油膨胀机系统循环利用气体工质，并通过吸收外界低品位热源中的能量来进行发电，系统节能环保。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无油膨胀发电机系统，其特征在于：包括膨胀机(10)、发电机(20)、蒸发器(30)、冷凝器(40)和用于加热液体工质的启动气浮包(80)，所述膨胀机(10)通过联轴器(11)与发电机(20)连接，所述蒸发器(30)通过进气阀(31)与膨胀机(10)连接，所述冷凝器(40)进出口分别与膨胀机(10)和蒸发器(30)连接，所述膨胀机(10)包括气浮轴承，所述启动气浮包(80)一端通过气浮阀(81)与气浮轴承连接，另一端与冷凝器(40)连接。
2.根据权利要求1所述的无油膨胀发电机系统，其特征在于：所述膨胀机(10)为无油气浮透平式膨胀机。
3.根据权利要求1所述的无油膨胀发电机系统，其特征在于：所述冷凝器(40)与蒸发器(30)之间依次设有储液器(50)和预热器(60)，所述储液器(50)与预热器(60)之间设有液路过滤器(51)和工质泵(70)。
4.根据权利要求3所述的无油膨胀发电机系统，其特征在于：所述膨胀机(10)与冷凝器(40)之间设有气液分离消音器(13)，所述气液分离消音器(13)还设有管路直接与所述储液器(50)连接。
5.根据权利要求3所述的无油膨胀发电机系统，其特征在于：所述启动气浮包(80)位于工质泵的上游或者下游。
6.根据权利要求3所述的无油膨胀发电机系统，其特征在于：所述储液器(50)为壳管式、板式或者板壳式换热器。
7.根据权利要求1所述的无油膨胀发电机系统，其特征在于：所述蒸发器(30)的出气口与所述膨胀机(10)的进气口之间设有旁通管路，所述旁通管路上设有旁通阀(12)。
8.根据权利要求1所述的无油膨胀发电机系统，其特征在于：所述蒸发器(30)与膨胀机(10)之间设有气路过滤器(32)。
9.根据权利要求1所述的无油膨胀发电机系统，其特征在于：所述冷凝器(40)和蒸发器(30)分别为壳管式、板式或者板壳式换热器。
10.根据权利要求1所述的无油膨胀发电机系统，其特征在于：所述发电机(20)为同步发电机或异步发电机。
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