CN107575272A - 一种基于多毛细双相控蒸发器的orc发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于多毛细双相控蒸发器的ORC发电系统，包括多毛细双相控蒸发器、温控稳压罐、膨胀机、发电机、回热器、温控冷凝器、储液罐和工质循环泵。所述多毛细双相控蒸发器上设置有热源的进出口和有机工质的进出口，有机工质出口经温控稳压罐后与膨胀机、发电机、回热器、温控冷凝器、循环泵一次连接并形成一个循环。本发明的特点在于：不仅可对低温余热进行充分利用，还可利用太阳光热，在充分利用热量的同时减少对环境的污染，另一方面多毛细双相控蒸发器内部为毛细管，外部为太阳能壳体，蒸发效率高，节约能源，极大地提高了发电效率。

Description

一种基于多毛细双相控蒸发器的ORC发电系统

技术领域

本发明涉及工业节能领域，尤其涉及一种发电系统，具体是涉及一种低温余热ORC高效发电系统。

背景技术

目前能源消耗仍以石化能源为主，实现可持续发展，不仅要开发利用新能源，也要在现有能源消耗的情况下，提高能源的综合利用效率。据不完全统计，工业余热中，低温余热（200℃以下）所占比例约50%，由于其热品位较低，传统的以水为工质的朗肯循环因为工作压力低，膨胀机出口工质处于两相区等问题难以转化利用这部分热量。有机朗肯循环（ORC）的出现，正好解决了这一问题。该技术以低沸点工质或混合物为介质，在蒸发器中吸收废气中的余热，产生一定温度和压力的蒸汽，推动膨胀机并带动发动机发电，膨胀后的工质在冷凝器中冷凝，由工质泵输送至蒸发器，完成一个循环。有机朗肯循环系统简单，可就近布置，对原有系统的改造成本较小，但其将热能转换成电能的效率目前还较低，这成为制约ORC系统发展的瓶颈。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种低温余热ORC高效发电系统，尽量多的利用余热和其他清洁能源，提高热量利用率的同时减少对环境造成的影响，另外极大的提高ORC的效率，使其能适应工业生产的要求。

本发明采用以下技术：一种基于多毛细双相控蒸发器的ORC发电系统，具体包括多毛细双相控蒸发器、温控稳压罐、膨胀机、发电机、回热器、温控冷凝器、稳压储液罐，循环泵。

进一步，所述多毛细双相控蒸发器上分别舍友热源进口和出口以及有机工质进口和出口，所述多毛细双相控蒸发器的热源进口接经工业余热交换得到的热水，有机工质出口连接温控稳压罐，所述温控稳压罐出口的气态带压有机工质经膨胀机驱动发电机发电，之后工质经回热器、温控冷凝器冷凝后再通过循环泵供给毛细双相控蒸发器，形成一个循环。

所述多毛细双相控蒸发器外部为可收集太阳能壳体，内部包含多个多毛细双相控蒸发器，多个多毛细双相控蒸发器的出口同时串、并联在一起。

本发明的特点是：容易实现，不需对原有设备进行太大的修改，只需在低温热源出口处增加一个多毛细双相控蒸发器代替原蒸发器，就可使用本系统发电。相比传统ORC系统，只需更换蒸发器，添加一个温控稳压罐即可；能量利用率大，发电效率高，多毛细双相控蒸发器内部多毛细结构及外部的收集太阳能壳体都进一步提高了有机工质的蒸发效率从而提高发电量。

本发明的有益效果是：更加充分的利用工业余热，同时也利用了太阳光能这种清洁能源来提高热源的温度，对环境无污染，对能源利用率高，也使得有机工质的蒸发率提高，从而系统的发电效率更高，真正实现ORC系统MW级发电，突破了长期以来ORC发电效率低的瓶颈。

附图说明

图1为本发明基于多毛细相控蒸发器的ORC发电系统示意图。

图2为多毛细双相控蒸发器的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。

基于多毛细双相控蒸发器的ORC系统，见图1，具体包括多毛细双相控蒸发器1,、温控稳压罐2、膨胀机3、发电机4、回热器5、温控冷凝器6、储液罐7，循环泵8。其中多毛细双相控蒸发器1上有热源的进出口及有机工质进出口，其中有机工质出口与温控稳压罐2的入口连接；温控稳压罐2的出口与膨胀机3的动力输入口连接；膨胀机3的排气口与回热器5连接，膨胀机3的动力输出端与发电机4连接；回热器5上分别有气态工质进出口和液态工质进出口，其中奇台工质进口连接膨胀机3的排气口，气态工质出口连接温控冷凝器6的入口；温控冷凝器6的出口与储液罐相连；储液罐出口与回热器5连接，经回热器5余热的有机工质通入多毛细双相控蒸发器1中形成一个循环。

图2为多毛细双相控蒸发器的示意图，图中9为单个毛细管双相控蒸发器，10为多毛细双相控蒸发器的外壳，壳体为可手机太阳能材质，在10内部均布多个（不限于图2中的数量）毛细管双相控蒸发器，这些单个的毛细管双相控蒸发器的有机工质出口串并联在一起，与图1中的温控稳压罐连接。11为热源空间，通常为工业余热换热得到的热水。

使用时，经工业余热换热得到的热水作为热源进入多毛细双相控蒸发器1中，热源在蒸发器中又经太阳能外壳获得一部分的太阳能热量，循环泵8为蒸发器内各个毛细管双相控蒸发器提供液态有机工质，多毛细双相控蒸发器吸收热源的这些热量后，将液态有机工质气化，各个毛细管双相控蒸发器的有机工质出口串并联在一起，将过热的有机工质气体汇入温控稳压罐2，经温控稳压罐后向膨胀机3中输入稳定压力的有机工质蒸汽，推动膨胀机3做工，膨胀机3动力输出端带动发电机4发电，做工后的有机工质蒸汽变为低温低压气体，这部分气体还有一部分热量，通过回热器5可以给液化后的有机工质传导部分热量，一方面对热量二次利用，另一方面也能减少冷去系统的功耗。温控冷凝器6将经过回热器后的有机工质冷凝成液体，经储液罐7再回到循环泵8里，开始下一个循环。

该系统对太阳光热、工业废热等低品位热能均可进行回收利用，提高了能源利用率，蒸发效率高，节能效果明显，能明显改善发电效率，真正实现ORC系统MW级发电。

尽管上面结合附图对本发明的实施进行了描述，但是本发明并不局限上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的技术人员在本发明的其实下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于多毛细双相控蒸发器的ORC发电系统，其特征在于，具体包括多毛细双相控蒸发器、温控稳压罐、膨胀机、发电机、回热器、温控冷凝器、储液罐，循环泵。

2.根据权利要求1所述的一种基于多毛细双相控蒸发器的ORC发电系统，其特征在于，多毛细双相控蒸发器内部有多个毛细管。

3.根据权利要求2所述的多毛细双相控蒸发器，其特征在于，该蒸发器外壳为可收集太阳能壳体。

4.根据权利要求2所述的多毛细双相控蒸发器，其特征在于，各个多毛细双相控蒸发器的有机工质出口串、并联在一起与温控稳压罐入口连接。