CN110735681A - 采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统 - Google Patents

采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统包括蒸发器、发电机组、冷凝器和工质泵，发电机组包括膨胀机和逆变器冷却器，蒸发器、膨胀机、冷凝器、工质泵以及逆变器冷却器依次连接形成有机工质循环回路。本公开的有机朗肯循环发电系统利用了有机朗肯循环系统自身的有机工质对逆变器进行冷却，不需要额外设置逆变器冷却循环系统，节约了成本。进一步地，有机工质吸收了逆变器的热量，一定程度上提高了有机朗肯循环发电系统的热量利用率，减少了热量的浪费。

Description

采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环 发电系统
技术领域
本发明涉及余热发电领域，特别涉及采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统。
背景技术
有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环。有机朗肯循环发电系统主要由蒸发器、发电机组、冷凝器和工质泵四大部分组成，其中发电机组包括膨胀机和与膨胀机连接的发电机。有机朗肯循环发电系统的发电原理是工质泵将液态有机工质压入蒸发器，有机工质在蒸发器中从余热热源吸收热量，生成具有一定压力和温度的有机工质蒸气，有机工质蒸气进入发电机组的膨胀机，驱动发电机发电。从发电机组的膨胀机排出的有机工质蒸气在冷凝器中凝结成液态，最后借助工质泵重新返回到蒸发器，如此不断地循环，利用余热进行发电。
发电机产生的直流电通过逆变器转换成交流电。逆变器工作时会产生热量，为了避免逆变器过热而受损，要求对逆变器进行冷却。请参考图1，在现有技术中，常利用循环水冷却系统冷却逆变器100，循环水冷却系统包括通过循环管道连接的冷却器200、循环泵300以及制冷器400，循环泵300驱动冷却水在管道中循环流动。制冷器400使冷却水降温，为冷却器200持续提供低温的冷却水。冷却器200与逆变器100之间进行热交换，冷却水带走逆变器100的热量。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统，本发明的发电系统利用有机朗肯循环系统自身的有机工质冷却发电机组的逆变器，既不需要额外设置水冷循环装置，也能够回收利用逆变器产生的热量。
本公开的采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统包括蒸发器、发电机组、冷凝器和工质泵，发电机组包括膨胀机和逆变器冷却器，蒸发器、膨胀机、冷凝器、工质泵以及逆变器冷却器依次连接形成有机工质循环回路。
本公开的有机朗肯循环发电系统的有益效果是低温液态有机工质被工质泵压入到逆变器冷却器中，逆变器的热量通过逆变器冷却器传递到液态有机工质，使逆变器降温。利用了有机朗肯循环系统自身的有机工质对逆变器进行冷却，不需要额外设置逆变器冷却循环系统，节约了成本。进一步地，有机工质吸收了逆变器的热量，一定程度上提高了有机朗肯循环发电系统的热量利用率，减少了热量的浪费。
在某些实施方式中，发电机组还包括发电机和逆变器，膨胀机与发电机连接，发电机通过导线连接逆变器，逆变器冷却器用于冷却逆变器。
在某些实施方式中，还包括省煤器，液态有机工质经工质泵加压后分成两路，一路进入逆变器冷却器，另一路进入省煤器，该路液态有机工质通过省煤器吸收膨胀机排出的有机工质蒸气的部分热量。液态工质通过省煤器从发电机组排出的有机工质蒸气中吸取热量，进一步地利用了余热。
在某些实施方式中，膨胀机的出口与省煤器的气体入口连通，省煤器的气体出口与冷凝器的入口连通，工质泵的出口与省煤器的液体入口连通，省煤器的液体出口与蒸发器的入口连通。
在某些实施方式中，冷凝器为管式换热器，冷凝器的冷却介质为冷却水。
在某些实施方式中，冷凝器的冷却水通过冷却水循环泵进入冷却塔，冷却水在冷却塔中与冷空气换热后返回到冷凝器中。
在某些实施方式中，冷凝器为蒸发式冷凝器。用蒸发式冷凝器取代传统的管式换热器、冷却水循环泵及冷却塔所组成的循环水冷系统，减少了设备数量，提高了冷凝效率，缩短了有机工质的行程，降低了对水流量的要求。
在某些实施方式中，冷凝器与工质泵之间的管路上接入储液罐。储液罐用于临时性地存储液态有机工质。
附图说明
图1为现有技术中逆变器循环水冷系统结构。
图2为本公开一实施例的采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统的结构示意图。
图3为本公开另一实施例的采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统的结构示意图。
图4为图3所示实施例中的蒸发式冷凝器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
请参考图2，采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统包括蒸发器1、发电机组2、冷凝器3和工质泵4。发电机组2包括膨胀机21、发电机22、逆变器23以及逆变器冷却器24，膨胀机21与发电机22连接，发电机22通过导线连接逆变器23，逆变器冷却器24用于冷却逆变器23。蒸发器1、膨胀机21、冷凝器3、工质泵4以及逆变器冷却器24依次连接形成有机工质循环回路。低温液态有机工质被工质泵4压入到逆变器冷却器24中，逆变器23的热量通过逆变器冷却器24传递到液态有机工质，使逆变器23降温。利用了有机朗肯循环系统自身的有机工质对逆变器23进行冷却，不需要额外设置逆变器冷却循环系统，节约了成本。另外，有机工质吸收了逆变器23的热量，一定程度上提高了有机朗肯循环发电系统的热量利用率，减少了热量的浪费。
请继续参考图2，在某些实施方式中，还包括省煤器5，膨胀机21的出口与省煤器5的气体入口连通，省煤器5的气体出口与冷凝器3的入口连通，工质泵4的出口与省煤器5的液体入口连通，省煤器5的液体出口与蒸发器1的入口连通。液态有机工质经工质泵4加压后分成两路，一路进入逆变器冷却器24，另一路进入省煤器5，该路液态有机工质通过省煤器5吸收膨胀机21排出的有机工质蒸气的部分热量。液态有机工质通过省煤器5从发电机组2排出的有机工质蒸气中吸取热量，进一步地利用了余热。
请继续参考图2，在某些实施方式中，冷凝器3为管式换热器，冷凝器3的冷却介质为冷却水。冷凝器3的冷却水通过冷却水循环泵6进入冷却塔7，冷却水在冷却塔7中与冷空气换热后返回到冷凝器3中。
请参考图3，在某些实施方式中，冷凝器3为蒸发式冷凝器。用蒸发式冷凝器取代管式换热器、冷却水循环泵6及冷却塔7所组成的循环水冷系统，不需要使用较大的冷却水循环泵6，节约了冷却水的消耗量，减少了一次换热温差。举例而言，请参考图4，冷凝器3包括壳体31、盘管32和喷淋系统33，盘管32和喷淋系统33设置在壳体31内。有机工质蒸气从盘管32上端入口进入盘管32，并沿盘管32向下运动，喷淋系统33将水喷淋在盘管32的外壁，部分水蒸发吸收盘管32内有机工质蒸气的热量而使有机工质蒸气冷凝为液态有机工质，液态有机工质从盘管32的下端出口流出，水蒸气从壳体31的上端排放。部分喷淋水蒸发吸热而使盘管5内的有机工质蒸气冷凝。优选地，盘管32自上而下螺旋状盘绕，喷淋系统33位于盘管32的上方，有机工质在盘管32内具有较长的行程，喷淋水自上而下运动，使喷淋水具有较长的蒸发时间，有利于提高蒸发式冷却器的冷凝效率。进一步地，蒸发式冷却器3还包括水泵34，壳体31的底部形成集水槽36，水泵34用于抽取集水槽36内的水，供应给喷淋系统33。进一步地，壳体31的上端设有风机35，壳体31的侧壁设有进气格栅37。具体而言，进气格栅37设置在高于集水槽36且低于盘管32的位置。风机35能够将热饱和空气抽走，并带走大量的热量。未蒸发的喷淋水落向集水槽36的过程中，自进气格栅37进入蒸发式冷却器的干冷空气与该喷淋水热交换，降低喷淋水的温度，喷淋水进入集水槽36后继续参与循环。进一步地，蒸发式冷却器3还包括脱水器38，脱水器38设置于风机8的进气口下方，脱水器38用于收集热饱和空气中的水分。进一步地，集水槽36的上方设有PVC淋水片39。未蒸发的喷淋水落到PVC淋水片39上，并在PVC淋水片39所形成的热交换层被冷空气冷却，提高了未蒸发喷淋水的降温效果。
在某些实施方式中，请参考图3，冷凝器3与工质泵4之间的管路上接入储液罐8。储液罐8用于临时存储液态有机工质。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。

Claims (8)

1.采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，包括蒸发器(1)、发电机组(2)、冷凝器(3)和工质泵(4)，所述发电机组(2)包括膨胀机(21)和逆变器冷却器(24)，所述蒸发器(1)、膨胀机(21)、冷凝器(3)、工质泵(4)以及逆变器冷却器(24)依次连接形成有机工质循环回路。
2.根据权利要求1所述的采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述发电机组(2)还包括发电机(22)和逆变器(23)，所述膨胀机(21)与所述发电机(22)连接，所述发电机(22)通过导线与所述逆变器(23)连接，所述逆变器冷却器(24)用于冷却所述逆变器(23)。
3.根据权利要求1所述的采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，还包括省煤器(5)，液态有机工质经工质泵(4)加压后分成两路，一路进入所述逆变器冷却器(24)，另一路进入所述省煤器(5)，该路液态有机工质通过省煤器(5)吸收所述膨胀机(21)排出的有机工质蒸气的部分热量。
4.根据权利要求3所述的采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述膨胀机(21)的出口与所述省煤器(5)的气体入口连通，所述省煤器(5)的气体出口与所述冷凝器(3)的入口连通，所述工质泵(4)的出口与所述省煤器(5)的液体入口连通，所述省煤器(5)的液体出口与所述蒸发器(1)的入口连通。
5.根据权利要求1所述的采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述冷凝器(3)为管式换热器。
6.根据权利要求5所述的采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述冷凝器(3)的冷却水通过冷却水循环泵(6)进入冷却塔(7)，冷却水在所述冷却塔(7)中与冷空气换热后返回到所述冷凝器(3)中。
7.根据权利要求1所述的采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述冷凝器(3)为蒸发式冷凝器。
8.根据权利要求7所述的采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述冷凝器(3)与所述工质泵(4)之间的管路上接入储液罐(8)。
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