CN115126690A - 一种有机工质填充回收组件、余热回收发电机组和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机工质填充回收组件、余热回收发电机组和方法。本发明中，充注工质泵的充注工质泵出口电动阀门一方面经缓存罐进口电动阀门连接于工质缓存罐，充注工质泵出口电动阀门另一方面连接缓存罐旁通电动阀，工质缓存罐接缓存罐出口电动阀门，缓存罐出口电动阀门和缓存罐旁通电动阀均连接于储液器；储液器一方面经旁通电动阀连接到预热器的工质侧进口，储液器另一方面连接工质泵的进口，工质泵接工质泵出口电动阀门，工质泵出口电动阀门一方面经预热器进口电动阀门连接预热器的工质侧进口，工质泵出口电动阀门另一方面经电动阀门连接于充注工质泵出口电动阀门。实现ORC余热回收发电机组中有机工质自动回收充注。
Description
技术领域
本发明涉及ORC发电机组领域，尤其涉及一种有机工质填充回收组件、余热回收发电机组和方法。
背景技术
ORC余热回收发电机组主要由蒸发器(或余热锅炉)、膨胀机、凝汽器和工质泵四大部套组成。有机工质在蒸发器、预热器中从余热(一般为热水或蒸汽)中吸收热量，生成具有一定压力和温度的有机工质蒸汽，蒸汽进入膨胀机械膨胀做功，从而带动发电机发电或拖动其它动力机械。从膨胀机排出的蒸汽在凝汽器中被冷却水冷却，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到预热器和蒸发器，如此不断地循环下去。
在ORC余热回收发电机组检修或者出现故障等情况，需要涉及有机工质的充注和回收操作。
现有的ORC余热回收发电机组系统设计，未将有机工质充注和回收作为系统设计的一部分，对于常规ORC余热回收发电机组而言，充注和回收有机工质需要采取比较原始的手动操作的方式。在充注有机工质时，需先将有机工质侧的空气抽取干净，达到要求的真空度，然后再将外部的工质罐与ORC余热回收发电机组上的工质充注口(一般选择系统最低点作为充注口)通过管道连接。首先打开工质罐上的阀门，通过工质罐内的压力将有机工质注入ORC余热回收发电机组，待ORC余热回收发电机组内的压力与工质罐内的压力相等时，有机工质停止流动。为进一步将罐内大部分有机工质注入ORC余热回收发电机组内，此时需将工质罐和ORC余热回收发电机组上的再连接一条管路，在这条管路上连接工质加注机，通过工质加注机将ORC机组内的有机工质蒸汽加压后输送至工质罐内，增加工质罐管内压力，工质罐内有机工质液体升压后通过管道注入ORC余热回收发电机组内，完成加注过程。手动操作带来一系列问题，如工质充注回收时间长，部分有机工质不能被充注或回收，增加人工成本等。每次充注或回收都需要人工搬运设备(工质罐、工质充注机等)，连接电源、管道等，存在使用不方便、部分工质损失、运行维护费用增加、操作不安全等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供一种有机工质填充回收组件、余热回收发电机组和方法。
第一方面，本发明提供一种有机工质填充回收组件，应用于ORC余热回收发电机组，包括：充注工质泵，充注工质泵的出口连接充注工质泵出口电动阀门，充注工质泵出口电动阀门一方面经缓存罐进口电动阀门连接于工质缓存罐的进口，充注工质泵出口电动阀门另一方面连接缓存罐旁通电动阀，工质缓存罐的出口连接缓存罐出口电动阀门，缓存罐出口电动阀门和缓存罐旁通电动阀均连接于储液器；储液器的出口一方面经旁通电动阀连接到预热器的工质侧进口，储液器的出口另一方面连接工质泵的进口，工质泵的出口设置工质泵出口电动阀门，工质泵出口电动阀门一方面经预热器进口电动阀门连接预热器的工质侧进口，工质泵出口电动阀门另一方面经电动阀门连接于充注工质泵出口电动阀门。
更进一步地，所述储液器设置有两个进口，其中一个进口用于连接缓存罐出口电动阀门和缓存罐旁通电动阀，另一个进口用于连接ORC余热回收发电机组的凝汽器。
更进一步地，缓存罐出口电动阀门、缓存罐进口电动阀门、充注工质泵、充注工质泵出口电动阀门、电动阀门、旁通电动阀、工质泵出口电动阀门、工质泵、缓存罐旁通电动阀受控连接于控制器。
更进一步地，所述控制器连接设置于工质缓存罐和ORC余热回收发电机组中的液位传感器。
第二方面，本发明提供一种ORC余热回收发电机组，应用所述的有机工质填充回收组件，包括：预热器、蒸发器、过热器、膨胀机和凝汽器，
其中，预热器的工质侧进口连接旁通电动阀和预热器进口电动阀门，预热器、蒸发器、过热器的工质侧依次连接，过热器的工质侧出口连接膨胀机，膨胀机的工质出口连接凝汽器，凝汽器连接有机工质填充回收组件的储液器；
换热器连接过热器的热源侧进口，过热器、蒸发器和预热器的热源侧依次连接，预热器的热源侧出口连接热源泵，热源泵连接所述换热器。
更进一步地，蒸发器、凝汽器内设置液位传感器，所述液位传感器连接控制器。
更进一步地，换热器连接热源介质缓存罐的输入端，热源介质缓存罐通过流量调节阀连接过热器，所述流量调节阀经旁路反馈到热源介质缓冲罐的输入端。
更进一步地，所述热源泵经驱动电路连接控制器，控制器连接设置于热源介质缓存罐进液口和出液口的温度传感器。
第三方面，本发明提供一种有机工质填充回收组件控制方法，包括：需要将有机工质回收至工质缓存罐时，关闭缓存罐出口电动阀门、预热器进口电动阀门和缓存罐旁通电动阀，打开电动阀门、缓存罐进口电动阀门和工质泵出口电动阀，启动工质泵，将系统中的有机工质全部注入工质缓存罐中；
工质缓存罐中有机工质再次充注时：打开缓存罐出口电动阀门和旁通电动阀，待工质充注达到蒸发器和凝汽器的设计液位高度时，关闭缓存罐出口电动阀门和旁通电动阀，充注完成。
更进一步地，首次充注有机工质时，工质侧抽真空后，充注工质泵连接装有有机工质的外部工质罐，关闭电动阀门，缓存罐进口电动阀门和缓存罐出口电动阀门，打开充注工质泵出口电动阀门、缓存罐旁通电动阀门和旁通电动阀，启动充注工质泵将有机工质充注入系统储液器中，待蒸发器充注至设计液位高度时，关闭旁通电动阀，当凝汽器充注至设计液位高度时，关闭缓存罐旁通电动阀，打开缓存罐进口电动阀门，向工质缓存罐充注部分有机工质充当裕量，工质缓存罐内有机工质达到设计液位高度时，关闭充注工质泵出口电动阀门和缓存罐进口电动阀门，同时停止充注工质泵，完成有机工质的首次充注。
本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本发明的充注工质泵的出口连接充注工质泵出口电动阀门，充注工质泵出口电动阀门一方面经缓存罐进口电动阀门连接于工质缓存罐的进口，充注工质泵出口电动阀门另一方面连接缓存罐旁通电动阀，工质缓存罐的出口连接缓存罐出口电动阀门，缓存罐出口电动阀门和缓存罐旁通电动阀均连接于储液器；储液器的出口一方面经旁通电动阀连接到预热器的工质侧进口，储液器的出口另一方面连接工质泵的进口，工质泵的出口设置工质泵出口电动阀门，工质泵出口电动阀门一方面经预热器进口电动阀门连接预热器的工质侧进口，工质泵出口电动阀门另一方面经电动阀门连接于充注工质泵出口电动阀门。需要将有机工质回收至工质缓存罐时，控制器关闭缓存罐出口电动阀门、预热器进口电动阀门和缓存罐旁通电动阀，打开电动阀门、缓存罐进口电动阀门和工质泵出口电动阀，启动工质泵，将系统中的有机工质全部注入工质缓存罐中，工质缓存罐中有机工质再次充注时：控制器打开缓存罐出口电动阀门和旁通电动阀，待工质充注达到蒸发器和凝汽器的设计液位高度时，关闭缓存罐出口电动阀门和旁通电动阀。实现ORC余热回收发电机组中有机工质自动回收充注，在有机工质产生损耗时，还可以通过工质缓存罐中的有机工质补充。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种有机工质填充回收组件的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种有机工质填充回收组件的电路的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种ORC余热回收发电机组的示意图。
图中标号及含义如下：
1、工质缓存罐，2、缓存罐出口电动阀门，3、缓存罐进口电动阀门，4、充注工质泵，5、充注工质泵出口电动阀门，6、电动阀门，7、预热器进口电动阀门，8、旁通电动阀，9、旁通管路，10、工质泵出口电动阀门，11、工质泵，12、凝汽器，13、储液器，14、膨胀机，15、过热器，16、蒸发器，17、预热器，18、缓存罐旁通电动阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
实施例1
参阅图1所示，本发明实施例提供一种有机工质填充回收组件，应用于ORC余热回收发电机组，包括：充注工质泵4，所述充注工质泵4的出口连接充注工质泵出口电动阀门5，所述充注工质泵出口电动阀门5一方面经缓存罐进口电动阀门3连接于工质缓存罐1的进口，所述充注工质泵出口电动阀门5另一方面连接缓存罐旁通电动阀18，工质缓存罐1的出口连接缓存罐出口电动阀门2，缓存罐出口电动阀门2和缓存罐旁通电动阀18均连接于储液器13的一个进口。所述储液器13的另一进口连接凝汽器12，储液器13的出口一方面经旁通电动阀8连接到预热器17的工质侧进口，储液器13的出口另一方面连接工质泵11的进口，工质泵11的出口设置工质泵出口电动阀门10，工质泵出口电动阀门10一方面经预热器进口电动阀门7连接预热器17的工质侧进口，工质泵出口电动阀门10另一方面经电动阀门6连接于充注工质泵出口电动阀门5。
具体实施过程中，参阅图2所示，缓存罐出口电动阀门2、缓存罐进口电动阀门3、充注工质泵4、充注工质泵出口电动阀门5、电动阀门6、旁通电动阀8、工质泵出口电动阀门10、工质泵11、缓存罐旁通电动阀18受控连接于控制器。具体的，一种可行的所述控制器采用PLC控制器，所述控制器通过变频驱动电路连接充注工质泵4和工质泵11，所述控制器通过继电器控制缓存罐出口电动阀门2、缓存罐进口电动阀门3、充注工质泵出口电动阀门5、电动阀门6、旁通电动阀8、工质泵出口电动阀门10和缓存罐旁通电动阀18的导通和断开。
所述控制器连接设置于工质缓存罐1和ORC余热回收发电机组中的液位传感器。所述液位传感器用于监测ORC余热回收发电机组中的工质充注和回收情况。
实施例2
参阅图3所示，本发明实施例提供一种ORC余热回收发电机组，应用所述的有机工质填充回收组件，包括：预热器17、蒸发器16、过热器15、膨胀机14和凝汽器12，其中，预热器17的工质侧进口连接旁通电动阀8和预热器进口电动阀门7，预热器17的工质侧出口连接蒸发器16的工质侧进口，蒸发器16的工质侧出口连接过热器15的工质侧进口，过热器15的工质侧出口连接膨胀机14的工质进口，膨胀机14的工质出口连接凝汽器12，凝汽器12连接有机工质填充回收组件的储液器13。
换热器连接过热器15的热源侧进口，过热器15的热源侧出口连接蒸发器16的热源侧进口，蒸发器16的热源侧出口连接预热器17的热源侧进口，预热器17的热源侧出口连接热源泵，热源泵连接所述换热器。具体实施过程中，换热器连接热源介质缓存罐的输入端，热源介质缓存罐通过流量调节阀连接过热器15，所述流量调节阀经旁路反馈到热源介质缓冲罐的输入端。所述热源泵经驱动电路连接控制器，控制器连接设置于热源介质缓存罐进液口和出液口的温度传感器。
蒸发器16、凝汽器12内设置液位传感器，所述液位传感器连接控制器。
实施例3
本发明实施例提供一种有机工质填充回收组件控制方法，包括：需要将有机工质回收至工质缓存罐时，控制器关闭缓存罐出口电动阀门、预热器进口电动阀门和缓存罐旁通电动阀，控制器打开电动阀门、缓存罐进口电动阀门和工质泵出口电动阀，启动工质泵，将工质侧的有机工质注入工质缓存罐中，控制器利用蒸发器、凝汽器内设置液位传感器监测有机工质回收情况，直至工质侧的有机工质全部注入工质缓存罐中时，停止有机工质的回收。
工质缓存罐中有机工质再次充注时：控制器打开缓存罐出口电动阀门和旁通电动阀，控制器通过蒸发器、凝汽器内设置液位传感器监测有机工质充注情况，待工质充注达到蒸发器和凝汽器的设计液位高度时，关闭缓存罐出口电动阀门和旁通电动阀，充注完成。
首次充注有机工质时，工质侧抽真空后，充注工质泵连接装有有机工质的外部工质罐，关闭电动阀门，缓存罐进口电动阀门和缓存罐出口电动阀门，打开充注工质泵出口电动阀门、缓存罐旁通电动阀门和旁通电动阀，启动充注工质泵将有机工质充注入系统储液器中，待蒸发器充注至设计液位高度时，关闭旁通电动阀，当凝汽器充注至设计液位高度时，关闭缓存罐旁通电动阀，打开缓存罐进口电动阀门，向工质缓存罐充注部分有机工质充当裕量，工质缓存罐内有机工质达到设计液位高度时，关闭充注工质泵出口电动阀门和缓存罐进口电动阀门，同时停止充注工质泵，完成有机工质的首次充注。
打开工质泵出口电动阀门10和预热器进口电动阀门7，启动工质泵11。
本发明的充注工质泵的出口连接充注工质泵出口电动阀门，充注工质泵出口电动阀门一方面经缓存罐进口电动阀门连接于工质缓存罐的进口，充注工质泵出口电动阀门另一方面连接缓存罐旁通电动阀，工质缓存罐的出口连接缓存罐出口电动阀门，缓存罐出口电动阀门和缓存罐旁通电动阀均连接于储液器；储液器的出口一方面经旁通电动阀连接到预热器的工质侧进口，储液器的出口另一方面连接工质泵的进口，工质泵的出口设置工质泵出口电动阀门，工质泵出口电动阀门一方面经预热器进口电动阀门连接预热器的工质侧进口，工质泵出口电动阀门另一方面经电动阀门连接于充注工质泵出口电动阀门。需要将有机工质回收至工质缓存罐时，控制器关闭缓存罐出口电动阀门、预热器进口电动阀门和缓存罐旁通电动阀，打开电动阀门、缓存罐进口电动阀门和工质泵出口电动阀，启动工质泵，将系统中的有机工质全部注入工质缓存罐中，工质缓存罐中有机工质再次充注时：控制器打开缓存罐出口电动阀门和旁通电动阀，待工质充注达到蒸发器和凝汽器的设计液位高度时，关闭缓存罐出口电动阀门和旁通电动阀。实现ORC余热回收发电机组中有机工质自动回收充注，在有机工质产生损耗时，还可以通过工质缓存罐中的有机工质补充。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的结构实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种有机工质填充回收组件，应用于ORC余热回收发电机组，其特征在于，包括：充注工质泵(4)，充注工质泵(4)的出口连接充注工质泵出口电动阀门(5)，充注工质泵出口电动阀门(5)一方面经缓存罐进口电动阀门(3)连接于工质缓存罐(1)的进口，充注工质泵出口电动阀门(5)另一方面连接缓存罐旁通电动阀(18)，工质缓存罐(1)的出口连接缓存罐出口电动阀门(2)，缓存罐出口电动阀门(2)和缓存罐旁通电动阀(18)均连接于储液器(13)；储液器(13)的出口一方面经旁通电动阀(8)连接到预热器(17)的工质侧进口，储液器(13)的出口另一方面连接工质泵(11)的进口，工质泵(11)的出口设置工质泵出口电动阀门(10)，工质泵出口电动阀门(10)一方面经预热器进口电动阀门(7)连接预热器(17)的工质侧进口，工质泵出口电动阀门(10)另一方面经电动阀门(6)连接于充注工质泵出口电动阀门(5)。
2.根据权利要求1所述的有机工质填充回收组件，其特征在于，所述储液器(13)设置有两个进口，其中一个进口用于连接缓存罐出口电动阀门(2)和缓存罐旁通电动阀(18)，另一个进口用于连接ORC余热回收发电机组的凝汽器(12)。
3.根据权利要求1所述的有机工质填充回收组件，其特征在于，缓存罐出口电动阀门(2)、缓存罐进口电动阀门(3)、充注工质泵(4)、充注工质泵出口电动阀门(5)、电动阀门(6)、旁通电动阀(8)、工质泵出口电动阀门(10)、工质泵(11)、缓存罐旁通电动阀(18)受控连接于控制器。
4.根据权利要求3所述的有机工质填充回收组件，其特征在于，所述控制器连接设置于工质缓存罐(1)和ORC余热回收发电机组中的液位传感器。
5.一种ORC余热回收发电机组，应用权利要求1-3任一所述的有机工质填充回收组件，其特征在于，包括：预热器(17)、蒸发器(16)、过热器(15)、膨胀机(14)和凝汽器(12)，
其中，预热器(17)的工质侧进口连接旁通电动阀(8)和预热器进口电动阀门(7)，预热器(17)、蒸发器(16)、过热器(15)的工质侧依次连接，过热器(15)的工质侧出口连接膨胀机(14)，膨胀机(14)的工质出口连接凝汽器(12)，凝汽器(12)连接有机工质填充回收组件的储液器(13)；
换热器连接过热器(15)的热源侧进口，过热器(15)、蒸发器(16)和预热器(17)的热源侧依次连接，预热器(17)的热源侧出口连接热源泵，热源泵连接所述换热器。
6.根据权利要求5所述的ORC余热回收发电机组，其特征在于，蒸发器(16)、凝汽器(12)内设置液位传感器，所述液位传感器连接控制器。
7.根据权利要求5所述的ORC余热回收发电机组，其特征在于，换热器连接热源介质缓存罐的输入端，热源介质缓存罐通过流量调节阀连接过热器(15)，所述流量调节阀经旁路反馈到热源介质缓冲罐的输入端。
8.根据权利要求7所述的ORC余热回收发电机组，其特征在于，所述热源泵经驱动电路连接控制器，控制器连接设置于热源介质缓存罐进液口和出液口的温度传感器。
9.一种有机工质填充回收组件控制方法，其特征在于，包括：需要将有机工质回收至工质缓存罐时，控制器关闭缓存罐出口电动阀门、预热器进口电动阀门和缓存罐旁通电动阀，打开电动阀门、缓存罐进口电动阀门和工质泵出口电动阀，启动工质泵，将系统中的有机工质全部注入工质缓存罐中；
工质缓存罐中有机工质再次充注时：控制器打开缓存罐出口电动阀门和旁通电动阀，待工质充注达到蒸发器和凝汽器的设计液位高度时，关闭缓存罐出口电动阀门和旁通电动阀。
10.根据权利要求9所述的有机工质填充回收组件控制方法，其特征在于，首次充注有机工质时，工质侧抽真空后，充注工质泵连接装有有机工质的外部工质罐，关闭电动阀门，缓存罐进口电动阀门和缓存罐出口电动阀门，打开充注工质泵出口电动阀门、缓存罐旁通电动阀门和旁通电动阀，启动充注工质泵将有机工质充注入系统储液器中，待蒸发器充注至设计液位高度时，关闭旁通电动阀，当凝汽器充注至设计液位高度时，关闭缓存罐旁通电动阀，打开缓存罐进口电动阀门，向工质缓存罐充注部分有机工质充当裕量，工质缓存罐内有机工质达到设计液位高度时，关闭充注工质泵出口电动阀门和缓存罐进口电动阀门，同时停止充注工质泵，完成有机工质的首次充注。
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