CN205382965U - 一种利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置，包括依次连接并构成有机工质循环的蒸发器、透平发电机组、冷凝器和工质泵，所述的透平发电机组包括有机透平和发电机；自工质泵出口引出一部分有机工质，从设置在发电机上的冷却通道中流过，该部分有机工质经过发电机后又回到有机工质循环中，利用有机工质对发电机的转子及机壳进行冷却。本实用新型合理利用了有机工质，不用额外设置发电机冷却系统，对系统循环中的有机工质进行了合理、有效地利用，精简了系统结构，并且利用有机工质对发电机转子及机壳进行冷却，提高冷却效果的同时，节省了润滑油站，增加了屏蔽密封的可靠性，设置屏蔽密封装置，也保证了使用过程中的安全性。

Description

一种利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置

技术领域

本实用新型涉及低温余热发电技术领域，具体涉及一种有机工质朗肯循环低温余热回收系统，该装置利用系统内循环的低温有机工质对发电机进行冷却。

背景技术

我国余热资源总量十分丰富，尤其是在工业领域。目前中高温余热已有成熟的利用技术，但是低温余热还没有得到有效利用，尚处于技术研发阶段。温度低于200℃的低温余热约占总余热量的40％～50％左右，如果能充分利用，将节约大量资源，同时可以减少二氧化碳排放和热污染。

对于温度低于200℃的余热热源，现有技术目前采用ORC有机朗肯循环技术回收，ORC就是将传统朗肯循环中的水蒸汽，用有机工质蒸汽代替，来推动有机透平膨胀做功。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气体，进入有机透平膨胀做功，带动发电机发电或拖动其它动力机械。从有机透平排出的乏气在冷凝器中向循环冷却水放热，凝结成液态，再用工质泵升压重新回到蒸发器吸热，如此不断地循环。

现有的朗肯循环系统中存在着发电机冷却效果不好、有机透平机械密封泄露的问题，在一定程度上影响着系统的安全性和工作效率。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种低温余热回收系统，该系统可充分利用循环中的低温有机工质对发电机的转子及机壳进行冷却和有机透平的密封。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置，包括依次连接并构成有机工质循环的蒸发器、透平发电机组、冷凝器和工质泵，所述的透平发电机组包括有机透平和发电机；自工质泵出口引出一部分有机工质，从设置在发电机上的冷却通道中流过，该部分有机工质经过发电机后又回到有机工质循环中，利用有机工质对发电机的转子及机壳进行冷却。

进一步地，所述的冷却通道设置多个，沿轴向分布在发电机的机壳和转子之间。

进一步地，所述的冷却通道中，相邻的冷却通道之间的夹角度数为30°～45°。

进一步地，所述的有机工质通过工质流入通道自工质泵的出口引入发电机，经过发电机后通过工质流出通道导入到冷凝器入口处。

进一步地，所述的发电机的一端沿周向开设有导入通道，另一端沿周向开设有导出通道，导入通道和导出通道均与所述的冷却通道贯连。

进一步地，所述的有机透平采用有机工质进行密封。

进一步地，所述的透平发电机组外部设置有屏蔽密封装置，将有机透平密封在其中，保证有机工质不会从中泄露。

本实用新型与现有技术相比，具有以下技术特点：

本实用新型合理利用了有机工质冷却系统代替原有机械密封的润滑油站系统，对透平发电机组进行屏蔽密封，不用额外设置发电机水冷或空冷系统，对系统循环中的有机工质进行了合理、有效地利用，精简了系统结构，增强了实际使用效益；并且利用有机工质对发电机转子及机壳进行冷却，提高冷却效果的同时，节省了润滑油站，也增加了屏蔽密封的可靠性；设置了屏蔽密封装置，也保证了使用过程中的安全性。

附图说明

图1为现有ORC有机朗肯循环系统示意图；

图2为本实用新型的整体结构示意图；

图3为发电机部分的轴向剖视图；

图4为发电机机壳部分的截面图；

图中标号代表：

1—蒸发器，2—有机透平，3—冷凝器，4—工质泵，5—发电机，6—屏蔽密封装置，7—工质流入通道，8—工质流出通道，9—冷却通道，10—导出通道，11—导入通道。

具体实施方式

遵从上述技术方案，如附图所示，本实用新型给出了一种能合理利用自身循环有机工质的低温余热回收装置，对现有技术中存在的问题提供了一种新的解决方案。

一种利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置，包括依次连接并构成有机工质循环的蒸发器1、透平发电机组、冷凝器3和工质泵4，所述的透平发电机组包括有机透平2和发电机5，自工质泵出口引出一部分有机工质，从设置在发电机5上的冷却通道9中流过，该部分有机工质经过发电机5后又回到有机工质循环中，利用有机工质对发电机5的转子和机壳进行冷却。

如图1所示，现有的该系统的基本工作原理是，有机工质在蒸发器1内与余热热源进行热交换，升温后进入有机透平2膨胀做功，驱动发电机5转动，以产生电能。有机工质排出有机透平后，被冷凝器3冷凝成液体，然后再通过工质泵4泵送至蒸发器1进行换热蒸发，完成一个循环，并且按照这个循环一直进行，将余热热源的热量转化为电能。

传统的这类系统在进行工作时，需要提供空冷或水冷系统对发电机5进行冷却，以保证其正常工作，这就需要额外的空冷或水冷循环系统。如图2所示，本方案中使用到的有机工质是一种制冷剂，其蒸发温度为46℃左右，而发电机5在工作中的正常温度在150℃以下。也就是说，有机工质自工质泵4中出来后引入一部分进入到发电机5，利用循环中的一部分有机工质在发电机里蒸发吸热，作为冷却介质对发电机5进行降温冷却，保证发电机5的正常工作。具体的做法是，利用工质流入通道7自工质泵4出口和蒸发器1之间的循环通道上引出一部分有机工质，在发电机5上设置冷却通道9，使有机工质流经发电机5上的冷却通道9，对发电机5进行降温，继而再用工质流出通道8连接在有机透平2与冷凝器3入口之间的循环通道上，使冷却了发电机5的工质再回到有机工质循环中。这样既不影响参与换热循环的有机工质的质量流量，又对有机工质进行了合理、有效的利用。

如图3、图4所示，为了对发电机5转子和机壳进行有效冷却，由于发电机5机壳是固定的，那么冷却通道9设置多个，沿轴向分布在发电机5的机壳和转子之间。这样有机工质能充分流经发动机的机壳内壁，对其进行高效的换热降温。为了达到更好的降温效果，冷却通道9中，相邻的冷却通道9之间的夹角度数为30°～45°。更为具体地，在发电机5的一端沿周向开设有导入通道11，另一端沿周向开设有导出通道10，导入通道11和导出通道10均与所述的冷却通道9贯连。冷却过程中，有机工质首先通过通道7进入到导入通道11中，从导入通道11分别进入各个冷却通道9，流经发电机5后再汇聚至导出通道10，继而流出发电机5，通过通道8进入到有机工质循环中。这种利用有机工质蒸发吸热代替传统的空冷或水冷对发电机5进行冷却，既保证了冷却的效果，也起到屏蔽密封的作用。

传统的有透平发电机组采用机械密封的方式，利用润滑油站对有机透平2进行密封，这种方式密封效果差，并且润滑油可能会进入循环工质中改变工质的组分，影响换热效率。本方案中，采用有机工质代替润滑油站对有机透平2进行密封，既保证了密封效果，又杜绝了润滑油进入循环系统的可能性。

由于整体透平发电机组中均有有机工质流过，考虑到使用过程中的安全性，在透平发电机组外部设置有屏蔽密封装置6，将透平发电机组密封在其中，保证有机工质不会从中泄露。屏蔽密封装置6可采用箱体结构，将透平发电机组完全包裹，并对缝隙处进行密封处理，也可以在屏蔽密封装置6上开设窗口以观察内部工作情况。

Claims (7)

1.一种利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置，包括依次连接并构成有机工质循环的蒸发器(1)、透平发电机组、冷凝器(3)和工质泵(4)，其特征在于，所述的透平发电机组包括有机透平(2)和发电机(5)，自工质泵(4)出口引出一部分有机工质，从设置在发电机(5)上的冷却通道(9)中流过，该部分有机工质经过发电机(5)后又回到有机工质循环中，利用有机工质对发电机(5)的转子及机壳进行冷却。

2.如权利要求1所述的利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置，其特征在于，所述的冷却通道(9)设置多个，沿轴向分布在发电机(5)的机壳和转子之间。

3.如权利要求1或2所述的利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置，其特征在于，所述的冷却通道(9)中，相邻的冷却通道(9)之间的夹角度数为30°～45°。

4.如权利要求1所述的利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置，其特征在于，所述的有机工质通过工质流入通道(7)自工质泵(4)的出口引入发电机(5)，经过发电机(5)后通过工质流出通道(8)导入到冷凝器(3)入口处。

5.如权利要求1所述的利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置，其特征在于，所述的发电机(5)的一端沿周向开设有导入通道(11)，另一端沿周向开设有导出通道(10)，导入通道(11)和导出通道(10)均与所述的冷却通道(9)贯连。

6.如权利要求1所述的利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置，其特征在于，所述的有机透平(2)采用有机工质进行密封。

7.如权利要求1所述的利用有机朗肯循环中工质对发电机冷却的装置，其特征在于，所述的透平发电机组外部设置有屏蔽密封装置(6)，将透平发电机组密封在其中，保证有机工质不会从中泄露。