CN206874321U - 一种双喷射式orc系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种双喷射式ORC系统，用于解决了常规的ORC系统中工质泵效率偏低、耗功大而导致ORC系统效率较低的技术问题。本实用新型实施例方法包括：冷凝器，一级气‑液喷射器，一级蒸发器，二级气‑液喷射器，二级蒸发器，透平机；冷凝器的液态工质出口与一级气‑液喷射器的低温低压液体工质入口连接，一级气‑液喷射器的液体工质出口与一级蒸发器的工质入口连接，一级蒸发器的工质出口与二级气‑液喷射器的气态工质入口连接，二级蒸发器的工质出口与冷凝器的工质入口之间还连接有透平机；透平机还与一级气‑液喷射器的高温高压气态工质入口连接；冷凝器的液态工质出口还与二级气‑液喷射器的低温低压液体工质入口连接。

Description

一种双喷射式ORC系统

技术领域

本实用新型涉及有机朗肯循环发电技术领域，尤其涉及一种双喷射式 ORC系统。

背景技术

随着社会的日益发展，能源的紧缺是摆在人类面临的一大难题，新能源的开发和废热的回收利用是解决能源危机的重要途径。在众多可再生能源利用和废热回收的途径中，ORC(有机朗肯循环)以其结构简单，温度适用范围较大，应用技术也比较成熟的特点，被学者们认为是最具有应用前景的热功转化技术。全世界超过九成的可利用废热仅适用于10-250kW的系统规模，而家庭用户端也只需求千瓦级左右的电能，因此，小型化是ORC系统的主要发展趋势。

工质泵是ORC系统中的重要组成部分，主要功能是对工质进行加压和输送，但是由于小型工质泵的效率都偏低，一般只有7-20％左右，这使得其耗功较大。在小型化ORC中，膨胀机输出功较少，由于工质泵的效率低，所以其耗功对系统的影响颇大，甚至可能出现输出功少于工质泵耗功的情况。

因此，如何降低工质泵的耗功，提高系统的效率是小型化ORC系统发展的关键问题。

实用新型内容

本实用新型实施例公开了一种双喷射式ORC系统，解决了常规的ORC 系统中工质泵效率偏低、耗功大而导致ORC系统效率较低的技术问题。

本实用新型实施例提供的一种双喷射式ORC系统，包括：

冷凝器，一级气-液喷射器，一级蒸发器，二级气-液喷射器，二级蒸发器，透平机；

在主回路中，冷凝器的液态工质出口与一级气-液喷射器的低温低压液体工质入口连接，一级气-液喷射器的液体工质出口与一级蒸发器的工质入口连接，一级蒸发器的工质出口与二级气-液喷射器的气态工质入口连接，二级蒸发器的工质出口与冷凝器的工质入口之间还连接有透平机；

在辅回路a中，透平机还与一级气-液喷射器的高温高压气态工质入口连接；

在辅回路b中，冷凝器的液态工质出口还与二级气-液喷射器的低温低压液体工质入口连接。

可选地，透平机包括液轮机、汽轮机、涡轮机、燃气轮机或膨胀机。

可选地，进入一级气-液喷射器和二级气-液喷射器的液体工质为R717、 R718或有机工质中的一种或多种组合工质。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型实施例提供了一种双喷射式ORC系统，包括：冷凝器，一级气-液喷射器，一级蒸发器，二级气-液喷射器，二级蒸发器，透平机，本实用新型实施例中通过采用一级气-液喷射器代替工质泵，使得冷凝器中的一部分低温低压液态工质被一级气-液喷射器中的来自透平机的高温高压抽汽引射入一级气-液喷射器中，在气-液喷射器混合室中混合，利用高温气体凝结释放的潜热转化为压能，使得一级气-液喷射器在不消耗机械能的情况下将工质升压到了一级蒸发器入口所需的压力，并将液态工质输送到了一级蒸发器入口。经过一级蒸发器吸热后，出口的高压高温气态工质进入二级气-液喷射器的蒸汽喷嘴，引射另一部分冷凝器出口的低温低压液态工质，在二级气-液喷射器出口形成更高压的液态工质。其中，一级气-液喷射器代替了工质泵，避免了机械功的消耗；二级气-液喷射器提升了工质进入透平机作功前的压力，提高了系统的效率，解决了常规的ORC系统中工质泵效率偏低、耗功大而导致 ORC系统效率较低的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种双喷射式ORC系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种双喷射式ORC系统的工作过程的循环温-熵图。

图示说明，冷凝器101，一级气-液喷射器102，一级蒸发器103，二级气- 液喷射器104，二级蒸发器105，透平机106，电机107，冷源108，一级热源 109，二级热源110。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种双喷射式ORC系统，用于解决常规的ORC 系统中工质泵效率偏低、耗功大而导致ORC系统效率较低的技术问题。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的一种双喷射式ORC系统，包括：

冷凝器101，一级气-液喷射器102，一级蒸发器103，二级气-液喷射器 104，二级蒸发器105，透平机106；

在主回路中，冷凝器101的液态工质出口与一级气-液喷射器102的低温低压液体工质入口连接，一级气-液喷射器102的液体工质出口与一级蒸发器 103的工质入口连接，一级蒸发器103的工质出口与二级气-液喷射器104的气态工质入口连接，二级蒸发器105的工质出口与冷凝器101的工质入口之间还连接有透平机106；

在辅回路a中，透平机106还与一级气-液喷射器102的高温高压气态工质入口连接；

在辅回路b中，冷凝器101的液态工质出口还与二级气-液喷射器104的低温低压液体工质入口连接。

进一步地，透平机106包括液轮机、汽轮机、涡轮机、燃气轮机或膨胀机。

进一步地，进入一级气-液喷射器102和二级气-液喷射器104的液体工质为R717、R718或有机工质中的一种或多种组合工质。

其中，冷凝器101的冷凝采用的是冷源108，一级蒸发器的蒸发采用的是一级热源109，二级蒸发器的蒸发采用的是二级热源110。冷源108与冷凝器 101进行换热用于冷却冷凝器101中的工质，一级热源109与一级蒸发器103 进行换热用于加热一级蒸发器103中的工质，二级热源110与二级蒸发器105 进行换热用于加热二级蒸发器105中的工质。循环所用工质为常用的低温环保制冷剂，通常为R717、R718等自然工质或者有机工质中的一种或者多种混合工质作为液态工质。

以上为对本实用新型实施例提供的一种双喷射式ORC系统的结构进行的详细描述，以下将对双喷射式ORC系统的工作原理进行详细的描述。

本实用新型实施例中所提供的双喷射式ORC系统，在ORC系统中加入两级气-液喷射器，并将循环划分为一条主回路和两条辅回路，同时通过设置两级蒸发器换热形成梯级能源利用。在主回路中，冷凝器101出口的一部分低温低压液态工质被一级气-液喷射器102中的来自透平机106的高温高压抽汽引射入一级气-液喷射器102中，通过气-液喷射器的升压特性，在气-液喷射器混合室中混合。在混合室中，气态工质和液态工质直接接触并传质换热，混合过程中气态工质凝结释放潜热，并在混合段出口处形成凝结激波并凝结为高压液态工质，压力骤升，然后在扩散室中恢复压力，使得扩散室出口压力高于透平机106抽汽得来的气态工质的压力。一级气-液喷射器102的升压特性替代了工质泵作功，在不消耗机械能的情况下将工质升压到了一级蒸发器 103入口所需的压力，并将液态工质输送到了一级蒸发器103入口。经过一级蒸发器103吸热后出口的高压高温气态工质进入二级气-液喷射器104的蒸汽喷嘴，通过喷嘴加速为高速低压蒸汽，引射另一部分冷凝器101出口的低温低压液态工质，同样利用气-液喷射器的升压特性，在二级气-液喷射器104出口形成更高压的气态工质，提升了进入透平机106作功前的压力，提高了系统的效率。

请参阅图2，为本实用新型实施例提供的一种双喷射式ORC系统的工作过程的循环温-熵图(T-s图)。

图2所示的系统工作过程为：从冷凝器101出来的低温低压液态工质(图 2中的2点)分为两部分，一部分作为一级气-液喷射器102的引射液体被来自透平机106的抽汽引射，经过一级气-液喷射器102的混合室混合成高压液体工质(图2中的3’点)，再通过一级气-液喷射器102的扩散室扩压后排出(图 2中的3点)；工质进入一级蒸发器103后吸热成为高温高压气态工质(图2 中的4点)，然后作为二级气-液喷射器104的工作气体进入二级气-液喷射器 104的喷嘴，经过膨胀后变为低压高速的工质(图2中的4’点)引射冷凝器 101出口的另一部分低温低压液态工质，在喷射器混合室中混合后(图2中的5’点)再经过扩散室增压后排出(图2中的5点)到二级蒸发器105中吸热；工质在经过二级蒸发器105吸热后(图2中的6点)排出到透平机106中；在透平机106中抽取部分蒸汽(图2中的1’点)作为一级气-液喷射器102的工作流体进一步引射从冷凝器101中冷却的低温低压液体；另一部分蒸汽在透平机106中作功后(图2中的1点)进入冷凝器101进行冷凝；冷凝后液体分两部分(图2中的2点)分别被两个气-液喷射器引射，以上完成了整个循环。

以上对本实用新型所提供的一种双喷射式ORC系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (2)

1.一种双喷射式ORC系统，其特征在于，包括：

冷凝器(101)，一级气-液喷射器(102)，一级蒸发器(103)，二级气-液喷射器(104)，二级蒸发器(105)，透平机(106)；

在主回路中，所述冷凝器(101)的液态工质出口与所述一级气-液喷射器(102)的低温低压液体工质入口连接，所述一级气-液喷射器(102)的液体工质出口与所述一级蒸发器(103)的工质入口连接，所述一级蒸发器(103)的工质出口与所述二级气-液喷射器(104)的气态工质入口连接，所述二级蒸发器(105)的工质出口与冷凝器(101)的工质入口之间还连接有透平机(106)；

在辅回路a中，所述透平机(106)还与所述一级气-液喷射器(102)的高温高压气态工质入口连接；

在辅回路b中，所述冷凝器(101)的液态工质出口还与二级气-液喷射器(104)的低温低压液体工质入口连接。

2.根据权利要求1所述的双喷射式ORC系统，其特征在于，所述透平机(106)包括液轮机、汽轮机、涡轮机、燃气轮机或膨胀机。