CN207989091U - 一种可控制膨胀机入口工质体温度过热的orc发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可控制膨胀机入口工质体温度过热的ORC发电系统，所述系统包括蒸发器、气液分离器、膨胀机、发电机、冷凝器、储液器和工质泵，所述系统还包括有节流阀件、压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器设置于所述气液分离器和膨胀机连接的温度控制管路之间，所述节流阀件设置于节流管路上，所述节流管路的输入端连接所述工质泵的输出端，所述节流管路的输出端与所述温度控制管路连接，所述压力传感器和温度传感器位于所述节流管路与温度控制管路连接处靠近所述膨胀机的一侧，所述压力传感器、温度传感器和节流阀件均与系统控制芯片或PLC控制器电连接。本实用新型实施例一定程度避免热能浪费，使得发电效率更高。

Description

一种可控制膨胀机入口工质体温度过热的ORC发电系统

技术领域

本实用新型涉及发低温发电技术领域，特别是指一种可控制膨胀机入口工质体温度过热的ORC(Organic Rankine Cycle，ORC)发电系统。

背景技术

能源短缺、环境污染已发展为世界范围的问题，节能减排、降低能耗、提高能源的综合利用率，是解决能源问题的根本途径。目前国际上对于利用300℃以下甚至更低的低温热能，一般采用的方法是有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)发电技术。

由热力学可知，蒸发器中工质处于定压吸热过程，此时工质以液态的形式进入蒸发器，在工质从液态完全转变为气态后，由于有机工质与余热源仍然存在温差，工质会继续从余热源中吸收热量，此时工质就处于过热的状态，假设此时蒸发器出口处工质的温度是T₁，那么过热度就是△T＝T₁-T_s(T_s为饱和温度)，在压力一定的情况下，蒸发器内部的有机工质的饱和温度也是一定的，如果过热度过大，则说明蒸发器可以将有机工质加热到一个很高的出口温度T₁，这就表明蒸发器有足够的能量去加热有机工质，但是蒸发器内部的有机工质却不足以吸收这些热量，很明显这样会导致能最的浪费。也就是说，当蒸发器内部的有机工质量比较少的时候，在热源一定的情况下，蒸发器出口有机工质的温度必然会很高，即过热度很大。这种情况下，蒸发器内的一部分能量是白白散失掉的，使得蒸发器不能完全利用余热能，所以，过热度数值太大会造成能量的浪费，系统效率降低，是不可取的。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种可控制膨胀机入口工质体温度过热的ORC发电系统，所述系统包括蒸发器、气液分离器、膨胀机、发电机、冷凝器、储液器和工质泵，所述蒸发器、气液分离器、膨胀机、冷凝器、储液器和工质泵通过管路依次连接，所述发电机与所述膨胀机相连接；所述系统还包括有节流阀件、压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器设置于所述气液分离器和膨胀机连接的温度控制管路之间，所述节流阀件设置于节流管路上，所述节流管路的输入端连接所述工质泵的输出端，所述节流管路的输出端与所述温度控制管路连接，所述压力传感器和温度传感器位于所述节流管路与温度控制管路连接处靠近所述膨胀机的一侧，所述压力传感器、温度传感器和所述节流阀件均与系统控制芯片或PLC控制器电连接。

可选地，所述节流阀件为直动式电磁阀或分布直动式电磁阀。

可选地，温度传感器类型为热电偶，铂电阻，热敏电阻或者热力膨胀阀感温包。

可选地，所述压力传感器类型为扩散硅，电容式，硅蓝宝石，陶瓷厚膜或金属应变片。

可选地，所述膨胀机型式为涡旋式、螺杆式、向心式、转子式或活塞式。

上述技术方案的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本实用新型一个实施例中，当压力传感器和温度传感器检测到膨胀机入口有机工质气体过热度过大时，系统控制芯片或PLC控制器向节流阀件发送信号指令，以打开节流管路上的节流阀件，从工质泵的出口引出一部分有机工质液体，并将引出的有机工质液体直接喷入在膨胀机入口的温度控制管路，与加热的有机工质气体混合使其过热温度降低，当压力传感器和温度传感器检测到膨胀机入口有机工质气体过热度降低并达到设定值时，系统控制芯片或PLC控制器再次向节流阀件发送信号指令，以关闭所述节流阀件，从而实现对过热度的有机工质气体的温度控制。本实用新型实施例通过对膨胀机入口有机工质气体过热度的控制，使热源的利用更加充分，避免了浪费，并且使膨胀机的运行更加接近有机工质理论循环特性，使得发电效率更高。

附图说明

图1为本实用新型一种可控制膨胀机入口工质体温度过热的ORC发电系统的结构实施例示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种可控制膨胀机入口工质体温度过热的ORC发电系统，所述系统包括蒸发器1、气液分离器2、膨胀机3、发电机4、冷凝器5、储液器6和工质泵7，所述蒸发器1、气液分离器2、膨胀机3、冷凝器5、储液器6和工质泵7通过管路依次连接，所述发电机4与所述膨胀机3相连接；所述系统还包括有节流阀件8、压力传感器9和温度传感器10，所述压力传感器9和温度传感器10设置于所述气液分离器2和膨胀机3连接的温度控制管路之间，所述节流阀件8设置于节流管路上，所述节流管路的输入端连接所述工质泵7的输出端，所述节流管路的输出端与所述温度控制管路连接，所述压力传感器9和温度传感器10位于所述节流管路与温度控制管路连接处近所述膨胀机3的一侧，所述压力传感器9、温度传感器10和所述节流阀件8均与系统控制芯片或PLC控制器(图中未示出)电连接。

本实用新型实施例的主要工作原理如下：低沸点的有机工质进入蒸发器1中，从热源(工业余热、地热能、太阳能、生物质能及海洋能)处获取热能，从而使有机工质吸收获取的热能，进而生成具有一定压力和温度的蒸气，生成的蒸气经过气液分离器2后，确保蒸气不带液进入膨胀机3膨胀做功，使膨胀机3带动发电机4发电，从膨胀机3排出的降压降温后的蒸气在冷凝器5中通过冷却介质将有机工质热量带走并冷凝，冷凝后的有机工质进入到储液器6，最后再通过工质泵7加压后重新回到蒸发器1，如此不断地循环，从而实现利用较低温度热能发电的目的。需要说明的是，所述冷凝器5中的冷却介质包括但不限于水体或者空气，例如冷凝器连接水塔，以水源作为冷凝介质对有机工质进行冷凝。

本实施例中，实现控制膨胀机入口工质体温度过热的技术内容如下：

温度控制管路上设置的压力传感器9和温度传感器10分别实时地对膨胀机3入口有机工质气体的温度和压力进行检测，利用检测压力和温度计算出膨胀机入口的过热度数值大小，并与系统控制程序设定的过热度数值进行比对，当进入膨胀机3入口的有机工质气体的温度过热时，即检测结果的过热度大于了预设的过热度设定值，系统控制芯片或PLC控制器发送信号指令至节流阀件8，所述节流阀件8根据信号指令调整开度，将工质泵7出口的一部分有机工质液体通过节流管路输送至节流管路与温度控制管路的连接处，并与加热的有机工质气体混合使其过热温度得到降低，当压力传感器9和温度传感器10检测到膨胀机3入口有机工质气体过热度降低至设定值时，则再次再次向节流阀件8发送信号指令，以调整所述节流阀件8的开度，从而实现对过热度的有机工质气体的温度控制。系统控制芯片或PLC控制器的位置根据整个发电系统各单元、部件的布置设计进行设置，最大程度保证发电系统温控的稳定性。

本实用新型实施例通过对膨胀机3入口有机工质气体过热度的控制，使热源的利用更加充分，避免了浪费，并且使膨胀机3的运行更加接近有机工质理论循环特性，使得发电效率更高。

可选地，所述节流阀件8为直动式电磁阀或分布直动式电磁阀。

可选地，所述温度传感器10类型为热电偶，铂电阻，热敏电阻或者热力膨胀阀感温包。

可选地，所述压力传感器9类型为扩散硅，电容式，硅蓝宝石，陶瓷厚膜或金属应变片。

可选地，所述膨胀机3型式为涡旋式、螺杆式、向心式、转子式或活塞式。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可控制膨胀机入口工质体温度过热的ORC发电系统，其特征在于，所述系统包括蒸发器、气液分离器、膨胀机、发电机、冷凝器、储液器和工质泵，所述蒸发器、气液分离器、膨胀机、冷凝器、储液器和工质泵通过管路依次连接，所述发电机与所述膨胀机相连接；所述系统还包括有节流阀件、压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器设置于所述气液分离器和膨胀机连接的温度控制管路之间，所述节流阀件设置于节流管路上，所述节流管路的输入端连接所述工质泵的输出端，所述节流管路的输出端与所述温度控制管路连接，所述压力传感器和温度传感器位于所述节流管路与温度控制管路连接处靠近所述膨胀机的一侧，所述压力传感器、温度传感器和所述节流阀件均与系统控制芯片或PLC控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的可控制膨胀机入口工质体温度过热的ORC发电系统，其特征在于，所述节流阀件为直动式电磁阀或分布直动式电磁阀。

3.根据权利要求1所述的可控制膨胀机入口工质体温度过热的ORC发电系统，其特征在于，所述温度传感器类型为热电偶，铂电阻，热敏电阻或者热力膨胀阀感温包。

4.根据权利要求1所述的可控制膨胀机入口工质体温度过热的ORC发电系统，其特征在于，所述压力传感器类型为扩散硅，电容式，硅蓝宝石，陶瓷厚膜或金属应变片。

5.根据权利要求1所述的可控制膨胀机入口工质体温度过热的ORC发电系统，其特征在于，所述膨胀机型式为涡旋式、螺杆式、向心式、转子式或活塞式。