CN209398468U - 一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统，包括第一级蒸发系统和第二级蒸发系统，第一级蒸发系统包括工质泵A，工质泵A的出口连接蒸发器A的工质入口，蒸发器A的工质出口与膨胀机A的入口相连，膨胀机A与发动机A相连，带动发电机发电，膨胀机A的乏汽出口与膨胀机B的蒸汽入口相连；第二级蒸发系统包括工质泵B，工质泵B的出口连接回热器的工质入口，回热器的工质出口连接蒸发器B的工质入口，蒸发器B的工质出口与膨胀机B的蒸汽入口相连，膨胀机B与发电机B相连，膨胀机B的乏汽出口与回热器的乏汽入口相连，回热器的乏汽出口与冷凝器入口相连；冷凝器的出口分别连接工质泵A和工质泵B的入口，实现对余热的梯级回收。
Description
技术领域
本实用新型属于回收低品位热的有机朗肯循环系统技术领域，尤其涉及一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统。
背景技术
能源需求和环境问题迫使我们开发余热回收的新技术。有机朗肯循环(ORC)由于其简单，被认为是低品位热能回收的一种很有前途的技术，其结构紧凑、高效、环保。有机朗肯循环可适用于各种中低温热源，例如太阳能，地热能，生物质能，工厂废热等等。
但是一般有机朗肯循环存在着能源利用率低，发电效率低等问题，因此合理设计系统结构，对提高系统的效率有十分重要的影响。现有技术中公开的基于不同蒸发温度的多级朗肯循环发电系统，充分提高了系统整体的热效率。还公开有梯级回收利用低品位热的ORC系统，在这些系统中忽略了回热的作用，没有充分利用热源。
因此，如何充分的利用热源，提高能源的利用率是提高有机朗肯循环性能的关键之一。
实用新型内容
本实用新型根据现有技术中存在的问题，提出了一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统，目的在于提供一种结构设计合理、热效率高，对余热进行梯级回收的有机朗肯循环系统。
本实用新型所采用的技术方案如下：
一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统，包括第一级蒸发系统和第二级蒸发系统，所述第一级蒸发系统包括工质泵A，所述工质泵A的出口连接蒸发器A的工质入口，所述蒸发器A的工质出口与膨胀机A的入口相连，膨胀机A与发动机A相连，带动发电机发电，膨胀机A的乏汽出口与膨胀机B的蒸汽入口相连；所述第二级蒸发系统包括工质泵B，所述工质泵B的出口连接回热器的工质入口，所述回热器的工质出口连接蒸发器B的工质入口，所述蒸发器B的工质出口与膨胀机B的蒸汽入口相连，膨胀机B与发电机B相连，膨胀机B的乏汽出口与回热器的乏汽入口相连，回热器的乏汽出口与冷凝器入口相连；所述冷凝器的出口分别连接工质泵A和工质泵B的入口，将工质输入进行下一次循环。
进一步，所述蒸发器A与蒸发器B通过管道与热源串联，所述热源由蒸发器A流入，经过蒸发器B后排出到外围环境中；
进一步，所述第二级蒸发系统经过换热后的工质与第一级蒸发系统膨胀机A排出的乏汽，共同进入膨胀机B膨胀做功，发出电量；
进一步，所述膨胀机B的乏汽进入回热器，把多余的热量传递给工质，对工质进行预热；
进一步，所述工质可以为R123、R245fa、R113、R141b或者其混合物等。
本实用新型的有益效果：
该系统采用一级蒸发的乏汽和二级蒸发的有机工质混合，且将二级蒸发乏汽再次预热，减少了因蒸发器中换热温差过大而导致的不可逆损失，提高了整个系统的效率，热源排出温度变低，热源被充分利用，提高了能源的利用率。采用两个膨胀机，两个发电机，将每次的换热都转换成功，带动各自的发电机发电，提高了整个系统的发电效率。
附图说明
图1是本实用新型一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统框图；
图中，1、蒸发器A，2、膨胀机A，3、发电机A，4、蒸发器B，5、膨胀机B，6、发电机B，7、回热器，8、冷凝器，9、工质泵B，10、工质泵A。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型所提出的一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统，包括第一级蒸发系统和第二级蒸发系统，第一级蒸发系统包括工质泵A10，工质泵A10的出口连接蒸发器A1的工质入口，蒸发器A1连接热源，对工质泵A10所输送的工质进行换热，蒸发器A1的工质出口与膨胀机A2的入口相连，膨胀机A2与发动机A3相连，带动发电机发电，膨胀机A2的乏汽出口与膨胀机B的蒸汽入口相连；第二级蒸发系统包括工质泵B9，工质泵B9的出口连接回热器7的工质入口，回热器7的工质出口连接蒸发器B4的工质入口，蒸发器B4的热源入口连接蒸发器A1的热源出口，对蒸发器B4内的工质再次进行换热，蒸发器B4的工质出口与膨胀机B5的蒸汽入口2相连，膨胀机B5与发电机B6相连，膨胀机B5的乏汽出口与回热器7的乏汽入口相连，回热器7的乏汽出口与冷凝器8入口相连；冷凝器8的出口分别连接工质泵A10和工质泵B9的入口，将工质输入进行下一次循环。
为了更清楚地解释本实用新型所保护的技术方案，以下结合本实用新型的工作过程作进一步解释：
从冷凝器8出来的液态工质分两个部分，一部分工质通过工质泵A10进入蒸发器A1，与热源进行第一次换热，换热后的工质变成高温高压的蒸汽状态，气体状态的工质在膨胀机A2中膨胀做功，带动发电机A3发电，做功后的乏汽进入膨胀机5中进行二次膨胀做功。
从冷凝器8出来的另一部分工质由工质泵B9泵入回热器7，在回热器7中与从膨胀机B5出来的乏汽换热后进入蒸发器B4，在蒸发器B4中再次吸收换热后的热源的热量，然后进入膨胀机B5膨胀做功，发出电量。
从膨胀机B5出来的乏汽进入回热器7，把多余的热量传递给工质，然后进入冷凝器冷凝变成液体工质，完成一个循环。
在本实施例中，循环工质可以采用R123、R245fa、R113、R141b或者其之间的混合物等。
以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，包括第一级蒸发系统和第二级蒸发系统，所述第一级蒸发系统包括工质泵A(10)，所述工质泵A(10)的出口连接蒸发器A(1)的工质入口，所述蒸发器A(1)的工质出口与膨胀机A(2)的入口相连，膨胀机A(2)与发动机A(3)相连，带动发电机发电，膨胀机A(2)的乏汽出口与膨胀机B(5)的蒸汽入口相连；所述第二级蒸发系统包括工质泵B(9)，所述工质泵B(9)的出口连接回热器(7)的工质入口，所述回热器(7)的工质出口连接蒸发器B(4)的工质入口，所述蒸发器B(4)的工质出口与膨胀机B(5)的蒸汽入口相连，膨胀机B(5)与发电机B(6)相连，膨胀机B(5)的乏汽出口与回热器(7)的乏汽入口相连，回热器(7)的乏汽出口与冷凝器(8)入口相连；所述冷凝器(8)的出口分别连接工质泵A(10)和工质泵B(9)的入口，将工质输入进行下一次循环。
2.根据权利要求1所述的一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，所述蒸发器A(1)与蒸发器B(4)通过管道与热源串联，所述热源由蒸发器A(1)流入，经过蒸发器B(4)后排出到外围环境中。
3.根据权利要求1所述的一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，所述第二级蒸发系统经过换热后的工质与第一级蒸发系统膨胀机A(2)排出的乏汽，共同进入膨胀机B(5)膨胀做功。
4.根据权利要求1所述的一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，所述膨胀机B(5)的乏汽进入回热器(7)。
5.根据权利要求1所述的一种混合预热的串联式双级蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，所述工质可以为R123、R245fa、R113、R141b或者其混合物。
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