CN215213625U - 一种具有导热油循环的有机朗肯系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低温余热回收技术领域，公开了一种具有导热油循环的有机朗肯系统，包括有机朗肯循环系统、预热循环系统与导热油循环系统，预热循环系统与有机朗肯循环系统连接，用于对有机朗肯循环系统中的工质进行预热；导热油循环系统与有机朗肯循环系统连接，导热油循环系统中的导热油加热后送入有机朗肯循环系统中，与流经有机朗肯循环系统的工质进行热交换，以实现对工质的蒸发。与现有技术相比，本实用新型提高了有机朗肯循环中工质蒸发状态的稳定性，也提升了系统对余热能源的持续利用能力，减少能源浪费，与预热环节的相结合，实现对能源的深度利用，提升发电系统的稳定性。

Description

一种具有导热油循环的有机朗肯系统

技术领域

本实用新型涉及低温余热回收技术领域，特别涉及一种具有导热油循环的有机朗肯系统。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭，能源危机已经成为威胁我们生命的紧急问题。能源一直是人们关注的热点，因为它与人类生活密不可分，但是并非所有能源都是可持续的，并且大量使用化石能源，例如汽油，柴油，石油天然气，煤炭等能源的大量使用使石油工业带来了严重的环境污染问题。因此，人们开始将注意力从化石能源转移到清洁，可再生能源和工业废能源，以减少污染并以更有效的方式利用能源。可再生能源，例如生物质能，太阳能和地热能越来越受到重视。内燃机或燃气轮机排放大量废气，废气温度通常超过200°C 。在内燃机中将近三分之二的燃料能量不能转换成机械动力，这导致发动机的热效率低。大量余热直接排放到空气中，造成能源的浪费。如果将发动机废热用于能量转换，则能量利用将更加有效。有机朗肯循环（ORC）正是提高能源利用率的一种有效途径。

有机朗肯技术的优化方面，公开号为CN108301887A的一篇专利中，提出具有变频控制装置的有机朗肯循环系统。对用户的电负荷和热负荷进行监测，通过变频控制模块调节系统的运行负荷，实现对热电输出的动态可调。公开号为CN105971673A的一篇专利中，提出使用有机朗肯工质和润滑油的混合物进行循环发电，在蒸发器中，混合物分成气态工质和液态润滑油，进入膨胀机使其处于最佳状态，提高了发电效率。

上述的两种方案都存在着一些局限性，比如系统中热源能量的利用率不高，能源损失较大，而且热源状态的不稳定对系统效率影响较大。

上述两种方案没有预热系统，工质在蒸发器内的蒸发状态不够稳定，影响着膨胀机的发电效率。

因此急需一款新型有机朗肯循环系统，既能提高余热的利用效率，又能提升发电系统的稳定性，从而总体上提高循环系统的热效率和能源利用率。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种具有导热油循环的有机朗肯系统，能够对热源深度利用，提高余热利用率。

技术方案：本实用新型提供了一种具有导热油循环的有机朗肯系统，包括有机朗肯循环系统、预热循环系统与导热油循环系统，所述预热循环系统与所述有机朗肯循环系统连接，用于对有机朗肯循环系统中的工质进行预热；所述导热油循环系统与所述有机朗肯循环系统连接，所述导热油循环系统中的导热油加热后送入所述有机朗肯循环系统中，与流经所述有机朗肯循环系统的工质进行热交换，以实现对工质的蒸发。

进一步地，所述有机朗肯循环系统包括蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵、预热器，所述蒸发器与所述膨胀机连接，所述膨胀机与所述发电机连接，所述膨胀机输出端与所述冷凝器连接，所述冷凝器与所述预热器之间通过工质泵连接，所述预热器输出端与所述蒸发器连接，所述预热循环系统与所述预热器连接，所述导热油循环系统与所述蒸发器连接。

进一步地，所述预热循环系统由柴油机与所述预热器组成，所述预热器设置有预热器有机工质入口、预热器有机工质出口、预热器夹套水入口以及预热器夹套水出口，所述柴油机设置有柴油机夹套水入口、柴油机夹套水出口，所述柴油机夹套水出口与预热器夹套水入口连接，所述预热器夹套水出口与所述柴油机夹套水入口连接；所述预热器有机工质入口与所述冷凝器通过所述工质泵连接；所述预热器有机工质出口与所述蒸发器连接。

进一步地，所述导热油循环系统由换热器、所述蒸发器以及油泵组成，所述换热器设有换热器导热油入口、换热器导热油出口，所述蒸发器设有蒸发器有机工质入口、预热器有机工质出口、蒸发器导热油入口以及蒸发器导热油出口；所述换热器导热油入口与所述蒸发器导热油入口连接，所述蒸发器导热油出口与所述换热器导热油入口通过油泵连接；所述蒸发器有机工质入口与所述预热器有机工质出口连接，所述预热器有机工质出口与所述膨胀机输入端连接。

进一步地，所述预热循环系统还与导热油循环系统连接，所述预热循环系统为所述导热油循环系统连接提供余热，对所述导热油循环系统中的导热油加热。

进一步地，所述柴油机上还设置有柴油机余热烟气出口，所述换热器上还设有换热器余热烟气入口以及换热器余热烟气出口，所述柴油机余热烟气出口与所述换热器余热烟气入口连接，所述换热器余热烟气出口直接通过管道排出。

有益效果：

1、本实用新型与传统的有机朗肯循环系统相比，通过增加预热循环系统与导热油循环系统，首先利用预热循环系统对有机朗肯循环系统中的工质余热后再进入蒸发器，便于工质蒸发，另外通过增加导热油循环系统，利用加热后的导热油对有机朗肯循环系统中的工质加热蒸发处理，使得有机朗肯循环系统持续循环，能提升发电系统的稳定性。

2、本实用新型柴油机的夹套水用来对工质进行预热，提高了后续环节中工质的蒸发效果，使工质完全蒸发为高温高压气体后进入膨胀机，提高发电能力的同时提高了低温余热的利用率。

3、本实用新型导热油循环的存在，还充分利用了柴油机余热烟气的热量，导热油在回路中的循环，不停地为工质加热，使其完全蒸发。导热油持续对余热烟气的热量进行吸收，不仅提高了有机朗肯循环中工质蒸发状态的稳定性，也提升了系统对余热能源的持续利用能力，减少能源浪费，与预热环节的相结合，实现对能源的深度利用。

附图说明

图1为本实用新型具有导热油循环的有机朗肯系统结构示意图。

其中，1为蒸发器，2为膨胀机，3为发电机，4为冷凝器，5为工质泵，6为预热器，7为油泵，8为换热器，9为柴油机，11为蒸发器有机工质入口，12为蒸发器有机工质出口，13为膨胀机有机工质入口，14为膨胀机有机工质出口，15为冷凝器有机工质入口，16为冷凝器有机工质出口，17为预热器有机工质入口，18为预热器有机工质出口，19为蒸发器导热油入口，20为蒸发器导热油出口，21为换热器导热油入口，22为换热器导热油出口，23为换热器余热烟气入口，24为换热器余热烟气出口，25为预热器夹套水入口，26为预热器夹套水出口，27为柴油机夹套水入口，28为柴油机夹套水出口，29为柴油机余热烟气出口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细的介绍。

本实施例提出的一种带有导热油循环的有机朗肯循环系统，如图1所示，包括有机朗肯循环系统、预热循环系统和导热油循环系统，预热循环系统与有机朗肯循环系统连接，用于对有机朗肯循环系统中的工质进行预热；导热油循环系统与有机朗肯循环系统连接，导热油循环系统中的导热油加热后送入有机朗肯循环系统中，与流经有机朗肯循环系统的工质进行热交换，以实现对工质的蒸发。预热循环系统还与导热油循环系统连接，预热循环系统为导热油循环系统连接提供余热，对导热油循环系统中的导热油加热。

具体包括蒸发器1、膨胀机2、发电机3、冷凝器4、工质泵5、预热器6、油泵7、换热器8、柴油机9。导热油循环系统由换热器8、蒸发器1和油泵7组成，预热循环系统由柴油机9和预热器6组成。

蒸发器1上设有蒸发器有机工质入口11、蒸发器有机工质出口12、蒸发器导热油入口19以及蒸发器导热油出口20。

膨胀机2上设有膨胀机有机工质入口13、膨胀机有机工质出口14。

冷凝器4设有冷凝器有机工质入口15、冷凝器有机工质出口16。

预热器6上设有预热器有机工质入口17、预热器有机工质出口18、预热器夹套水入口25以及预热器夹套水出口26。

换热器8上设有换热器导热油入口21、换热器导热油出口22、换热器余热烟气入口23以及换热器余热烟气出口24。

柴油机9上设有柴油机夹套水入口27、柴油机夹套水出口28以及柴油机余热烟气出口29。

在有机朗肯环节中，蒸发器1的蒸发器有机工质出口12与膨胀机2的膨胀机有机工质入口13相连，膨胀机有机工质出口14与冷凝器有机工质入口15连接，冷凝器有机工质出口16与工质泵5输入端连接，工质泵5输出端与预热器有机工质入口17连接，预热器有机工质出口18与蒸发器有机工质入口11连接。

工质在蒸发器1内蒸发为高温高压气体，经蒸发器有机工质出口12流出进入膨胀机2做功，发电机3进行发电工作。工质由膨胀机2的膨胀机有机工质出口14流出，经冷凝器有机工质入口15进入冷凝器4，气态工质此时被冷凝为液态工质，经冷凝器工质出口16后流出。冷凝器有机工质出口16和预热器有机工质入口17相连，二者之间连有工质泵5，目的是将工质加压后送入预热器6内，为工质的循环提供动力。工质由预热器有机工质入口17进入预热器6，被热源预热后，经预热器有机工质出口18流出，送入蒸发器1的蒸发器有机工质入口11，工质在蒸发器1内被热源蒸发为高温高压气体，经蒸发器有机工质出口12进入膨胀机2，由此完成有机朗肯循环。

预热循环环节中，预热循环由柴油机9和预热器6组成，柴油机夹套水出口28与预热器夹套水入口25相连，夹套水由柴油机夹套水出口28流出后经预热器夹套水入口25流入预热器6，对流经此处的工质进行预热。预热完毕，夹套水经预热器夹套水出口26流出后经柴油机夹套水入口27进入柴油机对柴油机进行冷却，由此完成预热循环。

导热油循环环节中，导热油循环包括换热器8、蒸发器1和油泵7，柴油机9的柴油机余热烟气出口29与换热器余热烟气入口23连接，换热器导热油出口与蒸发器导热油入口连接，蒸发器导热油出口20与换热器导热油入口连接，两者之间连接有油泵7。

柴油机9排出的中低温余热烟气由柴油机余热烟气出口29排出，经换热器余热烟气入口23被送入到换热器8，对流经的导热油进行加热后由换热器8的换热器余热烟气出口24排出。导热油在换热器8内被加热后经换热器导热油出口22流出，通过蒸发器导热油入口19进入蒸发器1中，与流经此处的工质进行热交换，以实现对工质的蒸发。导热油经蒸发器导热油出口20流出蒸发器1，被油泵7加压后由换热器导热油入口21回到换热器8，继续与余热烟气进行换热，升温后的导热油由换热器导热油出口22流出，通过蒸发器导热油入口19进入蒸发器1中，由此实现导热油循环。

本发明在使用时，首先柴油机排出的夹套水首先对有机朗肯循环的中的工质进行预热，排出的余热烟气经导热油循环实现对预热器流出工质的蒸发，蒸发后的工质进入膨胀机进行做功发电，工质经冷凝器冷凝后，被工质泵加压，最终回到预热器进行预热，以此循环。

上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有导热油循环的有机朗肯系统，其特征在于，包括有机朗肯循环系统、预热循环系统与导热油循环系统，所述预热循环系统与所述有机朗肯循环系统连接，用于对有机朗肯循环系统中的工质进行预热；所述导热油循环系统与所述有机朗肯循环系统连接，所述导热油循环系统中的导热油加热后送入所述有机朗肯循环系统中，与流经所述有机朗肯循环系统的工质进行热交换，以实现对工质的蒸发。

2.根据权利要求1所述的具有导热油循环的有机朗肯系统，其特征在于，所述有机朗肯循环系统包括蒸发器（1）、膨胀机（2）、发电机（3）、冷凝器（4）、工质泵（5）、预热器（6），所述蒸发器（1）与所述膨胀机（2）连接，所述膨胀机（2）与所述发电机（3）连接，所述膨胀机（2）输出端与所述冷凝器（4）连接，所述冷凝器（4）与所述预热器（6）之间通过工质泵（5）连接，所述预热器（6）输出端与所述蒸发器（1）连接，所述预热循环系统与所述预热器（6）连接，所述导热油循环系统与所述蒸发器（1）连接。

3.根据权利要求2所述的具有导热油循环的有机朗肯系统，其特征在于，所述预热循环系统由柴油机（9）与所述预热器（6）组成，所述预热器（6）设置有预热器有机工质入口（17）、预热器有机工质出口（18）、预热器夹套水入口（25）以及预热器夹套水出口（26），所述柴油机（9）设置有柴油机夹套水入口（27）、柴油机夹套水出口（28），所述柴油机夹套水出口（28）与预热器夹套水入口（25）连接，所述预热器夹套水出口（26）与所述柴油机夹套水入口（27）连接；所述预热器有机工质入口（17）与所述冷凝器（4）通过所述工质泵（5）连接；所述预热器有机工质出口（18）与所述蒸发器（1）连接。

4.根据权利要求3所述的具有导热油循环的有机朗肯系统，其特征在于，所述导热油循环系统由换热器（8）、所述蒸发器（1）以及油泵（7）组成，所述换热器（8）设有换热器导热油入口（21）、换热器导热油出口（22），所述蒸发器（1）设有蒸发器有机工质入口（11）、预热器有机工质出口（18）、蒸发器导热油入口（19）以及蒸发器导热油出口（20）；所述换热器导热油入口（21）与所述蒸发器导热油入口（19）连接，所述蒸发器导热油出口（20）与所述换热器导热油入口（21）通过油泵（7）连接；所述蒸发器有机工质入口（11）与所述预热器有机工质出口（18）连接，所述预热器有机工质出口（18）与所述膨胀机（2）输入端连接。

5.根据权利要求4所述的具有导热油循环的有机朗肯系统，其特征在于，所述预热循环系统还与导热油循环系统连接，所述预热循环系统为所述导热油循环系统连接提供余热，对所述导热油循环系统中的导热油加热。

6.根据权利要求5所述的具有导热油循环的有机朗肯系统，其特征在于，所述柴油机（9）上还设置有柴油机余热烟气出口（29），所述换热器（8）上还设有换热器余热烟气入口（23）以及换热器余热烟气出口（24），所述柴油机余热烟气出口（29）与所述换热器余热烟气入口（23）连接，所述换热器余热烟气出口（24）直接通过管道排出。

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