CN217002000U - 一种紧凑化结构的orc设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种紧凑化结构的ORC设备，包括设备框架，设备框架内设有蒸发器，蒸发器的前侧设有涡轮发电机，蒸发器和涡轮发电机之间设有冷凝器，冷凝器的下方设有空气冷凝器，空气冷凝器通过冷却管路、冷却泵与涡轮发电机连接，空气冷凝器的前侧设有工质罐，工质罐的右侧设置有工质泵，蒸发器、涡轮发电机、冷凝器、工质罐及工质泵之间通过工质管路连接，且形成循环闭环，设备框架内还设置有润滑泵，润滑泵通过管路与涡轮发电机连接，设备框架的一侧设有电气控制柜。本实用新型易于标准化、定型化及便于模块化装配，而且减少现场安装调试及使用维护的工作量；提高了换热效率、提高了控制柜外观美感的同时，增强了控制柜的强度。

Description

一种紧凑化结构的ORC设备

技术领域

本实用新型属于ORC设备领域，具体而言，涉及一种紧凑化结构的ORC设备。

背景技术

ORC是有机朗肯循环的缩写，是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，而ORC发电系统对提高能源利用率，在有效利用低品位热能等方面起了一个很大的促进作用。

目前，ORC设备大都采用分离式结构，其设备中的蒸发器、冷凝器采用的是大型且换热效率相对较低的换热器，电气控制柜也是由多个电气柜组合而成，电气柜中的设备电气控制和并网控制采用分列的方式，这种ORC设备设计结构，导致设备比较庞大，占地面积也较大，不仅提高了设备的成本，而且现场安装调试及使用维护的工作量较大。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种紧凑化结构的ORC设备，缩小设备的大小的同时便于装配及维护。

为达到上述技术目的及效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种紧凑化结构的ORC设备，包括设备框架及设置在所述设备框架内的蒸发器、涡轮发电机、冷凝器、空气冷凝器、工质罐和工质泵；

所述蒸发器设置在所述设备框架内的后端上部，所述涡轮发电机设置在所述蒸发器的前侧，所述冷凝器设置在所述蒸发器和所述涡轮发电机之间，所述空气冷凝器设置在所述冷凝器的正下方，所述工质罐设置在所述空气冷凝器的前侧，所述工质泵设置在所述空气冷凝器和所述工质罐的右侧；所述蒸发器、所述涡轮发电机、所述冷凝器、所述工质罐和所述工质泵通过对应的工质管路依次连接；所述空气冷凝器通过冷却泵、冷却管路与所述涡轮发电机连接；所述设备框架内还设置有用于对所述涡轮发电机供应润滑剂的润滑泵，所述润滑泵通过润滑管路与所述涡轮发电机连接，位于所述设备框架的一侧设置有用于控制设备的电气控制柜，所述蒸发器、所述涡轮发电机、所述冷凝器、所述空气冷凝器、所述工质泵、所述冷却泵及所述润滑泵分别与所述电气控制柜电气连接。

进一步的，所述蒸发器通过两组蒸发器-涡轮发电机工质管路与所述涡轮发电机连接，所述涡轮发电机通过两组涡轮发电机-冷凝器工质管路与所述冷凝器连接，所述冷凝器通过一组冷凝器-工质罐工质管路与所述工质罐连接，所述工质罐通过一组工质罐-工质泵工质管路与所述工质泵连接，且所述工质泵通过一组工质泵-蒸发器工质管路与所述蒸发器连接，且所有管路均选择线路为最合理距离。

进一步的，所述设备框架为撬装式整体框架、焊装式整体框架或型材拼装式整体框架。

进一步的，所述型材的材质为铝或铁。

进一步的，所述蒸发器和所述冷凝器采用钎焊式换热器。

进一步的，所述电气控制柜包括低压控制柜、高压控制柜及控制面板，所述低压控制柜位于所述高压控制柜的一侧，且两者采用一体式外壳，所述控制面板设置在所述低压控制柜的侧壁。

进一步的，所述控制面板为触摸屏控制面板或PC控制面板。

进一步的，所述低压控制柜和所述高压控制柜中分别设置有用于ORC设备控制的电气控制部件和用于将发出的电力并网的并网部件。

进一步的，所述蒸发器上用于热源进去及排出的蒸发器法兰口和所述冷凝器上用于冷源进入及排出的冷凝器法兰口均靠近所述设备框架的左侧端面，且所述蒸发器法兰口和所述冷凝器法兰口竖直平面上齐平。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型采用整体式框架结构设计，将各个部件分布安装在框架内，易于设备的标准化、定型化及便于模块化装配，而且能够实现设备的紧凑性，从而缩小设备，进而扩大使用范围；ORC设备装配调试都在制造商厂内进行，可以大大减少设备现场安装调试的工作量及设备投入使用后运行维护的工作量，可以保证设备长时间稳定运行；

2、本实用新型的蒸发器和冷凝器都采用更小体积和更高换热效率的钎焊式换热器，在提高换热效率的同时进一步实现设备的结构紧凑性及便于设备的标准化、模块化装配；

3、本实用新型的电气控制柜采用一体式设计，结构紧凑，且高低压控制元器件的分离式结构，在提高了控制柜外观美感的同时，增强了控制柜的强度，而且高低压控制元器件的分离安装还提高了设备的安全性，保证设备安全稳定的运行。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型ORC设备整体结构示意图；

图2为本实用新型ORC设备正面结构示意图；

图3为本实用新型ORC设备左侧面结构示意图；

图4为本实用新型ORC设备后面结构示意图；

图5为本实用新型ORC设备顶侧面结构示意图；

图6为本实用新型电气控制柜结构示意图；

图7为本实用新型ORC工作原理示意图。

图中标号说明：1、设备框架；2、蒸发器；3、涡轮发电机；4、冷凝器；5、空气冷凝器；6、工质罐；7、工质泵；8蒸发器-涡轮发电机工质管路；9、涡轮发电机-冷凝器工质管路；10、冷凝器-工质罐工质管路；11、工质罐-工质泵工质管路；12、工质泵-蒸发器工质管路；13、冷却管路；14、润滑管路；15、电气控制柜；101、第一设备区；102、第二设备区；201、蒸发器法兰口；401、冷凝器法兰口；151、低压控制柜；152、高压控制柜；153、控制面板。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、上端、下端、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

参见图1-6所示，一种紧凑化结构的ORC设备，包括设备框架1及设置在所述设备框架1内的蒸发器2、涡轮发电机3、冷凝器4、空气冷凝器5、工质罐6和工质泵7；

所述蒸发器2设置在所述设备框架1内的后端上部，所述涡轮发电机3设置在所述蒸发器2的前侧，所述冷凝器4设置在所述蒸发器2和所述涡轮发电机3之间，所述空气冷凝器5设置在所述冷凝器4的正下方，所述工质罐6设置在所述空气冷凝器5的前侧，所述工质泵7设置在所述空气冷凝器5和所述工质罐6的右侧；所述蒸发器2、所述涡轮发电机3、所述冷凝器4、所述工质罐6和所述工质泵7通过对应的工质管路依次连接；所述空气冷凝器5通过冷却泵、冷却管路13与所述涡轮发电机3连接；所述设备框架1内还设置有用于对所述涡轮发电机3供应润滑剂的润滑泵，所述润滑泵通过润滑管路14与所述涡轮发电机3连接，位于所述设备框架1的一侧设置有用于控制设备的电气控制柜15，所述蒸发器2、所述涡轮发电机3、所述冷凝器4、所述空气冷凝器5、所述工质泵7、所述冷却泵及所述油泵分别与所述电气控制柜15电气连接。

进一步的，所述蒸发器2通过两组蒸发器-涡轮发电机工质管路8与所述涡轮发电机3连接，所述涡轮发电机3通过两组涡轮发电机-冷凝器工质管路9与所述冷凝器4连接，所述冷凝器4通过一组冷凝器-工质罐工质管路10与所述工质罐6连接，所述工质罐6通过一组工质罐-工质泵工质管路11与所述工质泵7连接，且所述工质泵7通过一组工质泵-蒸发器工质管路12与所述蒸发器2连接，且所有管路均选择线路为最合理距离。

进一步的，所述设备框架1为撬装式整体框架、焊装式整体框架或型材拼装式整体框架，使用时，强度高、结构简单，便于安装及搬移，有效提高了工作效率。

进一步的，所述型材的材质为铝或铁。

进一步的，所述蒸发器2和所述冷凝器4采用钎焊式换热器，所述钎焊式换热器结构紧凑，容易安装，重量轻，仅相当于管壳式换热器的20～30% ，经久耐用，能承受高温高压，污垢系数低，高湍流降低了污垢系数，从而减少了清洗次数，传热效率高，用水量少。

进一步的，所述电气控制柜包括低压控制柜151、高压控制柜152及控制面板153，所述低压控制柜151位于所述高压控制柜152的一侧，且两者采用一体式外壳，所述控制面板153设置在所述低压控制柜151的侧壁。

进一步的，所述控制面板153为触摸屏控制面板或PC控制面板。

进一步的，所述低压控制柜151和所述高压控制柜152中分别设置有用于ORC设备控制的电气控制部件和用于将发出的电力并网的并网部件。

进一步的，所述蒸发器2上用于热源进去及排出的蒸发器法兰口201和所述冷凝器4上用于冷源进入及排出的冷凝器法兰口401均靠近所述设备框架1的左侧端面，且所述蒸发器法兰口201和所述冷凝器法兰口401竖直平面上齐平。

本实用新型的工作原理如下：

参见图7所示，ORC是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由蒸发器、涡轮发电机、冷凝器和工质泵四大部件组成。

有机工质在蒸发器中从热源吸收热量，生成具有一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入涡轮发电机，从而带动发电机发电，从涡轮发电机排出的蒸汽在冷凝器中向冷源放热，凝结成液态工质，最后借助工质泵重新回到蒸发器，如此不断地循环下去。

使用时，先向工质罐6和工质管路中注入适量工质，在冷却管路注入适量的冷却剂，再将蒸发器2的热源接口与热源连通，冷凝器4的冷凝器法兰口401与冷源连通，然后通过电气控制柜15启动ORC设备；此时，工质在工质泵7的作用下，被从工质罐6中抽出，并沿着工质罐-工质泵工质管路11和工质泵-蒸发器工质管路12进入蒸发器2中，工质在热源的热量作用下，被加热成高温高压的蒸汽，蒸汽顺着蒸发器-涡轮发电机工质管路8进入涡轮发电机3中推动转子做工，从而实现发电，并通过电气控制柜15中的并网控制系统将发出的电并入市政电网或者工厂内部电网；蒸汽顺着涡轮发电机-冷凝器工质管路9进入冷凝器4中冷凝成液体或者气液混合物，并沿着冷凝器-工质罐工质管路10回流进工质罐6，完成一轮循环。

冷却剂通过冷却泵、冷却管路13、空气冷凝器5不断给涡轮发电机3进行冷却降温；润滑剂通过润滑泵、润滑管路不断给涡轮发电机3进行润滑。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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 (9)

1.一种紧凑化结构的ORC设备，其特征在于：包括设备框架（1）及设置在所述设备框架（1）内的蒸发器（2）、涡轮发电机（3）、冷凝器（4）、空气冷凝器（5）、工质罐（6）和工质泵（7）；

所述蒸发器（2）设置在所述设备框架（1）内的后端上部，所述涡轮发电机（3）设置在所述蒸发器（2）的前侧，所述冷凝器（4）设置在所述蒸发器（2）和所述涡轮发电机（3）之间，所述空气冷凝器（5）设置在所述冷凝器（4）的正下方，所述工质罐（6）设置在所述空气冷凝器（5）的前侧，所述工质泵（7）设置在所述空气冷凝器（5）和所述工质罐（6）的右侧；所述蒸发器（2）、所述涡轮发电机（3）、所述冷凝器（4）、所述工质罐（6）和所述工质泵（7）通过对应的工质管路依次连接；所述空气冷凝器（5）通过冷却泵、冷却管路（13）与所述涡轮发电机（3）连接；所述设备框架（1）内还设置有用于对所述涡轮发电机（3）供应润滑剂的润滑泵，所述润滑泵通过润滑管路（14）与所述涡轮发电机（3）连接，位于所述设备框架（1）的一侧设置有用于控制设备的电气控制柜（15），所述蒸发器（2）、所述涡轮发电机（3）、所述冷凝器（4）、所述空气冷凝器（5）、所述工质泵（7）、所述冷却泵及所述润滑泵分别与所述电气控制柜（15）电气连接。

2.根据权利要求1所述的紧凑化结构的ORC设备，其特征在于：所述蒸发器（2）通过两组蒸发器-涡轮发电机工质管路（8）与所述涡轮发电机（3）连接，所述涡轮发电机（3）通过两组涡轮发电机-冷凝器工质管路（9）与所述冷凝器（4）连接，所述冷凝器（4）通过一组冷凝器-工质罐工质管路（10）与所述工质罐（6）连接，所述工质罐（6）通过一组工质罐-工质泵工质管路（11）与所述工质泵（7）连接，且所述工质泵（7）通过一组工质泵-蒸发器工质管路（12）与所述蒸发器（2）连接。

3.根据权利要求1所述的紧凑化结构的ORC设备，其特征在于：所述设备框架（1）为撬装式整体框架、焊装式整体框架或型材拼装式整体框架。

4.根据权利要求3所述的紧凑化结构的ORC设备，其特征在于：所述型材的材质为铝或铁。

5.根据权利要求1所述的紧凑化结构的ORC设备，其特征在于：所述蒸发器（2）和所述冷凝器（4）采用钎焊式换热器。

6.根据权利要求1所述的紧凑化结构的ORC设备，其特征在于：所述电气控制柜包括低压控制柜（151）、高压控制柜（152）及控制面板（153），所述低压控制柜（151）位于所述高压控制柜（152）的一侧，且两者采用一体式外壳，所述控制面板（153）设置在所述低压控制柜（151）的侧壁。

7.根据权利要求6所述的紧凑化结构的ORC设备，其特征在于：所述控制面板（153）为触摸屏控制面板或PC控制面板。

8.根据权利要求6所述的紧凑化结构的ORC设备，其特征在于：所述低压控制柜（151）和所述高压控制柜（152）中分别设置有用于ORC设备控制的电气控制部件和用于将发出的电力并网的并网部件。

9.根据权利要求1所述的紧凑化结构的ORC设备，其特征在于：所述蒸发器（2）上用于热源进去及排出的蒸发器法兰口（201）和所述冷凝器（4）上用于冷源进入及排出的冷凝器法兰口（401）均靠近所述设备框架（1）的左侧端面，且所述蒸发器法兰口（201）和所述冷凝器法兰口（401）竖直平面上齐平。

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