CN219868624U - 一种用于有机朗肯循环发电系统的ncg自动排放装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置，包括蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵，冷凝器设置有进口、第一出口和第二出口，冷凝器的进口与膨胀机连接，冷凝器的第一出口与工质泵连接，冷凝器的第二出口一侧设置有NCG自动排放装置，NCG自动排放装置包括气体压缩机、冷却器和凝液罐，气体压缩机上设置有第一进气口和出气口，冷却器包括第二进气口、气体出口和液体出口，气体压缩机的第一进气口通过NCG管道与冷凝器的第二出口连接，气体压缩机的出气口与冷却器的第二气进口连接，冷却器的气体出口和液体出口均与凝液罐连接，相比现有技术，本实用新型实现NCG排放，可杜绝有机工质的浪费，节约系统运行成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及有机朗肯循环发电领域，具体涉及一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置。
背景技术
有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)是基于朗肯循环基本原理，利用有机工质（包括R134a、R245fa、R1233zd（E）等）低沸点特性，实现低品位热源转换为高品位电能的工程应用技术。有机朗肯循环发电是回收低品位热能的重要方式，在工业余热和地热能领域大量应用。
有机朗肯循环系统主要由蒸发器、膨胀发电机、冷凝器和工质泵四大部件组成，根据应用的情况不同，可能会在此基础上增加一些辅助设备，包括预热器、回热器等。液态有机工质在蒸发器中从低品位热源吸收热量，形成具一定压力和温度的有机蒸气，有机蒸气进入膨胀机做功，带动发电机发电。
有机朗肯循环最主要的特点是，循环工质采用有机物，而且为了保证发电性能，系统要进行抽真空，确保系统内有机工质的纯度。整个有机朗肯循环系统中的法兰密封，膨胀机机械密封，阀门密封等不可能做到完全零泄漏，在机组停运时或者环境温度较低时，外界的空气会通过各个密封渗入到系统中。由于空气中的氮气和氧气沸点远远低于有机朗肯循环中有机工质的沸点，所以在系统运行过程中，并不会随着冷凝器冷凝，这种在有机朗肯循环中不被冷凝的气体叫不凝结气体。因此，需要不断排放NCG，确保机组发电性能不下降。
目前行业内普遍的做法是，在机组冷凝器壳程上方设置手动开关阀，当有机朗肯循环发电系统停运时，人为地对NCG直接排放。一方面有机朗肯循环发电系统停运，会对发电收益产生影响；另一方面，排放过程中，有机朗肯循环系统中的少量有机工质会随着NCG一起排放到大气中，一方面会降低系统发电性能，而且造成有机工质的浪费，增加系统运行成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有的有机朗肯循环系统中NCG需要系统停运后进行人工排放，影响发电受益；同时，NCG排放过程中有少量有机工质一起排放到大气中，降低系统发电性能，造成有机工质浪费，增加系统运行成本；针对此不足，提出了一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置。
为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置，包括蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵，所述冷凝器设置有进口、第一出口和第二出口，冷凝器的进口与膨胀机连接，冷凝器的第一出口与工质泵连接，所述冷凝器的第二出口一侧设置有NCG自动排放装置，所述NCG自动排放装置包括气体压缩机、冷却器和凝液罐，所述气体压缩机上设置有第一进气口和出气口，所述冷却器设置有第二进气口、气体出口和液体出口，气体压缩机的第一进气口通过NCG管道与冷凝器的第二出口连接，气体压缩机的出气口与冷却器的第二进气口连接，所述冷却器的气体出口和液体出口均与凝液罐连接，所述凝液罐的底部通过有机工质回收管道与工质泵连接，且有机工质回收管道上设置有第三控制阀，所述凝液罐顶部设置有压力传感器和温度传感器，凝液罐顶部连接有排空管道，且排空管道上设置有第二控制阀。
作为本实用新型的进一步优选，所述气体压缩机与冷凝器之间设置有过滤器和第一控制阀，所述过滤器设置于靠近冷凝器一侧，用于过滤掉NCG中的杂质，避免杂质堵塞气体压缩机，增加维修和生产成本。
作为本实用新型的进一步优选，所述凝液罐内的上部设置有除雾器，凝液罐内部设置有液位传感器。
作为本实用新型的进一步优选，所述液位传感器与第三控制阀连接，通过液位传感器测量凝液罐内液体的体积，从而控制第三控制阀的开启或关闭，保证凝液罐的有效运行。
作为本实用新型的进一步优选，所述第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀设置为电动开关阀或气动开关阀。
作为本实用新型的进一步优选，所述冷却器内设置有若干组冷却水管道。
本实用新型提出的一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置，与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、通过设置第二控制阀，控制凝液罐上部的开启和关闭，实现NCG的自动排放；
2、通过设置在凝液罐顶部压力传感器和温度传感器，且与第二控制阀连接，实时监控凝液罐内的气压，更加精准的实现NCG的自动排放；
3、通过设置过滤器，能够有效过滤到NCG中所带的杂质，保护气体压缩机，避免气体压缩机堵塞，增加维修频率和成本，同时也延长了气体压缩机、冷却器和凝液罐的使用寿命；
4、通过增加液位传感器，能够有效回收NCG中所带出的有机工质，避免有机工质的浪费，节约系统运行成本；
5、通过在凝液罐内增加除雾器拦截少量混入NCG的有机工质气体，进一步减少有机工质的浪费。
附图说明
图1是本实用新型的机构示意图。
图中附图标记的含义：1、蒸发器，2、膨胀机，3、冷凝器，4、工质泵，5、气体压缩机，6、冷却器，7、凝液罐，8、过滤器，9、第一控制阀，10、除雾器，11、压力传感器，12、温度传感器，13、排空管道，14、第二控制阀，15、第三控制阀，16、液位传感器，17、NCG管道，18、有机工质回收管道。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。
如图1所示，一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置，包括蒸发器1、膨胀机2、冷凝器3和工质泵4，冷凝器3设置有进口、第一出口和第二出口，冷凝器3的进口与膨胀机2连接，冷凝器3的第一出口与工质泵4连接，冷凝器3的第二出口一侧设置有NCG自动排放装置。
NCG自动排放装置包括气体压缩机5、冷却器6和凝液罐7，气体压缩机5上设置有第一进气口和出气口，冷却器6设置有第二进气口、气体出口和液体出口，冷却器6内设置有若干组冷却水管道，气体压缩机5的第一进气口通过NCG管道17与冷凝器3的第二出口连接，气体压缩机5与冷凝器3之间设置有过滤器8和第一控制阀9，过滤器8设置于靠近冷凝器3一侧，用于过滤掉NCG中的杂质，避免杂质堵塞气体压缩机5，增加维修和生产成本；气体压缩机5的出气口与冷却器6的第二进气口连接，冷却器6的气体出口和液体出口均与凝液罐7连接。
凝液罐7内的上部设置有除雾器10，通过除雾器10拦截少量混入NCG的有机工质气体，进一步减少有机工质的浪费；凝液罐7顶部设置有压力传感器11和温度传感器12，凝液罐7顶部连接有排空管道13，且排空管道13上设置有第二控制阀14，第二控制阀14与压力传感器11和温度传感器12连接，通过压力传感器11和温度传感器12监测凝液罐7内部气体压力和温度，当气体压力大于监测温度所对应的饱和压力，说明凝液罐7上方已累积一定的NCG，则自动打开排空管道13上的第二控制阀14，进行NCG自动排放；当气体压力小于或等于温度所对应的饱和压力，说明凝液罐7上方的NCG已排干净，则自动关闭排空管道13上的第二控制阀14，实现NCG的自动排放；凝液罐7内部设置有液位传感器16，凝液罐7的底部通过有机工质回收管道18与工质泵4连接，且有机工质回收管道18上设置有第三控制阀15，液位传感器16与第三控制阀15连接，液位传感器16监测凝液罐7内有机工质的液位，如果液位达到目标设定液位，则说明有机工质已回收到一定程度，则自动打开有机工质管道上的第三控制阀15，对有机工质进行回收。当凝液罐7的液位小于某一低液位设定值时，则自动关闭有机工质管道上的第三控制阀15。
第一控制阀9、第二控制阀14和第三控制阀15设置为电动开关阀或气动开关阀。
一种用于有机朗肯循环的NCG自动排放流程：有机朗肯循环系统发电性能降低，判断可能存有NCG，若存在NCG，则发电系统下达NCG自动排放装置运行指令，打开NCG管道17上的第一控制阀9，有机工质和NCG混合气体随着NCG管道17进入气体压缩机5；气体压缩机5对混合气体进行压缩，有机工质压力提高后其冷凝点提高，高压的混合气体进入冷却器6与冷却水管道进行换热，大部分有机工质被冷凝成液态进入凝液罐7下方，NCG气体状态进入凝液罐7上方；通过压力传感器11和温度传感器12进行判断，当NCG气体积攒到超过当前温度对应的的饱和压力，自动打开排空管道13上的第二控制阀14，实现NCG自动排放；当凝液罐7液位达到一定高度，自动打开有机工质管道上的第三控制阀15，实现有机工质的回收，减少有机工质浪费。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置，包括蒸发器（1）、膨胀机（2）、冷凝器（3）和工质泵（4），所述冷凝器（3）设置有进口、第一出口和第二出口，冷凝器（3）的进口与膨胀机（2）连接，冷凝器（3）的第一出口与工质泵（4）连接，其特征在于，所述冷凝器（3）的第二出口一侧设置有NCG自动排放装置，所述NCG自动排放装置包括气体压缩机（5）、冷却器（6）和凝液罐（7），所述气体压缩机（5）上设置有第一进气口和出气口，所述冷却器（6）设置有第二进气口、气体出口和液体出口，气体压缩机（5）的第一进气口通过NCG管道（17）与冷凝器（3）的第二出口连接，气体压缩机（5）的出气口与冷却器（6）的第二进气口连接，所述冷却器（6）的气体出口和液体出口均与凝液罐（7）连接，所述凝液罐（7）的底部通过有机工质回收管道（18）与工质泵（4）连接，且有机工质回收管道（18）上设置有第三控制阀（15），所述凝液罐（7）顶部设置有压力传感器（11）和温度传感器（12），凝液罐（7）顶部连接有排空管道（13），且排空管道（13）上设置有第二控制阀（14），所述第二控制阀（14）与压力传感器（11）和温度传感器（12）连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置，其特征在于，所述气体压缩机（5）与冷凝器（3）之间设置有过滤器（8）和第一控制阀（9），所述过滤器（8）设置于靠近冷凝器（3）一侧。
3.根据权利要求1所述的一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置，其特征在于，所述凝液罐（7）内的上部设置有除雾器（10），凝液罐（7）内部设置有液位传感器（16）。
4.根据权利要求3所述的一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置，其特征在于，所述液位传感器（16）与第三控制阀（15）连接。
5.根据权利要求2所述的一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置，其特征在于，所述第一控制阀（9）、第二控制阀（14）和第三控制阀（15）设置为电动开关阀或气动开关阀。
6.根据权利要求1所述的一种用于有机朗肯循环发电系统的NCG自动排放装置，其特征在于，所述冷却器（6）内设置有若干组冷却水管道。
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