和工质泵6，所述冷凝器5是空冷或水冷的冷凝器。
[0032]透平同轴一体机由透平膨胀机2和透平压缩机I同轴直联。透平膨胀机2用于膨胀做功，透平压缩机I用于制取压缩空气.其中，两台透平膨胀机2并联运行，均设有工质入口和工质出口 ；两台透平压缩机I串联运行，其中一台透平压缩机I设有一级空气入口和一级压缩空气出口，另一台透平压缩机I设二级压缩空气入口和二级压缩空气出口，一级压缩空气出口通过管线接至二级压缩空气入口。
[0033]透平同轴一体机工作时，透平膨胀机2和透平压缩机I同轴等速相连，避免了不同轴传动的机械效率损失，提高了制取压缩空气的整体效率。
[0034]各设备之间通过管线实现连接:工质泵6的出口端与蒸发器7的工质入口相接，蒸发器7的工质出口分别接至两台透平膨胀机2的工质入口 ；两台透平膨胀机2的工质出口均设有止回阀，以保证一台膨胀机紧急停机时不影响另一台的正常运行。止回阀与冷凝器5之间的管线上设有储液罐4，然后经冷凝器5接至工质泵6的入口端；蒸发器7上设有热源入口端和热源出口端。
[0035]本发明中的系统设控制系统，不仅实现与系统相关的电气和仪表的基本控制，而且通过在管路上设置传感器，通过控制调节阀的开度，达到提高透平膨胀机2的最佳工况效果和系统的稳定可靠性。透平同轴一体机设润滑油系统。
[0036]基于前述系统实现双级全流涡轮膨胀机ORC制取压缩空气的方法，包括:低压(I?2.5bar)有机工质由工质泵加压为过冷液态后送入蒸发器7，吸收来自中低温余热(80?300°C )的能量转变为高压(5?1bar)高温(60?80°C )蒸汽；有机工质自蒸发器7中排出后，被分别导入两台并联运行的透平膨胀机2 ;透平膨胀机2膨胀做功的同时，驱动直联的透平压缩机I对空气进行压缩；两台透平压缩机I串联运行:由一台透平压缩机I将普通空气11进行一级压缩后，送入另一台透平压缩机I进行二级压缩，压缩空气12作为的产品被送出系统；透平膨胀机2做功后，有机工质以1.5?3bar的蒸气形式排出后，先被送至储液罐，在储液罐中进行气液混合后再被送入冷凝器。在向冷源(如果水冷模式，冷却水30°C左右；如果风冷模式，空气常温20°C )放热后冷凝为液态，返回工质泵入口，以此实现往复循环。中低温余热是指:烟气、蒸汽或热水，冷源是水或空气。有机工质是氟利昂。在一些特殊工业场合也可以应用非氟利昂工质，例如硅油，二氧化碳等。
[0037]作为另一个实施例(见图2)，与前一个实施例的区别是:
[0038]在蒸发器7的工质出口与两台透平膨胀机2的工质入口之间的管线上设有二次换热器8 ;二次换热器8上设工质入口和工质入口、压缩空气入口和压缩空气排出口，其中压缩空气入口与透平压缩机I的二级压缩空气出口相连。
[0039]该实施例中，有机工质自蒸发器7中排出后，先被送入二次换热器8中与经二级压缩后的压缩空气进行换热，再被导入透平膨胀机2。
【主权项】
1.一种双级全流涡轮膨胀机ORC制取压缩空气的系统，包括蒸发器；其特征在于，该系统还包括:两台透平同轴一体机、冷凝器和工质泵； 所述透平同轴一体机由透平膨胀机和透平压缩机同轴直联，透平膨胀机用于膨胀做功，透平压缩机用于制取压缩空气；其中，两台透平膨胀机并联运行，均设有工质入口和工质出口 ；两台透平压缩机串联运行，其中一台透平压缩机设有一级空气入口和一级压缩空气出口，另一台透平压缩机设二级压缩空气入口和二级压缩空气出口，一级压缩空气出口通过管线接至二级压缩空气入口 ； 各设备之间通过管线实现连接:工质泵的出口端与蒸发器的工质入口相接，蒸发器的工质出口分别接至两台透平膨胀机的工质入口 ；两台透平膨胀机的工质出口均经冷凝器接至工质泵的入口端；蒸发器上设有热源入口端和热源出口端。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷凝器是空冷冷凝器或水冷冷凝器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在透平膨胀机的工质出口与冷凝器之间的管线上设有储液罐。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在透平膨胀机的工质出口处设有止回阀。
5.根据权利要求1至4任意一项中所述的系统，其特征在于，在蒸发器的工质出口与两台透平膨胀机的工质入口之间的管线上设有二次换热器；二次换热器上设工质入口和工质入口、压缩空气入口和压缩空气排出口，其中压缩空气入口与所述透平压缩机的二级压缩空气出口相连。
6.基于权利要求1所述系统实现双级全流涡轮膨胀机ORC制取压缩空气的方法，其特征在于，包括: I?2.5bar的液态有机工质由工质泵加压为过冷液态后送入蒸发器，吸收来自80?300°C的中低温余热的能量转变为5?10bar、60?80°C的蒸汽；有机工质自蒸发器中排出后，被分别导入两台并联运行的透平膨胀机；透平膨胀机膨胀做功的同时，驱动直联的透平压缩机对空气进行压缩；两台透平压缩机串联运行:由一台透平压缩机将空气进行一级压缩后，送入另一台透平压缩机进行二级压缩，然后作为产品送出系统；透平膨胀机做功后，有机工质以1.5?3bar的蒸气形式排出并送入冷凝器，在向冷源放热后冷凝为液态，返回工质泵入口，以此实现往复循环。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，透平膨胀机的工质出口排出的有机工质先被送至储液罐，在储液罐中进行气液混合后再被送入冷凝器。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，有机工质自蒸发器中排出后，先被送入二次换热器中与经二级压缩后的压缩空气进行换热，再被导入透平膨胀机。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述中低温余热是指:烟气、蒸汽或热水；所述冷源是空气或水:如果采用空冷冷凝器，冷源为空气；如果采用水冷冷凝器，冷源为水。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述有机工质是氟利昂或硅油。
【专利摘要】本发明涉及中低温余热回收利用，旨在提供一种双级全流涡轮膨胀机ORC制取压缩空气的系统及方法。该系统包括蒸发器、两台透平同轴一体机、冷凝器和工质泵；透平同轴一体机由透平膨胀机和透平压缩机同轴直联，其中两台透平膨胀机并联运行，两台透平压缩机串联运行；各设备通过管线实现连接：工质泵的出口端与蒸发器的工质入口相接，蒸发器的工质出口分别接至两台透平膨胀机的工质入口；两台透平膨胀机的工质出口均经冷凝器接至工质泵的入口端。本发明能利用ORC实现中低温余热回收用于制取压缩空气。巧妙利用了双级全流涡轮膨胀机，对空气进行二级压缩以提高其压力，同时对压缩热进行了二次再回收利用，且不需要电能或其他任何二次用能。
【IPC分类】F01D15-08
【公开号】CN104612761
【申请号】CN201510041553
【发明人】沈新荣, 许丹丹, 方飞龙, 杨笑梅, 何川, 沈岑
【申请人】杭州哲达科技股份有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月27日