专利名称:一种低温型两相流orc发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低温型两相流ORC发电系统，其包括热源，两相流发生装置，螺杆膨胀机，所述螺杆膨胀机通过联轴及变速机构连接驱动发电机；以及管壳式冷凝装置，所述管壳式冷凝装置接收所述螺杆膨胀机排出的所述两相流有机工质乏汽，并冷却至饱和液态有机工质，并通过工质泵送入所述两相流发生装置。其中所述热源热水的温度控制在80～160℃；所述两相流发生装置将有机工质加热为两相流有机工质。本实用新型所述低温型两相流ORC发电系统结构简单，安装方便，可以提高膨胀机入口有机工质的状态参数，提高系统热能的利用率和效率。
【专利说明】一种低温型两相流ORC发电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及ORC (有机工质朗肯循环)系统发电装置，更具体地涉及一种低温型两相流ORC发电系统。
【背景技术】
[0002]余热余压利用工程是我国《节能中长期发展专项规划》中的十大重点节能工程之一。在我国建材、冶金、化工、纺织、电力、医药等各工业领域存在着大量余热，但是，当余热资源的温度较低时(80°C _250°C )，通常无法采用常规汽水朗肯循环进行动力或发电等高品位回收，尤其在水泥行业，目前250°C以上余热大多已被回收，尚存在150°C左右余热(如窑尾电收尘器入口)有待进一步深度利用。
[0003]有机工质朗肯循环(Organic Rankine Cycle)简称0RC，是以有机物代替水作为工质，回收中低品位热能的朗肯动力循环。利用有机工质朗肯循环(ORC)回收中低温(80°C -250°C )工业余热进行发电或输出动力，是解决这一问题的有效途径，此项技术具有广阔的市场需求和产业化前景。但是，由于目前采用蒸汽ORC系统(即管壳式蒸发器出口有机工质为饱和蒸汽状态)，如图4所示，根据管壳式蒸发器换热温度曲线可知，热源热水蒸发器出口温度较高，膨胀机入口有机工质状态参数较低，系统热能利用率及效率较低。
实用新型内容
[0004]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种低温型两相流ORC发电系统，结构简单，安装方便，可以提高膨胀机入口有机工质的状态参数，提高系统热能的利用率和效率。
[0005]本实用新型所述低温型两相流ORC发电系统，其包括:
[0006]热源，其温度控制在80?160°C ;
[0007]两相流发生装置，其通过第一管道连接所述热源，具有用于导入所述热源流体的第一导入口，用于导入有机工质的第二导入口，用于排出热源流体的第一排出口以及用于排出通过与所述热源的排热进行热交换而产生的两相流有机工质的第二排出口 ；
[0008]螺杆膨胀机，其具有流体入口和流体出口，所述流体入口通过第二管道连接至所述两相流发生装置的第二排出口 ；所述螺杆膨胀机通过联轴及变速机构连接驱动发电机；
[0009]以及管壳式冷凝装置，其具有入口和出口，所述入口通过第三管道连接所述螺杆膨胀机的流体出口，所述出口通过第四管道连接所述两相流发生装置的第二导入口 ；所述第四管道上设置有工质泵；所述管壳式冷凝装置接收所述螺杆膨胀机排出的所述两相流有机工质乏汽，并冷却至饱和液态有机工质，并通过工质泵送入所述两相流发生装置。其中所述有机工质例如为R245fa，R134a，正丁烷等中的一种。
[0010]优选地，所述两相流发生装置包括:配置成并排状的多个板式翅片，以贯通状安装于所述板式翅片上的热源管道，以及以贯通状安装于所述板式翅片上的有机工质管道。
[0011]优选地，所述热源管道包括设置于所述板式翅片内的多个直管，以及连接所述多个直管的弯管。
[0012]优选地，所述有机工质管道包括设置于所述板式翅片内的多个直管，以及连接所述多个直管的弯管。
[0013]优选地，所述管壳式冷凝装置连接有冷却循环水装置。
[0014]本实用新型所述低温型两相流ORC发电系统的工作过程为:
[0015](I)所述热源热水进入所述两相流发生装置，加热有机工质；
[0016](2)有机工质经过所述两相流发生装置，被热源热水加热至两相流状态，进入所述螺杆膨胀发电机组，做功发电；
[0017](3)所述螺杆膨胀机出口有机工质两相流乏汽在所述管壳式冷凝器中被循环冷却水冷至饱和液；
[0018](4)饱和液态工质经过所述工质泵再次进入所述两相流发生装置，由此完成一个循环。
[0019]本实用新型所述低温型两相流ORC发电系统，结构简单，效率高，具有以下有益效果:
[0020](I)利用所述两相流发生装置可有效保证螺杆膨胀机入口稳定混合均匀的有机工质气液两相流。根据两相流发生装置中换热温度曲线，有机工质较少的蒸发段可有效降低热源热水蒸发器出口温度，同时提高螺杆膨胀机入口有机工质的温度压力，从而提高系统热能利用率及发电效率。
[0021](2)两相流ORC系统采用螺杆膨胀机，其具有:无“液击”适合两相流通过，适应负荷波动范围大，运行平稳振动小，结构简单易拆装等特点。
[0022](3)当热源热水在80?160°C，采用两相流ORC系统较之蒸汽ORC系统，可提高发电量10?30%。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型其中一个实施例所述低温型两相流ORC发电系统的结构示意框图；
[0024]图2为本实用新型其中一个实施例所述低温型两相流ORC发电系统的两相流发生装置结构示意图；
[0025]图3为本实用新型其中一个实施例所述低温型两相流ORC发电系统中所述两相流发生装置的换热温度曲线图；
[0026]图4为本实用新型【背景技术】所述蒸汽ORC系统中管壳式蒸发器换热温度曲线图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0028]本实用新型所述低温型两相流ORC发电系统，其包括:热源1，其温度控制在80?160°C。和两相流发生装置2，其通过第一管道7连接所述热源1，具有用于导入所述热源流体的第一导入口 11，用于导入有机工质的第二导入口 22，用于排出热源流体的第一排出口12以及用于排出通过与所述热源I的排热进行热交换而产生的两相流有机工质的第二排出口 21。
[0029]以及螺杆膨胀机3，其具有流体入口 31和流体出口 32，所述流体入口 31通过第二管道8连接至所述两相流发生装置2的第二排出口 21 ;所述螺杆膨胀机3通过联轴及变速机构连接驱动发电机4。
[0030]所述低温型两相流ORC发电系统还包括管壳式冷凝装置5，其具有入口 51和出口52，所述入口 51通过第三管道9连接所述螺杆膨胀机3的流体出口 32，所述出口 52通过第四管道10连接所述两相流发生装置2的第二导入口 22 ;所述第四管道10上设置有工质泵6 ;所述管壳式冷凝装置5接收所述螺杆膨胀机3排出的所述两相流有机工质乏汽，并冷却至饱和液态有机工质，并通过工质泵6送入所述两相流发生装置2。所述管壳式冷凝装置5连接有冷却循环水装置53。
[0031]所述两相流发生装置2包括:配置成并排状的多个板式翅片23，以贯通状安装于所述板式翅片上的热源管道25，以及以贯通状安装于所述板式翅片上的有机工质管道24。所述热源管道25包括设置于所述板式翅片内的多个直管，以及连接所述多个直管的弯管。所述有机工质管道24包括设置于所述板式翅片内的多个直管，以及连接所述多个直管的弯管。利用所述两相流发生装置2可有效保证螺杆膨胀机3入口稳定混合均匀的有机工质气液两相流。如图3所示，根据两相流发生装置换热温度曲线，有机工质较少的蒸发段可有效降低热源热水蒸发器出口温度，同时提高螺杆膨胀机3入口有机工质的温度压力，从而提高系统热能利用率及发电效率。
[0032]本实用新型所述低温型两相流ORC发电系统的工作过程为:
[0033](I)所述热源I热水进入所述两相流发生装置2，加热有机工质；
[0034](2)有机工质经过所述两相流发生装置2，被热源I热水加热至两相流状态，进入所述螺杆膨胀发电机组3、4，做功发电；
[0035](3)所述螺杆膨胀机3出口有机工质两相流乏汽在所述管壳式冷凝器5中被循环冷却水冷至饱和液；
[0036](4)饱和液态工质经过所述工质泵6再次进入所述两相流发生装置2，由此完成一个循环。
[0037]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【权利要求】
1.一种低温型两相流ORC发电系统，其特征在于，包括: 热源，其温度控制在80?160°C ； 两相流发生装置，其通过第一管道连接所述热源，具有用于导入所述热源流体的第一导入口，用于导入有机工质的第二导入口，用于排出热源流体的第一排出口以及用于排出通过与所述热源的排热进行热交换而产生的两相流有机工质的第二排出口 ； 螺杆膨胀机，其具有流体入口和流体出口，所述流体入口通过第二管道连接至所述两相流发生装置的第二排出口 ；所述螺杆膨胀机通过联轴及变速机构连接驱动发电机； 以及管壳式冷凝装置，其具有入口和出口，所述入口通过第三管道连接所述螺杆膨胀机的流体出口，所述出口通过第四管道连接所述两相流发生装置的第二导入口 ；所述第四管道上设置有工质泵；所述管壳式冷凝装置接收所述螺杆膨胀机排出的所述两相流有机工质乏汽，并冷却至饱和液态有机工质，并通过工质泵送入所述两相流发生装置。2.如权利要求1所述的低温型两相流ORC发电系统，其特征在于，所述两相流发生装置包括:配置成并排状的多个板式翅片，以贯通状安装于所述板式翅片上的热源管道，以及以贯通状安装于所述板式翅片上的有机工质管道。3.如权利要求2所述的低温型两相流ORC发电系统，其特征在于，所述热源管道包括设置于所述板式翅片内的多个直管，以及连接所述多个直管的弯管。4.如权利要求2所述的低温型两相流ORC发电系统，其特征在于，所述有机工质管道包括设置于所述板式翅片内的多个直管，以及连接所述多个直管的弯管。5.如权利要求1所述的低温型两相流ORC发电系统，其特征在于，所述管壳式冷凝装置连接有冷却循环水装置。
【文档编号】F01K25-10GK204283523SQ201420621389
【发明者】董兰起, 袁静, 曹滨斌, 胡希栓, 王金伟, 刘世忠, 冯帅, 张向辉, 张贺, 贺茂石 [申请人]中材节能股份有限公司