一种采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统的制作方法

专利名称:一种采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型是一种采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统，涉及低温发电【技术领域】。该系统包括：航空涡轮透平膨胀设备、发电机、冷凝器、工质泵、蒸发器和清洗装置；所述航空涡轮透平膨胀设备、所述冷凝器、所述工质泵和所述蒸发器通过工质循环管道依次连接；所述冷凝器上设有冷却水入口端和冷却水出口端；所述冷凝器的冷却水入口端和所述冷凝器的冷却水出口端连接有冷却水管道；所述冷凝器与所述清洗装置并联连接在所述冷却水管道上，所述航空涡轮透平膨胀设备与所述发电机连接。本实用新型解决了ORC发电系统中冷凝器长期运行导致循环管道内结垢和ORC发电系统热电转换效率低的问题。
【专利说明】一种采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及低温发电【技术领域】，尤其是涉及一种采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统。

【背景技术】
[0002]工业生产消耗大量的能源并产生废热，低温余热的回收利用受到许多限制。其中，有机朗肯循环((Organic Rankine Cycle,简称ORC)发电技术是目前回收低温余热用于发电的热点技术。
[0003]在ORC发电机组中，膨胀机是核心关键设备。膨胀机的效率直接决定了 ORC发电系统的热电转换效率，但是现有的应用在ORC发电系统中的膨胀机存在如下问题:螺杆式膨胀机效率低，自耗电高，噪音大；汽轮机级数多，设计复杂，小功率时效率偏低，直接导致ORC发电系统热电转换效率低。
[0004]另外，ORC发电系统的效率还与热源温度和冷源温度密切相关。然而在现有的ORC发电系统中冷凝器长期运行导致循环管道内结垢，不仅降低冷凝器性能，还减小了系统发电量。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统，解决上述问题。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型一种采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统，采用的技术方案如下:
[0007]该系统包括:航空涡轮透平膨胀设备、发电机、冷凝器、工质泵、蒸发器和清洗装置；所述航空涡轮透平膨胀设备、所述冷凝器、所述工质泵和所述蒸发器通过工质循环管道依次连接；所述冷凝器的冷却水入口端和冷却水出口端分别连接有冷却水管道；所述冷凝器与所述清洗装置并联连接在所述冷却水管道上，所述航空涡轮透平膨胀设备与所述发电机连接。
[0008]优选地，所述清洗装置的清洗物质的循环出口端与所述冷凝器的冷却水入口端通过所述冷却水管道连通；所述清洗装置的清洗物质的循环入口端与所述冷凝器的冷却水出口端通过所述冷却水管道连通。
[0009]优选地，所述工质泵和所述蒸发器之间还连接有预热器，所述工质循环管道穿过所述预热器。
[0010]优选地，热源管道同时穿过所述蒸发器和所述预热器。
[0011]优选地，所述清洗装置为胶球在线清洗装置。
[0012]优选地，所述航空涡轮透平膨胀设备包括:轴、轴承和涡轮；所述轴的一端连接所述发电机，所述轴的另一端连接所述涡轮，所述轴承与所述轴通过过盈配合或轴承套连接。
[0013]本实用新型的有益效果可以总结如下:
[0014]本实用新型的预热器采用单相换热对工质加热，蒸发器采用相变换热对工质加热，这种采用预热器和蒸发器各自最佳的换热器形式，降低成本。
[0015]本实用新型采用的胶球在线清洗装置，防止了冷凝器因结垢影响有机朗肯循环发电系统的发电效率。
[0016]本实用新型采用航空涡轮提高了膨胀机的效率，同时兼顾成本，有效保证了透平等熵效率，提高ORC的热力循环效率以及系统的整体热电转换效率，进一步保证了 ORC系统的效率。

【附图说明】

[0017]图1为本实用新型采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统结构示意图；
[0018]I表示膨胀机，2表示发电机，3表示冷凝器，4表示工质泵，5表示预热器，6表示蒸发器，7表示胶球在线清洗装置，8表示冷却水，9表示热源；
[0019]图2为航空涡轮透平膨胀机与发动机的连接示意图；
[0020]1-1表示轴，1-2表示轴承，1-3表示涡轮，2表示发动机。

【具体实施方式】
[0021]为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022]参照图1和图2，一种采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统，包括航空涡轮透平膨胀设备1、发电机2、冷凝器3、工质泵4、蒸发器6和清洗装置7 ;所述航空涡轮透平膨胀设备1、所述冷凝器3、所述工质泵4和所述蒸发器6通过工质循环管道依次连接；所述冷凝器3上设有冷却水入口端和冷却水出口端；所述冷凝器3的冷却水入口端和所述冷凝器3的冷却水出口端分别连接有冷却水管道8 ;所述冷凝器3与所述清洗装置7并联连接在所述冷却水管道8上，所述航空涡轮透平膨胀设备I还与所述发电机2连接。所述冷却水的流向与工质循环管道中工质的流向相反，冷却水用于冷却工质。
[0023]所述清洗装置7为胶球在线清洗装置，胶球的循环出口端与所述冷凝器3的冷却水入口端通过所述冷却水管道8连通；胶球的循环入口端与所述冷凝器3的冷冷却水出口端通过所述冷却水管道8连通。胶球在线清洗装置7是将胶球在线清洗装置中的胶球随冷却水送入冷凝器3，对冷凝器3的换热管内壁清洗后，胶球随冷却水流出，并被送回胶球在线清洗装置7，实现了实时对冷凝器3的清洗，清除结垢，有效解决了因冷却水通道结垢而造成的所述有机朗肯循环发电系统效率低的问题。
[0024]所述工质泵4和所述蒸发器6之间还连接有预热器5，所述工质循环管道穿过所述预热器5。热源管道9同时穿过所述蒸发器6和所述预热器5。热源管道9中热源的流向与工质循环管道中工质的流向相反，向工质循环管道中的工质供热。
[0025]所述航空涡轮透平膨胀设备I包括:轴1-1、轴承1-2和涡轮1-3 ;所述轴1_1的一端连接所述发电机2，所述轴1-1的另一端连接所述涡轮1-3，所述轴承1-2与所述轴1-1通过过盈配合或轴承套连接。所述涡轮1-3为可被工质蒸汽驱动的涡轮，同时，所述涡轮1-3随工质的不同而进行相应的设计。
[0026]本使用新型中所述胶球在线清洗装置7为市售产品。
[0027]本实用新型的工作原理为:液态工质在工质泵4的驱动下，先进入预热器5，然后进入蒸发器6，被加热成为饱和工质蒸汽或过热工质蒸汽；然后工质蒸汽进入航空涡轮透平膨胀机1，驱动涡轮做功，通过发电机2发电进行发电，随后工质进入冷凝器3，被冷却成为液体工质，再次进入工质泵4，形成热力循环。胶球在线清洗装置7将胶球随冷却水送入冷凝器3，让所述胶球随着水流进入所述冷凝器3的每根冷凝管，通过胶球对每根冷凝管管壁的不断摩擦，彻底清洗管道中污垢和水藻，保持冷凝管长期清洁，提高所述有机朗肯循环发电系统的热交换率，节省环保，对冷凝器3内壁清洗除垢后，胶球随冷却水流出，并被送回胶球在线清洗装置7进行清洁处理后，再重新循环对冷凝器3的清洗。
[0028]通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果:
[0029]本实用新型中预热器采用单相换热对工质加热，蒸发器采用相变换热对经过单相换热的工质加热，采用预热器和蒸发器各自最佳的换热器形式，降低成本。本实用新型中胶球在线清洗装置，及时清理冷凝器的换热管内壁的结垢，解决了因冷凝器的换热管内壁结垢降低系统效率的问题。本实用新型采用航空透平涡轮膨胀设备提高了膨胀机的效率，同时兼顾成本，有效保证了透平等熵效率，提高ORC的热力循环效率以及系统的整体热电转换效率，进一步保证了 ORC系统的效率。同时，还因为航空涡轮透平膨胀设备可靠性高，设备寿命长，也进一步保证了 ORC系统的效率。
[0030]以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统，其特征在于:该系统包括航空涡轮透平膨胀设备(1)、发电机(2)、冷凝器(3)、工质泵(4)、蒸发器(6)和清洗装置(7);所述航空涡轮透平膨胀设备(I)、所述冷凝器(3)、所述工质泵(4)和所述蒸发器(6)通过工质循环管道依次连接；所述冷凝器(3)的冷却水入口端和冷却水出口端分别连接有冷却水管道(8);所述冷凝器(3)与所述清洗装置(7)并联连接在所述冷却水管道(8)上，所述航空涡轮透平膨胀设备(I)与所述发电机(2)连接。2.根据权利要求1所述采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统，其特征在于:所述清洗装置(7)的清洗物质的循环出口端与所述冷凝器(3)的冷却水入口端通过所述冷却水管道(8)连通；所述清洗装置(7)的清洗物质的循环入口端与所述冷凝器(3)的冷却水出口端通过所述冷却水管道(8)连通。3.根据权利要求1所述采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统，其特征在于:所述工质泵(4)和所述蒸发器(6)之间还连接有预热器(5)，所述工质循环管道穿过所述预热器(5)。4.根据权利要求3所述采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统，其特征在于:所述蒸发器(6)和所述预热器(5)上连接热源管道(9)同时穿过。5.根据权利要求1所述采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统，其特征在于:所述清洗装置(7)为胶球在线清洗装置。6.根据权利要求1所述采用航空涡轮的有机朗肯循环发电系统，其特征在于:所述航空涡轮透平膨胀设备(I)包括:轴(1-1)、轴承(1-2)和涡轮(1-3);所述轴(1-1)的一端连接所述发电机(2)，所述轴(1-1)的另一端连接所述涡轮(1-3)，所述轴承(1-2)与所述轴(1-1)通过过盈配合或轴承套连接。
【文档编号】F01K15-00GK204267114SQ201420692911
【发明者】尚振杰, 张冬海, 况国华, 杨崇岳[申请人]北京华航盛世能源技术有限公司