用于通过有机朗肯循环产生能量的设备和方法与流程

文档序号:11816397阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于通过有机朗肯循环ORC产生电能的ORC设备,所述设备包括:

-至少一个热交换器(3),用于在高温源与有机工作流体之间进行热交换,以加热和蒸发所述工作流体;

-至少一个膨胀式涡轮机(4),被供给从所述热交换器(3)出来的经汽化的工作流体,以根据朗肯循环将存在于所述工作流体中的热能转换为机械能;

-发电机(5),所述膨胀式涡轮机(4)被连接至所述发电机(5);

-至少一个冷凝器(6),在所述至少一个冷凝器中,从至少一个所述涡轮机(4)流出的工作流体被冷凝并且输送到至少一个泵(2);所述流体接着被供给至所述至少一个热交换器(3);

所述设备的特征在于,所述膨胀式涡轮机(4)包括:

固定箱体(7),其具有轴向入口(15);

仅一个转子盘(17),其安装在所述箱体(7)中并且绕旋转轴线(X-X)旋转;

至少一个第一系列的转子叶片(22a)和至少一个第一系列的定子叶片(24a),所述至少一个第一系列的转子叶片(22a)安装在所述转子盘(17)的正面(18)上且围绕所述旋转轴线(X-X)布置,所述至少一个第一系列的定子叶片(24a)安装在所述箱体(7)上,面向所述转子盘(17)并且围绕所述旋转轴线(X-X)布置;以及

至少一个轴向级,其安装在所述转子盘(17)的径向外周上。

2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述膨胀式涡轮机(4)包括:至少一个第二系列的转子叶片(22b,22c),相对于所述第一系列的转子叶片(22a)布置在径向外部位置处;以及至少一个第二系列的定子叶片(24b,24c),相对于所述第一系列的定子叶片(24a)布置在径向外部位置处。

3.根据权利要求1或2所述的设备,其中,所述膨胀式涡轮机(4)包括挡板(25),所述挡板(25)在所述轴向入口(15)处固定地安装在所述箱体(7)上并且适于使轴向流朝向所述第一系列的定子叶片(24a)径向偏离。

4.根据权利要求3所述的设备,其中,所述挡板(25)具有凸表面(25a)。

5.根据权利要求3所述的设备,其中,所述挡板(25)在其径向外围部分处承载所述第一系列的定子叶片(24a)。

6.根据权利要求1所述的设备,其中,所述转子盘(17)的正面(18)和所述箱体(7)的承载所述定子叶片(24a,24b,24c)的面(23)在移动离开所述旋转轴线(X-X)时彼此脱离。

7.根据权利要求1所述的设备,其中,所述膨胀式涡轮机(4)包括扩散器(27),所述扩散器相对于所述定子叶片(24a,24b,24c)和所述转子叶片(22a,22b,22c)放置在径向外部位置处。

8.一种用于通过有机朗肯循环ORC产生电能的ORC方法,所述方法包括:

i)通过至少一个热交换器(3)供给有机工作流体以在高温源与所述工作流体之间进行热交换,从而加热和蒸发所述工作流体;

ii)将从所述热交换器(3)流出的经汽化的有机工作流体供给至至少一个膨胀式涡轮机(4),以根据朗肯循环将存在于所述工作流体中的热能转换为机械能;

iii)将从所述至少一个膨胀式涡轮机(4)流出的有机工作流体供给至至少一个冷凝器(6),在所述冷凝器(6)中,所述工作流体被冷凝;

iv)将从所述冷凝器(6)流出的有机工作流体输送至所述至少一个热交换器(3);

该方法的特征在于,在步骤ii)中,所述膨胀式涡轮机(4)是径向流出式涡轮机,并且所述工作流体从所述膨胀式涡轮机的入口(15)至出口(16)所遵循的路线是至少部分地径向流出式路线,并且所述工作流体的流穿过安装在转子外周上的轴向级。

9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述有机工作流体选自包括碳氢氧化物、酮、硅氧烷、氟化材料的组,并且优选地是全氟-2-甲基戊烷、全氟1,3-二甲基环己烷、六甲基二硅氧烷或八甲基三硅氧烷。

10.根据权利要求8所述的方法,其中,所述有机工作流体经过所述膨胀式涡轮机(4)的单个转子盘。

11.根据权利要求8所述的方法,其中,所述膨胀式涡轮机(4)是多级涡轮机。

12.根据权利要求8所述的方法,所述有机工作流体具有包括在150g/mol与500g/mol之间的分子量。

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