串级式有机朗肯循环发电系统的制作方法

本实用新型属于余热发电技术领域，涉及一种发电系统，尤其涉及一种串级式有机朗肯循环发电系统。

背景技术：

请参阅图2，图2为一个典型的有机朗肯循环(Organic Rankin Cycle，ORC)系统，包括膨胀机1’、发电机2’、蒸发器3’、液体泵4’、冷凝器5’。

低温低压的液体制冷工质在液体泵4’中被升压；然后进入蒸发器3’被加热汽化，直至成为过热气体(高温高压)后，进入膨胀机1’膨胀做功，驱动发电机2’发电。做功后的低温低压气体进入冷凝器5’被冷却凝结成液体；再回到液体泵4’中，完成一个循环。

对于有机朗肯循环而言，热流体和环境温度之间的温差越大，热效率越高。然而，现有有机朗肯循环系统，只包括一组有机朗肯循环单元(即仅包括一个膨胀机、一个发电机、一个蒸发器、一个液体泵、一个冷凝器)；热源通常只连接一个蒸发器，系统的热效率还有待进一步提高。

此外，由于膨胀机的大小有一定限制，为了能充分利用热源的能量，一些系统中将若干组有机朗肯循环单元并联，如图3所示，但依然没有解决系统热效率较低的问题。

而后，为了克服上述缺陷，本申请人设计了一种串级式有机朗肯循环发电方式，如中国专利CN2016200112707，揭示了一种串级式有机朗肯循环系统，包括：第一ORC子系统、第二ORC子系统；第一ORC子系统、第二ORC子系统均包括蒸发器、预热器、液体泵、冷凝器、膨胀机、发电机；所述发电机为同步或者为异步双出轴电机，第一ORC子系统与对应的第二ORC子系统共用一部发电机；第一ORC子系统与对应的第二ORC子系统共用同一个冷凝器；有机朗肯循环系统采用高温热流体作为热源，热流体经过第一蒸发器后，一部分经过第一预热器流出；另一部分进入第二ORC子系统，并依次通过第二ORC子系统的第二蒸发器与第二预热器。本实用新型提出的串级式有机朗肯循环系统，可大幅提高系统热效率。具体组成可参阅图4。然而，申请人在生产过程中，认为上述系统的成本较高，在一定程度上影响了其的广泛应用。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的发电方式，以便克服现有发电方式存在的上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种串级式有机朗肯循环发电系统，可有效节约成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种串级式有机朗肯循环发电系统，所述发电系统包括：PLC系统、液体泵、第一调节阀、第一预热器、第一蒸发器、第一膨胀机、发电机、冷凝器、第二调节阀、第二预热器、第二蒸发器、第二膨胀机；所述发电机为双输出轴发电机，发电机分别连接第一膨胀机、第二膨胀机；

所述液体泵出口管路上安装有压力变送器，低温低压的液体制冷工质经过液体泵的压力变送后升压；

所述压力变送器连接所述PLC系统，所述PLC系统根据压力变送器数值大小来控制驱动液体泵的变频电机的频率，从而控制液体泵的出口压力；

所述第一管路连接第一预热器，第一预热器连接第一蒸发器；所述第一蒸发器连接第一膨胀机，将经过气化的过热气体输送至第一膨胀机膨胀做功，驱动双输出轴发电机发电；所述第一膨胀机连接冷凝器，冷凝器连接液体泵；

所述第一预热器内设有第一预热管路，第一预热管路的一端连接第一换热管路，另一端输出热流体；

所述第一蒸发器设有第一换热管路、第一液位变送器，第一换热管路的两端分别设有第一热流体入口、第一热流体出口；第一热流体入口用来接入热流体；第一热流体出口分别与第一预热器、第二蒸发器连接；所述第一液位变送器通过液位信号反馈至PLC系统控制第一调节阀的开度；

所述第二管路连接至第二预热器，第二预热器连接第二蒸发器；所述第二蒸发器连接第二膨胀机，将经过气化的过热气体输送至第二膨胀机膨胀做功，驱动双输出轴发电机发电；所述第二膨胀机连接所述冷凝器；

所述第二预热器内设有第二预热管路，第二预热管路的一端连接第二换热管路，另一端输出热流体；

所述第二蒸发器设有第二换热管路、第二液位变送器，第二换热管路的两端分别设有第二热流体入口、第二热流体出口；第二热流体入口用来接入来自第一蒸发器输送的热流体；第二热流体出口连接第二预热器；所述第二液位变送器通过液位信号反馈至PLC系统控制第二调节阀。

作为本实用新型的一种优选方案，所述液体泵包括变频电机，所述变频电机连接所述PLC系统，变频电机的变频驱动信号由PLC系统通过读取液体泵出口压力变送器的信号进行控制。

作为本实用新型的一种优选方案，所述液体泵可以为单泵，可以为并列的双泵，也可以为并列的多泵。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第一蒸发器液位通过第一液位变送器将液位信号远传至所述PLC系统，PLC系统根据液位信号控制第一调节阀开度以获得稳定的液位。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第二蒸发器液位通过第二液位变送器将液位信号远传至所述PLC系统，PLC系统根据液位信号控制第二调节阀开度以获得稳定的液位。

作为本实用新型的一种优选方案，所述液体泵由变频电机驱动。

作为本实用新型的一种优选方案，所述液体泵为单泵。

作为本实用新型的一种优选方案，所述液体泵为并列的双泵。

作为本实用新型的一种优选方案，所述液体泵为并列的多泵。

在现有方案中，采用了两台工质泵(液体泵)，本实用新型采用一台工质泵的串级有机朗肯循环系统。工质泵由变频电动机驱动，PLC根据工质泵出口的压力变送器传输的压力信号，控制变频电动机的频率来保证工质泵的出口压力的稳定。PLC通过高温蒸发器和低温蒸发器各自的液位变送器传输的液位信号分别控制两个流量调节阀来实现液位的稳定。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的串级式有机朗肯循环发电系统，通过一个液体泵为两个子循环系统提供动力，可有效节约成本。

附图说明

图1为本实用新型串级式有机朗肯循环发电系统的组成示意图。

图2为现有有机朗肯循环发电系统的组成示意图。

图3为现有并联有机朗肯循环发电系统的组成示意图。

图4为现有串级式有机朗肯循环发电系统的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

请参阅图1，本实用新型揭示了一种串级式有机朗肯循环发电系统，所述发电系统包括：PLC系统(图未示)、液体泵1、第一调节阀2、第一预热器3、第一蒸发器4、第一膨胀机5、发电机、冷凝器7、第二调节阀8、第二预热器9、第二蒸发器10、第二膨胀机11；所述发电机为双输出轴发电机6，发电机分别连接第一膨胀机5、第二膨胀机11。

所述液体泵1的出口管道装有压力变送器101，低温低压的液体制冷工质经过液体泵1升压，液体泵1升压后的压力通过压力变送器101读取并传输至PLC系统。

所述压力变送器101分别通过第一管路、第二管路连接第一预热器3、第二预热器9，第一管路设有第一调节阀2，第二管路设有第二调节阀8。

所述第一管路连接第一预热器3，第一预热器3连接第一蒸发器4；所述第一蒸发器4连接第一膨胀机5，将经过气化的过热气体输送至第一膨胀机5膨胀做功，驱动双输出轴发电机6发电；所述第一膨胀机5连接冷凝器7，冷凝器7连接液体泵1。

所述第一预热器3内设有第一预热管路，第一预热管路的一端连接第一换热管路，另一端输出热流体。

所述第一蒸发器4设有第一换热管路、第一液位变送器401，第一换热管路的两端分别设有第一热流体入口、第一热流体出口；第一热流体入口用来接入热流体；第一热流体出口分别与第一预热器3、第二蒸发器10连接；所述第一液位变送器401的液位信号通过控制电缆传输至PLC系统，PLC系统采集液位信号以后用以控制第一调节阀2的开度。

所述第二管路连接至第二预热器9，第二预热器9连接第二蒸发器10；所述第二蒸发器10连接第二膨胀机11，将经过气化的过热气体输送至第二膨胀机11膨胀做功，驱动双输出轴发电机6发电；所述第二膨胀机11连接所述冷凝器7。

所述第二预热器9内设有第二预热管路，第二预热管路的一端连接第二换热管路，另一端输出热流体。

所述第二蒸发器10设有第二换热管路、第二液位变送器1001，第二换热管路的两端分别设有第二热流体入口、第二热流体出口；第二热流体入口用来接入来自第一蒸发器4输送的热流体；第二热流体出口连接第二预热器3；所述第二液位变送器1001的液位信号通过控制电缆传输至PLC系统，PLC系统采集液位信号以后用以控制第二调节阀8的开度。

本实施例中，所述液体泵1由变频电机驱动。变频电机驱动的工质泵视工质流量的大小，可以是单泵，也可以是并列的双泵或者多泵。

综上所述，本实用新型提出的串级式有机朗肯循环发电系统，通过一个液体泵单元为两个子循环系统提供动力，可有效节约成本。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。