一种多热能高效利用的温差能发电系统的制作方法

本发明涉及温差能及新能源，具体而言，尤其是关于一种多热能高效利用的温差能发电系统。

背景技术：

1、温差能发电是指利用热源和冷源之间由于温差导致的热能发电的技术。温差能发电的基本原理是利用热源加热某些低沸点工质，并使之汽化以驱动透平、带动发电机发电；然后将透平出口工质蒸汽通过冷源冷却冷凝，经工质增压泵输送到蒸发器。如此循环，便可实现温差能发电。

2、多数工厂或应用场景均存在多种不同温位的余热，余热的高效利用和综合利用备受关注，回收余热进行温差能发电，并用以替代应用场景部分自用电，有利于助力节能减碳。

3、然而，现有低品位余热温差能发电装置多存在发电效率低的问题，且不同温度的余热需要匹配不同的温差能发电装置，多种余热需采用多套余热利用装置，直接导致了投资成本高、运维费用高，占地面积大，经济性差等难题。

4、因此，开发一种高效率，且能适用于多种不同温位热源的温差能发电系统，在余热回收领域意义重大。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明了提供一种多热能高效利用的温差能发电系统，旨在最大可能提高温差能发电系统的整体循环效率，综合利用多种不同温度的余热，且能根据应用场景余热的状况实现灵活调整，极大的提高了装置的发电效率及灵活性。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种多热能高效利用的温差能发电系统，包括发电模块、控制模块及两个以上取热模块；

4、所述发电模块包括工质增压泵、两级以上加热器、透平发电机组、冷凝器和工质缓冲罐，所述工质增压泵的出口连接第一级加热器的工质入口，所述第一级加热器的工质出口依次连接其余各级加热器，末级加热器的工质出口连接所述透平发电机组的工质入口，所述透平发电机组的工质出口连接所述冷凝器的工质入口，所述工质缓冲罐的入口和出口分别连接所述冷凝器的工质出口和所述工质增压泵的入口以形成循环管路；

5、在所述工质增压泵与第一级加热器之间、相邻两级加热器之间以及所述末级加热器与透平发电机组之间设置有一系列开关阀，各级加热器的热源入口均通过热源流量控制组件与相应的取热模块连接，所述冷凝器的冷源入口通过冷源流量控制组件与冷源连接；

6、各所述取热模块的热源为应用场景不同温位的热源，其热源温位依次增高，所述取热模块用于为所述发电模块提供热能；

7、所述控制模块与发电模块的各开关阀、各热源流量控制组件和冷源流量控制组件通信连接，所述控制模块用于各所述开关阀的集中控制，根据实际应用场景及余热状况，通过多个所述开关阀的开闭实现所述取热模块选择性串联使用或单独使用，同时，通过控制各所述热源流量控制组件调控各所述取热模块的供热量以及通过控制所述冷源流量控制组件调控冷源的用量。

8、作为优选：在所述工质增压泵的出口管路上还设置有减压阀。

9、作为优选：所述工质包括氨和氟利昂的单一工质或二者的混合工质。

10、作为优选：若应用场景的全部热源均具备温差发电开发价值，且温位呈阶梯分布，则可选择全部取热模块串联，具体为：通过所述控制模块控制多个所述开关阀的开闭使各级加热器相串联，此时冷凝液化后的工质依次通过各级加热器，汽化并过热后的工质进入所述透平膨胀机组进行发电，所述透平膨胀机组出来的低压蒸汽经所述冷凝器冷凝为液态后进入所述工质缓冲罐进行气液分离，所述工质缓冲罐出来的液态工质流回所述工质增压泵，开启下一个循环过程；

11、在此过程中各所述取热模块的热源按温位从低到高依次将液态工质在各级加热器中汽化或过热，所述控制模块同时通过相应的热源流量控制组件和冷源流量控制组件分别控制和匹配各所述取热模块的热源以及冷源的用量。

12、作为优选：若应用场景仅有部分热源具备温差发电开发价值，则启用与该部分热源相连的取热模块，关闭其它取热模块，具体为：通过所述控制模块控制多个开关阀的开闭使工质仅流过与启用的取热模块相连接的加热器，而越过关闭的其他加热器，此时汽化或过热后的工质进入所述透平膨胀机组进行发电，所述透平膨胀机组出来的低压蒸汽经所述冷凝器冷凝为液态后进入所述工质缓冲罐进行气液分离，所述工质缓冲罐出来的液态工质流回所述工质增压泵，开启下一个循环过程；

13、在此过程中启用的取热模块的热源将液态工质在与之相连的加热器中汽化或过热，所述控制模块同时通过相应的热源流量控制组件和冷源流量控制组件分别控制和匹配该启用的取热模块的热源以及冷源的用量。

14、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

15、1、本发明提供了一种多能余热温差能发电全新应用方式，实现了温差能发电系统发电效率提升与灵活调控双重优势。

16、2、本发明实现了多功能温差能发电，流程可根据各个实际用电场景用电需求、余热状况、冷媒温度等情况，实现灵活调整。

17、3、本发明能够实现温差能发电系统发电替代部分应用场景自用电，节省燃料消耗量或购电量，变废为宝，减少了co2排放。

18、4、本发明提供了多能耦合利用的多种路径和方案。

技术特征：

1.一种多热能高效利用的温差能发电系统，其特征在于，包括发电模块、控制模块及两个以上取热模块；

2.根据权利要求1所述的温差能发电系统，其特征在于，在所述工质增压泵的出口管路上还设置有减压阀。

3.根据权利要求1所述的温差能发电系统，其特征在于，所述工质包括氨和氟利昂的单一工质或二者的混合工质。

4.根据权利要求1所述的温差能发电系统，其特征在于，若应用场景的全部热源均具备温差发电开发价值，且温位呈阶梯分布，则可选择全部取热模块串联，具体为：通过所述控制模块控制多个所述开关阀的开闭使各级加热器相串联，此时冷凝液化后的工质依次通过各级加热器，汽化并过热后的工质进入所述透平膨胀机组进行发电，所述透平膨胀机组出来的低压蒸汽经所述冷凝器冷凝为液态后进入所述工质缓冲罐进行气液分离，所述工质缓冲罐出来的液态工质流回所述工质增压泵，开启下一个循环过程；

5.根据权利要求1所述的温差能发电系统，其特征在于，若应用场景仅有部分热源具备温差发电开发价值，则启用与该部分热源相连的取热模块，关闭其它取热模块，具体为：通过所述控制模块控制多个开关阀的开闭使工质仅流过与启用的取热模块相连接的加热器，而越过关闭的其他加热器，此时汽化或过热后的工质进入所述透平膨胀机组进行发电，所述透平膨胀机组出来的低压蒸汽经所述冷凝器冷凝为液态后进入所述工质缓冲罐进行气液分离，所述工质缓冲罐出来的液态工质流回所述工质增压泵，开启下一个循环过程；

技术总结
本发明公开了一种多热能高效利用的温差能发电系统，包括发电模块、控制模块及两个以上取热模块；各取热模块的热源为应用场景不同温位的热源，其热源温位依次增高，取热模块用于为发电模块提供热能；控制模块与发电模块的开关阀和流量控制组件通信连接，控制模块用于各开关阀的集中控制，根据实际应用场景及余热状况，通过多个开关阀的开闭实现取热模块选择性串联使用或单独使用，同时通过控制流量控制组件调控各取热模块的供热量。本发明能够最大可能提高温差能发电系统的整体循环效率，综合利用多种不同温度的余热，且能根据应用场景余热的状况实现灵活调整，极大的提高了装置的发电效率及灵活性。

技术研发人员：李翠,陈宏举,于邦廷,吴勇虎,张一平
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12