ORC发电装置及其控制方法与流程

本发明涉及低温余热发电，尤其涉及一种orc发电装置及其控制方法。

背景技术：

1、低温余热资源包括工业过程废热、太阳能、海洋温差、地热等。在工业领域中，低温余热指的是工业生产过程产生的余热气、冷凝水、热水以及锅炉、工业加热炉的排烟气等热量。由于低温余热发电大部分利用的是低温热源，此时以水蒸气为循环工质的发电系统无法产生经济效益。因此在低温余热发电中多采用orc(organic rankine cycle，有机朗肯循环)，即采用有机工质作为循环工质。由于有机工质在较低的温度下就能气化产生较高的压力，推动透平发电机做功，故非常适用于中低温热源余热发电。但是目前的orc发电系统在热源的温度下降较大时，orc发电系统的发电功率降幅较大，容易导致orc因发电功率降低导致的运行不稳定甚至被迫停机。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种orc发电装置及其控制方法，以解决现有的orc发电系统存在的在低温热源的温度下降较大时存在的运行不稳定甚至被迫停机的问题。

2、本发明提供一种orc发电装置，包括工质蒸发器，工质蒸发器与热源连接；

3、透平发电机，透平发电机的入口与工质蒸发器的工质出口通过发电机调节阀连通；

4、工质冷凝器，工质冷凝器的入口与透平发电机的出口连通；

5、工质循环泵，工质循环泵的入口与工质冷凝器的出口连通，工质循环泵的出口与工质蒸发器的工质入口连通；

6、还包括：

7、压缩机，压缩机的入口与透平发电机的出口连通；

8、分流再热器，分流再热器的工质入口与压缩机的出口连通，分流再热器的工质出口与透平发电机的入口连通，分流再热器与热源连接，分流再热器能够吸收热源的热量并对工质进行加热。

9、作为orc发电装置的优选技术方案，还包括再热器调节阀和蒸发器调节阀，再热器调节阀设置在分流再热器和热源之间，再热器调节阀用于改变热源进入分流再热器的流量，蒸发器调节阀设置在工质蒸发器和热源之间，蒸发器调节阀用于改变热源进入工质蒸发器的流量。

10、作为orc发电装置的优选技术方案，还包括工质预热器，工质预热器的工质入口与工质循环泵的出口连通，工质预热器的工质出口与工质蒸发器的工质入口连通，工质蒸发器的热源出口与工质预热器连通，分流再热器的热源出口与工质预热器连通，工质预热器能够吸收热源的热量并对工质进行加热。

11、作为orc发电装置的优选技术方案，

12、工质蒸发器的工质出口处连接有蒸发器温度变送器和蒸发器压力变送器，蒸发器温度变送器和蒸发器压力变送器分别用于检测工质蒸发器的工质出口处的温度和压力；

13、分流再热器的工质出口处连接有再热器温度变送器和再热器压力变送器，再热器温度变送器和再热器压力变送器分别用于检测分流再热器的工质出口处的温度和压力。

14、作为orc发电装置的优选技术方案，压缩机和分流再热器之间设置有逆止阀，逆止阀沿压缩机至分流再热器的方向单向导通。

15、本发明提供一种orc发电装置的控制方法，应用于上述任一方案的orc发电装置，orc发电装置的控制方法包括：

16、在工质蒸发器对工质进行加热的过程中，判断工质蒸发器是否能够使透平发电机发电功率达到预设发电功率，若否，则开启分流再热器和压缩机。

17、作为orc发电装置的控制方法的优选技术方案，根据工质蒸发器的工质出口处的温度和压力以及工质循环泵的功率确定透平发电机发电功率是否能够达到预设发电功率。

18、作为orc发电装置的控制方法的优选技术方案，orc发电装置还包括再热器调节阀，再热器调节阀设置在分流再热器和热源的连接流路上，再热器调节阀用于改变热源进入分流再热器的流量；

19、在分流再热器工作的过程中，判断分流再热器的工质出口处的温度值是否大于工质蒸发器的工质出口处的温度值，如否，增大再热器调节阀的开度。

20、作为orc发电装置的控制方法的优选技术方案，在透平发电机工作过程中，判断透平发电机发电功率是否达到预设发电功率，如是，则关闭分流再热器，且关闭压缩机。

21、作为orc发电装置的控制方法的优选技术方案，预设发电功率为透平发电机额定发电功率的30％-40％，和/或，

22、压缩机运行功率为透平发电机实际发电功率的5％-20％。

23、本发明的有益效果为：

24、本发明提供一种orc发电装置，通过设置压缩机和分流再热器，对透平发电机出口处的部分工质乏汽进行再加热，在此过程中压缩机对工质乏汽做功，随后工质进入分流再热器进行加热，从而分流再热器的工质出口的工质能量更高，有助于发电功率的提升，在热源的温度下降较大时，有效避免因发电功率大幅降低导致的运行不稳定甚至被迫停机。

技术特征：

1.orc发电装置，包括：

2.根据权利要求1所述的orc发电装置，其特征在于，还包括再热器调节阀(51)和蒸发器调节阀(61)，所述再热器调节阀(51)设置在所述分流再热器(50)和所述热源的连接流路上，所述再热器调节阀(51)用于改变所述热源进入所述分流再热器(50)的流量，所述蒸发器调节阀(61)设置在所述工质蒸发器(60)和所述热源的连接流路上，所述蒸发器调节阀(61)用于改变所述热源进入所述工质蒸发器(60)的流量。

3.根据权利要求2所述的orc发电装置，其特征在于，还包括工质预热器(70)，所述工质预热器(70)的工质入口与所述工质循环泵(30)的出口连通，所述工质预热器(70)的工质出口与所述工质蒸发器(60)的工质入口连通，所述工质蒸发器(60)的热源出口与所述工质预热器(70)连通，所述分流再热器(50)的热源出口与所述工质预热器(70)连通，所述工质预热器(70)能够吸收所述热源的热量并对工质进行加热。

4.根据权利要求1所述的orc发电装置，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的orc发电装置，其特征在于，所述压缩机(40)和所述分流再热器(50)之间设置有逆止阀(41)，所述逆止阀(41)沿所述压缩机(40)至所述分流再热器(50)的方向单向导通。

6.orc发电装置的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一项所述的orc发电装置，所述orc发电装置的控制方法包括：

7.根据权利要求6所述的orc发电装置的控制方法，其特征在于，根据所述工质蒸发器(60)的工质出口处的温度和压力以及所述工质循环泵(30)的功率确定所述透平发电机(10)发电功率是否能够达到预设发电功率。

8.根据权利要求6所述的orc发电装置的控制方法，其特征在于，所述orc发电装置还包括再热器调节阀(51)，所述再热器调节阀(51)设置在所述分流再热器(50)和所述热源的连接流路上，所述再热器调节阀(51)用于改变所述热源进入所述分流再热器(50)的流量；

9.根据权利要求6所述的orc发电装置的控制方法，其特征在于，在所述透平发电机(10)工作过程中，判断所述透平发电机(10)发电功率是否达到所述预设发电功率，如是，则关闭所述分流再热器(50)，且关闭所述压缩机(40)。

10.根据权利要求6所述的orc发电装置的控制方法，其特征在于，所述预设发电功率为所述透平发电机(10)额定发电功率的30％-40％，和/或，

技术总结
本发明涉及低温余热发电技术领域，具体公开了一种ORC发电装置及其控制方法，该ORC发电装置通过设置压缩机和分流再热器，对透平发电机出口处的部分工质乏汽进行再加热，在此过程中压缩机对工质乏汽做功，随后工质进入分流再热器进行加热，从而分流再热器的工质出口的工质能量更高，有助于发电功率的提升，在热源的温度下降较大时，有效避免因发电功率大幅降低导致的运行不稳定甚至被迫停机。

技术研发人员：李健,张成义
受保护的技术使用者：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22