申请/专利权人：江苏大学

申请日：2019-01-17

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN109826678B

主分类号：F01K11/00

分类号：F01K11/00;F01K23/04;F01B23/10;F01K25/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2019.06.25#实质审查的生效;2019.05.31#公开

摘要：本发明公开了一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，包括第一级预热系统、第二级预热系统和冷凝系统，第一级预热系统对循环工质进行预热后通过膨胀机A做功转化为电能，第二级预热系统通过对循环工质进行预热后通过膨胀机B做功转化为电能，冷凝系统将第一级预热系统和第二级预热系统做功后的乏汽混合换热后经过冷凝，再进入下一次的循环过程，能减少有机朗肯循环中的不可逆损失，提高循环的热力性能和经济性能。

主权项：1.一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，包括第一级预热系统、第二级预热系统和冷凝系统，所述第一级预热系统对循环工质进行预热后通过膨胀机A2做功转化为电能，所述第二级预热系统通过对循环工质进行预热后通过膨胀机B6做功转化为电能，所述冷凝系统将第一级预热系统和第二级预热系统做功后的乏汽混合换热后经过冷凝，再进入下一次的循环过程；所述第一级预热系统包括工质泵A12，所述工质泵A12连接蒸发器A1的蒸汽入口，所述蒸发器A1的蒸汽出口连接膨胀机A2，所述膨胀机A2连接发电机A3，所述膨胀机A2的出口连接蒸发器B4乏汽入口，所述蒸发器B4乏汽出口连接蒸汽混合器8的入口；所述第二级预热系统包括工质泵B11，所述工质泵B11连接回热器9的蒸汽入口，所述回热器9的蒸汽出口连接蒸发器B4蒸汽入口，所述蒸发器B4的蒸汽出口连接蒸发器C5，所述蒸发器C5的蒸汽出口连接膨胀机B6，所述膨胀机B6与发电机B7相连，且膨胀机B6的出口与蒸汽混合器8入口相连；所述蒸发器A1和蒸发器C5相连，热源依次经过蒸发器A1和蒸发器C5，对蒸发器A1和蒸发器C5进行换热；所述循环工质采用R123、R245fa、R113、R141b或者其混合物。

全文数据：一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统技术领域本发明属于回收低品位热的有机朗肯循环系统技术领域，尤其涉及一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统。背景技术能源是人类进步和社会发展不可缺少的资源。化石能源的大量使用不仅造成了严重的环境污染，同时还造成大量资源的浪费。废热资源的有效回收是提高能源利用效率的重要手段。据统计，人类使用的热能有50％是以低温余热的形式直接排放的。如果能有效利用这部分能源，不仅能为节能减排和环境保护提供重要的技术支持，而且还能产生一定的经济效益。目前针对中低温余热的有效利用，一些新的技术应运而生，如有机朗肯循环有机朗肯循环、Kalina循环和Goswami循环等。相比于Kalina循环和Goswami循环，有机朗肯循环有结构简单，环境友好，造价低等优点。但是目前，有机朗肯循环的最主要的问题是系统发电性能相对较低，这一方面是由于中低温热源自身温度的限制，另一部分是系统的结构设计和工质选择等不尽合理，从而导致系统的不可逆损失较大，并未充分发挥余热发电内在潜力。在研究中发现有机朗肯循环存在大量的不可逆损失，该损失主要集中在膨胀机和冷凝器这两个部分。因此，如何减少循环中的不可逆损失，是提高循环的热力性能的关键之一。发明内容本发明根据现有技术中存在的问题，提出了一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，目的在于减少有机朗肯循环中的不可逆损失，提高循环的热力性能和经济性能。本发明所采用的技术方案如下：一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，包括第一级预热系统、第二级预热系统和冷凝系统，所述第一级预热系统对循环工质进行预热后通过膨胀机A做功转化为电能，所述第二级预热系统通过对循环工质进行预热后通过膨胀机B做功转化为电能，所述冷凝系统将第一级预热系统和第二级预热系统做功后的乏汽混合换热后经过冷凝，再进入下一次的循环过程；进一步，所述第一级预热系统包括工质泵A，所述工质泵A连接蒸发器A的蒸汽入口，所述蒸发器A的蒸汽出口连接膨胀机A，所述膨胀机A连接发电机A，所述膨胀机A的出口连接蒸发器B乏汽入口，所述蒸发器B乏汽出口连接蒸汽混合器的入口；进一步，所述第二级预热系统包括工质泵B，所述工质泵B连接回热器的蒸汽入口，所述回热器的蒸汽出口连接蒸发器B蒸汽入口，所述蒸发器B的蒸汽出口连接蒸发器C，所述蒸发器C的蒸汽出口连接膨胀机B，所述膨胀机B与发电机B相连，且膨胀机B的出口与蒸汽混合器入口相连；进一步，所述冷凝系统包括蒸汽混合器，所述蒸汽混合器的出口连接回热器的乏汽入口，所述回热器的乏汽出口连接冷凝器入口，所述冷凝器的出口分别连接工质泵A和工质泵B；进一步，所述蒸发器A1和蒸发器C5相连，热源依次经过蒸发器A1和蒸发器C5，对蒸发器A1和蒸发器C5进行换热；进一步，所述循环工质可以采用R123、R245fa、R113、R141b或者其混合物。本发明的有益效果：该发明采用并联式双压蒸发的ORC系统，与传统有机朗肯循环系统相比，该系统不仅可以减少循环中的不可逆损失，提高循环的热力性能和经济性能，同时降低对废热温度的需求，可以适用于更低温度的余热中。该系统对环境污染度低，更加节能环保。附图说明图1是本发明一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统框图；图中，1.蒸发器A，2.膨胀机A，3.发电机A，4.蒸发器B，5.蒸发器C，6.膨胀机B，7.发电机B，8.蒸汽混合器，9.回热器，10.冷凝器，11.工质泵B，12.工质泵A。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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用于解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，本发明所提出的一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，包括第一级预热系统、第二级预热系统和冷凝系统，第一级预热系统包括工质泵A12，工质泵A12连接蒸发器A1的蒸汽入口，蒸发器A1的蒸汽出口连接膨胀机A2，膨胀机A2连接发电机A3，膨胀机A2的出口连接蒸发器B4乏汽入口，蒸发器B4乏汽出口连接蒸汽混合器8的入口；第二级预热系统包括工质泵B11，工质泵B11连接回热器9的蒸汽入口，回热器9的蒸汽出口连接蒸发器B4蒸汽入口，蒸发器B4的蒸汽出口连接蒸发器C5，蒸发器C5的蒸汽出口连接膨胀机B6，膨胀机B6与发电机B7相连，且膨胀机B6的出口与蒸汽混合器8入口相连；冷凝系统的回热器9的乏汽入口连接蒸汽混合器8出口，回热器9的乏汽出口连接冷凝器10，冷凝器10的出口分别连接工质泵A12和工质泵B11。为了更清楚的解释本发明的保护范围，以下结合本发明的工作过程作进一步解释：一部分工质A由工质泵A12泵入蒸发器A1的蒸汽入口1，在蒸发器A1中与热源换热变成高温高压的蒸汽工质，高温高压的蒸汽工质进入膨胀机A2的入口，在膨胀机A2中膨胀做功，膨胀机A2的轴功带动发电机A3转动发电。另一部分工质B由工质泵B11泵入回热器9蒸汽入口，在回热器9中与从蒸汽混合器8出来的蒸汽换热，换热后的工质B进入蒸发器B4的蒸汽入口，在蒸发器B4中与从膨胀机A2出来的工质A的乏汽换热，接着进入蒸发器C5,在蒸发器C5中与从蒸发器A出来的热源换热，最后进入膨胀机B6，在膨胀机B6中膨胀做功，带动发电机B7发电。从膨胀机B6出来的工质B的乏汽与换热后的工质A的乏汽一同进入蒸汽混合器8。从蒸汽混合器8出来的乏汽在回热器9中换热后进入冷凝器10的乏汽入口，在冷凝器10中将热量传给冷却水，变成低温低压的液体工质。液体工质从冷凝器出口出来，然后分两个部分：工质A和工质B，工质A进入工质泵A中，工质B进入工质泵B中，然后进行下一个循环。本发明所述的一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，该系统适用于冷凝器进出口焓差较大的情况。以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，包括第一级预热系统、第二级预热系统和冷凝系统，所述第一级预热系统对循环工质进行预热后通过膨胀机A2做功转化为电能，所述第二级预热系统通过对循环工质进行预热后通过膨胀机B6做功转化为电能，所述冷凝系统将第一级预热系统和第二级预热系统做功后的乏汽混合换热后经过冷凝，再进入下一次的循环过程。2.根据权利要求1所述的一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，所述第一级预热系统包括工质泵A12，所述工质泵A12连接蒸发器A1的蒸汽入口，所述蒸发器A1的蒸汽出口连接膨胀机A2，所述膨胀机A2连接发电机A3，所述膨胀机A2的出口连接蒸发器B4乏汽入口，所述蒸发器B4乏汽出口连接蒸汽混合器8的入口。3.根据权利要求1所述的一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，所述第二级预热系统包括工质泵B11，所述工质泵B11连接回热器9的蒸汽入口，所述回热器9的蒸汽出口连接蒸发器B4蒸汽入口，所述蒸发器B4的蒸汽出口连接蒸发器C5，所述蒸发器C5的蒸汽出口连接膨胀机B6，所述膨胀机B6与发电机B7相连，且膨胀机B6的出口与蒸汽混合器8入口相连。4.根据权利要求1所述的一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，所述冷凝系统包括蒸汽混合器8，所述蒸汽混合器8的出口连接回热器9的乏汽入口，所述回热器9的乏汽出口连接冷凝器10入口，所述冷凝器10的出口分别连接工质泵A12和工质泵B11。5.根据权利要求2所述的一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，所述蒸发器A1和蒸发器C5相连，热源依次经过蒸发器A1和蒸发器C5，对蒸发器A1和蒸发器C5进行换热。6.根据权利要求1所述的一种两级预热的并联式双压蒸发有机朗肯循环系统，其特征在于，所述循环工质可以采用R123、R245fa、R113、R141b或者其混合物。

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