CN213711133U - 一种背压式orc热电联产*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背压式ORC热电联产***，包括透平膨胀机，在所述透平膨胀机的接入口连接有蒸发器，在所述透平膨胀机的出口处分别连接有发电机和板式换热器；所述板式换热器的一端与供暖***相连通，另一端通过工质泵与蒸发器相连接。本实用新型所述的背压式ORC热电联产***，透平膨胀机采用背压式透平膨胀机，取消了传统ORC发电装置中的冷凝器，通过增加板式换热器加热供暖***进行回水，极大减少了冷源的热损失，实现了热电联产，同时无工业冷却***，无冷却水消耗和泵、风机电耗、无冷源损失，大大的提高了***循环热效率。

Description

一种背压式ORC热电联产***

技术领域

本实用新型涉及工业余热回收和清洁能源技术领域，具体涉及一种背压式ORC热电联产***。

背景技术

有机朗肯循环(ORC)是采用低沸点有机工质(如制冷剂)，利用较低温度的热源完成有机工质相变，实现朗肯循环发电的技术。液态有机工质在蒸发器(有时称为余热换热器)中被低温余热加热，产生高温高压气体，经过膨胀机膨胀驱动发电机产生电能，经过膨胀机后的低温低压气态工质在冷凝器中冷却成液体，经冷媒泵加压送回到蒸发器，完成一个循环。

ORC技术的发展使得低温余热的利用成为可能，但是由于热源温度低，导致循环热效率低，其中最大的热损失为透平排气在冷凝器释放到冷却水中的热量，称为冷源损失。因此如何提高能源的利用效率，尽量减小冷源损失，是目前行业内亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种背压式ORC热电联产***，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种背压式ORC热电联产***，包括透平膨胀机，在所述透平膨胀机的接入口连接有蒸发器，在所述透平膨胀机的出口处分别连接有发电机和板式换热器；所述板式换热器的一端与供暖***相连通，另一端通过工质泵与蒸发器相连接。

作为本实用新型实施例的优选，所述蒸发器的内部分为上下两个部分；上部为上部为满液式蒸发段，下部为工质预热段。

作为本实用新型实施例的优选，所述蒸发器的内部设置分隔板，所述分隔板上均匀排布有若干个均液孔；所述分隔板将满液式蒸发段和工质预热段分开。

作为本实用新型实施例的优选，所述透平膨胀机为背压式透平膨胀机，在所述背压式透平膨胀机的接入口和输出口均设有温度传感器和压力传感器。

作为本实用新型实施例的优选，所述工质泵为工频工质泵。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型提所述的背压式ORC热电联产***，透平膨胀机采用背压式透平膨胀机，取消了传统ORC发电装置中的冷凝器，通过增加板式换热器加热供暖***进行回水，极大减少了冷源的热损失，提高了***循环热效率，同时实现了热电联产。

(2)本实用新型所述的背压式ORC热电联产***，无工业冷却***，无冷却水消耗和泵、风机电耗、无冷源损失，大大的提高了***循环热效率。

(3)本实用新型所述的背压式ORC热电联产***，通过在透平膨胀机的接入口和输出口设置温度传感器和压力传感器，根据费留盖尔公式计算流量，可实现实时在线监测透平膨胀机通流部分的工作状态，诊断透平通流部分是否损坏或结垢。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例背压式ORC热电联产***的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中蒸发器的结构简图。

附图标记：

1、透平膨胀机；2、蒸发器；2.1、分隔板；3、发电机；4、板式换热器；5、供暖***；6、工质泵；7、进口压力传感器；8、进口温度传感器；9、出口压力传感器；10、出口温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内部”、“外部”、“一端”、“另一端”、“前面”、“后面”、“中间部位”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参阅图1-2所示，本实用新型实施例提供一种背压式ORC热电联产***，具体包括透平膨胀机1，在透平膨胀机1的接入口连接有蒸发器2，在透平膨胀机2的出口处分别连接有发电机4和板式换热器4；其中，板式换热器4的一端与供暖***5相连通，另一端通过工质泵6与蒸发器2相连接。蒸发器1内部液态有机工质吸收热源热量蒸发变为气态工质，有机工质蒸气通过进气管路进入进入到透平膨胀机1内，有机工质在透平膨胀机1内膨胀做功发电，当发电量大于预设发电量时，透平膨胀机1的排气在板式换热器4中凝结，排气所释放热量传递给供暖***，在发电的同时实现供暖的功能实现了热电联产，板式换热器4中产生的冷凝为液态工质，通过工质泵8泵入蒸发器1中，完成整个循环。

在本实施例中，透平膨胀机1采用背压式透平膨胀机，由于背压式透平膨胀机具有一定的排气背压，排气温度能够满足供暖热源的要求。背压式ORC热电联产***取消传统ORC发电装置的冷凝器，并增加板式换热器4加热供暖进行回水，无需工业冷却***，既无冷源损失又无泵和风机的电耗，最大程度节约能源。背压通过板式换热器4的冷却来建立，该压力根据采暖设计供水温度来确定，如采暖所需热水温度为70℃，则透平排气(工质为R245fa)参数可设计为80℃-0.7MPa，排气进入板式换热器4冷凝，排气冷凝的产热被采暖热水吸收，实现热电联产功能。

参阅图2所示，蒸发器2的内部分为上下两个部分，其中，上部为满液式蒸发段，下部为工质预热段；蒸发器2的内部设置分隔板2.1，分隔板2.1上均匀排布有若干个均液孔，分隔板2.1将满液式蒸发段和工质预热段分开。在本实施例中，蒸发器2的预热段出口与供液冷却管路相连(图中未标示)，蒸发器1的蒸发段出口与透平膨胀机1通过进气管路相连。图中实线为有机工质的运行方向，虚线为热源的流向。

在本实施例中，在背压式透平膨胀机1的接入口和输出口均设有温度传感器和压力传感器。具体的，在背压式透平膨胀机1的接入口处设有进口压力传感器7和进口温度传感器8，在背压式透平膨胀机1的输出口处设有出口压力传感器9和出口温度传感器10。其中，进口压力传感器7、进口温度传感器8、出口压力传感器9和出口温度传感器10根据费留盖尔公式计算流量并诊断透平是否损坏或者结垢。

费留盖尔简化公式为：

其中：

Q₁、p_1I、p_1O、T₁为原工况下工质流量、透平进口压力、透平出口压力、透平进口热力学温度；

Q₂、p_2I、p_2O、T₂为新工况下工质流量、透平进口压力、透平出口压力、透平进口热力学温度。

在运行过程中，根据费留盖尔公式计算流量，可实现实时在线监测透平膨胀机通流部分的工作状态，如蒸汽流量计算值与以往相同工况数据异常时，可帮助诊断透平通流部分是否损坏或结垢。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限定本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种背压式ORC热电联产***，其特征在于：包括透平膨胀机(1)，在所述透平膨胀机(1)的接入口连接有蒸发器(2)，在所述透平膨胀机(1)的出口处分别连接有发电机(3)和板式换热器(4)；所述板式换热器(4)的一端与供暖***(5)相连通，另一端通过工质泵(6)与蒸发器(2)相连接。

2.根据权利要求1所述的背压式ORC热电联产***，其特征在于：所述蒸发器(2)的内部分为上下两个部分；上部为满液式蒸发段，下部为工质预热段。

3.根据权利要求2所述的背压式ORC热电联产***，其特征在于：所述蒸发器(2)的内部设置分隔板(2.1)，所述分隔板(2.1)上均匀排布有若干个均液孔；所述分隔板(2.1)将满液式蒸发段和工质预热段分开。

4.根据权利要求1所述的背压式ORC热电联产***，其特征在于：所述透平膨胀机(1)为背压式透平膨胀机，在所述背压式透平膨胀机的接入口和输出口均设有温度传感器和压力传感器。

5.根据权利要求3所述的背压式ORC热电联产***，其特征在于：所述工质泵(6)为工频工质泵。

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