CN217440118U - 一种适用于分布式能源的有机朗肯循环*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于分布式能源的有机朗肯循环***，有机朗肯循环***包括：原动机；换热器，与所述原动机连接；循环单元，包括串联设置的一级蒸发器和二级蒸发器，所述一级蒸发器与所述原动机构成循环回路，二级蒸发器与所述换热器连接；调控***和蓄热装置，所述调控***控制所述原动机产生的部分缸套水和烟气能量流向所述蓄热装置；其中，所述原动机产生的缸套水能量经过所述一级蒸发器进入所述循环单元；产生的烟气能量经过所述换热器和所述二级蒸发器进入所述循环单元。本实用新型的技术方案是通过一级蒸发器和二级蒸发器分别对原动机的两种能量进行有效利用，利用率较高，调控***可灵活调节能量的存储和释放，实用性更好。

Description

一种适用于分布式能源的有机朗肯循环***

技术领域

本实用新型涉及能源创新领域，特别是涉及一种适用于分布式能源的有机朗肯循环***。

背景技术

能源问题是我国经济社会健康发展的基本问题之一，分布式能源因其具有能源利用率高、运行灵活、贴近用户等特点，得到快速发展。其中以内燃机为原动机的分布式能源***是分布式能源的重要组成部分。然而，内燃机的发电效率一般在40％左右，有50％左右的能量被烟气和缸套水带走。内燃机烟气的温度在350-600℃之间，属于高温热源；缸套水温度一般在70-90℃之间，属于低温热源。

目前，有机朗肯循环具有结构简单、环境友好等优点，是解决分布式能源余热利用的一种重要的方式。但是在用户负荷波动的情况下(电和冷热)，现有的高效供能***无法有效解决余热的有效利用和灵活调节，具有较大的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于分布式能源的有机朗肯循环***，所述适用于分布式能源的有机朗肯循环***具有有效解决余热的有效利用和灵活调节等特点，具有较好的适用性。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种适用于分布式能源的有机朗肯循环***，包括：原动机；换热器，与所述原动机连接；循环单元，包括串联设置的一级蒸发器和二级蒸发器，所述一级蒸发器与所述原动机构成循环回路，所述二级蒸发器与所述换热器连接；调控***和蓄热装置，所述调控***控制所述原动机产生的部分缸套水和烟气能量流向所述蓄热装置；其中，所述原动机产生的缸套水能量经过所述一级蒸发器进入所述循环单元；产生的烟气能量经过所述换热器和所述二级蒸发器进入所述循环单元。

优选地，所述循环回路包括第一回路，所述蓄热装置包括第一蓄热装置，所述第一蓄热装置位于所述原动机和所述一级蒸发器之间，且与所述第一回路连接；所述第一蓄热装置的进口与所述原动机相连，所述第一蓄热装置的出口与所述一级蒸发器相连。

优选地，所述蓄热装置还包括第二蓄热装置，所述第二蓄热装置位于所述换热器和所述二级蒸发器之间，且所述第二蓄热装置的进口与所述换热器相连，所述第二蓄热装置的出口与所述二级蒸发器相连。

优选地，所述循环单元还包括膨胀机、冷凝器、工质泵，所述一级蒸发器、所述工质泵、所述冷凝器、所述膨胀机、所述二级蒸发器沿逆时针依次串联，形成循环。

优选地，所述有机朗肯循环***还包括发动机，所述发动机与所述膨胀机连接。

优选地，所述有机朗肯循环***还包括与所述调控***电连接的阀门，所述阀门包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门。

优选地，所述第一阀门设置于所述第一蓄热装置的进口和所述原动机之间，所述第二阀门设置于所述第一蓄热装置的出口和所述所述一级蒸发器之间。

优选地，所述第三阀门设置于所述第二蓄热装置的进口和所述换热器之间，所述第四阀门设置于所述第二蓄热装置的出口和所述二级蒸发器之间。

优选地，所述循环回路还包括第二回路，所述第五阀门设置于所述原动机和所述一级蒸发器之间，并与所述第二回路连接；所述第六阀门串联设置于所述循环单元内。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的一种适用于分布式能源的有机朗肯循环***，通过换热器与所述原动机连接，一级蒸发器与所述原动机构成循环回路，换热器分别与二级蒸发器和原动机连接，控***控制原动机产生的部分缸套水和烟气能量流向蓄热装置。原动机产生的缸套水能量经过一级蒸发器进入循环单元，产生的烟气能量经过换热器和二级蒸发器进入循环单元内，因此有机朗肯循环单元可对原动机产生的两种能量进行有效利用，利用率较高。并且当当缸套水和烟气的能量满足发电需求时，调控***控制蓄热装置吸收并存储部分缸套水和所述换热器的介质的能量；当缸套水和烟气的能量不满足发电需求时，所述调控装置控制所述蓄热装置释放能量至缸套水和所述换热器的介质内，以满足所述循环单元的循环及发电，实现了原动机能量的灵活调节，具有更好的实用性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的有机朗肯循环***的示意图。

1、原动机；2、换热器；31、一级蒸发器；32、二级蒸发器；33、膨胀机；34、冷凝器；35、工质泵；4、调控***；51、第一蓄热装置；52、第二蓄热装置；6、发动机；71、第一阀门；72、第二阀门；73、第三阀门；74、第四阀门；75、第五阀门；76、第六阀门。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型进行更为详细的描述，需要说明的是，下参照附图对本实用新型进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

请参阅图1，本实用新型实施例中提供了一种适用于分布式能源的有机朗肯循环***，包括：原动机1、换热器2、循环单元、调控***4、第一蓄热装置51、第二蓄热装置52、发动机6、阀门。其中，循环单元包括一级蒸发器31、二级蒸发器32、膨胀机33、冷凝器34、工质泵35；阀门包括第一阀门71、第二阀门72、第三阀门73、第四阀门74、第五阀门75、第六阀门76。

在优选地实施例中，原动机1可为内燃机，可以产生两部分能量，一部分为内燃机烟气能量，温度在350-600℃之间，属于高温热源；另一部分为缸套水能量，温度一般在70-90℃之间，属于低温热源。本实用新型的有机朗肯循环***可以对这两部分能量分别进行利用，可以有效实现两者的梯级利用。

在优选的实施例中，原动机1与一级蒸发器31之间形成循环回路，循环回路包括第一回路和第二回路。原动机产生的缸套水可沿第一回路流至一级蒸发器31，一级蒸发器31可吸收缸套水的能量，且换热后的一级蒸发器31内的缸套水通过第二回路流至原动机1内，形成循环。

原动机1产生的烟气先移动至换热器2处，烟气的能量传递给换热器2的介质，吸能后的换热器2介质流至二级蒸发器32处。

循环单元的工作原理为：循环单元内具有有机工质，工质泵35可带动液态的有机工质沿循环单元实现循环。液态的有机工质移动至一级蒸发器31时，一级蒸发器31将缸套水的能量传递给有机工质，提高有机工质的温度。接着，液态的有机工质移动至二级蒸发器32处，二级蒸发器32将换热器2的介质的能量传递给有机工质，使得液态的有机工质转变为高温气态的有机工质，该高温气态的有机工质进入膨胀机33内，并带动膨胀机33做功，膨胀机33再带动发电机6发电。经过膨胀机33的气态的有机工质温度降低，并进入冷凝器34内，冷凝器34将气态的有机工质冷凝成为低温液态的有机工质，液态的有机工质经过工质泵35再进入一级蒸发器31和二级蒸发器32内，实现循环。

在优选的实施例中，本实用新型的有机朗肯循环***还可以根据用电情况自动进行调节，在不同的负荷波动下，实现稳定输出，满足不同情况下的使用要求。

具体的，第一蓄热装置51位于原动机1和所述一级蒸发器31之间，且与第一回路连接；第一蓄热装置51的进口与原动机1相连，第一蓄热装置51的出口与一级蒸发器31相连。第一阀门71设置于第一蓄热装置51的进口和原动机1之间，第二阀门72设置于第一蓄热装置51的出口和一级蒸发器31之间。

若当前的电量使用量较小时，为了避免缸套水能量的浪费，此时调控***4可打开第一阀门71和第二阀门72，使得原动机1产生的缸套水先经过第一蓄热装置51，再进入一级蒸发器31内进行循环。值得注意的是，第一蓄热装置51可吸收缸套水的部分能量并存储。当第一蓄热装置51已蓄能完成，调控***4可关闭第一阀门71和第二阀门72。

若当前的电量使用波动并变大，仅靠钢套水的能量无法满足发电需求时，此时，调控***4可打开第一阀门71和第二阀门72，缸套水会先经过第一蓄热装置51再进入一级蒸发器31内。此时，第一蓄热装置51可加热缸套水，使得缸套水具有更大的能量，从而进一步增强有机工质的能量，以满足发电需求。

同理，第二蓄热装置52位于换热器2和二级蒸发器32之间，且第二蓄热装置52的进口与换热器2相连，第二蓄热装置52的出口与二级蒸发器32相连。第三阀门73设置于第二蓄热装置52的进口和换热器2之间，第四阀门74设置于第二蓄热装置52的出口和二级蒸发器32之间。

若当前的电量使用量较小时，为了避免烟气能量的浪费，此时调控***4可打开第三阀门73和第四阀门74，换热器2将吸收的能量先通过第二蓄热装置52再进入二级蒸发器32内。值得注意的是，第二蓄热装置52可吸收部分能量并存储。当第二蓄热装置52已蓄能完成，调控***4可关闭第三阀门73和第四阀门74。

若当前的电量使用波动并变大，仅靠烟气的能量无法满足发电需求时，此时，调控***4可打开第三阀门73和第四阀门74，第二蓄热装置52可加热换热器2介质，增强换热器2介质的能量，从而进一步增强有机工质的能量，以满足发电需求。

在优选的实施例中，第五阀门75设置于原动机1和一级蒸发器31之间，并与第二回路连接。控制***4可控制第五阀门75的打开与关闭，以此控制回流的缸套水。

在优选的实施例中，第六阀门76串联设置于循环单元内。具体的，第六阀门76位于二级蒸发器32和膨胀机33之间，控制***4可控制第六阀门76的打开与关闭，以此控制循环单元的打开与关闭。

本实用新型还提供了一种适用于分布式能源的有机朗肯循环方法，有机朗肯循环方法包括以下步骤：

原动机1产生的缸套水经过一级蒸发器，并将能量传递给有机工质；

所述原动机1产生的烟气先经过换热器2，并将能量传递给换热器2的介质，吸能后的所述换热器2的介质流至二级蒸发器32，并将能量传递给有机工质；

循环单元的有机工质吸收缸套水和烟气的能量进行循环并发电；

当缸套水和烟气的能量满足发电需求时，调控***4控制蓄热装置吸收并存储部分缸套水和所述换热器的介质的能量；

当缸套水和烟气的能量不满足发电需求时，所述调控装置4控制所述蓄热装置释放能量至缸套水和所述换热器的介质内，以满足所述循环单元的循环及发电。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种适用于分布式能源的有机朗肯循环***，其特征在于，包括：

原动机(1)；

换热器(2)，与所述原动机(1)连接；

循环单元，包括串联设置的一级蒸发器(31)和二级蒸发器(32)，所述一级蒸发器(31)与所述原动机(1)构成循环回路，所述二级蒸发器(32)与所述换热器(2)连接；

调控***(4)和蓄热装置，所述调控***(4)控制所述原动机(1)产生的部分缸套水和烟气能量流向所述蓄热装置；

其中，所述原动机(1)产生的缸套水能量经过所述一级蒸发器(31)进入所述循环单元；产生的烟气能量经过所述换热器(2)和所述二级蒸发器(32)进入所述循环单元。

2.如权利要求1所述的有机朗肯循环***，其特征在于，所述循环回路包括第一回路，所述蓄热装置包括第一蓄热装置(51)，所述第一蓄热装置(51)位于所述原动机(1)和所述一级蒸发器(31)之间，且与所述第一回路连接；所述第一蓄热装置(51)的进口与所述原动机(1)相连，所述第一蓄热装置(51)的出口与所述一级蒸发器(31)相连。

3.如权利要求2所述的有机朗肯循环***，其特征在于，所述蓄热装置还包括第二蓄热装置(52)，所述第二蓄热装置(52)位于所述换热器(2)和所述二级蒸发器(32)之间，且所述第二蓄热装置(52)的进口与所述换热器(2)相连，所述第二蓄热装置(52)的出口与所述二级蒸发器(32)相连。

4.如权利要求1所述的有机朗肯循环***，其特征在于，所述循环单元还包括膨胀机(33)、冷凝器(34)、工质泵(35)，所述一级蒸发器(31)、所述工质泵(35)、所述冷凝器(34)、所述膨胀机(33)、所述二级蒸发器(32)沿逆时针依次串联，形成循环。

5.如权利要求4所述的有机朗肯循环***，其特征在于，所述有机朗肯循环***还包括发动机(6)，所述发动机(6)与所述膨胀机(33)连接。

6.如权利要求3所述的有机朗肯循环***，其特征在于，所述有机朗肯循环***还包括与所述调控***(4)电连接的阀门，所述阀门包括第一阀门(71)、第二阀门(72)、第三阀门(73)、第四阀门(74)、第五阀门(75)、第六阀门(76)。

7.如权利要求6所述的有机朗肯循环***，其特征在于，所述第一阀门(71)设置于所述第一蓄热装置(51)的进口和所述原动机(1)之间，所述第二阀门(72)设置于所述第一蓄热装置(51)的出口和所述一级蒸发器(31)之间。

8.如权利要求6所述的有机朗肯循环***，其特征在于，所述第三阀门(73)设置于所述第二蓄热装置(52)的进口和所述换热器(2)之间，所述第四阀门(74)设置于所述第二蓄热装置(52)的出口和所述二级蒸发器(32)之间。

9.如权利要求6所述的有机朗肯循环***，其特征在于，所述循环回路还包括第二回路，所述第五阀门(75)设置于所述原动机(1)和所述一级蒸发器(31)之间，并与所述第二回路连接；所述第六阀门(76)串联设置于所述循环单元内。

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