一种双压有机朗肯循环发电系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112459857 A(43)申请公布日 2021.03.09

(21)申请号 202011347357.9(22)申请日 2020.11.26

(71)申请人 天津大学

地址 300072 天津市南开区卫津路92号(72)发明人 汪健生　牛锦涛　刘雪玲　苏力德　

董丽玮　(74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代

理事务所 12201

代理人 程毓英(51)Int.Cl.

F01K 23/00(2006.01)F01K 25/08(2006.01)F01K 21/04(2006.01)F01D 15/10(2006.01)

权利要求书1页 说明书2页 附图3页

(54)发明名称

一种双压有机朗肯循环发电系统(57)摘要

本发明提供一种双压有机朗肯循环发电系统，采用两级有机朗肯循环，包括高压蒸发器(1)、再热器(2)、低压蒸发器(3)、第一工质泵(4)、第二工质泵(5)、高压透平(6)、冷凝器(7)、第一发电机(8)、低压透平(9)和第二发电机(10)；热源分为高温、中温、低温三段进行利用，热源依次进入高压蒸发器、再热器和低压蒸发器；高压蒸发器利用热源的高温段，再热器利用热源的中温段，低压蒸发器利用热源的低温段。

CN 112459857 ACN 112459857 A

权　利　要　求　书

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1.一种双压有机朗肯循环发电系统，采用两级有机朗肯循环，包括高压蒸发器(1)、再热器(2)、低压蒸发器(3)、第一工质泵(4)、第二工质泵(5)、高压透平(6)、冷凝器(7)、第一发电机(8)、低压透平(9)和第二发电机(10)；热源分为高温、中温、低温三段进行利用，热源依次进入高压蒸发器、再热器和低压蒸发器；高压蒸发器利用热源的高温段，再热器利用热源的中温段，低压蒸发器利用热源的低温段。

从冷凝器出来的有机工质分为两路分别经过第一工质泵和第二工质泵加压，其中一路经过第一工质泵升压的有机工质进入低压蒸发器中吸收热源低温段的热能蒸发至饱和气体流出；另外一路经过第二工质泵升压的有机工质进入高压蒸发器中吸收热源高温段的热能蒸发至饱和气体，成为高温高压气体，进入高压透平中进行膨胀做功，并带动第一发电机进行发电；

从高压透平中流出的乏汽与从低压蒸发器中流出饱和蒸汽混合；混合后的有机工质蒸汽进入再热器进一步加热升温，之后进入低压透平中进行膨胀做功，并带动第二发电机发电；从低压透平中流出的有机工质气体进入冷凝器中释放热量冷凝至饱和液体，完成一个循环。

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说　明　书

一种双压有机朗肯循环发电系统

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技术领域

[0001]本发明属于中低品位热能发电系统领域，具体涉及到一种新型的双压有机朗肯循环发电系统。

背景技术

[0002]请参阅图1，图1为一个单压有机朗肯循环发电系统，包括蒸发器、透平、冷凝器、工质泵和发电机。[0003]低温低压的有机工质(液体)经过工质泵升压后进入蒸发器；在蒸发器中吸收热源提供的热量成为高温高压气体；进入透平进行膨胀做功，带动发电机进行发电；膨胀做功后的有机工质(气体)进入冷凝器被冷却成液体；再回到工质泵之中，完成一个完整的有机朗肯循环。

[0004]对于单压有机朗肯循环发电系统而言，系统热效率较低，不能高效利用中低品位热能导致系统的净输出功较低，较低的净输出功导致系统发电的成本较高。[0005]请参阅图2，图2为一个双压的有机朗肯循环发电系统，分为高压有机朗肯循环发电系统和低压有机朗肯循环发电系统；均包括蒸发器、透平、冷凝器、工质泵和发电机。[0006]热源首先进入高压有机朗肯循环的蒸发器，在高压有机朗肯循环的蒸发器中释放热量对高压循环的工质进行加热,然后热源进入低压循环的蒸发器释放热量，对低压循环的工质进行加热，之后流出；高压循环中的有机工质在蒸发器中吸热蒸发至饱和气体进入透平膨胀做功，带动发电机进行发电；膨胀做功后的有机工质(气体)进入冷凝器被冷却成液体；再回到工质泵之中，完成一个完整的有机朗肯循环；低压循环的循环方式与高压循环方式一样。

[0007]对于双压有机朗肯循环发电系统而言，相比常规的有机朗肯循环可以有效提高系统的净输出功，提高了热源与工质的热匹配性，但是热源与工质的热匹配性和系统的净输出功还有进一步提升的空间。

发明内容

[0008]本发明提供一种新型的双压有机朗肯循环发电系统提高系统的净输出功，提高热源与工质的热匹配性以及降低发电平均成本。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：[0009]一种双压有机朗肯循环发电系统，采用两级有机朗肯循环，包括高压蒸发器(1)、再热器(2)、低压蒸发器(3)、第一工质泵(4)、第二工质泵(5)、高压透平(6)、冷凝器(7)、第一发电机(8)、低压透平(9)和第二发电机(10)；热源分为高温、中温、低温三段进行利用，热源依次进入高压蒸发器、再热器和低压蒸发器；高压蒸发器利用热源的高温段，再热器利用热源的中温段，低压蒸发器利用热源的低温段；

[0010]从冷凝器出来的有机工质分为两路分别经过第一工质泵和第二工质泵加压，其中一路经过第一工质泵升压的有机工质进入低压蒸发器中吸收热源低温段的热能蒸发至饱和气体流出；另外一路经过第二工质泵升压的有机工质进入高压蒸发器中吸收热源高温段

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的热能蒸发至饱和气体，成为高温高压气体，进入高压透平中进行膨胀做功，并带动第一发电机进行发电；

[0011]从高压透平中流出的乏汽与从低压蒸发器中流出饱和蒸汽混合；混合后的有机工质蒸汽进入再热器进一步加热升温，之后进入低压透平中进行膨胀做功，并带动第二发电机发电；从低压透平中流出的有机工质气体进入冷凝器中释放热量冷凝至饱和液体，完成一个循环。

[0012]本发明通过将热源分为高温、中温、低温三段进行利用，提高了热源与有机工质的热匹配性实现了热源的高效利用，提高了系统的净输出功，降低了系统的发电成本。附图说明

[0013]图1为单压有机朗肯循环发电系统

[0014]图2为现有的一种双压有机朗肯循环发电系统[0015]图3为本发明的双压有机朗肯循环发电系统[0016]附图3中，1、高压蒸发器，2、再热器，3、低压蒸发器，4、工质泵，5、工质泵，6、高压透平，7、冷凝器，8、发电机，9、低压透平，10、发电机。具体实施方式

[0017]以下结合附图3对本发明做进一步说明。

[0018]本发明提供一种新型的双压有机朗肯循环发电系统提高系统的净输出功，提高热源与工质的热匹配性以及降低发电平均成本。[0019]如图3所示，热源分为高温、中温、低温三段进行利用，热源依次进入高压蒸发器1、再热器2和低压蒸发器3；高压蒸发器1利用热源的高温段，再热器2利用热源的中温段，低压蒸发器3利用热源的低温段；从冷凝器7出来的有机工质分为两路分别经过工质泵4和工质泵5加压；其中一路经过工质泵4升压的有机工质进入低压蒸发器3中吸收热源低温段的热能蒸发至饱和气体流出；另外一路经过工质泵5升压的有机工质进入高压蒸发器1中吸收热源高温段的热能蒸发至饱和气体，成为高温高压气体，进入高压透平6中进行膨胀做功，并带动发电机8进行发电；根据工质流量和入口压力设计的高压透平在额定工况下可以保证从高压透平6中流出的乏汽压力与从低压蒸发器3中流出的压力相同，从高压透平6中流出的乏汽与从低压蒸发器3中流出饱和蒸汽混合；混合后的有机工质蒸汽进入再热器2进一步加热升温，之后进入低压透平9中进行膨胀做功，并带动发电机10发电；从低压透平9中流出的有机工质气体进入冷凝器7中释放热量冷凝至饱和液体，完成一个循环。[0020]本发明通过将热源分为高温、中温、低温三段进行利用，提高了热源与有机工质的热匹配性，减少热量损失；降低热源离开发电系统的出口温度，实现了热源的高效利用，提高了系统的净输出功；降低中低品位热能发电成本。[0021]以上所述，仅为本发明具体实施案例说明，不能以此限定本发明的权利保护范围。凡根据本发明申请权利要求书及说明书内容所作的等效变化与修改，皆在本发明的保护范围之内。

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图1

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图2

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图3

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