[发明专利]一种采用有机工质冷却的发电机

说明书

技术领域

本发明涉及余热发电技术领域，特别涉及一种采用有机工质冷却的发电机。

背景技术

目前我国的能源消耗浪费严重，使用率低，经济的发展是建立在资源与能源的高度消耗上。以每万元GDP标煤消耗量计算，日本为2.5，德国为2.7，我国却高达18.5，相当于发达国家的6倍以上。我国能源利用率低的一个重要原因是能源没有达到梯级利用，大量的余热资源没有得到充分利用，而提高能源利用效率的关键措施是节能科学技术进步。如果能将余热转化为电能，则能够方便使用，具有广泛的适用性。而传统的利用余热蒸汽直接驱动蒸汽轮机或燃气轮机带动发电机组发电的方法只适用于高、中温余热的回收利用，对于各工业领域存在的大量低温小规模余热资源尚缺乏有效的技术手段进行回收发电。因此，寻求实用有效的热力循环方式和高端高效的热力设备已成为了解决此问题的重要研究课题之一。

利用低温热能发电的技术主要是基于朗肯循环的热力发电系统设计，如有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle)、水蒸汽扩容循环、Kalina循环、氨吸收式动力制冷复合循环等。其中，ORC的研究和应用最为广泛，它是采用不同的低沸点有机物(或者混合物)作为工质，可回收不同温度范围的低温热能，对于低温及中温的焓热，ORC技术比常规的水蒸汽朗肯循环有很多优点，主要是在回收显热方面有较高的效率，由于循环中显热/潜热比例不相等，ORC技术中此比例大，因此采用ORC技术比水蒸气循环会回收较多的热量。

利用ORC技术进行发电，目前多是采用螺杆或径向轴流或者轴流膨胀机作为原动机，通过有机工质推动原动机旋转，原动机带动发电机发电。原动机和发电机采用联轴器连接，发电机采用水冷或者风冷，原动机的伸出轴采用动密封。有机工质价格昂贵或者易燃易爆，不允许向外泄漏，而动密封在长期的运行过程中很难保证不对外泄漏，这是实践过程中的一大难题。一劳永逸的解决工质泄漏问题的方法是将发电机和膨胀机做成全封闭系统，为解决膨胀机向发电机泄漏工质，发电机也采用有机工质冷却，所用冷却工质与膨胀机所用工质相同。

发明内容

本发明的目的在于提出一种采用有机工质冷却的发电机，该发电机采用新结构，不仅能够解决工质对外泄漏的问题，而且冷却效果好，结构紧凑。

为实现上述目的，本发明采取了以下的技术方案：

一种采用有机工质冷却的发电机，采用立式布置。

发电机采用有机工质冷却，即采用的冷却工质和膨胀机中做功的工质相同，冷却结构采用溢流式布置，冷却液上进下出；

所述膨胀机包含蜗壳、喷嘴和叶片，膨胀机出口下方设有叶轮固定螺栓用于固定叶轮；

所述发电机连接在膨胀机下方，发电机包括发电机机壳、发电机上法兰、发电机下法兰，发电机上法兰与叶轮之间设有膨胀机法兰，并形成迷宫密封，防止发电机和膨胀机内的工质互相流通；在发电机机壳内设有永磁转子和定子铁芯，定子铁芯的上端为定子绕组上端部、下端为定子绕组下端部，液体工质可以浸泡定子绕组下端部，但是不会进入转子中，定子铁芯两侧分别设有定子外挡液板和定子内挡液板，以及与定子内挡液板连接的液体防溅出盖，在发电机机壳上还分别开有冷却液进口和冷却工质出口。

所述发电机定子铁芯的外壁与发电机机壳之间形成用于冷却定子铁芯的环形通道，所述定子外挡液板的上端高于定子绕组上端部，发电机冷却液进口的位置高于定子外挡液板并低于液体防溅出盖，防止液体进入转子和定子之间的气隙影响系统性能。

发电机冷却工质出口与定子绕组下端部所在的空间相通。冷却工质出口低于转子下端面的高度，防止积液太多影响转子性能。转子和定子之间的气隙作为有机工质气体流通通道，用来冷却定子内壁面和转子。

本发电机新结构采用膨胀机产生动力，膨胀机采用径向轴流式结构。

所述膨胀机、发电机采用同轴结构，即直连。