[实用新型]使用混合有机工质的内置热泵的有机朗肯循环系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种有机朗肯循环系统。特别是涉及一种使用混合有机工质的内置热泵的有机朗肯循环系统。

背景技术

随着能源与环境压力日益凸显，低品位的工业生活余热、废热及可再生热能因其总量巨大而逐渐被人们所关注。有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)系统作为一项能够高效、环保地将低品位热能转化为电能的技术，已成为低品位能源利用研究的热点。

热泵是一项高效的供热、制冷技术，使用热泵技术，往往能产生数倍于输入能量的热量或冷量。在合适的条件下，将热泵和有机朗肯循环技术结合，进行热电冷联产，在满足用户需求的同时，能够弥补单纯使用有机朗肯循环发电的总能源利用率较低的缺陷。

不同于纯工质，非共沸混合有机工质具有变温相变的特性，吸热过程中与热源更为匹配，可减少因温差变化而引起的火用损失。混合有机工质的组分浓度变化时，其热力性能会随之变化而可以适合不同的热源。

洪光，张新铭，李建军，内置热泵的热电冷联合有机朗肯循环能效分析，合肥工业大学学报(自然科学版)，Vol.35，No.10，pp.1297-1301，2012。提出了一种在中低温热能利用方面更加高效，且具有热电联产和冷电联产两种运行模式的内置热泵的有机朗肯循环。但是将混合有机工质应用到该系统时，该系统不能灵活地调节混合有机工质的组分浓度，使之分别适应系统中热量转移循环和动力产生循环的特性。同时，在生活和生产过程中，用户往往有供热和供冷同时进行的需求，例如同时有室内冷气和生活热水需求，已有的系统往往无法满足这种需求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够充分发挥混合有机工质的特点，实现在同一系统中调节混合有机工质的组分浓度，使之分别适应系统中热量转移循环和动力产生循环，可有效减少系统的火用损失，提高能源利用效率的使用混合有机工质的内置热泵的有机朗肯循环系统。

本实用新型所采用的技术方案是：一种使用混合有机工质的内置热泵的有机朗肯循环系统，包括有动力输出端与发电机相连的膨胀机，所述膨胀机的混合有机工质输入端通过管路连接用于对高温高压的混合有机工质与低温低压的混合有机工质混流引射的引射器的输出端，所述膨胀机的混合有机工质输出端通过管路连接ORC冷凝器混合有机工质管的输入端，ORC冷凝器混合有机工质管的输出端通过管路连接气液分离器的输入端，所述气液分离器的液相输出端通过管路连接工质泵的输入端，所述工质泵的输出端通过管路连接高温蒸发器混合有机工质管的输入端，所述气液分离器的气相输出端通过管路连接四通阀的第三端口，四通阀的第一端口通过管路连接所述引射器的输入端，四通阀的第二端口通过管路连接热泵冷凝器混合有机工质管的一端，四通阀的第四端口通过管路连接低温蒸发器混合有机工质管的一端，所述高温蒸发器混合有机工质管的输出端通过管路连接所述引射器的输入端，所述低温蒸发器混合有机工质管的另一端通过管路连接所述热泵冷凝器混合有机工质管的另一端。

在所述低温蒸发器混合有机工质管与所述热泵冷凝器混合有机工质管之间相连的管路上设置有节流阀。

在热电联产模式下，所述四通阀的第四端口与第一端口相连通，第三端口与第二端口相连通，而第一端口第二端口之间不导通，第三端口与第四端口之间不导通。

在冷热电联产模式下，所述四通阀的第一端口与第二端口相连通，第三端口与第四端口相连通，而第一端口与第四端口之间不导通，第二端口与第三端口之间不导通。

本实用新型涉及的使用混合有机工质的内置热泵的有机朗肯循环系统，能够充分发挥混合有机工质的特点，实现在同一系统中调节混合有机工质的组分浓度，使之分别适应系统中热量转移循环和动力产生循环，可有效减少系统的火用损失，提高能源的利用效率，还能够根据需要，具有同时供应冷、热、电的能力。具本实用新型有如下有益效果：

1、本实用新型实现了可以利用低品位热能，采用一套系统进行热电冷联产，而无需额外供电；

2、本实用新型通过部分冷凝、气液分离的方法，改变、调节系统中各子循环的中混合有机工质的组分浓度，使从各个热源吸热的工质与其对应的热源更加匹配，减小系统的换热损失，提高系统的能源利用率；

3、本实用新型有热电联产和冷热电联产两种运行模式，改进了现有一些基于有机朗肯循环的冷热电联产系统不能同时供热和供冷的不足；

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图中

F1：高温蒸发器的热源管道F2：低温蒸发器的热源管道