[发明专利]一种提高有机朗肯循环发电能力的系统及方法

说明书

本发明公开了一种提高有机朗肯循环发电能力的系统。系统具体连接与工作流程为：预热器、蒸发器、膨胀机、喷射泵、冷凝器、工质泵串接构成主循环回路。预热器、喷射泵、冷凝器、工质泵串接构成辅循环回路。预热器出口工质分为主、辅两循环回路。还公开了提高有机朗肯循环发电能力的方法,通过调节主、辅两回路工质流量的比例，调节工质吸热部分传热窄点的位置，使传热窄点下移，降低热源的出口温度，增大热源的放热量，以提高循环的做功能力。同时喷射泵出口工质的干度可调，增强工质与冷源之间的传热匹配性。该系统增大了有机朗肯循环的发电能力和传热过程匹配性，减少了有效能损失。

技术领域

本发明属于中低温热源发电技术领域，具体涉及一种在常规有机朗肯循环系统的基础上增设喷射泵调节传热窄点以提高有机朗肯循环发电能力的系统。

背景技术

随着社会的发展，现代社会对传统能源的依赖日益加重，但是传统能源的储备有限，可持续能源太阳能，地热能进入人们的视野。同时，人们对自然资源的利用以及传统能源对环境造成的污染上的认知逐渐提高，将太阳能、风能、水能以及低温余热等这类低品位能源用于发电的系统逐渐兴起。低品位能源既能保证输出电能的总量，又可以通过将余热进行回收从而减少对环境污染，同时提高能源利用率。但是由于低品位能源与环境温度之间的温差较小，如将这种系统用于膨胀机做功发电，则循环工质的压差不能满足系统运行的需要，从而蒸汽推动膨胀机做功能力低。并且常规有机朗肯循环采用工质的工质曲线和传热窄点限制了输出功的极限，不能将低品位热源的能量完全利用。于是，本发明公开了一种可调节传热窄点以提高有机朗肯循环发电能力的系统。

发明内容

本发明是在常规有机朗肯循环基础上，提出一种从预热器出口将工质分为主、辅两循环回路，调节传热窄点以提高有机朗肯循环发电能力的系统。

为实现上述目的，本发明提出的第一个技术方案是一种提高有机朗肯循环发电能力的系统，在常规有机朗肯循环基础上，调节传热窄点，在膨胀机与冷凝器之间串接一个喷射泵，预热器出口工质分为主、辅两循环回路；

预热器、蒸发器、膨胀机、喷射泵、冷凝器、工质泵串接构成主循环回路；

预热器、喷射泵、冷凝器、工质泵串接构成辅循环回路；

本发明的第二技术方案是一种提高有机朗肯循环发电能力的方法，采用权利要求1所述的系统，采用如下步骤：

1)通过调节主、辅两回路工质流量的比例，调节吸热部分工质传热窄点的位置，使传热窄点下移:

辅回路质量流量m_l占总质量流量m_l+m_v的比例，可调节范围在0＜m_l/(m_l+m_v)＜1之间；

2)降低热源的出口温度，增大热源的放热量：

热源出口温度比传统ORC热源出口温度基础上更低，降低幅度最小可与传统ORC相同、最大可降至比工质在预热器进口温度仅高一个窄点温差；

3)射泵出口工质的干度可调，增强工质与冷源之间的传热匹配性。

本发明方法具体流程步骤如下：

1)冷凝器出口的饱和液态工质经由工质泵加压到蒸发压力、流经预热器后将工质加热到饱和液体状态或非饱和液体状态；

2)该状态下工质分流成两部分质量流量不同的工质流：

一部分流经主回路通过蒸发器加热；

另一部分流经辅回路，作为喷射泵的工作流体进入喷射泵；

3)通过蒸发器的流体被加热到饱和气体状态再通过膨胀机等熵膨胀做功带动发电机发电；经膨胀后的排气作为被引射蒸汽进入喷射泵吸入口；