[发明专利]可变工质的有机朗肯循环发电系统

说明书

本发明提供了一种可变工质的有机朗肯循环发电系统，包括：主体部分及变工质部分，主体部分包括：蒸发器，用于吸收输入工质的低温余热源热量以产生蒸汽，并将蒸汽及工质输入膨胀发电机；膨胀发电机，用于利用蒸汽做功并发电，发电后排出蒸汽及输出工质；冷凝器，用于通过冷却液对膨胀发电机排出的蒸汽进行换热，得到液态水并输出工质；工质泵，用于将液态水及工质送回蒸发器中；变工质部分包括：精馏塔，用于对主体部分的工质进行分离及回收，并将回收后的工质输入至工质罐进行储存；调节泵，用于向主体部分添加来自工质罐的工质，并对添加的工质的种类和比例进行调节。该系统可以根据热源状况调节工质种类和混合比，从而实现最佳的发电效率。

技术领域

本发明涉及有机朗肯循环发电技术领域，特别涉及一种可变工质的有机朗肯循环发电系统。

背景技术

能源是人类社会进步和发展的基石，国家社会的发展必定伴随着大量的能源消耗。上世纪70年代，石油危机爆发，人们意识到了能源的重要性，开始探索新能源的利用以及新技术的研究。在工业生产中，大量的中低温余热没有得到充分利用，造成了大量的能源以及经济的损失，随着环境问题和能源紧缺问题的逐渐加重，有机朗肯循环(OrganicRankine Cycle-ORC)技术作为一种有效的低品位热能回收途径，逐渐被各个领域的研究者所重视。ORC技术是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要用于回收120℃～250℃的余热，包括地热、烟气余热、废液余热等各种形式的余热。

根据ORC系统选择相应的工质是提高系统效率的重要一环，单单选取单一工质具有局限性。根据不同热源及系统构成，单一工质的物性很难完美贴合系统，取得系统运行效率的理想化。为了解决工质种类单一的问题，学者开始研究混合工质，通过实验匹配不同的混合工质来代替单一工质。混合工质可以通过不同工质、不用组分来拓展循环工质的适用范围，可以组合出对环境影响，如ODP值、GWP值最小的配比方案，可以削弱纯工质某些不利的物化性质，如可燃性等。非共沸混合工质由于相变不等温，同一温度下的冷凝和蒸发的露点和泡点存在温差，发生“相变温度滑移”现象。利用温度滑移，能够为换热设备提供好的冷热源温度匹配，减少传热过程中的不可逆熵增。

在目前的有机朗肯循环项目中，使用的循环工质基本为单一工质或固定混合比的混合工质，面临的问题是余热资源温度波动较大时热效率低。通过设置变工质装置，可以根据实时工况，进行不同混合比的混合工质的调节，以贴合系统达到最优工况。因此设计一种能够变工质的有机朗肯循环发电系统不仅可以减少循环工质对环境的危害，还可以提高循环系统的热效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变工质的有机朗肯循环发电系统，以解决现有的有机朗肯循环的工质种类单一、对环境危害较大及系统运行效率较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种可变工质的有机朗肯循环发电系统，包括：主体部分及变工质部分，所述主体部分包括：蒸发器、膨胀发电机、冷凝器及工质泵，所述蒸发器用于吸收输入工质的低温余热源热量以产生蒸汽，并将蒸汽及工质输入所述膨胀发电机；所述膨胀发电机用于利用所述蒸汽做功并发电，发电后排出蒸汽，及输出工质至冷凝器；所述冷凝器用于通过冷却液对所述膨胀发电机排出的蒸汽进行换热，得到液态水并输出工质；所述工质泵用于将所述液态水及工质送回蒸发器中；

所述变工质部分包括：精馏塔、调节泵及工质罐，所述精馏塔与所述冷凝器及工质泵之间的通路相连，用于对所述主体部分的工质进行分离及回收，并将回收后的工质输入至所述工质罐进行储存；所述调节泵与所述冷凝器及工质泵之间的通路相连且位于所述精馏塔与工质泵之间，用于向所述主体部分添加来自所述工质罐的工质，并对添加的工质的种类和比例进行调节。

较佳地，所述主体部分的工质为一种或若干种，当工质为若干种时，其分别存储在对应的工质罐中，并通过所述调节泵调节输入工质泵的工质的种类及比例。

较佳地，所述精馏塔及调节泵通过管道连接在所述冷凝器与工质泵之间。