[发明专利]一种闭式空气布雷顿-有机朗肯联合循环系统

权利要求书

1.一种闭式空气布雷顿-有机朗肯联合循环系统，其特征在于，包含两个子系统：闭式空气布雷顿循环子系统和有机朗肯循环子系统；所述闭式空气布雷顿循环子系统包括：低压压缩机(1)、中间冷却器(2)、高压压缩机(3)、空气回热器(4)、高温热源(5)、高压透平(6)、再热热源(7)、低压透平(8)、发电机(9)、ORC换热器(10)、分流阀(16)和第二冷却器(17)；所述有机朗肯循环子系统包括：ORC换热器(10)、ORC透平(11)、ORC回热器(12)、第一冷却器(13)、泵(14)和发电机(15)；

在闭式空气布雷顿循环子系统中：低压空气在低压压缩机(1)中被压缩，低压压缩机(1)出口与中间冷却器(2)进口相连，中压空气在中间冷却器(2)中被冷却，中间冷却器(2)的出口与高压压缩机(3)入口相连，中压空气在高压压缩机(3)中被压缩成高压空气，高压压缩机(3)出口与空气回热器(4)的冷侧进口(4.1)相连，在空气回热器(4)中高压空气被低压透平(8)排出的低压空气加热，高压空气由冷侧出口(4.2)排出并进入高温热源(5)进一步加热，高温热源(5)出口与高压透平(6)进口相连，高温高压空气推动高压透平(6)做功，高压透平(6)通过轴与低压压缩机(1)和高压压缩机(3)相连，并驱动两者压缩空气，高压透平出口与再热热源(7)进口相连，再热热源(7)出口与低压透平(8)进口相连，高温中压空气推动低压透平(8)做功，低压透平(8)通过轴与发电机(9)相连，并驱动发电机(9)运转，低压透平(8)的排气由热侧进口(4.3)进入空气回热器(4)，在空气回热器(4)中低压空气被高压压缩机(3)排出的高压空气冷却，空气回热器(4)的热侧出口(4.4)和分流阀(16)进口相连，分流阀(16)用于控制进入ORC换热器(10)和第二冷却器(17)中余热空气流量，分流阀(16)的第一出口(16.1)与ORC换热器(10)的热侧进口(10.1)相连，在ORC换热器(10)中低压空气被ORC工质进一步冷却，ORC换热器(10)的热侧出口(10.2)与低压压缩机(1)进口相连，分流阀(16)的第二出口(16.2)与第二冷却器(17)进口相连，空气在冷却器(17)中被冷却，第二冷却器(17)出口与低压压缩机(1)进口相连；

在有机朗肯循环子系统中：ORC工质在ORC换热器(10)中被加热，ORC换热器(10)的冷侧出口(10.4)与ORC透平(11)进口相连，ORC工质在ORC透平(11)中推动透平做功，ORC透平(11)通过轴与发电机(15)相连，并驱动发电机(15)运转，ORC透平(11)出口与ORC回热器(12)的热侧进口(12.3)相连，在ORC回热器(12)中高温ORC工质被泵(14)排出的ORC工质冷却，ORC回热器(12)的热侧出口(12.4)与第一冷却器(13)进口相连，在第一冷却器(13)中ORC工质被冷却，第一冷却器(13)的出口与泵(14)进口相连，泵(14)出口与ORC回热器(12)的冷侧进口(12.1)相连，在ORC回热器(12)中，低温ORC工质被ORC透平(11)排出的高温ORC工质加热，ORC回热器(12)的冷侧出口(12.2)与ORC换热器的冷侧进口(10.3)相连。

2.根据权利要求1所述的一种闭式空气布雷顿-有机朗肯联合循环系统，其特征在于，系统通过分流阀(16)改变空气在ORC换热器(10)和第二冷却器(17)间的流量分配，在不同负荷需求下采用不同的运行方式；在负荷需求较低时，分流阀(16)的第一出口(16.1)完全关闭，空气全部进入第二冷却器(17)冷却，有机朗肯循环子系统脱离运行；在负荷需求逐步提升时，逐渐增加分流阀(16)的第一出口(16.1)的开度，增加进入ORC换热器(10)的空气流量比例，有机朗肯循环子系统投入运行，发电机(15)开始发电；当负荷需求进一步增加时，关闭分离阀(16)的第二出口(16.2)的开度，空气全部通入ORC换热器(10)，实现系统负荷在两个子系统之间灵活分配。

3.根据权利要求1所述的一种闭式空气布雷顿-有机朗肯联合循环系统，其特征在于，所述空气回热器(4)、ORC换热器(10)和ORC回热器(12)采用间壁式逆流换热器。