[发明专利]实现双级全流涡轮膨胀机ORC制取压缩空气的方法

摘要

本发明涉及中低温余热回收利用，旨在提供一种双级全流涡轮膨胀机ORC制取压缩空气的系统及方法。该系统包括蒸发器、两台透平同轴一体机、冷凝器和工质泵；透平同轴一体机由透平膨胀机和透平压缩机同轴直联，其中两台透平膨胀机并联运行，两台透平压缩机串联运行；各设备通过管线实现连接工质泵的出口端与蒸发器的工质入口相接，蒸发器的工质出口分别接至两台透平膨胀机的工质入口；两台透平膨胀机的工质出口均经冷凝器接至工质泵的入口端。本发明能利用ORC实现中低温余热回收用于制取压缩空气。巧妙利用了双级全流涡轮膨胀机，对空气进行二级压缩以提高其压力，同时对压缩热进行了二次再回收利用，且不需要电能或其他任何二次用能。

主权项

一种实现双级全流涡轮膨胀机ORC制取压缩空气的方法，其特征在于，是基于双级全流涡轮膨胀机ORC制取压缩空气的系统实现的，该系统包括两台透平同轴一体机、蒸发器、冷凝器和工质泵；所述透平同轴一体机由透平膨胀机和透平压缩机同轴直联，透平膨胀机用于膨胀做功，透平压缩机用于制取压缩空气；其中，两台透平膨胀机并联运行，均设有工质入口和工质出口；两台透平压缩机串联运行，其中一台透平压缩机设有一级空气入口和一级压缩空气出口，另一台透平压缩机设二级压缩空气入口和二级压缩空气出口，一级压缩空气出口通过管线接至二级压缩空气入口；各设备之间通过管线实现连接：工质泵的出口端与蒸发器的工质入口相接，蒸发器的工质出口分别接至两台透平膨胀机的工质入口；两台透平膨胀机的工质出口均经冷凝器接至工质泵的入口端；蒸发器上设有热源入口端和热源出口端；在透平膨胀机的工质出口与冷凝器之间的管线上设有储液罐；在蒸发器的工质出口与两台透平膨胀机的工质入口之间的管线上设有二次换热器；二次换热器上设工质入口和工质出口、压缩空气入口和压缩空气排出口，其中压缩空气入口与所述透平压缩机的二级压缩空气出口相连；所述方法具体包括：1～2.5bar的液态有机工质由工质泵加压为过冷液态后送入蒸发器，吸收来自80～300℃的中低温余热的能量转变为5～10bar、60～80℃的蒸汽；有机工质自蒸发器中排出后，被分别导入两台并联运行的透平膨胀机；透平膨胀机膨胀做功的同时，驱动直联的透平压缩机对空气进行压缩；两台透平压缩机串联运行：由一台透平压缩机将空气进行一级压缩后，送入另一台透平压缩机进行二级压缩；透平膨胀机做功后，有机工质以1.5～3bar的蒸气形式排出并送入冷凝器，在向冷源放热后冷凝为液态，返回工质泵入口，以此实现往复循环；透平膨胀机的工质出口排出的有机工质先被送至储液罐，在储液罐中进行气液混合后再被送入冷凝器；有机工质自蒸发器中排出后，先被送入二次换热器中与经二级压缩后的压缩空气进行换热，再被导入透平膨胀机；所述中低温余热是指：烟气、蒸汽或热水；所述冷源是空气或水：如果采用空冷冷凝器，冷源为空气；如果采用水冷冷凝器，冷源为水。