[发明专利]多电机有机朗肯循环发电机组及其发电方法

说明书

技术领域

本发明属于低温发电技术领域，具体涉及一种多电机有机朗肯循环发电机组及其发电方法。

背景技术

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，由于具有系统简单、发电效率相对较高等特点，已成为目前回收低温余热用于发电的热点技术。

基本的ORC发电系统，包括四个主要设备：膨胀发电机、工质泵、蒸发器和冷凝器，其工作原理为：从生产工艺排出的余热介质，在蒸发器中将有机工质蒸发为具有一定压力和温度的蒸汽；蒸汽进入膨胀发电机进行膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从膨胀发电机排出的蒸汽进入冷凝器中，被冷却介质冷凝为液态，最后借助工质泵重新回到蒸发器，如此不断循环，实现对余热的动力回收利用。其中，对于膨胀发电机，其工作原理为：膨胀机通过减速齿轮或联轴器，驱动发电机运转，从而实现发电。

目前，ORC系统的发电机部分，均采用单台发电机。然而，在实现本发明的过程中，发明人发现，现有技术至少存在以下问题：

ORC系统的发电机对负荷的适应性较差，当负荷变化较大时，发电机效率会受到影响。

具体的，余热回收是ORC发电系统应用的重要领域。余热的形式多种多样，实际排放时，很大一部分余热源存在质和量的波动，势必造成对ORC系统的负荷波动。此外，由于ORC系统利用的是温差发电，由于季节变化导致的冷凝温度变化，对ORC系统的负荷也起着不可忽视的作用。可见，ORC发电系统负荷不稳定。而对于发电机，存在特定的高效工况区。当发电机负荷偏离该工况区时，发电机效率会有一定的下降。而发电机长期在低效区运行时，也会对发电机造成一定的伤害，从而降低电机使用寿命。所以，现有技术中，为解决由于负荷波动导致的发电机效率低下、甚至导致发电机损害的问题，ORC系统通常会设置一个安全的负荷范围，当负荷太低时，ORC系统将自动停机，从而降低ORC系统的发电效率和余热利用率。

可见，如何解决ORC系统的发电机由负荷不稳定而导致的一系列问题，具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种多电机有机朗肯循环发电机组及其发电方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种多电机有机朗肯循环发电机组，包括：膨胀发电机(1)、蒸发器(2)、工质泵(3)和冷凝器(4)；

其中，所述蒸发器(2)的水侧进口与余热供给管道连通，所述蒸发器(2)的水侧出口与余热回水管道连通；所述蒸发器(2)的工质侧排蒸汽口与所述膨胀发电机(1)的进蒸汽口连通；所述膨胀发电机(1)的排蒸汽口与所述冷凝器(4)的工质侧进蒸汽口连通；所述冷凝器(4)的工质侧排液口通过所述工质泵(3)循环连接到所述蒸发器(2)的工质侧进液口；

其中，所述膨胀发电机(1)包括n个发电机、减速器(7)和膨胀机(8)；n个所述发电机均通过所述减速器(7)与所述膨胀机(8)连接；其中，n为自然数，并且，n≥2。

优选的，所述减速器(7)为减速齿轮组或变速箱。

优选的，所述膨胀机(8)为涡轮膨胀机。

优选的，所述涡轮膨胀机的涡轮轴一端固定涡轮叶轮，另一端与所述减速器(7)的输入端连接，所述减速器(7)的输出端安装有独立的n个联轴器；每个联轴器的另一端均直连独立的1个所述发电机。

优选的，n个所述发电机的装机容量相同或不相同。

优选的，n个所述发电机可独立控制是否启用。

本发明还提供一种双电机有机朗肯循环发电方法，包括以下步骤：

步骤1，安装膨胀发电机(1)、蒸发器(2)、工质泵(3)和冷凝器(4)；其中，所述蒸发器(2)的水侧进口与余热供给管道连通，所述蒸发器(2)的水侧出口与余热回水管道连通；所述蒸发器(2)的工质侧排蒸汽口与所述膨胀发电机(1)的进蒸汽口连通；所述膨胀发电机(1)的排蒸汽口与所述冷凝器(4)的工质侧进蒸汽口连通；所述冷凝器(4)的工质侧排液口通过所述工质泵(3)循环连接到所述蒸发器(2)的工质侧进液口；

其中，对于所述膨胀发电机(1)，包括n个发电机、减速器(7)和膨胀机(8)；n个所述发电机均通过所述减速器(7)与所述膨胀机(8)连接；其中，n为自然数，并且，n≥2；

步骤2，控制器与n个发电机相连，并存储每个发电机的装机容量；