[发明专利]一种工质充注量动态可调的有机朗肯循环系统

说明书

本发明涉及一种工质充注量动态可调的有机朗肯循环系统，包括通过工质管路以串联方式安装并构成闭环工质回路的工质泵、蒸发器、膨胀机和冷凝器，其特征在于，在工质泵和蒸发器之间的工质管路上还接入工质储罐，该工质储罐内安置有体积可变的水包，所述水包还通过管路依次连接水泵和储水罐。与现有技术相比，本发明通过调节工质储罐与有机朗肯循环系统中相应管段的压力差即可实现工质的实时充入或放出，调节方便易于实现，成本低，充放量动态可调等。

技术领域

本发明涉及以低品位余热为热源的动力循环，尤其是涉及一种工质充注量动态可调的有机朗肯循环系统。

背景技术

随着能源需求的增长和环保要求的提高，中低温热源尤其是工业余热的利用越来越受到重视。工业余热广泛来源于各种工业炉窑、热能动力装置、热能利用设备及各种有反应热产生的生产过程中。根据热能的温度对口、梯级利用的原则，一些高耗能行业中存在着大量的中低温余热没有得到充分利用，相应的利用技术也还不够成熟，急需大力发展。

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)是利用中低温热源的重要技术之一，可有效应用于地热能、中低温太阳能集热、工业余热、内燃机排气余热及生物质能等领域。从技术创新的角度来看，由于ORC系统往往采用低沸点的有机工质代替水/水蒸汽作热力系统的循环工质，可以显著降低余热的最终排出温度，充分回收和利用余热资源中的中低品位热能，将其转化为高品位的机械功。这样不仅可以变废为宝，大幅度减少工业企业向外部发电厂的购电量；同时还能有效缓解因废气余热直接排放入大气所造成的热污染问题。

非设计工况下的系统运行特性是当下针对ORC系统研究的热点。工质充注量的多寡对蒸发器、冷凝器的性能，乃至对整个系统性能的影响都会很明显。此外，由于ORC系统的工质回路是一个封闭的循环，工质的在线补充与抽取往往难以实施且成本较高，因此动态调节工质充注量的手段和策略十分不完善。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工质充注量动态可调的有机朗肯循环系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种工质充注量动态可调的有机朗肯循环系统，包括通过工质管路以串联方式安装并构成闭环工质回路的工质泵、蒸发器、膨胀机和冷凝器，在工质泵和蒸发器之间的工质管路上还接入工质储罐，该工质储罐内安置有体积可变的水包，所述水包还通过管路依次连接水泵和储水罐。

作为优选的实施方案，工质泵和蒸发器之间的工质管路上安装有带可分离接头的工质充放控制阀，所述可分离接头还连通从工质储罐进出口引出的工质充放管路。

作为优选的实施方案，所述的闭环工质回路中，蒸发器的出口位置还设有第一温度传感器和第一压力传感器，冷凝器的出口位置也设有第二温度传感器和第二压力传感器；

所述的工质储罐上还设有第三温度传感器和第三压力传感器。

作为上述优选的实施方案的更优选，所述的有机朗肯循环系统还包括控制系统，该控制系统分为第一部分、第二部分和第三部分，其中，第一部分连接并控制所述膨胀机、工质泵和水泵，第二部分接受从第一温度传感器、第一压力传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、第三温度传感器和第三压力传感器采集并反馈传输的数据，第三部分带有可视化窗口，并用于使第一部分和第二部分监控调节的数据可视化显示。

作为更优选的实施方案的进一步优选，所述的工质储罐的进出口处还设有电磁阀，该电磁阀通过接头连接所述第三部分，并由第三部分控制其开闭。

作为优选的实施方案，所述的工质储罐上还设有安全阀。