[发明专利]一种有机朗肯循环发电装置

说明书

本发明涉及一种有机朗肯循环发电装置，包括预热器、降膜式蒸发器、气液分离器、膨胀机、发电机、回热器、冷凝器、储液器、和工质泵构成的有机朗肯循环发电装置；降膜式蒸发器包括热源流体入口、热源流体出口、有机工质入口、有机工质出口、带喷淋装置的三级均匀分液组件、管束一、集分液装置、管束二、有机工质蒸气回路、壳体等组成。本发明通过采用预热器和降膜式蒸发器，提高了蒸发温度，使蒸发温度更接近热源流体的温度，与现有技术相比，由于降膜式蒸发器采用膜态蒸发换热，使得有机工质蒸发温度可以有效提高2℃左右，在冷凝温度不变的条件下，能提高理论ORC效率2％以上，装置发电量提高2％左右，此外，系统设计也可以得到优化。

技术领域

本发明涉及有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)发电技术领域，具体涉及一种有机朗肯循环发电装置。

背景技术

能源短缺、环境污染已发展为世界范围的问题，节能减排、降低能耗、提高能源的综合利用率，是解决能源问题的根本途径。如何合理高效利用工业余热、地热能、太阳能、生物质能及海洋能，已成为节能减排工作的重要内容。在工业余热、地热能、太阳能、生物质能及海洋能中，其中的品位较低的低温能源占了其中很大一部分，目前国际上对于利用300℃以下甚至更低的低温热能，一般采用的方法是有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)发电技术。有机朗肯循环是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，其工作原理如图3所示；有机工质在蒸发器12中蒸发，从热源1(工业余热、地热能、太阳能、生物质能及海洋能)中吸收热量，生成具有一定压力和温度的蒸气，经过气液分离器3后，确保蒸气不带液进入膨胀机4膨胀做功，从而带动发电机5发电，从透平排出的降压降温后的蒸气先经过回热器6预冷，再在冷凝器7中向冷源冷却水放热，凝结成液态，进入到储液器8，最后再通过工质泵9加压后重新回到蒸发器12，如此不断地循环，从而实现利用较低温度热能发电的目的。

目前一般的有机朗肯循环发电装置采用的蒸发器大多是干式蒸发器或板式蒸发器，但因需要较大传热温差，蒸发温度难以提高；也有能够使传热温差变得更小的满液式蒸发器，但满液式蒸发器的两个最大缺点就是有机工质充注量大和回油困难，回油问题使得普通的工质系统需要专门的油路的技术改造才能使用满液式蒸发器，有机工质充注量大和专门的油路设计使得满液式蒸发器的成本优势不明显。

与干式蒸发器或板式蒸发器相比，降膜式蒸发器采用膜态蒸发换热，使得有机工质蒸发温度可以有效提高2℃左右，在冷凝温度不变的条件下，能提高理论ORC效率2％以上，装置发电量提高2％左右。

发明内容

本发明的目的是提高传统有机朗肯循环发电装置的效率及净发电量。

为实现上述目的，本发明提供了一种有机朗肯循环发电装置。

一种有机朗肯循环发电装置，包括预热器、降膜式蒸发器、气液分离器、膨胀机、发电机、回热器、冷凝器、储液器和工质泵，其中热源分别与预热器热源流入口和降膜式蒸发器的第一热源流入口相连，预热器的热源流出口与降膜式蒸发器的第二热源流入口相连，降膜式蒸发器的热源流出口与气液分离器相连，气液分离器与膨胀机相连，膨胀机带动发电机发电，同时，膨胀机与回热气第一端相连，回热器第二端、第三端分别与预热器和冷凝器相连，冷凝器另一端与储液器相连，储液器通过工质泵与回热器相连，冷凝器与冷源链接；

其中，所述降膜式蒸发器包括:热源流体入口、热源流体出口、有机工质入口、有机工质出口、带喷淋装置的三级均匀分液组件、第一管束、集分液装置、第二管束、有机工质蒸气回路、壳体；所述降膜式蒸发器内，从顶部向下依次安装有带喷淋装置的三级均匀分液组件、第一管束、集分液装置、第二管束；

其中，所述带喷淋装置的三级均匀分液组件包含了喷淋头阵列和三级孔板，第一级孔板孔距和孔直径为第二级的孔板孔距的3-5倍，第三级孔板孔直径为2-8mm，孔间距也为2-8mm。

一种有机朗肯循环发电装置，其中所述预热器为壳管式换热器、套管式换热器或板式换热器。