[实用新型]串级有机朗肯循环膨胀机系统

说明书

技术领域

本实用新型属于热效率系统技术领域，涉及一种膨胀机系统，尤其涉及一种串级有机朗肯循环膨胀机系统。

背景技术

如图1所示，一个典型的有机朗肯循环(Organic Rankin Cycle,ORC)系统主要包括膨胀机101、发电机102、冷凝器103、工质泵104、预热器105和蒸发器106，膨胀机101、冷凝器103、工质泵104、预热器105和蒸发器106依次连接，膨胀机101连接发电机102，膨胀机101和冷凝器103之间设有油分离器。

低温低压的液体制冷工质在工质泵中被升压，然后依次进入预热器蒸发器被热源加热汽化，成为高温高压的气体，进入膨胀机膨胀作功，驱动发电机发电。做功后的低温低压的气体进入冷凝器被冷却凝结成液体，再回到工质泵中，完成一个循环。

为了提高系统的热效率，中国专利公开号为CN203175634U的专利申请提出了一种标准串级有机朗肯循环。如图2所示，标准串级有机朗肯循环系统包括第一膨胀机201、第一发电机202、第一冷凝器203、第一工质泵204、第一预热器205和第一蒸发器206、第二膨胀机211、第二发电机212、第二冷凝器213、第二工质泵214、第二预热器215和第二蒸发器216。

从第一有机朗肯循环单元蒸发器出口的一大部分热源进入第二有机朗肯循环单元。与标准有机朗肯循环相比，在相同的热流体出口温度的情况下，机组的发电量可提升15％左右。但这种设计有一个缺点，为了提高系统的热效率，需要将尽可能多的热源从第一有机朗肯循环单元蒸发器出口旁通到第二有机朗肯循环单元，并且使第一有机朗肯循环单元预热器出口的热流体温度尽可能低。这使得第一有机朗肯循环单元预热器的换热面积设计的很大，成本增加。

有鉴于此，迫切需要设计一种新型的串级有机朗肯循环，以改进现有系统的缺点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种串级有机朗肯循环膨胀机系统，可降低预热器成本，减少工质泵功耗，同时使系统的净发电量得到提高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种串级有机朗肯循环膨胀机系统，所述系统包括：第一有机朗肯循环单元、第二有机朗肯循环单元；

所述第一有机朗肯循环单元包括第一膨胀机、第一发电机、第一冷凝器、第一工质泵、第二预热器、第一预热器、第一蒸发器；第一膨胀机、第一冷凝器、第一工质泵、第二预热器、第一预热器、第一蒸发器依次连接，第一膨胀机连接第一发电机；

所述第二有机朗肯循环单元包括第二膨胀机、第二发电机、第二冷凝器、第二工质泵、第三预热器、第二蒸发器；第二膨胀机、第二冷凝器、第二工质泵、第三预热器、第二蒸发器依次连接，第二膨胀机连接第二膨胀机；

第一蒸发器设有第一热流体入口、第一热流体出口，第一预热器设有第二热流体入口、第二热流体出口，第二蒸发器设有第三热流体入口、第三热流体出口、第三预热器设有第四热流体入口、第四热流体出口，第二预热器设有第五热流体入口、第五热流体出口；

第一蒸发器的第一热流体出口分别通过管路连接第一预热器的第二热流体入口、第二蒸发器的第三热流体入口；

第二蒸发器的第三热流体出口通过管路连接第三预热器的第四热流体入口，第四热流体出口连接第二预热器的第五热流体入口；

第一有机朗肯循环单元设置第一预热器和第二预热器；第一预热器利用第一蒸发器出来的部分热流体进行加热，第二预热器利用第二有机朗肯循环单元的第三预热器出来的热流体进行加热。

作为本实用新型的一种实施方式，所述第一有机朗肯循环单元设置的第二预热器换热面积比第一预热器换热面积要小。

作为本实用新型的一种实施方式，所述第一膨胀机、第一冷凝器之间设有第一油分离器。

作为本实用新型的一种实施方式，所述第二膨胀机、第二冷凝器之间设有第二油分离器。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的串级有机朗肯循环膨胀机系统，相比与标准串级有机朗肯循环系统第一有机朗肯循环单元，在保证系统发电量不变的情况下，新型串级有机朗肯循环系统第一有机朗肯循环单元预热器(第一预热器和第二预热器之和)的面积可减少40％左右。同时，新型串级有机朗肯循环系统第一有机朗肯循环单元预热器的工质侧压降也降低40％左右。改进的设计不仅节省了预热器成本，而且降低了第一有机朗肯循环单元工质泵的压头，减小了工质泵的功耗，使第一有机朗肯循环单元的净发电量得到提高。

附图说明