[实用新型]一种基于气浮轴承的双级有机朗肯循环系统

说明书

本实用新型公开了一种基于气浮轴承的双级有机朗肯循环系统，用于解决常规有机朗肯循环系统效率较低以及工质泄露涉外问题。本实用新型中，低压储液罐经过工质泵与高压储液罐连接，高压储液罐与蒸发器连接，蒸发器经过压力调节阀与一级径向透平膨胀机连接，一级径向透平膨胀机、回热器、二级径向透平膨胀机和冷凝器依次连接，冷凝器与低压储液罐连接；高压储液罐还分别经过一号气浮轴承供液管、电机冷却供液闸阀和二号气浮轴承供液管与高速电机连接，高速电机的电机冷却液出口与二级径向透平膨胀机连接。本实用新型的有机朗肯循环系统全封闭无泄漏，同时一定程度的提升了系统效率。

技术领域

本实用新型涉及一种基于气浮轴承的双级有机朗肯循环系统，适用于低品位余热发电。

背景技术

有机朗肯循环系统是一种可将低品位热能高效转化为电能的系统，简称为ORC系统。ORC系统是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由换热器、透平、冷凝器和工质泵四大套组成，如申请号为201510105314.2的中国专利。但是由于是低品位能量利用，ORC系统热力学循环效率较低。以热水热源为例，一般ORC系统热力学循环效率大约为10%左右。在系统设计时，有效的提升系统效率是非必要。

同时由于有机工质的特殊性质，且价格昂贵。一旦泄露不但将会产生不小的经济损失，也会对环境、安全等等带来不利影响。而传统膨胀机由于有传动部件，轴承密封部件等等，将不可避免存在泄露现象。开发一套新型的无泄漏，高效率的有机朗肯循环系统十分必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决常规有机朗肯循环系统效率较低以及工质泄露涉外问题，而提供一种基于气浮轴承的双级有机朗肯循环系统，本实用新型的有机朗肯循环系统全封闭无泄漏，同时一定程度的提升了系统效率。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于气浮轴承的双级有机朗肯循环系统，其特征是，包括低压储液罐，工质泵，高压储液罐，蒸发器，压力调节阀，一级径向透平膨胀机，回热器，二级径向透平膨胀机，冷凝器，一号气浮轴承供液管，电机冷却供液闸阀，二号气浮轴承供液管，高速电机；所述低压储液罐经过工质泵与高压储液罐连接，所述高压储液罐与蒸发器连接，所述蒸发器经过压力调节阀与一级径向透平膨胀机连接，所述一级径向透平膨胀机、回热器、二级径向透平膨胀机和冷凝器依次连接，所述冷凝器与低压储液罐连接；所述高压储液罐还分别经过一号气浮轴承供液管、电机冷却供液闸阀和二号气浮轴承供液管与高速电机连接，所述高速电机的电机冷却液出口与二级径向透平膨胀机连接。

工作方法如下：有机工质从低压储液罐出发，经过工质泵升压，进入高压储液罐，然后进入蒸发器蒸发成为过热蒸汽，通过压力调节阀调节压力，进入一级径向透平膨胀机做功，经过回热器加热后，进入二级径向透平膨胀机做功，然后进入冷凝器冷凝成液态后回到低压储液罐。

进一步的，所述一级径向透平膨胀机和二级径向透平膨胀机均与高速电机单轴连接，轴采用气浮轴承支撑，供气工质和系统循环工质一致，从高压储液罐抽取，通过一号气浮轴承供液管和二号气浮轴承供液管供气进入气浮轴承；高速电机通过液体冷却，冷却液工质和系统循环工质一致，从高压储液罐抽取，通过电机冷却供液闸阀进入电气外腔冷却。

进一步的，每级叶轮的输出功率应尽可能接近；每级叶轮所产生的轴向力应尽可能接近；每级叶轮的单独转速应相等。

全系统内分为供气、冷却、做功循环三个子系统。虽然各个子系统之间工质相互存在一定泄露，但是由于系统整体封闭，且子系统内工质液体相同，所以系统工质对外界无泄漏。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）系统全封闭，对外界无泄漏，提高了整个系统的安全性。（2）通过在两级叶轮之间增加回热器，提高整个系统循环效率，增加了发电功率。（3）双级叶轮设计，膨胀机不平衡轴向力较小。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。