一种复叠式有机朗肯循环系统技术方案

本发明专利技术涉及一种复叠式有机朗肯循环系统，属于能源与环境技术领域。该系统包括燃烧和导热油循环系统、高温级有机朗肯循环系统、低温级有机朗肯循环系统和冷却水循环系统；所述燃烧和导热油循环系统中的导热油链条炉的导热油出口连接高温级有机朗肯循环系统的蒸发器，为蒸发器中的蒸汽工质提供热源，使高温级有机朗肯循环系统中的电机发电；低温级有机朗肯循环系统中的低温工质吸收高温工质变成液体时释放的热量变成低温工质蒸汽使电机发电；所述冷却水循环系统中冷却塔冷却水出口通过冷却水泵连接凝结器。该系统将生物质燃料所具有的能量有效地利用起来，同时该系统采用双级有机朗肯循环，在实现了能量的梯级利用的同时提高效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复叠式有机朗肯循环系统，属于能源与环境

技术介绍
人口的迅速增长和工业化的快速发展导致能源需求的持续增长。解决能源短缺问题已成为一个世界性的难题。目前，能源主要来自煤、石油、天然气等，这些能源正在濒临枯竭，同时也造成了严重的环境污染。众所周知，燃烧化石然料排放的二氧化硫是造成酸雨的主要原因，排放的二氧化碳是导致全球变暖的主要原因。因此找到一种廉价、可再生且不造成环境污染的能源是人类必然面临的唯一选择。生物质作为一种“零排放”、可再生、分布广泛、使用形式多样、资源丰富的可再生能源，在当今能源领域占有十分重要的地位。我国是人口众多的农业国家，生物质资源在我国的能源结构中占有相当重要的地位，其主要包括农业及林产业废弃物、畜牧养殖业粪便及城市含有可燃成分的固体废物，据估计我国农村仅稻草丢弃量便达到7亿吨(热值约为10.2 X 115KJ),林产业废弃物近2亿吨(热值约为3.1X1i5KJ),尚有大量的稻草、秸杆等农业废弃物。若这些废弃物不合理加以回收利用，便会成为污染环境的有害物质。农业及林产业生物质在生长过程中需吸收CO2进行光合作用，这类生物质的能源利用与转化系统不会造成地球大气中CO2总量的增加，因此较好利用生物质能是节约能源和保护环境的有利途径。与水/水蒸汽朗肯循环相比，ORC技术具有效率高、装机容量范围广、运行成本低及运用范围广的优点；链条炉具有制造成本低，结构简单，燃烧稳定，运行安全可靠、自动化程度高等优点。本专利技术燃烧设备采用生物质成型颗粒燃料链条炉作为动力循环系统的驱动热源。有机朗肯循环由于采用了低沸点有机工质，其在热能回收性能上与传统水/水蒸汽有机朗肯循环相比具有更高的热效率，设备也更为简单，有效地处理生物质废弃物，同时将其所具有的能量有效利用起来，有望成为解决对一些不宜集中供电或电力供应不足地区提供电力，如山区、牧区、零星岛屿、散居农家、偏远地质公园、对供电安全要求极高的军事基地等。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种复叠式有机朗肯循环系统。该系统将生物质燃料所具有的能量有效地利用起来，同时该系统采用双级有机朗肯循环，在实现了能量的梯级利用的同时提高效率，本专利技术通过以下技术方案实现。—种复叠式有机朗肯循环系统，该系统包括燃烧和导热油循环系统、高温级有机朗肯循环系统、低温级有机朗肯循环系统和冷却水循环系统； 所述燃烧和导热油循环系统包括排烟风机1、烟囱2、送风机3、空气预热器4、生物质导热油链条炉5、导热油预热器6和连接管道，送风机3中的燃烧空气出口依次连接空气预热器4、导热油链条炉5，导热油链条炉5连接导热油预热器6进油口，导热油链条炉5烟气出口依次连接导热油预热器6、空气预热器4、排烟风机I和烟囱2 ; 所述高温级有机朗肯循环系统包括蒸发器7、预热器8、高温级透平9、发电机I 10、高温级回热器11、冷凝蒸发器19、高温级工质加压栗20和连接管道，导热油链条炉5中的导热油出口连接蒸发器7，蒸发器7经放热的导热油出口连接预热器8后通过导热油循环栗21返回到导热油预热器6中，蒸发器7中的蒸汽工质连接高温级透平9，高温级透平9连接发电机I 10，高温级透平9乏气出口连接高温级回热器11、冷凝蒸发器19，高温级透平9部分做功连接高温级工质加压栗20，冷凝蒸发器19中的液体工质出口通过高温级工质加压栗20依次连接预热器8和蒸发器7 ; 所述低温级有机朗肯循环系统包括低温级透平12、发电机II 13、凝结器16、低温级工质加压栗17和低温级回热器18，冷凝蒸发器19的低温蒸汽工质出口依次连接低温级透平12、发电机II 13，低温级透平12部分功连接低温级工质加压栗17，低温级透平12乏汽出口依次连接低温级回热器18、凝结器16，凝结器16低温液体工质通过低温级工质加压栗17依次连接低温级回热器18和冷凝蒸发器19 ; 所述冷却水循环系统包括冷却塔14、冷却水栗15和连接管道，冷却塔14冷却水出口通过冷却水栗15连接凝结器16。所述高温级有机朗肯循环系统中循环工质采用六甲基二硅氧烷、八甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基戊硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、苯、甲苯、乙苯、正丙苯、丁苯、环己烷中一种纯工质或其中任意两种及以上工质组成的混合溶液。所述低温级有机朗肯循环系统中采用五氟丙烷(R245 f a )、氟利昂(R12 3 )、丙烷(R290)、四氟乙烷(R134a)、R143a、丁烷中一种纯工质或其中两种任意比例及以上工质组成的混合溶液，且加入CU-A1203混合纳米粒子形成纳米循环工质。所述空气预热器4、导热油预热器6、蒸发器7、预热器8、高温级回热器11、凝结器16、低温级回热器16和冷凝蒸发器19均采用板式换热器。该系统的工作原理为: 1、燃烧和导热油循环系统:燃烧空气在送风机3里被加压后，经空气预热器4预热，送入生物质导热油链条炉5，导热油预热器6中的导热油进入到生物质导热油链条炉5中吸收生物质燃料燃烧释放的热量然后依次进入到蒸发器7中加热有机工质形成蒸汽、预热器8中预热有机工质，降温后的导热油通过导热油循环栗21重新回到导热油预热器6中完成循环，同时生物质导热油链条炉5产生的烟气预热导热油预热器6中的导热油后通过排烟风机I排出； 2、高温级有机朗肯循环系统:蒸发器7中加热有机工质形成蒸汽后流入高温级透平9中膨胀做功，高温级透平9输出轴功，一部分带动发电机I 10转动发电，另一部分带动高温级工质加压栗20加压高温级有机工质，从高温级透平9出来后的乏汽进入高温级回热器11释放热量预热从高温级工质加压栗20出来的有机工质，然后进入冷凝蒸发器19冷凝成液体，接着从冷凝蒸发器19出来后经过高温级工质加压栗20加压后进入高温级回热器11吸收乏汽的热量升温后进入预热器8吸收导热油的热量后，进入蒸发器7使有机工质成为可以做功的蒸汽，完成高温级循环； 3、低温级有机朗肯循环系统:冷凝蒸发器19中吸收了高温级有机工质的热量的低温级有机工质蒸汽进入低温级透平12膨胀做功，低温级透平12输出轴功，一部分带动发电机II 13转动发电，另一部分带动低温级工质加压栗17加压低温级有机工质，从低温级透平12出来后的乏汽进入低温级回热器18释放热量预热从低温级工质加压栗17出来的有机工质，然后进入凝结器16冷凝成为液体，接着从凝结器16出来后经过低温级工质加压栗17加压后进入低温级回热器11吸收乏汽的热量升温后进入冷凝蒸发器19吸收高温级乏汽的热量使有机工质成为可以做功的蒸汽，完成低温级循环； 4、冷却水循环系统:从冷却塔14出来的冷却水经冷却水栗15输送至凝结器16对低温级有机朗肯循环回路中的工质进行冷凝，之后返回冷却塔14的布水管，经过冷却后进入塔底集水盘，完成一个循环。本专利技术的有益效果是: (1)采用的燃烧工质为生物质燃料，降低了有害物质C0X、SOx的产生与排放； (2)采用了复叠式有机朗肯循环，实现了生物质燃料的梯级利当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复叠式有机朗肯循环系统，其特征在于：该系统包括燃烧和导热油循环系统、高温级有机朗肯循环系统、低温级有机朗肯循环系统和冷却水循环系统；所述燃烧和导热油循环系统包括排烟风机（1）、烟囱（2）、送风机（3）、空气预热器（4）、生物质导热油链条炉（5）、导热油预热器（6）和连接管道，送风机（3）中的燃烧空气出口依次连接空气预热器（4）、导热油链条炉（5），导热油链条炉（5）连接导热油预热器（6）进油口，导热油链条炉（5）烟气出口依次连接导热油预热器（6）、空气预热器（4）、排烟风机（1）和烟囱（2）；所述高温级有机朗肯循环系统包括蒸发器（7）、预热器（8）、高温级透平（9）、发电机Ⅰ（10）、高温级回热器（11）、冷凝蒸发器（19）、高温级工质加压泵（20）和连接管道，导热油链条炉（5）中的导热油出口连接蒸发器（7），蒸发器（7）经放热的导热油出口连接预热器（8）后通过导热油循环泵（21）返回到导热油预热器（6）中，蒸发器（7）中的蒸汽工质连接高温级透平（9），高温级透平（9）连接发电机Ⅰ（10），高温级透平（9）乏气出口连接高温级回热器（11）、冷凝蒸发器（19），高温级透平（9）部分做功连接高温级工质加压泵（20），冷凝蒸发器（19）中的液体工质出口通过高温级工质加压泵（20）依次连接预热器（8）和蒸发器（7）；所述低温级有机朗肯循环系统包括低温级透平（12）、发电机Ⅱ（13）、凝结器（16）、低温级工质加压泵（17）和低温级回热器（18），冷凝蒸发器（19）的低温蒸汽工质出口依次连接低温级透平（12）、发电机Ⅱ（13），低温级透平（12）部分功连接低温级工质加压泵（17），低温级透平（12）乏汽出口依次连接低温级回热器（18）、凝结器（16），凝结器（16）低温液体工质通过低温级工质加压泵（17）依次连接低温级回热器（18）和冷凝蒸发器（19）；所述冷却水循环系统包括冷却塔（14）、冷却水泵（15）和连接管道，冷却塔（14）冷却水出口通过冷却水泵（15）连接凝结器（16）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉涛，陈娅，葛众，贾炯，石磊，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53