一种串级式有机朗肯循环系统技术方案

本实用新型专利技术揭示了一种串级式有机朗肯循环系统，包括：第一ORC子系统、第二ORC子系统；第一ORC子系统、第二ORC子系统均包括蒸发器、预热器、液体泵、冷凝器、膨胀机、发电机；所述发电机为同步或者为异步双出轴电机，第一ORC子系统与对应的第二ORC子系统共用一部发电机；第一ORC子系统与对应的第二ORC子系统共用同一个冷凝器；有机朗肯循环系统采用高温热流体作为热源，热流体经过第一蒸发器后，一部分经过第一预热器流出；另一部分进入第二ORC子系统，并依次通过第二ORC子系统的第二蒸发器与第二预热器。本实用新型专利技术提出的串级式有机朗肯循环系统，可大幅提高系统热效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于有机朗肯循环
，涉及一种有机朗肯循环系统，尤其涉及一种串级式有机朗肯循环系统。
技术介绍
请参阅图1，图1为一个典型的有机朗肯循环(OrganicRankinCycle，ORC)系统，包括膨胀机1’、发电机2’、蒸发器3’、液体泵4’、冷凝器5’。低温低压的液体制冷工质在液体泵4’中被升压；然后进入蒸发器3’被加热汽化，直至成为过热气体(高温高压)后，进入膨胀机1’膨胀做功，驱动发电机2’发电。做功后的低温低压气体进入冷凝器5’被冷却凝结成液体；再回到液体泵4’中，完成一个循环。对于有机朗肯循环而言，热流体和环境温度之间的温差越大，热效率越高。然而，现有有机朗肯循环系统，只包括一组有机朗肯循环单元(即仅包括一个膨胀机、一个发电机、一个蒸发器、一个液体泵、一个冷凝器)；热源通常只连接一个蒸发器，系统的热效率还有待进一步提高。此外，由于膨胀机的大小有一定限制，为了能充分利用热源的能量，一些系统中将若干组有机朗肯循环单元并联，如图2所示，但依然没有解决系统热效率较低的问题。有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的有机朗肯循环系统，以改进现有系统的缺陷。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种串级式有机朗肯循环系统，可大幅系统热效率。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种串级式有机朗肯循环系统，所述有机朗肯循环系统包括：至少一第一ORC子系统、至少一第二ORC子系统；所述第一ORC子系统包括第一蒸发器、第一预热器、第一液体泵、第一冷凝器、第一膨胀机、第一发电机；第一蒸发器、第一预热器、第一液体泵、第一冷凝器、第一膨胀机依次连接，第一膨胀机与第一蒸发器连接；第一膨胀机与第一发电机连接；所述第二ORC子系统包括第二蒸发器、第二预热器、第二液体泵、第二冷凝器、第二膨胀机、第二发电机；第二蒸发器、第二预热器、第二液体泵、第二冷凝器、第二膨胀机依次连接，第二膨胀机与第二蒸发器连接；第二膨胀机与第二发电机连接；所述发电机为同步或者为异步双出轴电机，第一ORC子系统与对应的第二ORC子系统共用一部发电机；各个第一ORC子系统、第二ORC子系统中，部分或全部第一ORC子系统与对应的第二ORC子系统共用同一个冷凝器；所述有机朗肯循环系统采用高温热流体作为热源，热流体经过第一蒸发器后，一部分经过第一预热器流出；另一部分进入第二ORC子系统，并依次通过第二ORC子系统的第二蒸发器与第二预热器；经过所述第一ORC子系统、第二ORC子系统的热流体混合后输送出去，或单独输送出去；所述第一预热器出口设置第一调节阀门、第一温度传感器、第一控制器，第一控制器分别连接第一调节阀门、第一温度传感器。一种串级式有机朗肯循环系统，所述有机朗肯循环系统包括：至少一第一ORC子系统、至少一第二ORC子系统；所述第一ORC子系统包括第一蒸发器、第一预热器、第一液体泵、第一冷凝器、第一膨胀机、第一发电机；第一蒸发器、第一预热器、第一液体泵、第一冷凝器、第一膨胀机依次连接，第一膨胀机与第一蒸发器连接；第一膨胀机与第一发电机连接；所述第二ORC子系统包括第二蒸发器、第二预热器、第二液体泵、第二冷凝器、第二膨胀机、第二发电机；第二蒸发器、第二预热器、第二液体泵、第二冷凝器、第二膨胀机依次连接，第二膨胀机与第二蒸发器连接；第二膨胀机与第二发电机连接；所述发电机为同步或者为异步双出轴电机，第一ORC子系统与对应的第二ORC子系统共用一部发电机；各个第一ORC子系统、第二ORC子系统中，部分或全部第一ORC子系统与对应的第二ORC子系统共用同一个冷凝器；所述有机朗肯循环系统采用高温热流体作为热源，热流体经过第一蒸发器后，一部分经过第一预热器流出；另一部分进入第二ORC子系统，并依次通过第二ORC子系统的第二蒸发器与第二预热器。作为本技术的一种优选方案，经过所述第一ORC子系统、第二ORC子系统的热流体混合后输送出去，或单独输送出去。作为本技术的一种优选方案，所述第一预热器出口设置第一调节阀门、第一温度传感器、第一控制器，第一控制器分别连接第一调节阀门、第一温度传感器；第一温度传感器将第一预热器出水温度发送至第一控制器，第一控制器通过第一预热器出水温度来调整第一调节阀门的开度，从而调节进入第一预热器以及进入第二蒸发器的流量比例。作为本技术的一种优选方案，实现当第一ORC子系统的第一预热器热流体流量减小时，第一预热器出水温度随之降低，多余高品位热水进入第二ORC子系统的第二蒸发器，因其热水温度高，提高系统热效率。作为本技术的一种优选方案，灵活调整不同ORC机组发电功率，并实现热流体出口温度控制。作为本技术的一种优选方案，所述热流体为热水或热油。作为本技术的一种优选方案，所述有机朗肯循环系统还包括数据库模块、智能调节模块，智能调节模块连接数据库模块；所述数据库模块存储历史数据或/和优选推荐数据；数据库模块存储有：第一预热器出水温度、第一调节阀门的开度、进入第二蒸发器流量比例、第一ORC子系统发电功率、第二ORC子系统发电功率、系统热效率；所述智能调节模块用以根据第一ORC子系统所需发电功率或/和第二ORC子系统所需发电功率，结合数据库模块中的最接近的相关数据调节第一调节阀门的开度；所述智能调节模块还对第一调节阀门的开度进行调节，计算对应的系统热效率，选择满足需求且系统热效率最高的数据确定第一调节阀门的开度，并根据需求或外界环境变化自适应调节；如果热效率最高的数据为新调节出的数据，则将该组数据记录于数据库模块中。本技术的有益效果在于：本技术提出的串级式有机朗肯循环系统，可大幅提高系统热效率。本技术通过调整预热器与蒸发器流量比例，可以灵活调整不同ORC机组发电功率，并实现热流体出口温度控制。在热流体同等温降条件下，该利用方式相比单级利用方案，有效提高系统热效率。在单级ORC系统中，环境温度或者冷源温度决定了ORC的冷凝温度，这时如果蒸发温度越高，循环的热效率越高。对于大流量、高温降的热流体，如果采用单级ORC系统，在同样温降的前提下，需要降低蒸发温度，导致热效率降低。如果采用串级ORC系统，则可大幅提高系统热效率。根据热源形式不同，在同样条件下(冷源相同、温降相同)热效率可以提高10-15％。附图说明...

【技术保护点】
一种串级式有机朗肯循环系统，其特征在于，所述有机朗肯循环系统包括：至少一第一ORC子系统、至少一第二ORC子系统；所述第一ORC子系统包括第一蒸发器、第一预热器、第一液体泵、第一冷凝器、第一膨胀机、发电机；第一蒸发器、第一预热器、第一液体泵、第一冷凝器、第一膨胀机依次连接，第一膨胀机与第一蒸发器连接；第一膨胀机与发电机连接；所述第二ORC子系统包括第二蒸发器、第二预热器、第二液体泵、第二冷凝器、第二膨胀机、发电机；第二蒸发器、第二预热器、第二液体泵、第二冷凝器、第二膨胀机依次连接，第二膨胀机与第二蒸发器连接；第二膨胀机与发电机连接；所述发电机为同步或者为异步双出轴电机，第一ORC子系统与对应的第二ORC子系统共用一部发电机；各个第一ORC子系统、第二ORC子系统中，部分或全部第一ORC子系统与对应的第二ORC子系统共用同一个冷凝器；所述有机朗肯循环系统采用高温热流体作为热源，热流体经过第一蒸发器后，一部分经过第一预热器流出；另一部分进入第二ORC子系统，并依次通过第二ORC子系统的第二蒸发器与第二预热器；经过所述第一ORC子系统、第二ORC子系统的热流体混合后输送出去，或单独输送出去；所述第一预热器出口设置第一调节阀门、第一温度传感器、第一控制器，第一控制器分别连接第一调节阀门、第一温度传感器。...

【技术特征摘要】
1.一种串级式有机朗肯循环系统，其特征在于，所述有机朗肯循环系统包括：
至少一第一ORC子系统、至少一第二ORC子系统；
所述第一ORC子系统包括第一蒸发器、第一预热器、第一液体泵、第一
冷凝器、第一膨胀机、发电机；第一蒸发器、第一预热器、第一液体泵、第
一冷凝器、第一膨胀机依次连接，第一膨胀机与第一蒸发器连接；第一膨胀
机与发电机连接；
所述第二ORC子系统包括第二蒸发器、第二预热器、第二液体泵、第二
冷凝器、第二膨胀机、发电机；第二蒸发器、第二预热器、第二液体泵、第
二冷凝器、第二膨胀机依次连接，第二膨胀机与第二蒸发器连接；第二膨胀
机与发电机连接；
所述发电机为同步或者为异步双出轴电机，第一ORC子系统与对应的第
二ORC子系统共用一部发电机；
各个第一ORC子系统、第二ORC子系统中，部分或全部第一ORC子系统
与对应的第二ORC子系统共用同一个冷凝器；
所述有机朗肯循环系统采用高温热流体作为热源，热流体经过第一蒸发
器后，一部分经过第一预热器流出；另一部分进入第二ORC子系统，并依次
通过第二ORC子系统的第二蒸发器与第二预热器；
经过所述第一ORC子系统、第二ORC子系统的热流体混合后输送出去，
或单独输送出去；
所述第一预热器出口设置第一调节阀门、第一温度传感器、第一控制器，
第一控制器分别连接第一调节阀门、第一温度传感器。
2.一种串级式有机朗肯循环系统，其特征在于，所述有机朗肯循环系统包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：汤炎，
申请(专利权)人：上海维尔泰克螺杆机械有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31