有机朗肯循环能量回收系统和回收方法技术方案

本申请涉及一种有机朗肯循环能量回收系统和方法，有机朗肯循环能量回收系统包括换热系统、用功回路、冷却系统、循环回路和旁路回路；用功回路包括膨胀机和用功设备，膨胀机连接于换热系统；冷却系统连接于膨胀机；循环回路连接于冷却系统和换热系统之间，循环回路配置为能够将冷却后的工作流体输送至换热系统；旁路回路连接于换热系统和冷却系统之间，以供工作流体自换热系统流至冷却系统，旁路回路包括降温降压器，降温降压器还连接于循环回路以接收冷却后的工作流体，降温降压器能够将源自换热系统和冷却系统的工作流体混合。上述方案解决了在非正常状态下温度对机组造成的冲击，降低整个有机朗肯循环能量回收系统的运行风险。险。险。

【技术实现步骤摘要】
有机朗肯循环能量回收系统和回收方法


[0001]本申请涉及有机工质能量回收
，特别是涉及一种有机朗肯循环能量回收系统和回收方法。

技术介绍

[0002]现阶段海上设备通过燃气轮机作为动力源，燃气轮机产生的余热(400℃～600℃)，多数排放到大气环境。现阶段的有机朗肯循环能量回收系统使用于陆地，且多采用R234FA(五氟丙烷)、丙烷等有机介质作为循环，工质的工作温度为70℃～150℃，热源温度约在70℃～200℃，工质工作温度低，其也低，整机效率在5％～14％。
[0003]现有的有机朗肯循环能量回收系统是使用蒸发器将废烟气中的热量加热工质，工质蒸发以气态进入膨胀机，对膨胀机(多为涡旋式、螺杆式、向心透平式的膨胀机)做功，膨胀机连接发电机发电。现有的有机朗肯循环能量回收系统中膨胀机出口连接冷凝器或者连接相串联的回热器和冷凝器，以将工质冷凝为液态。冷凝器或者回热器和冷凝器使用冷源散热，冷凝后的工质重新通过泵输送到蒸发器，以继续循环。
[0004]现有的有机朗肯循环能量回收系统所采用的膨胀机发电功率在100kw～1MW，亦可多机并联以提高有机朗肯循环能量回收系统的功率，但是多机并联会占用很大的现场面积，不符合海上设备的现场条件。而且多机并联增加了设备的维护要求，海上设备现场空间狭小，维护难度大。且现有的有机朗肯循环能量回收系统在启停机器过程和紧急关停过程中存在温度、压力冲击而产生安全隐患的问题。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种有机朗肯循环能量回收系统和回收方法，旨在解决现有技术存在的现有的有机朗肯循环能量回收系统适应性差、安全性差的问题。
[0006]第一方面，本申请提供一种有机朗肯循环能量回收系统，包括换热系统、用功回路、冷却系统、循环回路和旁路回路；所述换热系统用于将热源的热量交换给工作流体；所述用功回路包括膨胀机和用功设备，所述膨胀机连接于所述换热系统，且所述膨胀机配置为能够接收所述工作流体，将所述工作流体的热力学能转化为机械能，并将机械能输出至所述用功设备；所述冷却系统连接于所述膨胀机，配置为能够接收和冷却来自所述膨胀机的所述工作流体；所述循环回路连接于所述冷却系统和所述换热系统之间，所述循环回路配置为能够将冷却后的所述工作流体输送至所述换热系统；所述旁路回路连接于所述换热系统和所述冷却系统之间，以供所述工作流体自所述换热系统流至所述冷却系统，所述旁路回路包括降温降压器，所述降温降压器还连接于所述循环回路以接收冷却后的所述工作流体，所述降温降压器能够将源自所述换热系统和所述冷却系统的所述工作流体混合。
[0007]上述方案中，通过设置旁路回路，使得在启停机器过程和紧急关停过程中，源自换热系统的高温气态工作流体能够从旁路回路和用功回路流动至冷却系统，通过将高温高压的高温气态工作流体与冷却后的室温液态的工作流体混合，从而降低高温气态工作流体的
温度和压力，从而避免温度对冷凝器造成的冲击，解决了机组在非正常状态下温度冲击对机组造成的冲击，减少了泄漏工作流体的风险，降低整个有机朗肯循环能量回收系统的运行风险，从而提高了有机朗肯循环能量回收系统的安全性。而在工况状态下，旁路回路不经过工作流体，也对有机朗肯循环能量回收系统的能量转换效率没有影响。
[0008]在其中一个实施例中，所述旁路回路还包括第一阀组，所述第一阀组连接于所述换热系统和所述降温降压器之间，所述第一阀组配置为能够开闭所述旁路回路且能够调节所述旁路回路的流量。
[0009]在其中一个实施例中，所述冷却系统包括依次连接的回热器和冷凝器，所述回热器连接于所述膨胀机和所述冷凝器之间，所述回热器配置为能够将所述工作流体降温，所述冷凝器配置为能够接收并冷却所述工作流体。
[0010]在其中一个实施例中，所述循环回路包括相独立的第一循环支路和第二循环支路，所述第一循环支路连接于所述回热器和所述换热系统之间，所述第一循环支路配置为能够将降温后的所述工作流体输送至所述换热系统；所述第二循环支路连接于所述冷凝器和所述降温降压器，所述第二循环支路配置为能够将所述冷凝器冷却后的所述工作流体输送至所述降温降压器。
[0011]在其中一个实施例中，所述第二循环支路还连接所述冷凝器，所述第二循环支路还配置为能够将所述冷凝器冷却后的所述工作流体输送至所述回热器。
[0012]在其中一个实施例中，所述换热系统包括第一换热器、第二换热器和第三换热器，所述热源依次经过所述第三换热器、所述第二换热器和所述第一换热器，所述工作流体依次经过所述第一换热器、所述第二换热器和所述第三换热器，所述用功回路和所述旁路回路均连接于所述第三换热器。
[0013]在其中一个实施例中，所述用功回路还包括第二阀组，所述第二阀组连接于所述换热系统和所述膨胀机之间，所述第二阀组配置为能够开闭所述用功回路且能够调节所述用功回路的流量。
[0014]在其中一个实施例中，所述膨胀机采用轴流式膨胀机或离心式膨胀机。
[0015]在其中一个实施例中，所述工作流体采用八甲基三硅氧烷、环戊烷、戊烷、甲苯、六甲基二硅氧烷中的一种或多种。
[0016]第二方面，本申请还提供一种有机朗肯循环能量回收方法，在正常工况时：室温工作流体吸热后成为高温工作流体，高温工作流体将热量转化为其他形式的能量，且高温工作流体温度降低为低温工作流体，低温工作流体冷却后成为室温工作流体；在不稳定工况时：室温工作流体吸热后成为高温工作流体，高温工作流体与室温工作流体混合后，经过冷却系统，共同冷却成为室温工作流体。
附图说明
[0017]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0018]为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。
[0019]图1是本申请一实施方式所示的有机朗肯循环能量回收系统的系统循环图；
[0020]图2是图1中的有机朗肯循环能量回收系统的结构图。
[0021]附图标记说明：
[0022]100、有机朗肯循环能量回收系统；110、换热系统；111、第一换热器；112、第二换热器；113、第三换热器；120、用功回路；121、膨胀机；122、用功设备；123、第二阀组；130、冷却系统；131、回热器；132、冷凝器；140、循环回路；141、第一循环支路；142、第二循环支路；143、增压泵；150、旁路回路；151、降温降压器；152、第一阀组。
具体实施方式
[0023]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机朗肯循环能量回收系统，其特征在于，包括：换热系统，用于将热源的热量交换给工作流体；用功回路，包括膨胀机和用功设备，所述膨胀机连接于所述换热系统，且所述膨胀机配置为能够接收所述工作流体，将所述工作流体的热力学能转化为机械能，并将机械能输出至所述用功设备；冷却系统，连接于所述膨胀机，配置为能够接收和冷却来自所述膨胀机的所述工作流体；循环回路，连接于所述冷却系统和所述换热系统之间，所述循环回路配置为能够将冷却后的所述工作流体输送至所述换热系统；旁路回路，连接于所述换热系统和所述冷却系统之间，以供所述工作流体自所述换热系统流至所述冷却系统，所述旁路回路包括降温降压器，所述降温降压器还连接于所述循环回路以接收冷却后的所述工作流体，所述降温降压器能够将源自所述换热系统和所述冷却系统的所述工作流体混合。2.根据权利要求1所述的有机朗肯循环能量回收系统，其特征在于，所述旁路回路还包括第一阀组，所述第一阀组连接于所述换热系统和所述降温降压器之间，所述第一阀组配置为能够开闭所述旁路回路且能够调节所述旁路回路的流量。3.根据权利要求1所述的有机朗肯循环能量回收系统，其特征在于，所述冷却系统包括依次连接的回热器和冷凝器，所述回热器连接于所述膨胀机和所述冷凝器之间，所述回热器配置为能够将所述工作流体降温，所述冷凝器配置为能够接收并冷却所述工作流体。4.根据权利要求3所述的有机朗肯循环能量回收系统，其特征在于，所述循环回路包括相独立的第一循环支路和第二循环支路，所述第一循环支路连接于所述回热器和所述换热系统之间，所述第一循环支路配置为能够将降温后的所述工作流体输送至所述换热系统；所述第二循环支路...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国利，王远鹏，刘裕旻，
申请(专利权)人：上海华盈环能工业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：