控制兰金循环的系统技术方案

本发明专利技术涉及发电系统，其包括传热流体闭合回路，所述传热流体闭合回路包括蒸发器(I)、膨胀元件(2)、冷凝器(3)和循环泵(4)、与膨胀元件(2)联接的发电机(5)，在所述系统中配有液体储存器(12)的液体‑蒸汽分离器(6)位于蒸发器(1)和膨胀元件(2)之间，所述系统进一步配有控制装置(15)，设置控制装置(15)使得如果所述储存器中的液位达到最大阈值(13)，对液体储存器(12)进行排出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及控制兰金循环的系统和涉及可使用该系统实施发电方法，其。
技术介绍
兰金循环是容许将热能转换成电能的系统。使用回收的热加热以及随后蒸发传热流体，所述传热流体随后在膨胀元件(典型地为涡轮机)中膨胀，发动发电机。随后将所述流体冷凝使得循环再次开始。兰金循环特别地用于发电，例如在电力发电站中。这种循环通常使用水作为传热流体。有机兰金循环(或ORC)使用有机物替代水。这可减小设备的尺寸和构建低功率设备。目前，由于控制这类设备所需的技术，这类设备的成本保持为高的，并且这减缓了这种技术用于目前应用的的发展。液体颗粒在膨胀元件(涡轮机)的入口处的存在导致其腐蚀和侵蚀的现象，并且导致易受损害的或将其毁坏的机械应力。因此，在传热流体进入膨胀元件之前，传热流体通常需要为蒸汽状态。为了防止液体进入膨胀元件，已知的实践是，在蒸发器和涡轮机之间设置液体-蒸汽分离器。因此文献US7,841,306描述了兰金循环，所述兰金循环包括在蒸发器和涡轮机之间的液体-蒸汽分离器，并且容许存在于来自所述蒸发器的流中的液滴被回收并且返回至位于冷凝器的出口处的液体储存器。文献DE102011009280也描述了与返回至蒸发器的管连接的液体-蒸汽分离器。文献WO2007/104970结合其图1描述了包括在蒸发器和涡轮机之间的液体-蒸汽分离器的已知的兰金循环蒸汽。提供管道以将液体从分离器再循环至蒸发器。更进一步地，根据对电能的需求，测量和确定分离器中的液位以控制循环泵。如果分离器中的液位升高，则泵的输送速率下降，反之亦然。所述文献随后提出以这样的方式将其自身与已知的系统相区分：通过容许液体的一部分(fraction)进入膨胀元件以及通过使用复杂的控制系统控制该部分(fraction)。文献WO2012/130421描述了适应于从若干不同来源回收热量的设备。所述设备包括共同的液体-蒸汽分离器和共同的涡轮机、以及对应于多种来源的若干蒸发器和泵。该液体-蒸汽分离器充当该设备的液体储存器，因为还对其供给来自冷凝器的液体。文献FR2976136教导了基于兰金循环的设备，其配有旁通阀以绕过涡轮。因此，需要向依靠能够用有机传热流体运行的兰金循环提供发电系统，其中以简单和经济的方式保护膨胀元件免受任何损坏。
技术实现思路
本专利技术首先涉及发电系统，所述系统包括闭合的传热流体回路，所述传热流体回路包括蒸发器、膨胀元件、冷凝器和循环泵、与所述膨胀元件联接(coupled)的发电机，其中液体-蒸汽分离器配有位于所述蒸发器和所述膨胀元件之间的液体储存器，所述系统进一步配有控制装置，所述控制装置被设置为如果所述液体储存器中的液位达到最大阈值，对所述液体储存器进行排出。根据一个实施方案，该传热流体是有机的。根据一个实施方案，其中通过进入到蒸发器中的液体再循环管线实施对储存器的排出。根据一个实施方案，将控制装置设置为：如果储存器中的液位达到最大阈值，减小循环泵的输送速率。根据一个实施方案，将储存器中的液位保持在最小阈值和最大阈值之间。根据一个实施方案，将控制装置设置为：如果储存器中的液位达到最小阈值，停止对储存器进行的排出。根据一个实施方案，将控制装置设置为：如果储存器中的液位达到最小阈值，提高循环泵的输送速率。本专利技术还涉及发电的方法，所述方法包括下列同时存在的(concurrent)步骤：-使用热源加热并蒸发传热流体；-将经历蒸发的传热流体分离成液相和蒸汽相，所述液相被存储在液体储存器中；-使所述蒸汽相膨胀以容许电流的产生；-冷凝该经膨胀的蒸汽相；和-泵送所述经冷凝的相；并且进一步包括以下步骤：-监测所述液体储存器中的液位；和-当该储存器中的液位达到最大阈值时对所述液体储存器进行排出。根据一个实施方案，该传热流体是有机的。根据一个实施方案，将被排出的液体再循环至加热和蒸发步骤。根据一个实施方案，当该储存器中的液位达到最大阈值时，减小泵送所述经冷凝的相的输送速率。根据一个实施方案，将储存器中的液位恒定地保持在最小阈值和最大阈值之间。根据一个实施方案，如果储存器中的液位达到最小阈值，中断对储存器进行排出的步骤。根据一个实施方案，如果储存器中的液位达到最小阈值，提高泵送所述经冷凝的相的输送速率。本专利技术可克服现有技术的缺点。更特别地，其提供了依靠兰金循环的发电系统，其能够利用有机传热流体运行，其中以简单和经济的方式保护所述膨胀元件以免受任何损坏。这通过凭借使用在蒸发器的出口处配有液体储存器(与能够控制储存器中液位的控制装置联接)的液体-蒸汽分离器而实现。附图说明图1示意性地描绘出可用于实施本专利技术的兰金循环。图2至图5示意性地描绘出在多个运行阶段中根据本专利技术的一个实施方式的系统的一部分。具体实施方式现在在下文中更详细地且非限制性地描述本专利技术。参照图1，根据本专利技术的发电系统依靠包括蒸发器1、膨胀元件2、冷凝器3和循环泵4的兰金循环。兰金循环含有传热流体，所述传热流体优选为有机化合物，例如烃、或氢氟烃、或氢氟烯烃、或若干此类化合物的混合物。优选的化合物为：HFC-134a(1,1,1,2-四氟乙烷)、HFC-32(二氟甲烷)、HFC-125(五氟乙烷)、HFC-152a(1,1-二氟乙烷)、HFC-134(1,1,2,2-四氟乙烷)、HFC-161(氟乙烷)、HFO-1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯)、HFO-1234ze(1,3,3,3-四氟丙烯)、HFO-1233zd、E或Z形式的HFO-1336mzz(1,1,1,4,4,4-六氟丁烯)、HC-600(丁烷)、HC600a(2-甲基丙烷)和HC290(丙烷)。蒸发器1与热源联接。发电机5与膨胀元件2联接。其提供作为来自系统的输出的电流。传热流体从蒸发器1中的热源接收热量。因此，其被加热、蒸发并且可能为过热的。因此，通过在膨胀元件2中使所述流体膨胀，以机械功的形式恢复积累在流体中的能量。在发电机5中该机械功自身以已知的方式转换成电流。将膨胀的传热流体在冷凝器3中冷凝，然后借助于泵4返回至蒸发器1。虽然图1中仅示出了每个类别中的一个元件，但是可提供若干个此类元件，例如若干个蒸发器和/或若干个膨胀元件和/或若干个泵和/或若干个冷凝器，这些元件为串联和/或并联的。在本文中使用术语“蒸发器”通常被接受的含义。其表示被设计为加热、蒸发和可使流体过热的热交换器。因此所述蒸发器可包括不同部分，例如加热部分、蒸发部分和可能的过热部分。其可为或包括锅炉。作为热源可使用例如热液体源(地热源)、工业流(例如燃烧气体)或甚至另一种可与本专利技术的系统联接的热设备(冷却或空调设备、燃机等)。热源可直接地在蒸发器1中与传热流体交换热量，或借助中间传热流体回路与其交换热量。同样，在冷凝器3内，传热流体直接地或借助中间传热流体回路向冷源传热，所述冷源例如可为来自周围环境的空气或水。所述膨胀元件2优选为涡轮机，特别是离心式、螺旋式、活塞式或旋转(涡旋式)涡轮机。参照图2至5，本专利技术在蒸发器1和膨胀元件2之间提供液体-蒸汽分离装置6。该装置容许经加热和经蒸发的(和可能过热的)流体分离为蒸汽相(其在理论上是主要或为显著地主要的比例)和可能的液相。在积累液相的储存器12中收集液相。优选地，液体-蒸汽分离器6简单地包括储存器12、与蒸发器1的出口连本文档来自技高网...

【技术保护点】
发电系统，其包括闭合的传热流体回路，所述闭合的传热流体回路包括蒸发器(1)、膨胀元件(2)、冷凝器(3)和循环泵(4)、与膨胀元件(2)联接的发电机(5)，其中配有液体储存器(12)的液体‑蒸汽分离器(6)位于蒸发器(1)和膨胀元件(2)之间，所述系统进一步配有控制装置(15)，将控制装置(15)设置为：如果所述储存器(12)中的液位达到最大阈值(13)，对所述储存器进行排出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.16 FR 14554771.发电系统，其包括闭合的传热流体回路，所述闭合的传热流体回路包括蒸发器(1)、膨胀元件(2)、冷凝器(3)和循环泵(4)、与膨胀元件(2)联接的发电机(5)，其中配有液体储存器(12)的液体-蒸汽分离器(6)位于蒸发器(1)和膨胀元件(2)之间，所述系统进一步配有控制装置(15)，将控制装置(15)设置为：如果所述储存器(12)中的液位达到最大阈值(13)，对所述储存器进行排出。2.如权利要求1所述的系统，其中传热流体是有机的。3.如权利要求1或2所述的系统，其中通过进入蒸发器(1)的液体再循环管线(9)对储存器(12)实施排出。4.如权利要求1至3之一所述的系统，其中将控制装置(15)设置为：如果储存器中的液位达到最大阈值(13)，减小循环泵(4)的输送速率。5.如权利要求1至4之一所述的系统，其中将储存器(12)中的液位保持在最小阈值(14)和最大阈值(13)之间。6.如权利要求5所述的系统，其中将控制装置(15)设置为：如果储存器中的液位达到最小阈值(14)，停止储存器(12)的排出。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：W雷切德，
申请(专利权)人：阿科玛法国公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR