非共沸工质双压蒸发有机朗肯循环发电系统技术方案

本发明专利技术为一种非共沸工质双压蒸发有机朗肯循环发电系统，包括非共沸工质储罐和冷凝器，冷凝器连通有非共沸工质低压蒸发通路和非共沸工质高压蒸发通路，非共沸工质低压蒸发通路的气体出口与低压透平的小径端入口连通，非共沸工质高压蒸发通路的气体出口与高压透平的小径端入口连通，高压透平的主轴与低压透平的主轴通过第一联轴器连接，低压透平的主轴还通过第二联轴器与发电机的主轴连接；非共沸工质高压蒸发通路内设置第一热源通路，非共沸工质低压蒸发通路内设置第二热源通路，该系统利用非共沸工质双压蒸发降低工质与热源间的换热温差，降低换热过程的不可逆损失，实现中低温热能的高效热‑功转换，促进中低温热能发电的快速发展。

Non azeotropic double pressure evaporation of the organic Rankine cycle power generation system

The invention relates to a non azeotropic double pressure evaporation of the organic Rankine cycle power generation system, including non azeotropic tank and condenser, the condenser is communicated with the non azeotropic low-pressure evaporation pathway and non azeotropic pressure evaporation pathway, non azeotropic refrigerant gas low pressure evaporation pathway out of the small end entrance with low pressure turbine connected, the small end entrance of non azeotropic refrigerant gas high pressure evaporation pathway and high-pressure turbine outlet communicating with the high-pressure turbine spindle and low pressure turbine connected by coupling the first spindle, low pressure turbine connected through the spindle second coupling and generator; non azeotropic evaporation pressure passage set the first heat pathway, non azeotropic low-pressure evaporation pathway is arranged in the second heat source path, the system using non azeotropic double pressure evaporation decreased with the temperature difference between the working fluid and the heat source The heat transfer process, reduce the irreversible loss and achieve high thermal power in heat energy conversion, to promote the rapid development of low-temperature heat power generation.

【技术实现步骤摘要】
非共沸工质双压蒸发有机朗肯循环发电系统
本专利技术涉及能源利用
，尤其涉及一种利用中低温热能发电的非共沸工质双压蒸发有机朗肯循环发电系统。
技术介绍
2015年，我国一次能源消费量已连续15年保持世界第一，然而一次能源以煤炭为主的格局仍未变化，煤炭消费量仍超过全球消费总量的50％，火力发电量占全国总发电量的74％。煤炭等化石能源消费支撑了我国经济的高速发展和社会进步，但是引起的环境问题日益突出，温室气体排放促成的气候变化及大气污染物作用而成的雾霾天气，近年来已成为我国面临的严峻挑战。大力开发太阳能、地热能、生物质能等可再生能源以及工业余热是降低我国煤炭消耗量以及污染物排放量的重要方向，是实现我国在巴黎气候变化大会上承诺“到2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60％-65％，非化石能源占一次能源消费比重达到20％左右”目标的重要途径。我国每年陆地表面接受的太阳辐射能总量约为5×1016MJ；生物质能资源总量可达6.5亿吨标准煤；近年来，我国建设了一批利用太阳能和生物质能的热电厂，太阳能发电装机容量约占全国总装机容量的4.7％，发电量约占全国总发电量的4％。目前，太阳能和生物质能发电技术仍以蒸汽动力循环为主，蒸汽参数较高，单机装机容量大，由于太阳能流密度小，建立高参数蒸汽发电站，需要的太阳能集热面积大，受到用地面积的限制，而生物质电厂则需从较远距离的地区运输秸秆等生物质材料，燃料成本高。我国浅层地热资源相当于95亿吨标准煤，主要平原沉积盆地的地热资源相当于8532亿吨标准煤，3-10km干热岩地热资源则相当于860万亿吨标准煤，但是70％以上是低于150℃的热水型低温地热源。我国工业能耗高，350℃以下的大量工业余热未得到充分利用。综上所述，我国太阳能、生物质能和地热能等可再生资源以及工业余热的利用潜力巨大，然而便于开发的资源温度较低，多处于350℃以下，属中低温热能利用范畴，不再适宜采用传统的蒸汽动力循环实现热-功转换。由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种非共沸工质双压蒸发有机朗肯循环发电系统，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非共沸工质双压蒸发有机朗肯循环发电系统，克服现有技术中存在的中低温热能利用效率低的问题，该系统利用非共沸工质双压蒸发降低工质与热源换热流体间的换热温差，降低换热过程的不可逆损失，提升循环热效率，实现中低温热能的高效热-功转换，促进中低温热能发电的快速发展。本专利技术的目的是这样实现的，一种非共沸工质双压蒸发有机朗肯循环发电系统，包括非共沸工质储罐，所述非共沸工质储罐的出口处能与能冷凝非共沸工质的冷凝器连通，所述冷凝器的工质出口连通有非共沸工质低压蒸发通路和非共沸工质高压蒸发通路，所述非共沸工质低压蒸发通路的气体出口与一低压透平的小径端入口连通，所述非共沸工质高压蒸发通路的气体出口与一高压透平的小径端入口连通，所述高压透平的大径端与所述低压透平的大径端相对设置，所述高压透平的主轴与所述低压透平的主轴一端通过第一联轴器连接，所述低压透平的主轴另一端通过第二联轴器与发电机的主轴连接；所述高压透平的大径端出口和所述低压透平的大径端出口均能与所述冷凝器的入口连通；所述非共沸工质高压蒸发通路内设置有第一热源通路，所述非共沸工质低压蒸发通路内设置有与所述第一热源通路连通的第二热源通路，所述第一热源通路的入口构成热源换热流体入口，所述第二热源通路的出口构成热源换热流体出口，所述第一热源通路内的热源换热流体的流向与所述非共沸工质高压蒸发通路内的非共沸工质的流向相反，所述第二热源通路内的热源换热流体的流向与所述非共沸工质低压蒸发通路内的非共沸工质的流向相反。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述非共沸工质低压蒸发通路包括与冷凝器的工质出口连通的低压工质泵，所述低压工质泵的出口连通设置一低压预热器，所述低压预热器内设置有第一工质通道，所述第一工质通道的入口与所述低压工质泵连通，所述第一工质通道的出口能分别与一低压蒸发器、一高压工质泵连通，所述低压预热器内还设置有第一热源换热流体通道，所述第一热源换热流体通道的出口构成所述热源换热流体出口，所述第一热源换热流体通道内的热源换热流体的流向与所述第一工质通道内的非共沸工质的流向相反；所述低压蒸发器内设置有第二工质通道，所述第二工质通道的入口能与所述第一工质通道的出口连通，所述第二工质通道的出口能连通地设置有低压气液分离器，所述低压气液分离器的气体出口构成所述非共沸工质低压蒸发通路的气体出口，所述低压气液分离器的气体出口能与所述低压透平的小径端入口连通，所述低压气液分离器的液体出口与所述第二工质通道的入口连通，所述低压蒸发器内还设置有第二热源换热流体通道，所述第二热源换热流体通道的出口与所述第一热源换热流体通道的入口连通，所述第二热源换热流体通道和所述第一热源换热流体通道构成所述第二热源通路，所述第二热源换热流体通道内的热源换热流体的流向与所述第二工质通道内的非共沸工质的流向相反。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述非共沸工质高压蒸发通路包括所述高压工质泵，所述高压工质泵的出口连通有高压预热器，所述高压预热器内设置有第三工质通道，所述第三工质通道的入口与所述高压工质泵连通，所述第三工质通道的出口能连通地设置有高压蒸发器，所述高压预热器内还设置有第三热源换热流体通道，所述第三热源换热流体通道的出口与所述第二热源换热流体通道的入口连通，所述第三热源换热流体通道内的热源换热流体的流向与所述第三工质通道内的非共沸工质的流向相反；所述高压蒸发器内设置第四工质通道，所述第四工质通道的入口能与所述第三工质通道的出口连通，所述第四工质通道的出口能连通地设置有高压气液分离器，所述高压气液分离器的气体出口构成所述非共沸工质高压蒸发通路的气体出口，所述高压气液分离器的气体出口能与所述高压透平的小径端入口连通，所述高压气液分离器的液体出口与所述第四工质通道的入口连通，所述高压蒸发器内还设置有第四热源换热流体通道，所述第四热源换热流体通道的入口与所述热源换热流体供给装置连通，所述第四热源换热流体通道的出口与所述第三热源换热流体通道的入口连通，所述第四热源换热流体通道和所述第三热源换热流体通道构成所述第一热源通路，所述第四热源换热流体通道内的热源换热流体的流向与所述第四工质通道内的非共沸工质的流向相反。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第一工质通道的出口能连通地设置一工质流量分配阀，所述工质流量分配阀上设置有第一分配出口和第二分配出口，所述第一分配出口能与所述第二工质通道的入口连通，所述第二分配出口能与所述高压工质泵连通。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述工质流量分配阀内设置有质量流量计。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第二工质通道的入口处连通设置第一入口联箱，所述第一工质通道的出口和所述低压气液分离器的液体出口均能与所述第一入口联箱连通。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第四工质通道的入口处连通设置第二入口联箱，所述第三工质通道的出口和所述高压气液分离器的液体出口均能与所述第二入口联箱连通。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述非共沸工质高压蒸发通路的气体出口顺序通过高压透平气门、高压透平调节阀与所述高压透平的小径端入口连通，所述非共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非共沸工质双压蒸发有机朗肯循环发电系统，包括非共沸工质储罐，所述非共沸工质储罐的出口处能与能冷凝非共沸工质的冷凝器连通，其特征在于：所述冷凝器的工质出口连通有非共沸工质低压蒸发通路和非共沸工质高压蒸发通路，所述非共沸工质低压蒸发通路的气体出口与一低压透平的小径端入口连通，所述非共沸工质高压蒸发通路的气体出口与一高压透平的小径端入口连通，所述高压透平的大径端与所述低压透平的大径端相对设置，所述高压透平的主轴与所述低压透平的主轴一端通过第一联轴器连接，所述低压透平的主轴另一端通过第二联轴器与发电机的主轴连接；所述高压透平的大径端出口和所述低压透平的大径端出口均能与所述冷凝器的入口连通；所述非共沸工质高压蒸发通路内设置有第一热源通路，所述非共沸工质低压蒸发通路内设置有与所述第一热源通路连通的第二热源通路，所述第一热源通路的入口构成热源换热流体入口，所述第二热源通路的出口构成热源换热流体出口，所述第一热源通路内的热源换热流体的流向与所述非共沸工质高压蒸发通路内的非共沸工质的流向相反，所述第二热源通路内的热源换热流体的流向与所述非共沸工质低压蒸发通路内的非共沸工质的流向相反。

【技术特征摘要】
1.一种非共沸工质双压蒸发有机朗肯循环发电系统，包括非共沸工质储罐，所述非共沸工质储罐的出口处能与能冷凝非共沸工质的冷凝器连通，其特征在于：所述冷凝器的工质出口连通有非共沸工质低压蒸发通路和非共沸工质高压蒸发通路，所述非共沸工质低压蒸发通路的气体出口与一低压透平的小径端入口连通，所述非共沸工质高压蒸发通路的气体出口与一高压透平的小径端入口连通，所述高压透平的大径端与所述低压透平的大径端相对设置，所述高压透平的主轴与所述低压透平的主轴一端通过第一联轴器连接，所述低压透平的主轴另一端通过第二联轴器与发电机的主轴连接；所述高压透平的大径端出口和所述低压透平的大径端出口均能与所述冷凝器的入口连通；所述非共沸工质高压蒸发通路内设置有第一热源通路，所述非共沸工质低压蒸发通路内设置有与所述第一热源通路连通的第二热源通路，所述第一热源通路的入口构成热源换热流体入口，所述第二热源通路的出口构成热源换热流体出口，所述第一热源通路内的热源换热流体的流向与所述非共沸工质高压蒸发通路内的非共沸工质的流向相反，所述第二热源通路内的热源换热流体的流向与所述非共沸工质低压蒸发通路内的非共沸工质的流向相反。2.如权利要求1所述的非共沸工质双压蒸发有机朗肯循环发电系统，其特征在于：所述非共沸工质低压蒸发通路包括与冷凝器的工质出口连通的低压工质泵，所述低压工质泵的出口连通设置一低压预热器，所述低压预热器内设置有第一工质通道，所述第一工质通道的入口与所述低压工质泵出口连通，所述第一工质通道的出口能分别与一低压蒸发器、一高压工质泵连通，所述低压预热器内还设置有第一热源换热流体通道，所述第一热源换热流体通道的出口构成所述热源换热流体出口，所述第一热源换热流体通道内的热源换热流体的流向与所述第一工质通道内的非共沸工质的流向相反；所述低压蒸发器内设置有第二工质通道，所述第二工质通道的入口能与所述第一工质通道的出口连通，所述第二工质通道的出口能连通地设置有低压气液分离器，所述低压气液分离器的气体出口构成所述非共沸工质低压蒸发通路的气体出口，所述低压气液分离器的气体出口能与所述低压透平的小径端入口连通，所述低压气液分离器的液体出口与所述第二工质通道的入口连通，所述低压蒸发器内还设置有第二热源换热流体通道，所述第二热源换热流体通道的出口与所述第一热源换热流体通道的入口连通，所述第二热源换热流体通道和所述第一热源换热流体通道构成所述第二热源通路，所述第二热源换热流体通道内的热源换热流体的流向与所述第二工质通道内的非共沸工质的流向相反。3.如权利要求2所述的非共沸工质双压蒸发有机朗肯循环发电系统，其特征在于：所述非共沸工质高压蒸发通路包括所述高压工质泵，所述高压工质泵的出口连通有高压预热器，所述高压预热器内设置有第三工质通道，所述第三工质通道的入口与所述高压工质泵出口连通，所述第三工质通道的出口能连通地设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11