本发明专利技术公开了一种两级透平磁悬浮ORC发电系统，包括蒸发器、发电机、冷凝器和工质泵；工质泵连通设置在蒸发器进口端和冷凝器出口端之间；发电机的两侧分别设置有高压级透平和低压级透平；高压级透平、低压级透平连通设置在蒸发器出口端和冷凝器进口端之间；将高压级透平和低压级透平设置于发电机的两侧，其作用在于，可以令结构受力平衡，振动小噪音低，改善工作环境。作环境。作环境。
【技术实现步骤摘要】
一种两级透平磁悬浮ORC发电系统
[0001]本专利技术涉及发电
，尤其涉及一种两级透平磁悬浮ORC发电系统。
技术介绍
[0002]为了应对气候变化，节能减排已成为全球共识。节能减排在创造社会效益的同时，更重要的是可以为企业降低运营成本，创造可观的经济效益，提高企业的绿色竞争力。随着节能工作的不断深入，低温余热资源的利用日益成为节能工作的一个热点和难点。有机朗肯循环(ORC)发电技术是一种使用有机工质(如R245fa、R134a等)的朗肯循环发电技术，系统主要部件包括：蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵。低温热源(80
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300℃)在蒸发器中通过换热将液态有机工质加热，液态工质蒸发为气态，利用有机工质低沸点特性，可在较低的蒸发温度下，获得较高的蒸发压力，推动膨胀机做功，进而驱动发电机发电，将低品位热能转换为高品位电能，气态工质做功后压力降低，进入冷凝器，通过外部冷源将其冷凝为液态有机工质，再通过工质泵输送到蒸发器中，完成整个循环。
[0003]常规的中小型(单机组装机发电量<1MW)ORC发电系统的膨胀机大部分为单级螺杆膨胀机或单级向心叶轮膨胀机，由于设计压比的限制，单级膨胀往往不能使气态有机工质充分膨胀，导致膨胀机利用的焓差较低，发电效率低。通过增加膨胀机的级数可以提高膨胀机的整体压比，使气态工质充分膨胀，获取较高焓差，提升ORC系统发电效率。
[0004]常规ORC发电技术中的膨胀机，多使用油润滑轴承，需要通过复杂的润滑油系统为轴承提供润滑和降温，并且系统中润滑油与工质混合，分离困难。同时润滑油进入换热器也会降低换热器的换热性能。
[0005]所以有必要专利技术一种能量利用率高、系统精简且成本适中的两级透平磁悬浮ORC发电系统。
技术实现思路
[0006]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种能量利用率高、系统精简且成本适中的两级透平磁悬浮ORC发电系统。
[0007]技术方案：为实现上述目的，本专利技术的一种两级透平磁悬浮ORC发电系统，包括蒸发器、发电机、冷凝器和工质泵；所述工质泵连通设置在所述蒸发器进口端和所述冷凝器出口端之间；所述发电机的两侧分别设置有高压级透平和低压级透平；所述高压级透平、所述低压级透平连通设置在所述蒸发器出口端和所述冷凝器进口端之间。
[0008]进一步地，所述高压级透平、所述低压级透平与所述发电机之间均采用磁悬浮轴承传动连接。
[0009]进一步地，所述发电机采用永磁同步发电机；所述发电机的转子与所述高压级透平的叶轮同轴连接连接；所述发电机的转子与所述低压级透平的叶轮同轴连接。
[0010]进一步地，所述发电机与两侧的磁悬浮轴承采用闭式外壳包围。
[0011]进一步地，所述高压级透平和所述低压级透平串联设置；来自所述蒸发器的气态
工质顺次通过所述高压级透平、所述低压级透平后进入冷凝器中。
[0012]进一步地，所述蒸发器与所述高压级透平之间的工质输送管路上设置有第一控制阀；所述第一控制阀通过旁通管路将所述蒸发器的出口端与所述冷凝器的进口端之间连通。
[0013]进一步地，所述第一控制阀为一进两出的三通阀结构。
[0014]进一步地，所述第一控制阀包括第一功能阀和第二功能阀；所述第一功能阀对应设置在所述蒸发器出口端直接流向所述冷凝器进口端的管路上；所述第二功能阀对应设置在所述蒸发器出口端流向所述高压级透平的管路上。
[0015]进一步地，还包括换热器；所述换热器的冷源管路与所述冷凝器的冷源管路并联设置；所述换热器的进口端与所述工质泵出口端、所述蒸发器进口端之间的管路连通连接；所述换热器的出口端通过工质输送管流经所述发电机后与所述冷凝器的进口端连通连接。
[0016]进一步地，所述换热器的进口端管路上设置有第二控制阀；所述换热器的出口端管路上设置有第三控制阀。
[0017]有益效果：(1)本专利技术的两级透平磁悬浮ORC发电系统，透平采用磁悬浮轴承，无润滑油系统，ORC系统结构简单，透平采用磁悬浮轴承，摩擦损失更低，发电效率高；
[0018](2)本专利技术的两级透平磁悬浮ORC发电系统，两级透平对称布置于发电机两侧，结构受力平衡，振动小噪音低；两级透平串联设计，适用于ORC高膨胀压比工况，系统发电效率更高；
[0019](3)本专利技术的两级透平磁悬浮ORC发电系统，在蒸发器、透平和冷凝器连接管路上设置三通控制阀或者透平阀门和旁通阀门的组合，通过切换透平/旁通模式，实现对透平的保护；
[0020](4)本专利技术的两级透平磁悬浮ORC发电系统，发电机采用高速永磁同步发电机，发电机转子与膨胀机叶轮同轴设计，无需减速齿轮，膨胀机尺寸更小，效率更高；
[0021](5)本专利技术的两级透平磁悬浮ORC发电系统，透平、发电机和磁悬浮轴承采用闭式外壳，不用联轴器和机械密封，减少工质的泄露；将高压低温液态工质输送到发电机腔体，用来冷却发电机；
[0022](6)本专利技术的两级透平磁悬浮ORC发电系统，通过换热器冷却管路可以强化发对发电机的冷却效果，使发电机温度控制在合理范围。
附图说明
[0023]图1为高压级透平、低压级透平串联设置示意图；
[0024]图2为高压级透平、低压级透平并联设置示意图；
[0025]图3为透平串联状态下第一功能阀、第二功能阀安装示意图；
[0026]图4为透平并联状态下第一功能阀、第二功能阀安装示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。
[0028]一种两级透平磁悬浮ORC发电系统，如图1
‑
4所示，包括蒸发器1、发电机5、冷凝器6和工质泵7；所述工质泵7连通设置在所述蒸发器1进口端和所述冷凝器6出口端之间；所述
发电机5的两侧分别设置有高压级透平3和低压级透平4；所述高压级透平3、所述低压级透平4连通设置在所述蒸发器1出口端和所述冷凝器6进口端之间。
[0029]蒸发器1上设置有热源，用于把工质转化为气态便于驱动透平，而冷凝器上则设置有冷源，用于把驱动完透平的气态工质重新转化为液态，进而利用工质泵7将液态工质重新输送回蒸发器1，从而完成一个循环过程；将高压级透平3和低压级透平4设置于发电机5的两侧，其作用在于，可以令结构受力平衡，振动小噪音低，改善工作环境。
[0030]所述高压级透平3、所述低压级透平4与所述发电机5之间均采用磁悬浮轴承11传动连接。
[0031]磁悬浮轴承11的优势在于不需要润滑油，极大简化了维修维护工作，且摩擦损失更低，发电效率高。
[0032]所述发电机5采用永磁同步发电机；所述发电机5的转子与所述高压级透平3的叶轮同轴连接连接；所述发电机5的转子与所述低压级透平4的叶轮同轴连接。
[0033]同轴设计使得转子和叶轮结构之间无需减速齿轮，有利于设备整体的轻量化和小型化工作，效率更高。
[0034]所述发电机5本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种两级透平磁悬浮ORC发电系统，其特征在于：包括蒸发器(1)、发电机(5)、冷凝器(6)和工质泵(7)；所述工质泵(7)连通设置在所述蒸发器(1)进口端和所述冷凝器(6)出口端之间；所述发电机(5)的两侧分别设置有高压级透平(3)和低压级透平(4)；所述高压级透平(3)、所述低压级透平(4)连通设置在所述蒸发器(1)出口端和所述冷凝器(6)进口端之间。2.根据权利要求1所述的两级透平磁悬浮ORC发电系统，其特征在于：所述高压级透平(3)、所述低压级透平(4)与所述发电机(5)之间均采用磁悬浮轴承(11)传动连接。3.根据权利要求2所述的两级透平磁悬浮ORC发电系统，其特征在于：所述发电机(5)采用永磁同步发电机；所述发电机(5)的转子与所述高压级透平(3)的叶轮同轴连接连接；所述发电机(5)的转子与所述低压级透平(4)的叶轮同轴连接。4.根据权利要求2所述的两级透平磁悬浮ORC发电系统，其特征在于：所述发电机(5)与两侧的磁悬浮轴承(11)采用闭式外壳包围。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的两级透平磁悬浮ORC发电系统，其特征在于：所述高压级透平(3)和所述低压级透平(4)串联设置；来自所述蒸发器(1)的气态工质顺次通过所述高压级透平(3)、所述低压级透平(4)后进入冷凝器(6)中。6.根据权利要求5所述的两级...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁龙辉，钟伟，
申请(专利权)人：江阴弘旭环保电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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