一种用于兆瓦级海上平台的有机朗肯循环发电系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于兆瓦级海上平台的有机朗肯循环发电系统及方法，其特征在于，该系统包括热源装置、ORC及冷源装置和控制装置；所述热源装置用于将导热油与来自烟气自燃机的热源进行换热，加热后的导热油进入所述ORC及冷源装置；所述ORC及冷源装置用于将加热后的导热油与工质进行换热并加压得到高温高压工质蒸气，通过高温高压工质蒸气带动发电机发电，做完功的工质乏汽进行冷凝形成液态工质后继续与导热油进行换热；所述控制装置用于控制所述热源装置和ORC及冷源装置内各部件的工作，本发明专利技术可以广泛应用于余热发电领域中。本发明专利技术可以广泛应用于余热发电领域中。本发明专利技术可以广泛应用于余热发电领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于兆瓦级海上平台的有机朗肯循环发电系统及方法


[0001]本专利技术涉及余热发电领域，特别是关于一种用于兆瓦级海上平台的有机朗肯循环发电系统及方法。

技术介绍

[0002]随着全球人口的增长和经济的发展，对能源的需求不断增加，而目前依赖化石燃料的能源供应不能永远满足能源需求，同时化石燃料使用也会带来环境和气候问题。因此，寻求新的、可再生的能源成为一种必要的、趋势性的选择。许多工业生产过程中，需要对物料进行加热、降温、干燥等操作，同时这些生产过程中会产生大量的废热，造成能源浪费和环境污染。利用这些工业废热资源可以有助于降低用能成本，提高能源利用效率，减轻环境污染。
[0003]有机朗肯循环方式是一种利用低温废热发电的新方式。相对于传统的蒸汽发电方式，有机朗肯循环方式可以利用更低温度的废热，发电效率更高、成本更低。同时，有机朗肯循环方式也可以在小型化、集成化、智能化等方面做到突破。海上平台环境复杂，且能源供应不稳定，需要一种能够适应不同环境和负载变化的发电方法。有机朗肯循环发电方式的低温发电能力和高效性能可以很好地满足海上平台的用电需求。
[0004]然而，现有海上平台利用工业废热的有机朗肯循环发电系统存在以下缺点：1)化学品环保问题：有机朗肯循环发电系统需要使用一定量的有机化学品，因此需要考虑这些化学品对环境的影响和处理方法，例如广泛采用的有机工质R245fa，全球升温潜能值为1030。2)适用对象有限：有机朗肯循环发电系统的应用对象相对较为有限，只适用于能够提供稳定废热资源的工业生产场所或者海上平台等特定场景。3)效率限制：有机朗肯循环发电系统的效率受制于工作流体的特性和循环参数的优化，因此容易受到外界环境的影响。4)维护难度高：海上平台环境恶劣，设备使用过程中易受波浪、氧化、腐蚀等因素影响，需要经常性的维护保养，增加了运行成本。5)设备大型化：海上平台需要进行大量的能量输出，因此需要具有一定规模的有机朗肯循环发电系统，导致设备大型化。6)投资成本高：有机朗肯循环发电系统需要一定的投资成本，包括设备、人力以及维护等方面。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于兆瓦级海上平台的有机朗肯循环发电系统及方法，能够解决化学品不环保、系统效率低、维护难度高、设备大型化和投资成本高的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一方面，提供一种用于兆瓦级海上平台的有机朗肯循环发电系统，包括热源装置、ORC及冷源装置和控制装置；
[0007]所述热源装置用于将导热油与来自烟气自燃机的热源进行换热，加热后的导热油进入所述ORC及冷源装置；
[0008]所述ORC及冷源装置用于将加热后的导热油与工质进行换热并加压得到高温高压
工质蒸气，通过高温高压工质蒸气带动发电机发电，做完功的工质乏汽进行冷凝形成液态工质后继续与导热油进行换热；
[0009]所述控制装置用于控制所述热源装置和ORC及冷源装置内各部件的工作。
[0010]进一步地，所述热源装置包括导热油炉、循环泵、膨胀罐和储油罐；
[0011]所述导热油炉的进气口连接烟气自燃机，所述导热油炉的出气口连接烟囱，所述导热油炉的导热油进口连接所述循环泵的导热油出口，所述导热油炉的导热油出口分别连接所述ORC及冷源装置和循环泵的导热油进口；所述循环泵的导热油进口还连接所述膨胀罐的导热油出口和所述ORC及冷源装置的导热油出口，所述膨胀罐的导热油进口连接所述储油罐的导热油出口；
[0012]所述导热油炉用于对烟气自燃机的热源与所述循环泵输出的导热油进行换热，使得导热油被热源加热进入所述ORC及冷源装置，换热后的热源通过烟囱排至大气；所述循环泵用于为导热油进行升压；所述膨胀罐用于吸收导热油升温过程中的膨胀量；所述储油罐用于存储导热油。
[0013]进一步地，所述ORC及冷源装置包括过热器、蒸发器、预热器、膨胀发电机、回热器、冷凝器、工质泵和工质储罐；
[0014]所述过热器的导热油进口连接所述导热油炉的导热油出口，所述过热器的导热油出口连接所述蒸发器的导热油进口，所述蒸发器的导热油出口连接所述预热器的导热油进口，所述预热器的工质进口连接所述回热器的第一工质出口，所述预热器的工质出口连接所述蒸发器的工质进口，所述蒸发器的工质出口连接所述过热器的工质进口，所述过热器的工质出口分别连接所述膨胀发电机的工质进口和所述冷凝器的第一工质进口，所述膨胀发电机的工质出口连接所述回热器的第一工质进口，所述回热器的第二工质进口连接所述工质泵的工质出口，所述回热器的第二工质出口连接所述冷凝器的第二工质进口，所述冷凝器的第三工质进口连接所述工质储罐的工质出口，所述工质储罐的工质入口连接氮气自系统，所述冷凝器的工质出口连接所述工质泵的工质进口，所述冷凝器的循环水进口连接冷源出口，所述冷凝器的循环水出口连接冷源进口；
[0015]所述预热器用于通过来自所述蒸发器的导热油，对来自所述回热器初步升温后的高压液态工质进行预热；所述蒸发器用于通过来自所述过热器的导热油，对预热后的高压液态工质进行加热；所述过热器用于通过来自所述导热油炉的加热后的导热油，对高压工质蒸气进行加热使其达到过热状态，得到高温高压的工质蒸气；所述膨胀发电机用于对高温高压的工质蒸气进行膨胀做功发电，并得到做完功的工质乏汽；所述回热器用于将所述工质泵输出的高压液态工质与所述膨胀发电机输出的工质乏汽进行换热；所述冷凝器用于将降温后的工质被进入的冷源冷凝，形成液态工质进入所述工质泵；所述工质泵用于对来自所述冷凝器的液态工质进行加压得到高压液态工质；所述工质储罐用于存储液态工质。
[0016]进一步地，所述控制装置包括温度传感器、流量传感器、压力传感器、液位控制器、温度控制器、流量控制器、压力控制器和上位机；
[0017]所述导热油炉、循环泵和过热器的各进出口均设置有所述温度传感器，所述过热器、蒸发器、回热器和工质泵的各进出口均设置有所述流量传感器，所述预热器、回热器和工质泵的各进出口均设置有所述压力传感器，所述温度传感器用于采集对应位置流体的温度，所述流量传感器用于采集对应位置流体的流量，所述压力传感器用于采集对应位置流
体的压力；
[0018]所述上位机分别连接所述液位控制器、温度控制器、流量控制器和压力控制器，所述液位控制器和流量控制器分别连接每一所述流量传感器，所述温度控制器分别连接每一所述温度传感器，所述压力控制器分别连接每一所述压力传感器，所述上位机用于根据各所述流量传感器实时采集的流量，通过所述液位控制器控制所述蒸发器的液位稳定；根据所述各温度传感器实时采集的温度和预先设定的温度范围通过所述温度控制器控制对应所述导热油炉、循环泵和过热器的工作；根据各所述流量传感器实时采集的流量和预先设定的流量范围通过所述流量控制器控制对应所述过热器、蒸发器、回热器和工质泵进出口阀门的开启或关闭；根据各所述压力传感器实时采集的压力和预先设定的压力范围，通过所述压力控制器控制对应所述预热器、回热器和工质泵进出口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于兆瓦级海上平台的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，包括热源装置、ORC及冷源装置和控制装置；所述热源装置用于将导热油与来自烟气自燃机的热源进行换热，加热后的导热油进入所述ORC及冷源装置；所述ORC及冷源装置用于将加热后的导热油与工质进行换热并加压得到高温高压工质蒸气，通过高温高压工质蒸气带动发电机发电，做完功的工质乏汽进行冷凝形成液态工质后继续与导热油进行换热；所述控制装置用于控制所述热源装置和ORC及冷源装置内各部件的工作。2.如权利要求1所述的一种用于兆瓦级海上平台的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述热源装置包括导热油炉、循环泵、膨胀罐和储油罐；所述导热油炉的进气口连接烟气自燃机，所述导热油炉的出气口连接烟囱，所述导热油炉的导热油进口连接所述循环泵的导热油出口，所述导热油炉的导热油出口分别连接所述ORC及冷源装置和循环泵的导热油进口；所述循环泵的导热油进口还连接所述膨胀罐的导热油出口和所述ORC及冷源装置的导热油出口，所述膨胀罐的导热油进口连接所述储油罐的导热油出口；所述导热油炉用于对烟气自燃机的热源与所述循环泵输出的导热油进行换热，使得导热油被热源加热进入所述ORC及冷源装置，换热后的热源通过烟囱排至大气；所述循环泵用于为导热油进行升压；所述膨胀罐用于吸收导热油升温过程中的膨胀量；所述储油罐用于存储导热油。3.如权利要求2所述的一种用于兆瓦级海上平台的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述ORC及冷源装置包括过热器、蒸发器、预热器、膨胀发电机、回热器、冷凝器、工质泵和工质储罐；所述过热器的导热油进口连接所述导热油炉的导热油出口，所述过热器的导热油出口连接所述蒸发器的导热油进口，所述蒸发器的导热油出口连接所述预热器的导热油进口，所述预热器的工质进口连接所述回热器的第一工质出口，所述预热器的工质出口连接所述蒸发器的工质进口，所述蒸发器的工质出口连接所述过热器的工质进口，所述过热器的工质出口分别连接所述膨胀发电机的工质进口和所述冷凝器的第一工质进口，所述膨胀发电机的工质出口连接所述回热器的第一工质进口，所述回热器的第二工质进口连接所述工质泵的工质出口，所述回热器的第二工质出口连接所述冷凝器的第二工质进口，所述冷凝器的第三工质进口连接所述工质储罐的工质出口，所述工质储罐的工质入口连接氮气自系统，所述冷凝器的工质出口连接所述工质泵的工质进口，所述冷凝器的循环水进口连接冷源出口，所述冷凝器的循环水出口连接冷源进口；所述预热器用于通过来自所述蒸发器的导热油，对来自所述回热器初步升温后的高压液态工质进行预热；所述蒸发器用于通过来自所述过热器的导热油，对预热后的高压液态工质进行加热；所述过热器用于通过来自所述导热油炉的加热后的导热油，对高压工质蒸气进行加热使其达到过热状态，得到高温高压的工质蒸气；所述膨胀发电机用于对高温高压的工质蒸气进行膨胀做功发电，并得到做完功的工质乏汽；所述回热器用于将所述工质泵输出的高压液态工质与所述膨胀发电机输出的工质乏汽进行换热；所述冷凝器用于将降温后的工质被进入的冷源冷凝，形成液态工质进入所述工质泵；所述工质泵用于对来自所
述冷凝器的液态工质进行加压得到高压液态工质；所述工质储罐用于存储液态工质。4.如权利要求3所述的一种用于兆瓦级海上平台的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述控制装置包括温度传感器、流量传感器、压力传感器、液位控制器、温度控制器、流量控制器、压力控制器和上位机；所述导热油炉、循环泵和过热器的各进出口均设置有所述温度传感器，所述过热器、蒸发器、回热器和工质泵的各进出口均设置有所述流量传感器，所述预热器、回热器和工质泵的各进出口均设置有所述压力传感器，所述温度传感器用于采集对应位置流体的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海波，秦小刚，刘向东，张明，吴尧增，朱海山，王文祥，安维峥，燕夏婧，吕东，郝蕴，马晨波，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司北京研究中心，
类型：发明
国别省市：