一种两级径向流膨胀机制造技术

本发明专利技术属于

【技术实现步骤摘要】
一种两级径向流膨胀机ORC梯级发电系统


[0001]本专利技术属于
ORC
发电
，尤其涉及一种两级径向流膨胀机
ORC
梯级发电系统
。

技术介绍

[0002]为了提高能源利用效率，减少污染物排放，中低温热源利用受到了广泛关注
。
有机朗肯循环
(ORC)
在中低温热能利用方面具有极大优势，并已成功应用于回收工业余热
、
地热能
、
太阳能
、
生物质能等中低温热源
。
[0003]ORC
技术作为最有前景的中低温发电技术，采用相变温度较低的有机工质代替水推动涡轮机做功，实现能量转化
。
但受热源温度限制，普遍发电效率较低，仅为
10
％左右
。
因此，探索先进热力循环和设备优化设计方法，降低温差传热引起的不可逆损失，提高热能
‑
动能
‑
机械能转化效率，进而提高循环发电效率，实现能源高效利用，成为目前本领域技术人员亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种两级径向流膨胀机
ORC
梯级发电系统，首先通过热源梯级利用，降低系统的损失，其次通过两级膨胀提高透平膨胀效率，用以解决或部分解决现有市面上的
ORC
梯级发电系统循环发电效率低
、
系统损失大的问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种两级径向流膨胀机
ORC
梯级发电系统，包括发电机，还包括通过管路依次首尾连接的一级蒸发器
、
一级膨胀机
、
回热器
、
第一工质储液罐和第一工质泵，以及通过管路依次首尾连接的二级蒸发器
、
二级膨胀机
、
冷凝器
、
第二工质储液罐
、
第二工质泵；所述一级蒸发器连接热源，所述二级蒸发器与所述一级蒸发器的出口连接，所述二级蒸发器与所述第二工质泵之间还连接所述回热器，所述一级蒸发器出口的热源进入所述二级蒸发器，与所述回热器中的工质进行热量交换，所述一级膨胀机出口的乏汽在所述回热器中对所述二级蒸发器内的工质进行预热，同时一级工质实现冷凝
。
[0007]根据本专利技术提供的两级径向流膨胀机
ORC
梯级发电系统，一级蒸发器从热源取热后与工质泵出口的有机工质进行热量交换，蒸发器出口高温高压的有机工质进入一级膨胀机通过高速旋转的两级涡轮带动同轴布置的发电机产生电能
。
一级膨胀机出口的乏汽在回热器中对二级工质预热，一级蒸发器出口的热源进入二级蒸发器与回热器出口的二级有机工质进行热量交换，二级膨胀机出口的乏汽进入冷凝器实现冷凝，进行下次循环
。
该系统主要包括电加热器
、
两个两级径向膨胀机
、
回热器和冷凝器，为了最大化利用热能，采用热源梯级利用和工质回热的方法，提高热力用率，两级径向流膨胀机和发电机同轴连接，一方面通过两级膨胀提高了透平膨胀效率，另一方面发电机和转子同轴布置，减少一对轴承，降低了轴承损失，提高了发电效率和低品位热利用率
。
[0008]优选地，上述一级膨胀机与二级膨胀机串联布置
。
[0009]优选地，上述一级膨胀机
、
二级膨胀机与发电机同轴布置，同轴连接，降低了轴承损失，提高了发电效率
。
[0010]优选地，上述一级膨胀机
、
二级膨胀机与发电机设置在同一机壳内，该机壳内包括：主轴
、
转子叶轮
、
定子和发电机，该发电机包括发电机空心转子，转子叶轮
、
定子和发电机空心转子同轴布置
。
[0011]优选地，上述转子叶轮和发电机空心转子通过轴承支撑，该轴承为滚动轴承
、
滑动轴承
、
气浮轴承或磁浮轴承中的任意一种
。
[0012]优选地，上述转子叶轮包括轮盘和叶片组，该轮盘为圆环形基板，该叶片组包括多个靠近轮盘边缘并环形分布的一级导叶，还包括多个靠近轮盘内圈并环形分布的二级导叶
。
一级导叶和二级导叶布置在同一轮盘，驱动同一根轴带动发电机转动，这种布置方式降低了级与级间的速度损失，增加了膨胀机紧凑度，显著降低膨胀机体积
。
[0013]优选地，上述一级导叶在沿轮盘的径向向外延伸的方向上逆时针倾斜，上述导叶与一级导叶的倾斜方向相同
。
[0014]优选地，上述一级导叶为弧形叶片，从上述轮盘的内侧倾斜延伸至外侧边缘，呈螺旋布置；上述二级导叶为弧形叶片，从上述轮盘的内圈边缘倾斜向外侧延伸，呈螺旋布置
。
[0015]优选地，上述一级膨胀机和二级膨胀机均设置有进气口和出气口，一级膨胀机的进气口与一级蒸发器的出气口连接，一级膨胀机的出气口与回热器的进气口连接；二级膨胀机的进气口与二级蒸发器的出气口连接，二级膨胀机的出气口与冷凝器的进气口连接；回热器对二级膨胀机的有机工质进行预热
。
[0016]优选地，上述一级蒸发器
、
一级膨胀机和二级蒸发器
、
二级膨胀机布置不同种类的有机工质，且所述二级蒸发器
、
二级膨胀机中的有机工质的沸点低于所述一级蒸发器
、
一级膨胀机中的有机工质；例如一级蒸发器
、
一级膨胀机中的有机工质可以优选氯乙烷，二级蒸发器
、
二级膨胀机中的有机工质优选氟利昂
‑
12
，氟利昂
‑
12
的沸点低于氯乙烷的沸点，或者还可选用四氟乙烷等沸点低于氯乙烷的其它有机工质
。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图
。
[0018]图1为本专利技术提供的两级径向流膨胀机
ORC
梯级发电系统的示意图；
[0019]图2为本专利技术的局部内连接关系图；
[0020]图3为图2中转子叶轮的结构示意图
。
[0021]附图标记说明：
[0022]其中：
1、
一级蒸发器；
2、
一级膨胀机；
3、
回热器；
4、
第一工质储液罐；
5、
第一工质泵；
6、
二级蒸发器；
7、
二级膨胀机；
8、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种两级径向流膨胀机
ORC
梯级发电系统，包括发电机，其特征在于，还包括通过管路依次首尾连接的一级蒸发器
(1)、
一级膨胀机
(2)、
回热器
(3)、
第一工质储液罐
(4)
和第一工质泵
(5)
，以及通过管路依次首尾连接的二级蒸发器
(6)、
二级膨胀机
(7)、
冷凝器
(8)、
第二工质储液罐
(9)、
第二工质泵
(10)
；所述一级蒸发器
(1)
连接热源，所述二级蒸发器
(6)
与所述一级蒸发器
(1)
的出口连接，所述二级蒸发器
(6)
与所述第二工质泵
(10)
之间还连接所述回热器
(3)
，所述一级蒸发器
(1)
出口的热源进入所述二级蒸发器
(6)
，与所述回热器
(3)
中的工质进行热量交换，所述一级膨胀机
(2)
出口的乏汽在所述回热器
(3)
中对所述二级蒸发器
(6)
内的工质进行预热
。2.
根据权利要求1所述的两级径向流膨胀机
ORC
梯级发电系统，其特征在于，所述一级膨胀机
(2)
与所述二级膨胀机
(7)
串联布置
。3.
根据权利要求2所述的两级径向流膨胀机
ORC
梯级发电系统，其特征在于，所述一级膨胀机
(2)
与所述二级膨胀机
(7)
与所述发电机同轴布置
。4.
根据权利要求3所述的两级径向流膨胀机
ORC
梯级发电系统，其特征在于，所述一级膨胀机
(2)、
所述二级膨胀机
(7)
与所述发电机设置在同一机壳内，所述机壳内包括：主轴
(13)、
转子叶轮
(11)、
定子
(12)
和发电机，所述发电机包括发电机空心转子，转子叶轮
(11)、
定子
(12)
和发电机空心转子同轴布置
。5.
根据权利要求4所述的两级径向流膨胀机
ORC
梯级发电系统，其特征在于，所述转子叶轮
(11)
和所述发电机空心转子通过轴承支撑，所述轴承为滚动轴承
、
滑动轴承
、
气浮轴承或磁浮轴承中的任意一种
...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙西亭，谢和平，李彪，马举昌，孙立成，夏恩通，皋天一，李书恒，
申请(专利权)人：河南惠浦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：