【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热能利用领域，具体为一种附加储热装置的热发电系统及方法。
技术介绍
1、基于有机朗肯循环的热发电系统可以将中低品位热能转化为电能，实现废热利用。利用内燃机车等轨道交通装备的内燃机排气及缸套水废热进行发电，可以为车辆设备提供电能，实现废热利用。但是受到轨道交通装备行驶工况的影响，热发电系统输出电能不稳定，影响用电设备的性能、寿命，甚至造成设备损坏等危险。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种附加储热装置的热发电系统及方法，以克服上述问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种附加储热装置的热发电系统，包括：
4、取热系统、储热装置、发电系统、控制系统，其中取热系统与发电系统通过取热热交换器进行连接；
5、所述取热系统，用于将冷却水和余热排气升温转化为换热水，为所述发电系统提供热量；
6、所述发电系统，用于提供工质与所述取热系统进行热量交换，为发电机提供热量做功，进行发电；
7、所述控制系统，用于根据膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求，内燃机排气-水换热器的出水温度和所述储热装置的温度，调节电动三通阀进入所述储热装置的换热水的流量；根据膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求和取热热交换器进水和出水的温度调节换热水泵的供电频率；根据膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求和取热热交换器的进水温度调节工质泵的供电频率；
8、所述储热装置包括：进水通道、储热芯体、出水通道；所述储
9、进一步的，所述取热系统包括：
10、板式换热器、内燃机排气-水换热器、电动三通阀、取热热交换器、换热水泵、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第五温度传感器和第一压力变送器；所述板式换热器的换热水出口与所述内燃机排气-水换热器的入水口相连，所述板式换热器的换热水入口与所述取热热交换器的出水口通过所述换热水泵相连，所述内燃机排气-水换热器的出水口与所述电动三通阀相连，所述电动三通阀还分别与所述储热装置和所述取热热交换器入水口相连。
11、进一步的，所述发电系统包括：
12、风冷式冷凝器、工质泵、取热热交换器、气液分离器、膨胀发电一体机、轴流风机、第六温度传感器、第七温度传感器、第八温度传感器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器和第五压力变送器；
13、所述风冷式冷凝器的工质出口与所述取热热交换器的工质入口通过所述工质泵相连，所述取热热交换器的工质出口与所述气液分离器的入口相连，所述气液分离器的出口与所述膨胀发电一体机相连，所述轴流风机与所述风冷式冷凝器相连。
14、本专利技术还提供一种附加储热装置的热发电方法，用于控制所述的一种附加储热装置的热发电系统，包括：
15、s1：根据柴油机运行工况的平均废热容量计算不同工况下的发电工质热容量；
16、s2：根据发电系统中膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求、通过内燃机排气-水换热器的出水温度和储热装置中储热工质的温度，调节取热系统中电动三通阀的开度；
17、s3：根据发电系统中膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求和经取热热交换器交换后水的温度与流量大小，调节取热系统中换热水泵的供电频率；
18、s4：根据发电系统中膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求和取热热交换器的进水温度，调节发电系统中工质泵的供电频率；
19、s5：获取进入膨胀发电一体机中经取热热交换器升温后的工质温度及压力，得到新的发电工质热容量，确保发电系统的稳定性。
20、进一步的，根据发电系统中膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求、通过内燃机排气-水换热器的出水温度和储热装置中储热工质的温度，调节取热系统中电动三通阀的开度，包括：
21、当t3≤tc，t4≤tc时，电动三通阀开度0，即取热水不经过储热装置，直接全部进入取热热交换器；
22、当t3≤tc且t4>tc或tc+0.8δt<t3时电动三通阀开度100％，即取热水全部进入储热装置流入取热热交换器；
23、当tc<t3≤tc+0.2δt时电动三通阀开度20％，即取热水的80％直接进入取热热交换器，20％经过储热装置进入取热热交换器；
24、当tc+0.2δt<t3≤tc+0.4δt时电动三通阀开度40％，即取热水的60％进入取热热交换器，40％经过储热装置进入取热热交换器；
25、当tc+0.4δt<t3≤tc+0.6δt时电动三通阀开度60％，即取热水的40％进入取热热交换器，60％经过储热装置进入取热热交换器；
26、当tc+0.6δt<t3≤tc+0.8δt时电动三通阀开度80％，即取热水的20％进入取热热交换器，80％经过储热装置进入取热热交换器；
27、其中，tc为热发电系统额定工况时取热热交换器进水标定温度；δt为内燃机最大负荷工况时，取热热交换器进水温度超过tc的标定值；t3为内燃机排气-水换热器出水温度，t4为储热工质温度。
28、进一步的，根据发电系统中膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求和经取热热交换器交换后取热水的温差和流量大小，调节取热系统中换热水泵的供电频率，包括：
29、基于设定的取热热交换器进出口水温度差指标、膨胀发电一体机所需的有机工质热容量，计算取热系统所需的取热水流量，公式如(1)所示，
30、
31、其中，vqw为取热水流量，单位m3/h；qgz为膨胀发电一体机所需的有机工质热容量，单位是kw；cp为水比热容，单位是kj/kg·k；t5、t1分别为取热热交换器进水温度，出水温度，单位是℃；
32、根据所述取热水流量，计算需求的换热水泵最低供电频率，公式如(2)所示，
33、fb1min＝c×vqwd (2)
34、其中，fb1min为换热水泵最低供电频率，单位是hz，c、d为拟合关系常数；
35、根据换热水泵的特性，选取所述换热水泵供电频率fb为5的倍数，包括10hz、15hz、20hz、25hz、30hz、35hz、40hz、45hz、50hz，选取近似fb1min且不小于fb1min的频率作为所述换热水泵的供电频率fb1；
36、通过控制系统调节换热水泵的供电频率至fb1。
37、进一步的，根据发电系统中膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求和取热热交换器的进水温度，调节发电系统中工质泵的供电频率，包括：
38、t5≤120℃时，工质泵的供电频率为50hz；
39、120℃<t5≤130℃时，工质泵的供电频率为40hz；
40、130℃<t5≤1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种附加储热装置的热发电系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种附加储热装置的热发电系统，其特征在于，所述取热系统包括：
3.根据权利要求1所述的一种附加储热装置的热发电系统，其特征在于，所述发电系统包括：
4.一种附加储热装置的热发电方法，用于控制如权利要求1所述的一种附加储热装置的热发电系统，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4中所述的一种附加储热装置的热发电方法，其特征在于，S2所述根据发电系统中膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求、通过内燃机排气-水换热器的出水温度和储热装置中储热工质的温度，调节取热系统中电动三通阀的开度，包括：
6.根据权利要求4所述的一种附加储热装置的热发电方法，其特征在于，S3所述根据发电系统中膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求和经取热热交换器交换后取热水的温差和流量大小，调节取热系统中换热水泵的供电频率，包括：
7.根据权利要求4中所述的一种附加储热装置的热发电方法，其特征在于，S4所述根据发电系统中膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求和取热热交换器的进
...【技术特征摘要】
1.一种附加储热装置的热发电系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种附加储热装置的热发电系统，其特征在于，所述取热系统包括：
3.根据权利要求1所述的一种附加储热装置的热发电系统，其特征在于，所述发电系统包括：
4.一种附加储热装置的热发电方法，用于控制如权利要求1所述的一种附加储热装置的热发电系统，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4中所述的一种附加储热装置的热发电方法，其特征在于，s2所述根据发电系统中膨胀发电一体机对发电工质热容量的需求、通过内燃...
【专利技术属性】
技术研发人员：阎凯，庞学博，李杨，张震，李峰，闫春霆，袁磊，贾红洋，田长安，孔丽君，
申请(专利权)人：中车大连机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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