[发明专利]从有机兰金循环(ORC)系统的透平机除油

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机兰金循环(ORC)系统。更特别地，本发明涉及一种从ORC系统的透平机除油的改进的方法和系统。

背景技术

兰金循环系统一般用于发电。兰金循环系统包括用于蒸发运动流体的蒸发器或锅炉，用于接收来自蒸发器的蒸汽以驱动发电机的透平机，用于冷凝蒸汽的冷凝器，以及泵或其他将被冷凝流体再循环至蒸发器的装置。兰金循环系统中的运动流体一般为水，因而透平机被水蒸汽驱动。有机兰金循环(ORC)系统的运行类似于传统的兰金循环，不过ORC系统使用有机流体代替水作为运动流体。

油可以在ORC系统中、特别是透平机的内部进行润滑。例如，油为透平机的轴承提供润滑。在ORC系统运行过程中，油可能会移动到ORC系统的其他不需要油的区域，如透平机的叶轮的周围区域。在ORC系统的启动过程中，可能难于从这些不需要油的区域回收油。有时，这些不可回收的油会导致ORC系统启动故障。

因此需要一种在ORC系统启动时从透平机除油的改进的方法和系统。

发明内容

一种用于有机兰金循环(ORC)系统的除油系统，其通过除去ORC系统中透平机内部的油来防止故障，尤其是防止启动时的故障。除油系统包括位于透平机上游的排放管线，其设置成接收离开ORC系统的蒸发器的制冷剂的一部分。排放管线将制冷剂传送至排放系统，该排放系统除去透平机的叶轮周围区域的油并将油输送回油槽。

附图说明

图1是有机兰金循环(ORC)系统的示意图，该系统包括透平机和对透平机进行除油的排放系统。

图2是图1中的透平机和排放系统的示意图。

具体实施方式

有机兰金循环(ORC)系统可用于发电。油在ORC系统内部用于为各种不同的部件、特别是ORC系统的透平机内部提供润滑。但是当ORC运行时，油可能会移动至透平机的其他并不需要油的区域，而且有些情况下，油可能对某些部件是具有破坏性的。此外，当系统被启动，如果透平机的某些区域例如叶轮有油，这些油会导致系统故障。本发明主要公开了一种在ORC系统启动期间有效地从透平机除油的方法和系统。

图1是ORC系统10的示意图，该系统包括冷凝器12，泵14，蒸发器16，透平机18，以及连接至透平机18的排放系统20。制冷剂22循环通过系统10，并且用以发电。来自冷凝器12的液体制冷剂22a通过泵14，因而使压力增加。高压液体制冷剂22a进入蒸发器16，该蒸发器利用热源24来蒸发制冷剂22。热源24可以包括但不限于任何种类的废热，包括燃料电池、微型透平，以及往复式发动机，以及其他种类的热源如太阳能、地热或者废气。离开蒸发器16的制冷剂22为蒸汽制冷剂22b，并接着通过透平入口阀26进入透平机18。蒸汽制冷剂22b用于驱动透平机18，从而透平机18由此为发电机28提供动力，因而发电机28产生电力。离开透平机18的蒸汽制冷剂22b返回冷凝器12，在此被冷凝回液体制冷剂22a。散热器30用于提供冷却水至冷凝器12。

排放系统20连接至透平机18，其被设置为除去透平机18中的易于聚集油的那些区域的油。如下参考图2所详述的，排放管线32接收从蒸发器16流出的蒸汽制冷剂22b的一部分，并且传送制冷剂22b至排放系统20。

如图1所示，ORC系统10还具有旁路阀36以及旁路管线38，它们可在启动期间防止制冷剂22b流经透平机18。在系统10启动期间，透平机18暂时地以旁路模式运行，此时透平机不接收任何制冷剂，以使透平机18达到预定的运行条件(即温度和压力条件)。此时，制冷剂22b流经旁路管线38且被引导通过旁路孔39以使制冷剂22b的温度增加，并且在透平机18内部模拟运行条件。通过旁路孔39之后，制冷剂22b被引导至冷凝器12。在有些实施方式中，透平机入口阀26打开时，旁路阀36关闭，反之亦然。

图2是图1中的ORC系统10的部分示意图，包括透平机18，排放系统20，排放管线32，透平机入口阀26，发电机28，旁路阀36，以及旁路管线38。透平机18具有叶轮40，排气外壳42以及高压涡壳44。(由于透平机18在运行时涡壳44处于高压，因此称之为“高压涡壳”。但是，当系统10以及透平机18在启动期间处于旁路模式时，涡壳44处于低压。)在透平机18的运转模式中，蒸汽制冷剂22b(来自蒸发器16)流经入口阀26进入高压涡壳44，接着通过喷嘴46，从而传递原动力至叶轮40以驱动齿轮箱50内的轴48。齿轮52连接传动轴48至发电机28，发电机利用轴的能量来发电。齿轮箱50还具有轴承54、油槽56以及油泵58。