[发明专利]一种螺杆膨胀发电装置、有机朗肯循环发电系统

说明书

技术领域

本发明属于发电设备技术领域，涉及一种发电装置，尤其涉及一种可用于有机朗肯循环的螺杆膨胀发电装置；同时，本发明还涉及一种利用上述螺杆膨胀发电装置的有机朗肯循环发电系统。

背景技术

请参阅图1，图1为典型的有机朗肯循环（Organic Ranking Cycle，ORC）包含膨胀机1、发电机2、蒸发器3、液体泵4、冷凝器5。

低温低压的液体工质在液体泵4中被升压，高压液体进入蒸发器3被加热成饱和气体或过热气体，然后进入膨胀机1中膨胀做功，驱动发电机2发电。做功后的气体进入冷凝器5，变为饱和或过冷液体，再次进入液体泵4，完成下轮循环。

现有的用于ORC的膨胀机有半封闭的离心膨胀机、开启式螺杆膨胀机。开启式的螺杆膨胀机出轴端要设置机械密封确保工质无外漏，出轴端通过联轴器与发电机连接，但是机械密封有泄漏可能性。

此外，现有膨胀机都为单级膨胀，因此膨胀机不能用于大压比的情况。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种机械密封性高、且适用于大压比的发电装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种螺杆膨胀发电装置，可避免螺杆膨胀机运转过程中出现的工质泄漏，并利用双级膨胀或多级膨胀，可以应用于大压比的场合。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种螺杆膨胀发电装置，所述发电装置包括半封闭或全封闭的壳体，壳体内设置螺杆膨胀机、发电机；或者，发电装置包括开启的壳体，所述壳体内设置膨胀机转子，发电机设置于壳体外；所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，所述发电装置通过螺杆膨胀机转子的转动带动发电机发电；所述螺杆膨胀机包含两级膨胀机，即高压级膨胀机、低压级膨胀机，高压级膨胀机的高压排气口直接连通低压级膨胀机的低压吸气口；所述高压级膨胀机与低压级膨胀机的转速相同或不同；所述高压级膨胀机的转子输出轴、低压级膨胀机的转子输出轴共同驱动发电机转子；所述高压级膨胀机的转子输出轴、低压级膨胀机的转子输出轴通过齿轮与发电机转子连接；所述高压级膨胀机、低压级膨胀机均包含阴转子与阳转子，所述阳转子对外输出功率；所述壳体包含互相连通的高压级转子腔、低压级转子腔、发电机腔、齿轮腔；高压级转子腔、低压级转子腔内分别设置高压级膨胀机的转子、低压级膨胀机的转子，发电机腔内设置发电机，齿轮腔内设置啮合的齿轮；所述壳体上设置螺杆膨胀机对外的吸气口、排气口；所述高压级膨胀机的高压排气口与低压级膨胀机的低压吸气口之间设有中间孔口；工质从吸气口进入壳体、流经高压级转子腔、中间孔口、低压级转子腔，从排气口流出螺杆膨胀机；一部分工质流经发电机，用以冷却发电机。

一种螺杆膨胀发电装置，所述发电装置包括半封闭或全封闭的壳体，壳体内设置螺杆膨胀机、发电机；或者，发电装置包括开启的壳体，所述壳体内设置膨胀机转子，发电机设置于壳体外；所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，所述发电装置通过螺杆膨胀机转子的转动带动发电机发电；所述螺杆膨胀机包含至少两级膨胀机，即至少包括第一级膨胀机、第二级膨胀机；第一级膨胀机的第一排气口直接连通第二级膨胀机的第二吸气口；所述第一级膨胀机与第二级膨胀机的转速相同或不同；所述第一级膨胀机的转子输出轴、第二级膨胀机的转子输出轴共同驱动发电机转子。

作为本发明的一种优选方案，所述第一级膨胀机的转子输出轴、第二级膨胀机的转子输出轴直接与发电机转子连接，或者通过齿轮与发电机转子连接。

作为本发明的一种优选方案，所述壳体包含互相连通的各级转子腔、发电机腔、齿轮腔；所述转子腔内设置各级膨胀机的转子，发电机腔内设置发电机，齿轮腔内设置啮合的齿轮。

作为本发明的一种优选方案，所述壳体上设置螺杆膨胀机对外的吸气口、排气口；所述壳体包括第一转子腔、第二转子腔；所述第一级膨胀机的第一排气口与第二级膨胀机的第二吸气口之间设有中间孔口；工质从吸气口进入壳体，流经第一级转子腔、中间孔口、第二级转子腔，从排气口流出；一部分工质流经发电机，用以冷却发电机。

作为本发明的一种优选方案，每级膨胀机均包含阴转子与阳转子，所述阳转子对外输出功率。

作为本发明的一种优选方案，每级膨胀机的阳转子、阴转子两端分别设置轴承，远离轴伸端包括径向轴承、推力轴承，靠近轴伸端包括径向轴承。

作为本发明的一种优选方案，所述阳转子包括一体化设计的型线部分、轴承部分、连接部分、密封部分，所述阳转子与阴转子配合，所述连接部分伸入齿轮腔。