[发明专利]双动力ORC发电系统及其发电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电系统和发电方法，尤其涉及一种双动力ORC发电系统及其发电方法。背景技术

ORC也就是有机朗肯循环，利用该技术设计成的发电系统为ORC发电系统。目前，现有的ORC发电系统一般包括两个换热器、一个动力输出装置、与动力输出装置相连的发电机和一个循环泵。例如《制冷学报》2012年2月第33卷第1期就公开了一个上述ORC发电系统。以及中国专利公开号CN1950591A也公开了一个类似的ORC发电系统。上述这种发电系统中的各个装置相连形成一个循环回路。有机介质在这个回路中循环。其中一个换热器与热源相连进行热交换，将有机工质加热成蒸汽状态，蒸汽状态的有机介质进入动力输出装置做功，动力输出装置带动发电机发电。有机工质接着进入另一个换热器进行冷凝形成液体，这个换热器也就是冷凝器。被冷却的有机工质在循环泵的压力作用下形成过冷液体状态，然后进入与热源相连的换热器内。通过上述循环进行发电。现有的这种发电系统存在以下不足：1、热源的利用率低，不能有效充分的利用热源来发电；2、系统经过长期使用后，内部有机工质发生损耗，无法及时补充。

目前，还有一种发电系统采用背压式汽轮机带动发电机发电，这种发电系统对负荷变化的适应性差，机组发电量受制于热负荷变化。当低热负荷时，汽轮机效率下降，从而使经济效益降低。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种热源利用率高的双动力ORC发电系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：双动力ORC发电系统，包括与热源相连的换热器，ORC透平，与ORC透平的动力输出端相连的发电机，有机工质循环泵，冷凝器，所述换热器包括热源入口、热源出口、换热器有机工质入口和换热器有机工质出口，ORC透平包括透平有机工质入口和透平有机工质出口，换热器有机工质出口与透平有机工质入口相连，冷凝器包括冷凝器有机工质入口和冷凝器有机工质出口，透平有机工质出口与冷凝器有机工质入口相连，冷凝器有机工质出口通过有机工质循环泵与换热器有机工质入口相连，所述热源包括锅炉和背压式汽轮机，锅炉的水蒸汽出口与背压式汽轮机的介质入口相连，背压式汽轮机的动力输出端与ORC透平的动力输出端串联，背压式汽轮机的介质出口与换热器的热源入口相连，换热器的热源出口通过水循环泵与锅炉的入水口相连，锅炉上还设置有烟气进口和烟气出口，锅炉的入水口和水蒸气出口之间设置有水道，锅炉的烟气进口和烟气出口之间设置有用于使烟气与水道内的水进行热量交换的烟道。

上述发电系统通过换热器将背压式汽轮机的排气进行冷却，减少了整个系统的冷源损失，将背压式汽轮机的排气的热能得到有效利用，提高了热能的利用率。同时由于采用双动力发电，发电效率得到提高。

进一步的是：所述冷凝器与有机工质循环泵之间还连接有储液罐，所述储液罐上设置有有机工质补充装置。

进一步的是：所述换热器的热源入口处设置有均流装置。

进一步的是：所述背压式汽轮机的介质出口与换热器的热源入口之间还设置有分气支管结构，所述换热器的热源出口与水循环泵之间还设置有回水支管结构。

进一步的是：所述换热器的热源出口与锅炉的入水口之间还设置有除氧装置。

本发明还提供了一种采用上述双动力ORC发电系统的发电方法，先通过锅炉利用进入锅炉内的烟气将锅炉内的水加热成水蒸气，利用水蒸气驱动背压式汽轮机工作，由背压式汽轮机排出的水蒸气进入换热器内将系统内有机工质加热成气态，水蒸气降温后形成水流并通过水循环泵进入锅炉；通过气态有机工质促使ORC透平工作，通过背压式汽轮机和ORC透平共同带动发电机发电，ORC透平将有机工质排入冷凝器冷却成液态有机工质，液态有机工质经有机工质循环泵加压形成过冷液态有机工质后进入换热器内。

进一步的是：所述冷凝器与有机工质循环泵之间还连接有储液罐，所述储液罐上设置有有机工质补充装置，通过有机工质补充装置向系统内补充有机工质。

进一步的是：所述换热器的热源入口处设置有均流装置。

进一步的是：系统内的有机工质的压力大于等于系统外部压力。

本发明的有益效果是：

1、通过换热器将背压式汽轮机的排气进行冷却，减少了整个系统的冷源损失，整个发电系统的热能利用率很高。

2、通过储液罐一方面可起到缓冲的作用，保证有机工质在系统内持续顺畅的循环，另一方面还可对系统内及时补充有机工质。