[发明专利]利用工业余热驱动ORC系统的相变蒸发器

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动ORC系统的相变蒸发器，特别是涉及一种基于相变蓄热技术利用工业余热驱动ORC系统的相变蒸发器。

背景技术

随着社会的进步、经济的发展，能源的的需求量不断增长。一方面，传统能源难以满足急剧上升的能耗需求，另一方面能源的利用率偏低，大量的工业余热被排放，不仅造成了能源的大量消耗，同时也对环境造成了很大的污染。

有机郎肯循环系统(ORC)，是指在传统循环中工质采用有机工质，将低品位热能转化为电能。ORC系统由于所使用的工质沸点较低，可以在低沸点下获得较高的蒸汽压力，推动汽轮机做工，有助于提高能源的总利用率，解决能源的紧缺问题。同时，ORC系统降低了CO2、SO2、NOx的排放，因此，有机郎肯循环可以作为余热回收、节能减排的有效手段。

余热资源，作为一种新型能源，具有极大的利用潜力，尤其是中低温工业余热储量十分巨大，将工业余热作为ORC循环的热源，不仅能够使能源的利用率得到极大的提高，同时也会减少污染物的排放，对节能减排具有巨大意义。

但是，利用余热资源作为ORC循环的热源存在着一些问题，余热资源的温度波动较大，难以保证ORC系统运行的稳定性，此外余热资源存在着间歇性，不能保证ORC系统连续运行。这些问题都会导致ORC系统的效率降低。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种利用工业余热驱动ORC系统的相变蒸发器，采用该相变蒸发器利用余热资源作为ORC循环的热源驱动ORC系统，能够保证ORC系统连续稳定性运行。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种利用工业余热驱动ORC系统的相变蒸发器，顺着有机工质流动方向设有预热段、蒸发段和过热段，在所述预热段、所述蒸发段和所述过热段内贯穿有采用逆流换热的余热侧换热管和工质侧换热管，所述工质侧换热管位于所述余热侧换热管的上方；所述预热段、所述蒸发段和所述过热段采用绝热隔板隔开，在所述预热段内的所述余热侧换热管和所述有机工质侧换热管之间填充有与预热段工质温度相匹配的相变材料Ⅰ，在所述蒸发段内的所述余热侧换热管和所述有机工质侧换热管之间填充有与蒸发段工质温度相匹配的相变材料Ⅱ，在所述过热段内的所述余热侧换热管和所述有机工质侧换热管之间填充有与过热段工质温度相匹配的相变材料Ⅲ。

所述余热侧换热管和所述有机工质侧换热管均采用盘管，并且在所述盘管外加装有肋片。

该相变蒸发器的外壳是采用绝热材料制成的。

本发明具有的优点和积极效果是：在余热资源充足时，相变材料一方面作为传热介质进行余热与有机工质之间的换热，同时相变材料也作为蓄热介质蓄存大量的热量；在余热资源匮乏时，相变材料蓄存的热量能够作为ORC系统的热源。在相变蒸发器内，换热与蓄热同时进行。通过相变材料的加入，利用相变材料相变温度恒定，潜热大的特点，可以克服余热热源不稳定的缺点，为ORC系统提供相对稳定持续的热源。本发明能够极大的克服余热资源不稳定以及间歇性的问题，保证ORC系统持续、稳定的运行，极大的提高ORC系统的效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为应用本发明的ORC系统工作原理图。

图中：1、相变蒸发器，1-1、预热段，1-2、蒸发段，1-3、过热段，1-4、余热侧换热管，1-5、工质侧换热管，1-6、绝热隔板，1-7、相变材料Ⅰ，1-8、相变材Ⅱ，1-9、相变材料Ⅲ，2、膨胀机，3、冷凝器，4、工质泵，5、冷却塔，6、循环水泵。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：