[发明专利]一种带有相变储能换热器的朗肯循环系统

说明书

本发明提供一种带有相变储能换热器的朗肯循环系统；所述系统包括依次串接的过热换热器，热功转换设备，冷凝换热器和泵，所述热功转换设备与发电机相连；所述系统还包括相变储能换热器和预热换热器；所述相变储能换热器的一端与所述预热换热器的一端相连，其另一端与所述过热换热器相连；所述预热换热器的另一端连接所述泵。本发明提供的朗肯循环系统将相变储能换热器与现有的朗肯循环技术相结合，保证循环中工质蒸发阶段与传热介质的传热温差较小，并传热温差保持不变，减小了系统火用损。

技术领域

本发明涉及一种朗肯循环系统，具体涉及一种带有相变储能换热器的朗肯循环系统，属于能源与动力技术领域。

背景技术

朗肯循环是一种将热能转化为功的热力学循环。郎肯循环从外界吸收热量，将其闭环的工质加热做功。朗肯循环有以下四个过程：

1、工质被泵压缩，液体会从低压上升至高压，成为高压液；

2、高压液被加热，在恒定压力下，高压液吸收了外部热源成为饱和蒸汽或过热蒸汽；

3、蒸汽膨胀后，会推动涡轮机发电，蒸汽的温度和压力因此减少，并成为湿蒸汽；

4、湿蒸汽然后进入冷凝器，被冷凝成为饱和液体或过冷液体。

相变储能换热器是将相变材料PCM封装于换热器中，外部可对其充热或放热，并且在一定条件下，充放热过程可保持温度恒定。

郎肯循环产生世界上90％的电力，包括几乎所有的太阳能热能，生物质能，煤炭与核能的电站。在太阳能热利用领域，尤其是太阳能热发电领域中，由于太阳辐照的强烈的不连续性和不稳定性，系统的运行也具有强烈的波动性和间歇性。为保证太阳能热利用系统稳定运行，弥补能源的供应和需求之间存在的数量上、形态上、时间和空间上的差异，太阳能热利用系统中一般都带有储热系统。储热系统可将白天的太阳辐照转换为热量储存起来，在没有太阳辐照时再把热量释放出来利用。尤其对于太阳能热发电系统，储热系统的引入不仅可以解决太阳能的可用性与电力需求不匹配的矛盾，对太阳能“移峰填谷”以延长系统发电时间，优化使用可再生能源和提高太阳能在能量利用中的份额和能源效率，而且可以有效地稳定系统运行和提高系统发电效率。

目前太阳能热利用领域中可以选择的储热方式主要包括三种：显热储热、相变潜热储热和化学能储热。基于显热储热的储热系统主要有两种：双罐储热系统和单罐储热系统。双罐储热系统中有一个热罐和一个冷罐，储热时通过泵将冷罐内的液体介质抽出，在其吸收热量后将之存储在热罐内，放热时通过泵将热罐内的高温介质抽出，在其释放热量后将之泵回冷罐。单罐储热系统只有一个储热罐。放热时高温储热工质在罐的顶部被高温泵抽出，经过换热器放热冷却后，由罐底部进入罐内；充热时低温储热工质在罐的底部被低温泵抽出，经过换热器加热后，由罐的顶部进入罐内。

现有双罐及单罐储热系统等均属常规的显热储热技术，在工质的相变过程中，工质温度保持不变，而传热流体的温度逐步降低，此过程中传热温差大，系统火用损大。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种带有相变储能换热器的朗肯循环系统，该朗肯循环系统可分级加热工质，将相变储能换热器应用于工质的蒸发阶段，可保证工质蒸发过程中与传热介质温差保持恒定，减少系统火用损。

本发明提供的技术方案是：一种带有相变储能换热器的朗肯循环系统；所述系统包括依次串接的过热换热器，热功转换设备，冷凝换热器和泵，所述热功转换设备与发电机相连；其改进之处在于：所述系统还包括相变储能换热器和预热换热器；所述相变储能换热器的一端与所述预热换热器的一端相连，其另一端与所述过热换热器相连；所述预热换热器的另一端连接所述泵。

优选的，所述系统还包括蒸发换热器，所述蒸发换热器的两端分别串接第一开关阀后与两端分别串接有第二开关阀的所述相变储能换热器并联。