[发明专利]一体式发电系统及发电方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电技术领域，特别涉及一体式发电系统及发电方法。

背景技术

随着环境问题日益受到关注，如何提高能源的利用率，减少环境污染已经成为研究热点。在工业生产中经常会产生一些废热，通过有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)可以回收这些废热进行发电，实现能源的重复利用，提高能源的利用率。在有机朗肯循环中，高压工质在膨胀机中膨胀驱动透平转动，进而使透平带动发电机转动进行发电，为了防止有害、易燃易爆或影响环境的工质从膨胀机的轴端泄露或混入空气对环境或用户造成危害，目前一般采用膨胀机与发电机一体式设计。

由于轴流透平相对于向心透平具有成本低、功率高的特点，所以目前一体式设计的膨胀机与发电机中一般采用轴流透平膨胀机。

目前一体式设计的膨胀机与发电机，将轴流透平膨胀机与发电机集成到一起后，轴流透平膨胀机的旋转轴以悬臂的形式对轴流透平进行支撑，当轴流透平的转速较高时，旋转轴由于较大的径向位移而发生较强的振动，导致轴流透平膨胀机及发电机的工作稳定性较低。

发明内容

本发明实施例提供了一体式发电系统及发电方法，能够减小旋转轴的振动强度。

本发明实施例提供了一体式发电系统，包括：轴流透平膨胀机及发电机；

所述轴流透平膨胀机的轴流透平与所述发电机的转子固定在同一根旋转轴上，所述轴流透平在外部输入的工质的驱动下带动所述旋转轴及所述转子转动；

所述轴流透平膨胀机的壳体与所述发电机的壳体固定连接，所述旋转轴通过至少两个径向轴承固定于所述轴流透平膨胀机的壳体与所述发电机的壳体内部，其中，所述至少两个径向轴承中的第一径向轴承固定于所述旋转轴的第一轴端，所述至少两个径向轴承中的第二径向轴承固定于所述旋转轴的第二轴端。

在本发明一个优选实施例中，

所述轴流透平膨胀机的工质输出端与所述转子相邻。

在本发明另一个优选实施例中，

所述轴流透平膨胀机的工质输入端与所述转子相邻，且所述轴流透平膨胀机的工质输出端位于所述旋转轴的延长线上。

在本发明一个优选实施例中，

所述发电机包括：永磁直驱发电机或励磁发电机。

其中，

当所述发电机为永磁直驱发电机时，所述发电机的壳体的壳壁上设置有冷却通道，所述冷却通道用于传输冷却介质，以对所述永磁直驱发电机进行冷却，其中，

所述冷却通道以螺旋的形式或以至少两条环形通道并行的形式设置于所述发电机的壳体的壳壁上。

优选地，进一步包括：凝汽器；

所述凝汽器分别与所述冷却通道及所述轴流透平膨胀机相连；

所述凝汽器，用于对所述轴流透平膨胀机输出的所述工质进行冷凝，形成液态工质；

所述冷却通道，用于传输所述凝汽器形成的所述液态工质，以通过所述液态工质对所述永磁直驱发电机进行冷却。

在本发明一个优选实施例中，

所述轴流透平包括：单级轴流透平或多级轴流透平。

在本发明一个优选实施例中，

该一体式发电系统进一步包括：至少一个轴向轴承；

所述轴向轴承的内圈与所述旋转轴固定连接，所述轴向轴承的外圈与所述轴流透平膨胀机的壳体或所述发电机的壳体固定连接，用于对所述旋转轴的轴向位置进行固定。

在本发明一个优选实施例中，

所述径向轴承包括：滚动轴承、滑动轴承或电磁轴承。

其中，

当所述径向轴承为电磁轴承时，进一步包括：至少两个停车轴承；

所述停车轴承固定于所述轴流透平膨胀机的壳体或所述发电机的壳体上，与所述径向轴承相邻，并与所述旋转轴相连；

所述停车轴承，用于在所述电磁轴承没有正常工作时对所述旋转轴的径向位置进行限定。

在本发明一个优选实施例中，

该一体式发电系统进一步包括：密封圈；

所述密封圈与所述旋转轴相连，位于所述轴流透平膨胀机的壳体与所述发电机的壳体的连接处，用于对所述轴流透平膨胀机的壳体内的所述工质进行密封，其中，

所述密封圈包括：迷宫密封圈、梳式密封圈、刷式密封圈、气密封装置、填料密封装置及机械密封装置中的任意一种。

本发明实施例还提供了一种利用上述任意一种一体式发电系统进行发电的方法，所述发电机的定子固定于所述发电机的壳体内部，包括以下步骤：