[发明专利]用于通过有机朗肯循环产生能量的设备和方法

权利要求书

1.一种用于通过有机朗肯循环(ORC)产生电能的ORC设备，所述设备包括：

-至少一个热交换器(3)，用于在高温源与有机工作流体之间进行热交换，以加热和蒸发所述有机工作流体；

-至少一个膨胀式涡轮机(4)，被供给从所述热交换器(3)出来的经汽化的有机工作流体，以根据朗肯循环将存在于所述有机工作流体中的热能转换为机械能；

-发电机(5)，所述膨胀式涡轮机(4)被连接至所述发电机(5)；

-至少一个冷凝器(6)，在所述至少一个冷凝器中，从至少一个所述膨胀式涡轮机(4)流出的有机工作流体被冷凝并且输送到至少一个泵(2)；所述有机工作流体接着被供给至所述至少一个热交换器(3)；

所述设备的特征在于，所述膨胀式涡轮机(4)是径向流出式膨胀式涡轮机，并且所述膨胀式涡轮机(4)包括：

固定箱体(7)，其具有轴向入口(15)；

仅一个转子盘(17)，其安装在所述固定箱体(7)中并且绕旋转轴线(X-X)旋转；

至少一个第一系列的转子叶片(22a)和至少一个第一系列的定子叶片(24a)，所述至少一个第一系列的转子叶片(22a)安装在所述转子盘(17)的正面(18)上且围绕所述旋转轴线(X-X)布置，所述至少一个第一系列的定子叶片(24a)安装在所述固定箱体(7)上，面向所述转子盘(17)并且围绕所述旋转轴线(X-X)布置；以及

至少一个轴向级，其安装在所述转子盘(17)的径向外周上。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述膨胀式涡轮机(4)包括：至少一个第二系列的转子叶片(22b，22c)，相对于所述第一系列的转子叶片(22a)布置在径向外部位置处；以及至少一个第二系列的定子叶片(24b，24c)，相对于所述第一系列的定子叶片(24a)布置在径向外部位置处。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述膨胀式涡轮机(4)包括挡板(25)，所述挡板(25)在所述轴向入口(15)处固定地安装在所述固定箱体(7)上并且适于使轴向流朝向所述第一系列的定子叶片(24a)径向偏离。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述挡板(25)具有凸表面(25a)。

5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述挡板(25)在其径向外围部分处承载所述第一系列的定子叶片(24a)。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述转子盘(17)的正面(18)和所述固定箱体(7)的承载所述定子叶片(24a)的面(23)在移动离开所述旋转轴线(X-X)时彼此脱离。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述膨胀式涡轮机(4)包括扩散器(27)，所述扩散器相对于所述定子叶片(24a)和所述转子叶片(22a)放置在径向外部位置处。

8.一种用于通过有机朗肯循环(ORC)产生电能的ORC方法，所述方法包括：

i)通过至少一个热交换器(3)供给有机工作流体以在高温源与所述有机工作流体之间进行热交换，从而加热和蒸发所述有机工作流体；

ii)将从所述热交换器(3)流出的经汽化的有机工作流体供给至至少一个膨胀式涡轮机(4)，以根据朗肯循环将存在于所述有机工作流体中的热能转换为机械能；

iii)将从所述至少一个膨胀式涡轮机(4)流出的有机工作流体供给至至少一个冷凝器(6)，在所述冷凝器(6)中，所述有机工作流体被冷凝；

iv)将从所述冷凝器(6)流出的有机工作流体输送至所述至少一个热交换器(3)；

该方法的特征在于，在步骤ii)中，所述膨胀式涡轮机(4)是径向流出式膨胀式涡轮机，并且所述有机工作流体从所述膨胀式涡轮机的入口(15)至出口(16)所遵循的路线是至少部分地径向流出式路线，并且所述有机工作流体的流穿过安装在转子外周上的轴向级。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述有机工作流体选自包括碳氢氧化物、酮、硅氧烷、氟化材料的组。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述有机工作流体是全氟-2-甲基戊烷、全氟1,3-二甲基环己烷、六甲基二硅氧烷或八甲基三硅氧烷。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述有机工作流体经过所述膨胀式涡轮机(4)的单个转子盘。