[发明专利]结合闪蒸的有机朗肯循环提高发电能力的系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种结合闪蒸的有机朗肯循环以提高发电能力的系统。系统具体连接与工作流程为：回热器、预热器、蒸发器、膨胀机、冷凝器、工质泵串接构成有机朗肯循环回路一。回热器、预热器、闪蒸罐、膨胀机、节流阀，冷凝器，工质泵，构成闪蒸循环回路二。预热器出口工质分为两个回路：常规有机朗肯循环和闪蒸循环回路；并且通过调节一、二回路的质量流量比例，来调节工质吸热部分的传热窄点位置，使传热窄点下移，降低热源的出口温度，增大热源的放热量，以提高循环的做功能力。

技术领域

本发明属于中低温热源发电技术领域，具体涉及一种在常规有机朗肯循环系统的基础上增闪蒸循环，并能调节传热窄点以提高有机朗肯循环发电能力的系统及其控制方法。

背景技术

在中低温能源的利用中，有机朗肯循环是技术上最可行的方法之一。中低温能源都是有限热源，随着能量的传递热源温度会逐步降低，这样就限制了循环工质的蒸发温度。同时由于单相热源的线性变化与循环工质吸热过程的非线性变化引起了很大的温度不匹配，造成低热效率和较高有效能的损失。因此，改善循环外换热过程的传热匹配性，和降低热源的出口温度，即提高热源的供热量，可以提高有机朗肯循环的做功能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结合闪蒸的有机朗肯循环以提高发电能力的系统及其控制方法。在常规有机朗肯循环基础上，增设一闪蒸循环回路，在预热器出口工质分为两回路：一路为常规有机朗肯循环，另一路为闪蒸循环回路；并且通过改变两回路的质量流量比例调节吸热过程的传热窄点。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是一种结合闪蒸的有机朗肯循环以提高发电能力的系统，在预热器出口分为两个回路，系统具体连接方法为：

回热器、预热器、蒸发器、膨胀机、冷凝器、工质泵串接构成有机朗肯循环回路一；

回热器、预热器、闪蒸罐、膨胀机、节流阀、冷凝器、工质泵构成闪蒸循环回路二。

本发明的第二个技术方案是结合闪蒸的有机朗肯循环以提高发电能力的系统的控制方法，包括如下步骤：

1)冷凝器出口的饱和液态工质经由工质泵加压到蒸发压力，然后进入回热器与预热器被加热到饱和液体状态；

2)该状态下工质分流成两部分质量流量不同的工质流：

一部分流经回路一通过蒸发器加热蒸发；

另一部分流经回路二，作为闪蒸循环的流体；

3)进入蒸发器的流体被加热到饱和气体(或过热气)，然后进入膨胀机A做功带动发电机发电；膨胀后的工质进入冷凝器冷却。

上述工作流程2)中闪蒸循环流体进入闪蒸罐中闪蒸，闪蒸后的气体进入膨胀机B膨胀做功发电，膨胀机A、膨胀机B发电机同轴连接。排气进入冷凝器冷凝；闪蒸后的饱和液体工质进入回热器与工质泵出口的工质进行换热，再节流阀节流后进入冷凝器。

4)各路工质进入冷凝器进行冷却和冷凝，再经工质泵加压进入回热器形成一个循环过程。

本发明的有益效果是：预热器出口工质分为一、二两个回路：常规有机朗肯循环和闪蒸循环回路；并且通过调节一、二回路工质流量的比例，调节吸热部分工质的传热窄点位置，使传热窄点下移，降低热源的出口温度，增大热源的放热量和工质与热源的传热匹配性，以提高循环的做功能力。

附图说明

图1为本发明系统示意图；

图2为本发明系统的工质温熵图。

附图1标记：1-蒸发器，2-膨胀机A，3-闪蒸罐，4-膨胀机B，5-节流阀，6-冷凝器，7-工质泵，8-回热器，9-预热器，10-发电机。

具体实施方式