[发明专利]一种蒸发冷却式有机朗肯循环发电系统

说明书

本发明提供一种蒸发冷却式有机朗肯循环发电系统，包括通过循环管路依次连接的蒸发器、发电机组、蒸发式冷却器与工质泵。本公开用蒸发式冷却器取代了传统的冷凝器和冷却塔，工质蒸气直接在蒸发式冷却器中冷凝，冷却效率高，设备占地面积少，工质行程短，并降低了对冷却水的消耗量。

技术领域

本发明涉及发电系统，特别涉及一种蒸发冷却式有机朗肯循环发电系统。

背景技术

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环。请参考图1，有机朗肯循环发电系统主要由蒸发器100、发电机组200、冷凝器300和工质泵400四大部分组成，其中发电机组200包含膨胀机和与膨胀机连接的发电机。发电原理是工质泵400将液态有机工质压入蒸发器100，有机工质在蒸发器100中从余热热源吸收热量，生成具有一定压力和温度的有机工质蒸气，有机工质蒸气进入发电机组200的膨胀机，驱动膨胀机做功，进而驱动发电机发电。从发电机组200的膨胀机排出的蒸气在冷凝器300中冷却，凝结成液态，最后借助工质泵400重新返回到蒸发器100，如此不断地循环，利用余热进行发电。

专利CN204960995U公开了一种太阳能直接气化有机朗肯循环发电系统，在该系统中，工质蒸气进入冷凝器后与进入冷凝器的冷却水换热，工质蒸气降温变成液态工质，而冷却水温度升高。升温后的冷却水经冷却水泵引入到冷却塔中降温，降温后的冷却水再次回流到冷凝器中。该专利所公开的冷凝方式需要冷凝器与冷却塔相配合，增加了设备投入和占地面积，也增加了一次换热温差。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种蒸发冷却式有机朗肯循环发电系统，包括通过循环管路依次连接的蒸发器、发电机组、蒸发式冷却器与工质泵。

本实施方式的有益效果是工质蒸气直接在蒸发式冷却器中冷凝，减少了一次换热温差；不需要更大的冷却水循环水泵，无需额外设置冷却塔；传统技术中，需要消耗大量的冷却水，而蒸发式冷却器降低了耗水量。

在某些实施方式中，管路上接有省煤器，发电机组的工质蒸气出口与省煤器的气体入口连通，省煤器的气体出口与蒸发式冷却器连通，工质泵的出口与省煤器的液体入口连通，省煤器的液体出口与蒸发器连通。其有益效果是液态工质通过省煤器从发电机组排出的工质蒸气中吸取热量，进一步地利用了余热。

在某些实施方式中，还包括储液罐，储液罐的入口与蒸发式冷却器的出口连通，储液罐的出口与工质泵的入口连通。储液罐用于临时储存蒸发式冷却器排出的液态工质。

在某些实施方式中，蒸发式冷却器包括壳体、盘管和喷淋系统，盘管和喷淋系统设置在壳体内，工质蒸气从盘管上端入口进入盘管，并沿盘管向下运动，喷淋系统将水喷淋在盘管的外壁，水蒸发吸收盘管内工质蒸气的热量而使工质蒸气冷凝为液态工质，液态工质从盘管的下端出口流出，水蒸气从壳体的上端排放。部分喷淋水蒸发而将盘管内的工质蒸气冷凝，蒸发式冷却器的冷却效率高，且喷淋方式降低了耗水量。

在某些实施方式中，喷淋系统位于盘管的上方。水自上而下向盘管喷淋，使水具有较长的蒸发时间，有利于提高蒸发式冷却器的冷凝效率。

在某些实施方式中，盘管自上而下螺旋状盘绕。工质在盘管内具有较长的行程，延长了冷凝时间，有利于提高冷凝效率。

在某些实施方式中，蒸发式冷却器还包括水泵，壳体的底部形成集水槽，水泵用于抽取集水槽内的水供应给喷淋系统。

在某些实施方式中，壳体的上端设有风机，壳体的侧壁设有进气格栅。风机能够将热饱和空气抽走，并带走大量的热量。未蒸发的喷淋水落向集水槽，在喷淋水下落过程中，自进气格栅进入蒸发式冷却器的干冷空气与喷淋水热交换，降低喷淋水的温度，喷淋水进入集水槽后继续参与循环。

在某些实施方式中，蒸发式冷却器还包括脱水器，脱水器设置于风机的进气口下方。脱水器用于收集热饱和空气中的水分。