[发明专利]替代混合工质的叠合有机朗肯循环及其调节方法

说明书

本发明公开一种替代混合工质的叠合有机朗肯循环及其调节方法，以提高循环对外界热源与冷源的调节性、适应性和提高系统的发电能力。如双工质的叠合有机朗肯循环，系统具体连接与工作流程为：蒸发器、膨胀机A、冷凝器、工质泵A串接构成有机朗肯循环‑‑循环1。蒸发器、膨胀机B、冷凝器、工质泵B构成另一有机朗肯循环‑‑循环2。循环1与循环2采用临界温度不同的工质。不同于混合工质有机朗肯循环，叠合循环中各循环及工质彼此独立，其运行工况(蒸发器温度、冷凝温度与循环流量)可以独立调节，以提高循环的调节性和对外界热源/冷源的传热匹配性及适应性，和提高循环的性能(加热量和热效率)。

技术领域

本发明属于中低温热源发电技术领域，具体涉及一种替代混合工质的叠合有机朗肯循环及其调节方法，由临界温度不同的工质有机朗肯循环叠加构成叠合循环，以代替混合工质有机朗肯循环，以提高循环的发电能力和对外界热源与冷源的适应性。

背景技术

在中低温热能的利用与转换中，有机朗肯循环是一种有效的技术措施。现有的中低温热能资源主要是有限热源，即随着热能的利用，其温度会逐步降低；而循环工质的吸热过程存在单相(液相)向两相(气-液)的变化，与热源的单相变化存在很大的传热不匹配，造成循环的热效率低和较高的有效能损失。目前有采取双级循环方式，但这类循环构型大多采取了热源的梯级加热方式，先后加热高温循环与低温循环，这种方式虽然提高了循环的加热量，提高了做功能力，但循环的热效率降低了。因此，在提高循环加热量同时，不降低循环的热效率、甚至提高热效率有很高的意义和应用价值。非共沸混合工质的两相区具有温度滑移特征，可以改善和增大传热过程中的传热匹配性，但其有传热系数低、工质泄露等相关问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中常规有机朗肯循环与混合工质有机朗肯循环的不足，提出一种替代混合工质的叠合有机朗肯循环及其调节方法，由临界温度不同的工质有机朗肯循环叠加构成叠合循环。不同于混合工质有机朗肯循环，叠合循环中各循环及工质彼此独立，其运行工况(蒸发器温度、冷凝温度与循环流量)可以独立调节，以提高循环与热源/冷源的传热匹配性，提高循环性能(加热量和热效率)，和提高循环对外界热源与冷源的适应性。

为实现上述目的，本发明具体提出的技术方案是替代混合工质的叠合有机朗肯循环，系统具体连接方法为：

由蒸发器、膨胀机A、冷凝器、工质泵A构成循环回路1(循环1)；

由蒸发器、膨胀机B、冷凝器、工质泵B构成循环回路2(循环2)。

本发明的第二个技术方案是替代混合工质的叠合有机朗肯循环的调节方法，包括如下步骤：

1)循环1：冷凝器出口的饱和液态工质经由工质泵A加压到蒸发压力，然后进入蒸发器被加热到饱和气体状态，工质进入膨胀机A做功带动发电机发电，膨胀机A出口的乏汽进入冷凝器冷凝后进入工质泵A，形成循环回路1。

2)循环2：冷凝器出口的饱和液态工质经由工质泵B加压到蒸发压力，然后进入蒸发器被加热到饱和气体状态，进入膨胀机B做功带动发电机发电，膨胀机B出口的乏汽进入冷凝器冷凝后进入工质泵B，形成循环回路2。

3)叠合循环的各循环及工质彼此独立，其运行工况(蒸发器温度、冷凝温度与循环流量)可以独立调节，以提高循环与热源/冷源的传热匹配性，提高循环性能(加热量和热效率)，和提高循环对外界热源与冷源的适应性。

本发明的有益效果是：本发明提出采用叠合有机朗肯循环，代替非共沸混合工质有机朗肯循环，以提高循环与热源/冷源的传热匹配性，提高循环性能(加热量和热效率)，和提高循环对外界热源与冷源的适应性。