[发明专利]一种实现多能互补型分布式能源系统余热梯级利用的有机朗肯循环发电系统及方法

说明书

本发明涉及一种实现多能互补型分布式能源系统余热梯级利用的有机朗肯循环发电系统及方法，本系统包括发电机、膨胀机、冷凝器、工质储存罐、工质循环泵、高温余热系统、中温余热系统、低温余热系统和冷却水系统；高温蓄热罐、中温蓄热罐和低温蓄热罐均与多能互补型分布式能源系统连接；预热器、蒸发器、过热器、膨胀机、冷凝器、工质储存罐和工质循环泵通过连接管路首尾依次连接，并在过热器和膨胀机之间的连接管路上安装主调节阀；所述发电机和膨胀机连接；本系统对余热资源品位的梯级分类利用，将多能互补型分布式能源系统的余热分为高温、中温和低温余热，并将能源系统的富余冷冻水用于冷却有机朗肯循环乏汽，提升有机朗肯循环发电系统出力。

技术领域

本发明涉及分布式能源余热利用领域，具体地讲，涉及一种实现多能互补型分布式能源系统余热梯级利用的有机朗肯循环发电系统，尤其适用于具有不同品质余热资源的多能互补型分布式能源系统及方法。

背景技术

目前，分布式能源发电已经成为电力行业供给侧结构性改革的重要举措，它具有接近用户、调节灵活、能源利用率高、环境友好等特点。根据“温度对口、梯级利用”的科学用能思想，内燃机分布式能源系统的能源利用率可达70%以上。即使如此，分布式能源系统的低温余热仍有可以深入挖掘的空间。

有机朗肯循环是一种常见的低温余热回收技术，多能互补型分布式能源系统往往具多种温度梯度的低温余热。例如内燃机、燃气轮机、微型燃机等原动机排烟经烟气型溴化锂、余热锅炉热量回收后，仍具有120-170℃的高温余热；内燃机缸套水具有80-90℃中温余热；烟气-热水换热器回收烟气余热可获得40-70℃的低温余热。各种形式的太阳能热量收集系统也可收集40-200℃的余热资源。

在有机朗肯循环系统中，提升吸热温度和降低放热温度都可以提升有机朗肯循环出力，但是目前对有机朗肯循环系统的研究多集中在两种余热资源耦合互补的有机朗肯循环系统研究上，例如公开号为CN109139157A的专利申请：一种基于有机朗肯循环的太阳能与地热能耦合的发电系统装置，该装置由太阳能集热、地热水、有机朗肯循环、以及冷却水循环等4个子系统组成，能够有效提高系统运行效率和稳定性；此外也有考虑对有机朗肯循环有机工质实现多级加热的，例如公开号为CN108954907A的专利申请：一种生物质和地热能互补有机朗肯循环分布式能源系统，该专利申请中集成了生物质有机朗肯循环和地源热泵两种能源技术，通过系统互补集成实现了两种能源高效利用，总能效率高达70％以上。但是目前还没有一种发电系统是针对多能互补型分布式能源系统本身具有丰富的余热、余冷资源这一特点而设计的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、系统完善、针对多能互补型分布式能源系统本身具有丰富的余热、余冷资源这一特点而设计的实现多能互补型分布式能源系统余热梯级利用的有机朗肯循环发电系统。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种实现多能互补型分布式能源系统余热梯级利用的有机朗肯循环发电系统，包括发电机、膨胀机、冷凝器、工质储存罐和工质循环泵；其特征在于：还包括高温余热系统、中温余热系统、低温余热系统和冷却水系统；所述高温余热系统由高温蓄热罐、一号隔离阀、过热器和一号循环泵首尾依次连接构成；所述中温余热系统由中温蓄热罐、二号隔离阀、蒸发器和二号循环泵首尾依次连接构成；所述低温余热系统由低温蓄热罐、三号隔离阀、预热器和三号循环泵首尾依次连接构成；所述高温蓄热罐、中温蓄热罐和低温蓄热罐均与多能互补型分布式能源系统连接；所述预热器、蒸发器、过热器、膨胀机、冷凝器、工质储存罐和工质循环泵通过连接管路首尾依次连接，并在过热器和膨胀机之间的连接管路上安装主调节阀；所述发电机和膨胀机连接；所述冷却水系统包括冷却塔、一号冷却泵、二号冷却泵、一号三通阀、二号三通阀和蓄冷罐；所述冷凝器具有冷却水出口和冷却水进口；所述冷却塔和蓄冷罐均具有进口和出口；冷凝器的冷却水出口、冷却塔的进口和蓄冷罐的进口分别接通至一号三通阀的三个接口；冷凝器的冷却水进口、一号冷却泵的出口和二号冷却泵的出口分别接通至二号三通阀的三个接口；所述冷却塔的出口与一号冷却泵的进口接通；所述蓄冷罐的出口与二号冷却泵的进口接通。