[发明专利]半封闭螺杆式余热发电系统

说明书

本发明公开了一种半封闭螺杆式余热发电系统，包括：工质循环回路，工质循环回路中依次接入工质泵、蒸发器、半封闭螺杆式膨胀发电机、油分离器、冷凝器并接回工质泵；回油管路，回油管路从蒸发器的回油口接入油分离器；膨胀机供油管路，膨胀机供油管路从油分离器通过油泵接入半封闭螺杆式膨胀发电机；换热装置。本发明不需联轴器，不需要轴封；不需风扇冷却，增加发电效。蒸发器最大限度降低热水出口温度，提升发电功率。把润滑油从蒸发器回到油分离器中。通过换热装置后将蒸发器中液态冷媒蒸发，防止液态冷媒进入油分，影响供油和系统可靠性。换热后的润滑油温度降低，可以降低膨胀机排气温度，保证螺杆转子和轴承的冷却。

技术领域

本发明涉及一种半封闭螺杆式余热发电系统。

背景技术

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)为温差循环发电系统，主要用于将中、低阶的热能转换为电力。应用的范围包含：工业余热、地热温泉、太阳热能、生物质热能、低温冷能、海洋洋流温差等。因应不同的热源温度范围，可搭配合适的工作流体(高温工质R245fa，低温工质R134a)，达到最佳热能转换电能的效益。

目前，市场螺杆式余热发电机组多为开启螺杆式发电机组，开启螺杆式发电机组主要问题如下：需要联轴器连接发电机和开启式螺杆膨胀机，存在安装复杂和性能衰减等问题；发电机或螺杆膨胀机需安装轴封，老化后易引起工质泄漏和性能衰减；一般为风冷式发电机，需安装散热风扇，敞开式舱室内,噪声较大，高原耐受性差，影响发电效率和发电机的耐久运行。

同时，发电机组的润滑油在系统中，可以对螺杆式膨胀机的轴承和转子进行冷却。润滑油可能从油分/油箱中，迁移到冷凝器或蒸发器中，需要及时的将润滑油从蒸发器中回到油分/油箱中，保证系统运行所需的润滑油。而且，液态冷媒进入油分，影响供油和系统可靠性，回油的温度高提高了膨胀机排气温度，不利于螺杆转子和轴承的冷却。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术温差循环发电系统结构复杂容易失效，发电效率低，且供油和系统可靠性差，回油温度过高的缺陷，提供一种半封闭螺杆式余热发电系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种半封闭螺杆式余热发电系统，其特点在于，所述半封闭螺杆式余热发电系统包括：

工质循环回路，所述工质循环回路中依次接入工质泵、蒸发器、半封闭螺杆式膨胀发电机、油分离器、冷凝器并接回所述工质泵；

回油管路，所述回油管路从所述蒸发器的回油口接入所述油分离器；

膨胀机供油管路，所述膨胀机供油管路从所述油分离器通过油泵接入所述半封闭螺杆式膨胀发电机；

换热装置，所述换热装置一侧接入所述回油管路，另一侧接入所述工质循环回路或者所述膨胀机供油管路，所述换热装置用于所述回油管路与所述工质循环回路中的高温气态工质或者所述膨胀机供油管路中的高温润滑油进行换热。

本方案使用半封闭螺杆式膨胀发电机，膨胀机和发电机转子同轴，因此不需联轴器；膨胀机和发电机在同一腔体内，不需要轴封；膨胀机出气冷却发电机，不需风扇冷却，增加发电效率。

本方案的蒸发器和回油管路的设置后，蒸发器最大限度降低热水出口温度，提升发电功率。蒸发器在工质和润滑油混合的油含量最高处设计回油口，把润滑油从蒸发器回到油分离器中。通过换热装置后将蒸发器中液态冷媒蒸发，防止液态冷媒进入油分，影响供油和系统可靠性。换热后的回油管路中的润滑油温度降低，可以降低膨胀机排气温度，保证螺杆转子和轴承的冷却。

较佳地，所述换热装置为油冷却器，所述油冷却器一侧接入所述回油管路，另一侧接入所述膨胀机供油管路，所述油冷却器用于所述回油管路与所述膨胀机供油管路中的高温润滑油进行换热。