[实用新型]一种采用直线发电机的梯级回收低温废热发电系统

说明书

本实用新型公开了一种采用直线发电机的梯级回收低温废热发电系统，包括若干多级活塞膨胀‑直线发电机余热回收发电子系统；各级活塞膨胀‑直线发电机余热回收发电子系统均包括废热蒸发器及若干发电模块，同一级活塞膨胀‑直线发电机余热回收发电子系统中的各发电模块依次分布，各发电模块均包括活塞膨胀‑直线发电机系统、换热器及储液器，活塞膨胀‑直线发电机系统的工质出口与换热器的放热侧入口相连通，换热器的放热侧出口与储液器的入口相连通，该系统能够利用活塞膨胀‑直线发电机系统实现低温余热发电的梯级回收利用。

技术领域

本实用新型涉及一种低温废热回收发电系统，涉及一种采用直线发电机的梯级回收低温废热发电系统。

背景技术

低温废热热源大量存在，在工业的各个方面，例如电力、化工、冶金、加工、制造等等。废热的形式很多，例如烟气、废水、冷却水等等。这些热源的热量巨大，但是由于温度较低，通常在200度以下，往往难以加以利用。虽然可以将这些热量通过换热的形式来供热采暖，但在夏季无需供暖是这些热量仍然浪费。目前也有一些低温余热回收发电装置，最常见有有机朗肯循环(ORC)余热回收发电系统，这目前来说这些系统都存在一些问题，使其难以大幅推广应用。存在的主要问题是，由于热源温度低，限制了ORC系统的效率，较低的效率下使ORC系统的成本显得很高，系统的投资回收期很长，很多企业不愿意采用。主要原因在于，一方面，余热热源规模往往不大，常常遇到几百kW或几十kW这个量级的热源，针对这个量级的热源，ORC系统中的透平尺寸将变的比较小，否则必须采用效率较低且成本较高的高速电机，在这种条件下，ORC透平的效率往往不高，这进一步限制了余热回收发电的利润空间。同时，即便透平设计在3000rpm转速下，旋转机械的动密封是ORC系统面临的一个难题，常规的轴封系统无法避免0泄漏，一旦有泄漏就意味着有机工质的经济损失，若更采用高级的密封系统，例如干气密封等则成本的增加将使系统面临更大的挑战。另一方面，目前的ORC系统多采用向心式或轴流式透平，无论哪种透平的加工成本都很高。同时，为了保证透平正常工作，透平进出口需要保证相对较高的压差，压差越大则透平的膨胀比越大，透平的做功能力越强，系统热效率越高，则系统必须采用泵等设备进行增压。因此，余热回收发电领域亟待出现更加物美价廉的新技术打破目前ORC系统面临的困境。

直线发电机几乎是与旋转发电机同时出现的发电机形式，只是旋转发电机在高速运动情况下更加适用，后来直线发电只有在特殊情况下才被采用。近年来随着对于波浪能等新能源的开发和利用直线发电机再次被重视。直线发电机在相对较低频率的运动条件下也可以保持较高的效率，这是旋转发电机所无法做到的，同时在配备弹簧和活塞等做功部件后，活塞膨胀-直线发电机系统可以利用很低压差，很低温差的气流发电，这是普通的透平及普通发电机所无法做到的。并且这种活塞膨胀-直线发电机系统已经被广泛研究和应用。活塞膨胀-直线发电机系统的这些特点给低温余热发电带来的新的契机。

但是单级活塞膨胀-直线发电机系统在可以利用低压差工质发电的同时，也限制了每一级发电系统回收利用热量的温度范围，每一级压差越小回收利用热量的温度范围越小。因此在实际应用时，可能需要多级活塞膨胀-直线发电机子系统组合起来回收废热热源热量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种采用直线发电机的梯级回收低温废热发电系统，该系统能够利用活塞膨胀-直线发电机系统实现低温余热发电的梯级回收利用。

为达到上述目的，本实用新型所述的采用直线发电机的梯级回收低温废热发电系统包括若干多级活塞膨胀-直线发电机余热回收发电子系统；

各级活塞膨胀-直线发电机余热回收发电子系统均包括废热蒸发器及若干发电模块，同一级活塞膨胀-直线发电机余热回收发电子系统中的各发电模块依次分布，各发电模块均包括活塞膨胀-直线发电机系统、换热器及储液器，活塞膨胀-直线发电机系统的工质出口与换热器的放热侧入口相连通，换热器的放热侧出口与储液器的入口相连通；