本實(shí)用新型涉及發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源短缺以及全球環(huán)境問題日趨嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人類利用的50％熱能，最終以低品位廢熱的形式排出。低品位廢熱的溫度一般在200℃左右，包括太陽能、各種工業(yè)廢熱、地?zé)岷秃Ｑ鬁夭顭岬取?/p>

利用低品位廢熱發(fā)電，不但有助于解決能源短缺，還可以解決能源生產(chǎn)中對環(huán)境的熱污染。因此，不斷出現(xiàn)各種對低品廢熱進(jìn)行利用的新技術(shù)。采用有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)原理利用低品位廢熱就是一種對廢熱進(jìn)行有效利用的方法。采用這種方法，能夠?qū)奶枱崮?、各種工業(yè)廢熱、地?zé)岷秃Ｑ鬁夭顭崤懦龅牡推窂U熱轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或者電能，實(shí)現(xiàn)了將低品位能源向高品位能源的轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)對低品位廢熱的有效再利用。有效地開發(fā)低品位能源成為可持續(xù)發(fā)展的重要能源支撐，將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。有機(jī)郎肯循環(huán)的膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，由于工作介質(zhì)受到油的污染使機(jī)組系統(tǒng)工作不夠穩(wěn)定，發(fā)電效率還不夠高，所以，現(xiàn)有的膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)還有待進(jìn)一步的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠穩(wěn)定工作的膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。為解決上述問題，所述膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括：一種膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，包括：發(fā)電機(jī)；膨脹機(jī)，與發(fā)電機(jī)連接，用于使氣體工質(zhì)膨脹，將氣體工質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；回?zé)釗Q熱器，與所述膨脹機(jī)連接，用于對膨脹機(jī)排出的氣體進(jìn)行換熱；油分離器，與所述回?zé)釗Q熱器連接，用于將換熱后的氣體分離成油和氣體工質(zhì)；油泵，與所述油分離器和膨脹機(jī)連接，用于將分離出的油抽回膨脹機(jī)；冷凝器，與所述油分離器和回?zé)釗Q熱器連接，用于將所述油分離器分離出的氣體工質(zhì)進(jìn)行冷凝，形成液體工質(zhì)，所述液體工質(zhì)進(jìn)入回?zé)釗Q熱器與膨脹機(jī)排出的氣體進(jìn)行換熱；蒸發(fā)器，與所述回?zé)釗Q熱器和膨脹機(jī)連接，用于對回?zé)釗Q熱器內(nèi)換熱后的液體工質(zhì)進(jìn)行蒸發(fā)以形成氣體工質(zhì)，所述氣體工質(zhì)被吸入膨脹機(jī)內(nèi)。

可選的，所述冷凝器與回?zé)釗Q熱器之間連接有儲液器和液泵，所述儲液器用于儲存所述冷凝器形成的液體工質(zhì)，所述液泵用于將所述液體工質(zhì)泵入回?zé)釗Q熱器內(nèi)。

可選的，所述儲液器與液泵之間連接有液路過濾器。

可選的，所述蒸發(fā)器與回?zé)釗Q熱器之間連接有預(yù)熱器，用于在蒸發(fā)所述液體工質(zhì)前，對所述液體工質(zhì)進(jìn)行預(yù)熱。

可選的，所述膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)之間通過聯(lián)軸器連接，所述聯(lián)軸器用于跟隨膨脹機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

可選的，所述膨脹機(jī)與回?zé)釗Q熱器之間的管路上連接有消音器。

可選的，所述油分離器底部安裝有集油包，用于儲存由所述油分離器分離出的油，所述油泵從集油包內(nèi)將分離出的油抽回膨脹機(jī)；所述集油包與油泵之間連接有油粗濾器，所述油泵與膨脹機(jī)之間連接有油精濾器。

可選的，還包括回油換熱器，所述回油換熱器一端連接至蒸發(fā)器，另一端與蒸發(fā)器的出氣口或集油包相連。

可選的，所述蒸發(fā)器的出氣口與膨脹機(jī)的排氣口之間連接有旁路管道，所述旁路管道上設(shè)有旁路自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用于在開機(jī)時(shí)調(diào)節(jié)膨脹機(jī)前后的壓力差；所述蒸發(fā)器出氣口與集油包之間連接有油加熱管道，所述油加熱管道上設(shè)有油加熱調(diào)節(jié)閥。

可選的，所述蒸發(fā)器與膨脹機(jī)之間的連接有吸氣自動(dòng)調(diào)節(jié)閥以及氣路過濾器，所述吸氣自動(dòng)調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)吸入膨脹機(jī)內(nèi)的氣體工質(zhì)流量，所述氣路過濾器用于對氣體工質(zhì)進(jìn)行過濾。

本實(shí)用新型的膨脹機(jī)發(fā)電系統(tǒng)采用有機(jī)朗肯循環(huán)原理，并通過回?zé)釗Q熱器對膨脹機(jī)內(nèi)排出的氣體進(jìn)行換熱，充分利用排出氣體的熱能，并通過油分離器對排出氣體進(jìn)行油分離，將分離出的油泵入膨脹機(jī)內(nèi)繼續(xù)利用；而通過冷凝器對分離出的氣體工質(zhì)進(jìn)行冷凝，作為回?zé)釗Q熱器的液態(tài)工質(zhì)，回收膨脹機(jī)排出氣體的熱能，并通過蒸發(fā)器蒸發(fā)，形成氣體工質(zhì)，被吸入膨脹機(jī)內(nèi)膨脹做功，使發(fā)電機(jī)發(fā)電。整個(gè)膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)發(fā)電效率高，系統(tǒng)可靠性更強(qiáng)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式提供的一種膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型提供的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，包括：發(fā)電機(jī)100、膨脹機(jī)101、回?zé)釗Q熱器102、油分離器103、集油包104、油泵105、冷凝器106以及蒸發(fā)器107，各個(gè)器件之間依次按照工質(zhì)的流動(dòng)方向通過管路連接，圖1中各個(gè)部件之間連線表示為連接管路，連線上的箭頭方向標(biāo)識管路內(nèi)的工質(zhì)流動(dòng)方向。

所述發(fā)電機(jī)100與膨脹機(jī)101之間通過聯(lián)軸器110連接，所述聯(lián)軸器用于跟隨膨脹機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。當(dāng)所述膨脹機(jī)101工作時(shí)，所述膨脹機(jī)101轉(zhuǎn)動(dòng)，通過聯(lián)軸器110帶動(dòng)所述發(fā)電機(jī)100發(fā)電。

所述膨脹機(jī)101用于使高溫的氣體工質(zhì)進(jìn)行膨脹，使膨脹機(jī)101轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將所述氣體工質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)100發(fā)電。所述膨脹機(jī)101可以為透平式或螺桿式。所述膨脹機(jī)101包括機(jī)械結(jié)構(gòu)，相鄰機(jī)械結(jié)構(gòu)之間均有油，起到潤滑作用，并且能夠?qū)C(jī)械結(jié)構(gòu)之間因轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦所生成的熱量攜帶出去。

所述回?zé)釗Q熱器102，與所述膨脹機(jī)101連接，用于對膨脹機(jī)101內(nèi)排出的氣體與液體工質(zhì)進(jìn)行換熱，將部分熱能轉(zhuǎn)移給液體工質(zhì)。高溫高壓的氣體工質(zhì)經(jīng)過膨脹機(jī)101時(shí)，會將膨脹機(jī)101內(nèi)由于吸收熱量所蒸發(fā)出的油攜帶出來。因此，膨脹機(jī)101所排出的氣體為氣體工質(zhì)和油的混合氣體。這種混合氣體與氣體工質(zhì)相比，比熱、飽和蒸氣壓、粘度等特性都發(fā)生變化，不利于膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定地運(yùn)行，而只有保持工作介質(zhì)具有穩(wěn)定的特性才能使膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定地運(yùn)行，所以為了使膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地運(yùn)行，必須對工作介質(zhì)進(jìn)行純凈化將油分離出去。而通過所述回?zé)釗Q熱器102將膨脹機(jī)101排出氣體的熱能部分轉(zhuǎn)移至回?zé)釗Q熱器102內(nèi)的液體工質(zhì)中，對熱能進(jìn)行回收，使排出氣體的溫度進(jìn)一步降低，從而便于后續(xù)分離所述排出氣體內(nèi)的油和氣體工質(zhì)。所述回?zé)釗Q熱器102可以為降膜式回?zé)釗Q熱器，提高換熱效率。

所述油分離器103與所述回?zé)釗Q熱器102連接，用于將換熱后的氣體分離成油和氣體工質(zhì)。由于從膨脹機(jī)101內(nèi)排出的氣體經(jīng)過回?zé)釗Q熱器102之后，溫度降低，氣體工質(zhì)與油之間的溶解度隨溫度下降而降低，從而使得氣體工質(zhì)與油易于分離，通過油分離器103之后，所述氣體工質(zhì)與油分離的更為徹底，以提高膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所述換熱后的氣體通過油分離器時(shí)，油的密度比低溫低壓工作介質(zhì)氣體的密度大，這使得油匯集于油分離器的底部。所述油分離器103可以為碰撞式分離器或離心式分離器。

所述油泵105，與所述油分離器103和膨脹機(jī)101連接，用于將油分離器103分離出的油抽回膨脹機(jī)101內(nèi)，繼續(xù)對膨脹機(jī)101內(nèi)的部件起到潤滑以及散熱作用，對蒸發(fā)出的油進(jìn)行回收，以提高整個(gè)膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的效率，更加環(huán)保。本具體實(shí)施方式中，所述油分離器103底部還安裝有集油包104，所述集油包104用于儲存由所述油分離器103分離出的油，油泵105從集油包104內(nèi)抽取分離出的油，避免油泵105直接對油分離器103進(jìn)行抽取而影響油分離效果。

所述冷凝器106，與所述油分離器103和回?zé)釗Q熱器102連接，用于將所述油分離器103分離出的氣體工質(zhì)進(jìn)行冷凝，進(jìn)一步降低氣體工質(zhì)的溫度，以達(dá)到氣體工質(zhì)的液化點(diǎn)，形成液體工質(zhì)，并使所述液體工質(zhì)進(jìn)入回?zé)釗Q熱器102與膨脹機(jī)101的排出氣體進(jìn)行換熱。膨脹機(jī)101排出氣體將熱量轉(zhuǎn)移給液體工質(zhì)，從而通過所述液體工質(zhì)對膨脹機(jī)101排出氣體的熱能進(jìn)行回收，使得液體工質(zhì)的溫度提高，便于后續(xù)對液體工質(zhì)進(jìn)行加熱和蒸發(fā)，提高了能量利用率。

所述蒸發(fā)器107，與所述回?zé)釗Q熱器102和膨脹機(jī)101連接，用于對回?zé)釗Q熱器102內(nèi)換熱后的液體工質(zhì)進(jìn)行蒸發(fā)以形成高溫高壓的氣體工質(zhì)，所述氣體工質(zhì)被吸入膨脹機(jī)101內(nèi)，進(jìn)行膨脹并將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使發(fā)電機(jī)發(fā)電。所述蒸發(fā)器107可以為降膜式蒸發(fā)器、滿液式蒸發(fā)器或干式蒸發(fā)器。

上述膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，通過高溫高壓的氣體工質(zhì)在膨脹機(jī)101內(nèi)膨脹帶動(dòng)發(fā)電機(jī)100發(fā)電，然后排出氣體經(jīng)過回?zé)釗Q熱器102與液態(tài)工質(zhì)換熱后，溫度下降，再經(jīng)過油分離器103將排出氣體分離成油和氣體工質(zhì)，其中分離出的油被油泵抽回膨脹機(jī)101內(nèi)循環(huán)利用，而分離出的氣體工質(zhì)經(jīng)過冷凝器106冷卻為液態(tài)工質(zhì)，并進(jìn)入回?zé)釗Q熱器102內(nèi)作為與膨脹機(jī)101內(nèi)排出氣體的換熱的液態(tài)工質(zhì)，吸收氣態(tài)工質(zhì)的熱量，后進(jìn)入蒸發(fā)器107被蒸發(fā)成高溫高壓的氣態(tài)工質(zhì)，被膨脹機(jī)101吸入，進(jìn)一步將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而完成一個(gè)循環(huán)。上述膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)循環(huán)利用氣體工質(zhì)以及油的能量，并循環(huán)利用，而且將膨脹機(jī)101排出的氣體中的氣體工質(zhì)和油充分分離，以提高發(fā)電效率和系統(tǒng)的可靠性。

請參考圖2，為本實(shí)用新型另一具體實(shí)施方式的膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

在該膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，所述膨脹機(jī)101與回?zé)釗Q熱器102之間的管路上連接有消音器201，膨脹機(jī)101排出的氣體經(jīng)過所述消音器201進(jìn)行排氣消音，減少所述膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)的噪音。所述消音器201還連接至所述油分離器103，降低所述油分離器103的噪音。

所述集油包202與油泵105之間連接有油粗濾器202，所述油泵105與膨脹機(jī)101之間連接有油精濾器203，所述油粗濾器202用于過濾油中較大的雜質(zhì)，油經(jīng)過所述油粗濾器202的流速較快，利于油泵105進(jìn)行抽?。凰鲇途珵V器203用于進(jìn)一步過濾較細(xì)小的雜質(zhì)，提高進(jìn)入膨脹機(jī)101內(nèi)的油的純凈度，避免雜質(zhì)進(jìn)入影響膨脹機(jī)101工作。

所述冷凝器106與回?zé)釗Q熱器102之間連接有儲液器204和液泵206，所述儲液器204用于儲存所述冷凝器106形成的液體工質(zhì)，所述液泵206用于將所述液體工質(zhì)泵入回?zé)釗Q熱器102內(nèi)。所述液體工質(zhì)在儲液器204內(nèi)留存，可以使得較大質(zhì)量的雜質(zhì)在儲液器204底部沉積，避免進(jìn)入液泵206內(nèi)。所述儲液器204與液泵206之間連接有液路過濾器205，用于對儲液器204流出的液體工質(zhì)進(jìn)行過濾，避免雜質(zhì)進(jìn)入液泵206以及回?zé)釗Q熱器102內(nèi)。

所述蒸發(fā)器107與回?zé)釗Q熱器102之間還連接有預(yù)熱器207，所述預(yù)熱器207用于在蒸發(fā)所述液體工質(zhì)前，對所述液體工質(zhì)進(jìn)行預(yù)熱，以降低所述蒸發(fā)器107將液體工質(zhì)蒸發(fā)的時(shí)間，提高效率。

所述蒸發(fā)器107與膨脹機(jī)101之間還連接有氣路過濾器208，用于對蒸發(fā)器107排出的氣體工質(zhì)在進(jìn)入膨脹機(jī)101之前，進(jìn)行過濾，以去除所述氣體工質(zhì)內(nèi)的雜質(zhì)。

該具體實(shí)施方式中，所述膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)還包括回油換熱器209，所述回油換熱器209一端連接至蒸發(fā)器107，具體的連接至所述蒸發(fā)器107的底部，另一端與蒸發(fā)器107的出氣口連接。由于蒸發(fā)器107為機(jī)械結(jié)構(gòu)，在工作過程中會產(chǎn)生回油，以及液體工質(zhì)中未被分離的油在蒸發(fā)過程中也會產(chǎn)生回油，回油經(jīng)過熱虹吸或壓差方式，被從蒸發(fā)器107出氣口引導(dǎo)進(jìn)入回油換熱器209內(nèi)，使回油的溫度下降，并經(jīng)過回油換熱器209進(jìn)入蒸發(fā)器107內(nèi)被繼續(xù)利用。在本實(shí)用新型另一具體實(shí)施方式中，所述回油換熱器209的另一端還可以連接至集油包104，將通過回油換熱器209的油引入所述集油包104內(nèi)，后續(xù)進(jìn)入膨脹機(jī)101內(nèi)被繼續(xù)利用，從而提高效率。

請參考圖3，為本實(shí)用新型另一具體實(shí)施方式的膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

基于上述具體實(shí)施方式，在該具體實(shí)施方式中，所述蒸發(fā)器107的出氣口與膨脹機(jī)101的排氣口之間連接有旁路管道，所述旁路管道上設(shè)有旁路自動(dòng)調(diào)節(jié)閥302，用于在開機(jī)時(shí)調(diào)節(jié)膨脹機(jī)101前后的壓力差，當(dāng)膨脹機(jī)101前后壓差過大時(shí)，所述旁路自動(dòng)調(diào)節(jié)閥302自動(dòng)打開，蒸發(fā)器107排出的氣體工質(zhì)部分分流至膨脹機(jī)101的排氣口，從而減小膨脹機(jī)101前后壓差，當(dāng)膨脹機(jī)101前后壓差降到一定值后，所述旁路自動(dòng)調(diào)節(jié)閥302自動(dòng)關(guān)閉。

所述蒸發(fā)器107出氣口與集油包104之間還可以連接有油加熱管道，所述油加熱管道上設(shè)有油加熱調(diào)節(jié)閥303。所述集油包104內(nèi)設(shè)有管道，與所述油加熱管道連通，當(dāng)所述油加熱調(diào)節(jié)閥303打開，部分高溫氣體工質(zhì)進(jìn)入所述油加熱管道至集油包104，對集油包104內(nèi)的油進(jìn)行加熱，以減小集油包104內(nèi)的油的粘滯度，便于油泵105抽取集油包104內(nèi)的油。所述加熱管道還可以與所述消音器201連通，使得經(jīng)過集郵包104的氣體工質(zhì)再次進(jìn)入消音器201內(nèi)，與經(jīng)過消音器201的由膨脹機(jī)101排出的氣體混合，再次進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。所述油加熱調(diào)節(jié)閥303可以控制油加熱管道內(nèi)的氣體流量，以控制對集油包104內(nèi)的油的加熱程度，以控制油溫。

所述蒸發(fā)器107與膨脹機(jī)101之間還可以連接吸氣自動(dòng)調(diào)節(jié)閥301，所述吸氣自動(dòng)調(diào)節(jié)閥301用于根據(jù)膨脹機(jī)101內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)吸入膨脹機(jī)內(nèi)的氣體工質(zhì)流量。該具體實(shí)施方式中，所述吸氣自動(dòng)調(diào)節(jié)閥301設(shè)置于蒸發(fā)器107與氣路過濾器208之間，在本實(shí)用新型的其他具體實(shí)施方式中，所述吸氣自動(dòng)調(diào)節(jié)閥301還可以設(shè)置于氣路過濾器208與膨脹機(jī)101之間。

綜上，本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)采用有機(jī)朗肯循環(huán)原理，并通過回?zé)釗Q熱器對膨脹機(jī)內(nèi)排出的氣體進(jìn)行換熱，充分利用排出氣體的熱能，并通過油分離器對排出氣體進(jìn)行油分離，將分離出的油泵入膨脹機(jī)內(nèi)繼續(xù)利用；而通過冷凝器對分離出的氣體工質(zhì)進(jìn)行冷凝，作為回?zé)釗Q熱器的液態(tài)工質(zhì)，回收膨脹機(jī)排出氣體的熱能，并通過蒸發(fā)器蒸發(fā)，形成氣體工質(zhì)，被吸入膨脹機(jī)內(nèi)膨脹做功，使發(fā)電機(jī)發(fā)電。整個(gè)膨脹發(fā)電機(jī)系統(tǒng)發(fā)電效率高，系統(tǒng)可靠性強(qiáng)。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。