本發(fā)明涉及有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙噴射式ORC系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會的日益發(fā)展，能源的緊缺是擺在人類面臨的一大難題，新能源的開發(fā)和廢熱的回收利用是解決能源危機(jī)的重要途徑。在眾多可再生能源利用和廢熱回收的途徑中，ORC(有機(jī)朗肯循環(huán))以其結(jié)構(gòu)簡單，溫度適用范圍較大，應(yīng)用技術(shù)也比較成熟的特點(diǎn)，被學(xué)者們認(rèn)為是最具有應(yīng)用前景的熱功轉(zhuǎn)化技術(shù)。全世界超過九成的可利用廢熱僅適用于10-250kW的系統(tǒng)規(guī)模，而家庭用戶端也只需求千瓦級左右的電能，因此，小型化是ORC系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢。

工質(zhì)泵是ORC系統(tǒng)中的重要組成部分，主要功能是對工質(zhì)進(jìn)行加壓和輸送，但是由于小型工質(zhì)泵的效率都偏低，一般只有7-20％左右，這使得其耗功較大。在小型化ORC中，膨脹機(jī)輸出功較少，由于工質(zhì)泵的效率低，所以其耗功對系統(tǒng)的影響頗大，甚至可能出現(xiàn)輸出功少于工質(zhì)泵耗功的情況。

因此，如何降低工質(zhì)泵的耗功，提高系統(tǒng)的效率是小型化ORC系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙噴射式ORC系統(tǒng)，解決了常規(guī)的ORC系統(tǒng)中工質(zhì)泵效率偏低、耗功大而導(dǎo)致ORC系統(tǒng)效率較低的技術(shù)問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙噴射式ORC系統(tǒng)，包括：

冷凝器，一級氣-液噴射器，一級蒸發(fā)器，二級氣-液噴射器，二級蒸發(fā)器，透平機(jī)；

在主回路中，冷凝器的液態(tài)工質(zhì)出口與一級氣-液噴射器的低溫低壓液體工質(zhì)入口連接，一級氣-液噴射器的液體工質(zhì)出口與一級蒸發(fā)器的工質(zhì)入口連接，一級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口與二級氣-液噴射器的氣態(tài)工質(zhì)入口連接，二級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口與冷凝器的工質(zhì)入口之間還連接有透平機(jī)；

在輔回路a中，透平機(jī)還與一級氣-液噴射器的高溫高壓氣態(tài)工質(zhì)入口連接；

在輔回路b中，冷凝器的液態(tài)工質(zhì)出口還與二級氣-液噴射器的低溫低壓液體工質(zhì)入口連接。

可選地，透平機(jī)包括液輪機(jī)、汽輪機(jī)、渦輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)或膨脹機(jī)。

可選地，進(jìn)入一級氣-液噴射器和二級氣-液噴射器的液體工質(zhì)為R717、R718或有機(jī)工質(zhì)中的一種或多種組合工質(zhì)。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙噴射式ORC系統(tǒng)，包括：冷凝器，一級氣-液噴射器，一級蒸發(fā)器，二級氣-液噴射器，二級蒸發(fā)器，透平機(jī)，本發(fā)明實(shí)施例中通過采用一級氣-液噴射器代替工質(zhì)泵，使得冷凝器中的一部分低溫低壓液態(tài)工質(zhì)被一級氣-液噴射器中的來自透平機(jī)的高溫高壓抽汽引射入一級氣-液噴射器中，在氣-液噴射器混合室中混合，利用高溫氣體凝結(jié)釋放的潛熱轉(zhuǎn)化為壓能，使得一級氣-液噴射器在不消耗機(jī)械能的情況下將工質(zhì)升壓到了一級蒸發(fā)器入口所需的壓力，并將液態(tài)工質(zhì)輸送到了一級蒸發(fā)器入口。經(jīng)過一級蒸發(fā)器吸熱后，出口的高壓高溫氣態(tài)工質(zhì)進(jìn)入二級氣-液噴射器的蒸汽噴嘴，引射另一部分冷凝器出口的低溫低壓液態(tài)工質(zhì)，在二級氣-液噴射器出口形成更高壓的液態(tài)工質(zhì)。其中，一級氣-液噴射器代替了工質(zhì)泵，避免了機(jī)械功的消耗；二級氣-液噴射器提升了工質(zhì)進(jìn)入透平機(jī)作功前的壓力，提高了系統(tǒng)的效率，解決了常規(guī)的ORC系統(tǒng)中工質(zhì)泵效率偏低、耗功大而導(dǎo)致ORC系統(tǒng)效率較低的技術(shù)問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙噴射式ORC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙噴射式ORC系統(tǒng)的工作過程的循環(huán)溫-熵圖。

圖示說明，冷凝器101，一級氣-液噴射器102，一級蒸發(fā)器103，二級氣-液噴射器104，二級蒸發(fā)器105，透平機(jī)106，電機(jī)107，冷源108，一級熱源109，二級熱源110。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙噴射式ORC系統(tǒng)，用于解決常規(guī)的ORC系統(tǒng)中工質(zhì)泵效率偏低、耗功大而導(dǎo)致ORC系統(tǒng)效率較低的技術(shù)問題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙噴射式ORC系統(tǒng)，包括：

冷凝器101，一級氣-液噴射器102，一級蒸發(fā)器103，二級氣-液噴射器104，二級蒸發(fā)器105，透平機(jī)106；

在主回路中，冷凝器101的液態(tài)工質(zhì)出口與一級氣-液噴射器102的低溫低壓液體工質(zhì)入口連接，一級氣-液噴射器102的液體工質(zhì)出口與一級蒸發(fā)器103的工質(zhì)入口連接，一級蒸發(fā)器102的工質(zhì)出口與二級氣-液噴射器104的氣態(tài)工質(zhì)入口連接，二級蒸發(fā)器105的工質(zhì)出口與冷凝器101的工質(zhì)入口之間還連接有透平機(jī)106；

在輔回路a中，透平機(jī)106還與一級氣-液噴射器102的高溫高壓氣態(tài)工質(zhì)入口連接；

在輔回路b中，冷凝器101的液態(tài)工質(zhì)出口還與二級氣-液噴射器(104)的低溫低壓液體工質(zhì)入口連接。

進(jìn)一步地，透平機(jī)106包括液輪機(jī)、汽輪機(jī)、渦輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)或膨脹機(jī)。

進(jìn)一步地，進(jìn)入一級氣-液噴射器102和二級氣-液噴射器104的液體工質(zhì)為R717、R718或有機(jī)工質(zhì)中的一種或多種組合工質(zhì)。

其中，冷凝器101的冷凝采用的是冷源108，一級蒸發(fā)器的蒸發(fā)采用的是一級熱源109，二級蒸發(fā)器的蒸發(fā)采用的是二級熱源110。冷源108與冷凝器101進(jìn)行換熱用于冷卻冷凝器101中的工質(zhì)，一級熱源109與一級蒸發(fā)器103進(jìn)行換熱用于加熱一級蒸發(fā)器103中的工質(zhì)，二級熱源110與二級蒸發(fā)器105進(jìn)行換熱用于加熱二級蒸發(fā)器105中的工質(zhì)。循環(huán)所用工質(zhì)為常用的低溫環(huán)保制冷劑，通常為R717、R718等自然工質(zhì)或者有機(jī)工質(zhì)中的一種或者多種混合工質(zhì)作為液態(tài)工質(zhì)。

以上為對本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙噴射式ORC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行的詳細(xì)描述，以下將對雙噴射式ORC系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明實(shí)施例中所提供的雙噴射式ORC系統(tǒng)，在ORC系統(tǒng)中加入兩級氣-液噴射器，并將循環(huán)劃分為一條主回路和兩條輔回路，同時通過設(shè)置兩級蒸發(fā)器換熱形成梯級能源利用。在主回路中，冷凝器101出口的一部分低溫低壓液態(tài)工質(zhì)被一級氣-液噴射器102中的來自透平機(jī)106的高溫高壓抽汽引射入一級氣-液噴射器102中，通過氣-液噴射器的升壓特性，在氣-液噴射器混合室中混合。在混合室中，氣態(tài)工質(zhì)和液態(tài)工質(zhì)直接接觸并傳質(zhì)換熱，混合過程中氣態(tài)工質(zhì)凝結(jié)釋放潛熱，并在混合段出口處形成凝結(jié)激波并凝結(jié)為高壓液態(tài)工質(zhì)，壓力驟升，然后在擴(kuò)散室中恢復(fù)壓力，使得擴(kuò)散室出口壓力高于透平機(jī)106抽汽得來的氣態(tài)工質(zhì)的壓力。一級氣-液噴射器102的升壓特性替代了工質(zhì)泵作功，在不消耗機(jī)械能的情況下將工質(zhì)升壓到了一級蒸發(fā)器103入口所需的壓力，并將液態(tài)工質(zhì)輸送到了一級蒸發(fā)器103入口。經(jīng)過一級蒸發(fā)器103吸熱后出口的高壓高溫氣態(tài)工質(zhì)進(jìn)入二級氣-液噴射器104的蒸汽噴嘴，通過噴嘴加速為高速低壓蒸汽，引射另一部分冷凝器101出口的低溫低壓液態(tài)工質(zhì)，同樣利用氣-液噴射器的升壓特性，在二級氣-液噴射器104出口形成更高壓的氣態(tài)工質(zhì)，提升了進(jìn)入透平機(jī)106作功前的壓力，提高了系統(tǒng)的效率。

請參閱圖2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙噴射式ORC系統(tǒng)的工作過程的循環(huán)溫-熵圖(T-s圖)。

圖2所示的系統(tǒng)工作過程為：從冷凝器101出來的低溫低壓液態(tài)工質(zhì)(圖2中的2點(diǎn))分為兩部分，一部分作為一級氣-液噴射器102的引射液體被來自透平機(jī)106的抽汽引射，經(jīng)過一級氣-液噴射器102的混合室混合成高壓液體工質(zhì)(圖2中的3’點(diǎn))，再通過一級氣-液噴射器102的擴(kuò)散室擴(kuò)壓后排出(圖2中的3點(diǎn))；工質(zhì)進(jìn)入一級蒸發(fā)器103后吸熱成為高溫高壓氣態(tài)工質(zhì)(圖2中的4點(diǎn))，然后作為二級氣-液噴射器104的工作氣體進(jìn)入二級氣-液噴射器104的噴嘴，經(jīng)過膨脹后變?yōu)榈蛪焊咚俚墓べ|(zhì)(圖2中的4’點(diǎn))引射冷凝器101出口的另一部分低溫低壓液態(tài)工質(zhì)，在噴射器混合室中混合后(圖2中的5’點(diǎn))再經(jīng)過擴(kuò)散室增壓后排出(圖2中的5點(diǎn))到二級蒸發(fā)器105中吸熱；工質(zhì)在經(jīng)過二級蒸發(fā)器105吸熱后(圖2中的6點(diǎn))排出到透平機(jī)106中；在透平機(jī)106中抽取部分蒸汽(圖2中的1’點(diǎn))作為一級氣-液噴射器102的工作流體進(jìn)一步引射從冷凝器101中冷卻的低溫低壓液體；另一部分蒸汽在透平機(jī)106中作功后(圖2中的1點(diǎn))進(jìn)入冷凝器101進(jìn)行冷凝；冷凝后液體分兩部分(圖2中的2點(diǎn))分別被兩個氣-液噴射器引射，以上完成了整個循環(huán)。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

以上所述，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。