本發(fā)明屬于有機(jī)朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有機(jī)朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)既是能源生產(chǎn)大國(guó)也是能源消費(fèi)大國(guó)，但是目前強(qiáng)大的能源生產(chǎn)能力仍不能滿足我國(guó)的總體能源消費(fèi)水平。針對(duì)能源生產(chǎn)與消費(fèi)的主要矛盾，提高能源利用率是切實(shí)可行的方式。

目前能源利用率較低的主要原因是大量的工業(yè)余熱沒有得到充分利用。有機(jī)朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電技術(shù)是回收低溫余熱(90-300℃)的有效手段，有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置利用沸點(diǎn)低的有機(jī)工質(zhì)為循環(huán)介質(zhì)對(duì)工業(yè)余熱進(jìn)行回收。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置主要包括蒸發(fā)器、透平、冷凝器、儲(chǔ)液罐、工質(zhì)泵與發(fā)電機(jī)6個(gè)部分。工質(zhì)泵提供工質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力，工質(zhì)在蒸發(fā)器吸收余熱能量，吸收余熱能量后的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)在透平內(nèi)做功將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成透平葉片的動(dòng)能，再通過同軸一體化的汽輪發(fā)電機(jī)組將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電，在透平內(nèi)做功后的乏氣進(jìn)入冷凝器凝結(jié)為液體后流入儲(chǔ)液罐，儲(chǔ)液罐中的有機(jī)工質(zhì)液體再經(jīng)工質(zhì)泵做功升壓后進(jìn)入蒸發(fā)器吸收余熱能量。

有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置中的發(fā)電機(jī)由于運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生熱量，如果熱量不能及時(shí)散發(fā)，會(huì)減少發(fā)電機(jī)的使用壽命影響發(fā)電機(jī)的使用效果?，F(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)電機(jī)多采用風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，如授權(quán)號(hào)為cn203883620u的專利“一種電機(jī)風(fēng)冷冷卻結(jié)構(gòu)”所介紹的電機(jī)，采用風(fēng)冷對(duì)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行冷卻；授權(quán)號(hào)為cn205304506u的專利“一種雙風(fēng)路水冷電機(jī)冷卻系統(tǒng)”所介紹可采用風(fēng)冷與水冷共同作用冷卻電機(jī)。但對(duì)采用有機(jī)工質(zhì)透平的同軸一體化發(fā)電機(jī)組的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置中的發(fā)電機(jī)冷卻，因?yàn)橐ＷC工質(zhì)的純度與系統(tǒng)密封，不能采用如上述兩種專利所代表的傳統(tǒng)的風(fēng)冷措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置中的一體化汽輪發(fā)電機(jī)組不能采用傳統(tǒng)的風(fēng)冷的問題，提出了采用氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)與水冷相結(jié)合對(duì)電機(jī)進(jìn)行冷卻的裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種有機(jī)朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)，包括工質(zhì)泵、蒸發(fā)器、透平、冷凝器、儲(chǔ)液罐，發(fā)電機(jī)，所述工質(zhì)泵、蒸發(fā)器、透平、冷凝器、儲(chǔ)液罐通過管路依次串聯(lián)連接組成有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)主回路，所述發(fā)電機(jī)與透平同軸連接，所述透平與蒸發(fā)器之間的管路上設(shè)置有壓力檢測(cè)單元一，所述透平與冷凝器之間的管路上設(shè)置有壓力檢測(cè)單元二；

所述發(fā)電機(jī)與冷卻器、水箱、水泵通過管路依次串聯(lián)連接組成水冷卻回路；

所述壓力檢測(cè)單元二與所述冷凝器之間的管路通過閥門三連接氣泵的一端，氣泵的另一端連接發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)通過閥門五連接壓力檢測(cè)單元二與所述冷凝器之間的管路組成氣泵抽吸氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路；

所述壓力檢測(cè)單元二與所述冷凝器之間的管路通過閥門四連接發(fā)電機(jī)的一端，發(fā)電機(jī)的另一端通過閥門六連接引射器的a2口，所述引射器的a1口通過閥門一連接壓力檢測(cè)單元一與透平之間的管路，所述引射器的a3口通過閥門二連接壓力檢測(cè)單元二與所述冷凝器之間的管路組成引射器引射氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路。

進(jìn)一步地，所述冷凝器、冷卻器采用水冷卻方式。

一種有機(jī)朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機(jī)組冷卻方法，包括：氣泵抽吸氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路、引射器引射氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路、水冷卻回路三個(gè)并聯(lián)設(shè)置的冷卻循環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)與水冷共同作用的發(fā)電機(jī)冷卻循環(huán)，所述氣泵抽吸氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路和引射器引射氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路根據(jù)透平入口處和出口處的壓力差值進(jìn)行切換；

在壓力檢測(cè)單元一測(cè)得的壓力值減去壓力檢測(cè)單元二測(cè)得的壓力值所得差值小于1mpa的狀態(tài)下，開啟閥門三，開啟閥門五，關(guān)閉閥門一，關(guān)閉閥門二，關(guān)閉閥門四，關(guān)閉閥門六，透平出口的低溫氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)由氣泵加壓，壓力升高后的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)流經(jīng)電機(jī)進(jìn)行冷卻后流回透平出口進(jìn)入冷凝器，完成氣泵抽吸氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路循環(huán)；

在壓力檢測(cè)單元一測(cè)得的壓力值減去壓力檢測(cè)單元二測(cè)得的壓力值所得差值大于等于1mpa的狀態(tài)下，開啟閥門一，開啟閥門二，開啟閥門四，開啟閥門六，關(guān)閉閥門三，關(guān)閉閥門五，透平出口的低溫氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)由引射器的引射作用流經(jīng)電機(jī)進(jìn)行冷卻，后由a2入口進(jìn)入混合室，透平入口的有機(jī)工質(zhì)氣體從引射器的a1入口進(jìn)入引射器的噴嘴中，由a1，a2進(jìn)入的氣體在混合室內(nèi)混合，再經(jīng)由擴(kuò)壓管從出口a3流回透平3出口進(jìn)入冷凝器4，完成引射器引射氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路循環(huán)；

冷卻器，水箱，水泵依次串聯(lián)形成發(fā)電機(jī)水冷回路，水由水泵提供循環(huán)動(dòng)力進(jìn)入發(fā)電機(jī)對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行冷卻，冷卻水對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行冷卻后，進(jìn)入冷卻器冷卻降溫，水經(jīng)過冷卻器降溫后進(jìn)入水箱，再由水箱進(jìn)入水泵完成水冷卻回路循環(huán)。

本發(fā)明的有益效果為：

采用氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻與水冷共同作用的方式對(duì)發(fā)電機(jī)組冷卻。通過將透平出口端的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)引入發(fā)電機(jī)來對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行冷卻，保證有機(jī)朗肯循環(huán)同軸一體化發(fā)電機(jī)組的密封性與工質(zhì)純度；根據(jù)透平進(jìn)口壓力和出口壓力的差值，切換選擇氣泵抽吸氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路或引射器引射氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路來對(duì)發(fā)電機(jī)冷卻，保證冷卻足夠充分；從系統(tǒng)內(nèi)部引出氣體對(duì)電機(jī)進(jìn)行冷卻，節(jié)省成本與空間，運(yùn)行簡(jiǎn)單，不增加額外耗電設(shè)備，可提高有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電裝置的發(fā)電效率3％～5％。

附圖說明

圖1為一種有機(jī)朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的引射器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-工質(zhì)泵；2-蒸發(fā)器；3-透平；4-冷凝器；5-儲(chǔ)液罐；6-引射器；7-氣泵；8-發(fā)電機(jī)；9-冷卻器；10-水箱；11-水泵；12-壓力檢測(cè)單元一；13-壓力檢測(cè)單元二；14-閥門一；15-閥門二；16-閥門三；17-閥門四；18-閥門五；19閥門六；20-噴嘴；21-混合室；22-擴(kuò)壓管。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

結(jié)合圖1、圖2所示，本實(shí)施例公開的一種有機(jī)朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)，工質(zhì)泵1、蒸發(fā)器2、透平3、冷凝器4、儲(chǔ)液罐5通過管路依次串聯(lián)連接組成有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)主回路，發(fā)電機(jī)8與透平3同軸連接，透平3與蒸發(fā)器2之間的管路上設(shè)置有壓力檢測(cè)單元一12，透平3與冷凝器4之間的管路上設(shè)置有壓力檢測(cè)單元二13；

發(fā)電機(jī)8與冷卻器9、水箱10、水泵11通過管路依次串聯(lián)連接組成水冷卻回路；

壓力檢測(cè)單元二13與冷凝器4之間的管路通過閥門三16連接氣泵7的一端，氣泵7的另一端連接發(fā)電機(jī)8，發(fā)電機(jī)8通過閥門五18連接壓力檢測(cè)單元二13與冷凝器4之間的管路組成氣泵抽吸氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路；通過氣泵7使透平3出口處的有機(jī)工質(zhì)氣體流經(jīng)發(fā)電機(jī)8，從而對(duì)發(fā)電機(jī)8進(jìn)行冷卻。

壓力檢測(cè)單元二13與冷凝器4之間的管路通過閥門四17連接發(fā)電機(jī)8的一端，發(fā)電機(jī)8的另一端通過閥門六19連接引射器6的a2口，引射器6的a1口通過閥門一14連接壓力檢測(cè)單元一12與透平3之間的管路，引射器6的a3口通過閥門二15連接壓力檢測(cè)單元二13與冷凝器4之間的管路組成引射器引射氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路。

在透平3的入口處引出一部分有機(jī)工質(zhì)氣體進(jìn)入引射器6的a1口，這部分有機(jī)工質(zhì)氣體速度增大壓力降低從噴嘴20噴出，會(huì)卷吸透平3出口的有機(jī)工質(zhì)氣體，這樣使得有機(jī)工質(zhì)氣體在壓差的作用下流經(jīng)發(fā)電機(jī)8內(nèi)部，從而起到對(duì)發(fā)電機(jī)8的冷卻作用。

具體地，冷凝器4、冷卻器9采用水冷卻方式。

一種有機(jī)朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機(jī)組冷卻方法，包括：氣泵抽吸氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路、引射器引射氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路、水冷卻回路三個(gè)并連設(shè)置的冷卻循環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)與水冷共同作用的發(fā)電機(jī)冷卻循環(huán)，氣泵抽吸氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路和引射器引射氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路根據(jù)透平3入口處和出口處的壓力差值進(jìn)行切換；

工質(zhì)泵1提供工質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力，工質(zhì)在蒸發(fā)器2吸收余熱能量，吸收余熱能量后的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)在透平3內(nèi)做功將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成透平葉片的動(dòng)能，再通過同軸一體化的汽輪發(fā)電機(jī)8將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電，在透平3內(nèi)做功后的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)乏氣進(jìn)入冷凝器4凝結(jié)為液體后流入儲(chǔ)液罐5，儲(chǔ)液罐5中的有機(jī)工質(zhì)液體再經(jīng)工質(zhì)泵1加壓循環(huán)做功。

在壓力檢測(cè)單元一12測(cè)得的壓力值減去壓力檢測(cè)單元二13測(cè)得的壓力值所得差值小于1mpa的狀態(tài)下，開啟閥門三16，開啟閥門五18，關(guān)閉閥門一14，關(guān)閉閥門二15，關(guān)閉閥門四17，關(guān)閉閥門六19，透平3出口的低溫氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)由氣泵7加壓，壓力升高后的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)流經(jīng)發(fā)電機(jī)8進(jìn)行冷卻后流回透平3出口進(jìn)入冷凝器4，完成氣泵抽吸氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路循環(huán)；

在壓力檢測(cè)單元一12測(cè)得的壓力值減去壓力檢測(cè)單元二13測(cè)得的壓力值所得差值大于等于1mpa的狀態(tài)下，開啟閥門一14，開啟閥門二15，開啟閥門四17，開啟閥門六19，關(guān)閉閥門三16，關(guān)閉閥門五18，透平3出口的低溫氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)由引射器6的引射作用流經(jīng)發(fā)電機(jī)8進(jìn)行冷卻，后由a2入口進(jìn)入混合室21，透平3入口的有機(jī)工質(zhì)氣體從引射器6的a1入口進(jìn)入引射器6的噴嘴20中，由a1，a2進(jìn)入的氣體在混合室21內(nèi)混合，再經(jīng)由擴(kuò)壓管22從出口a3流回透平3出口進(jìn)入冷凝器4，完成引射器引射氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)冷卻回路循環(huán)；

冷卻器9，水箱10，水泵11依次串聯(lián)形成電機(jī)水冷回路，水由水泵11提供循環(huán)動(dòng)力進(jìn)入發(fā)電機(jī)8對(duì)電機(jī)定子進(jìn)行冷卻，冷卻水對(duì)電機(jī)8進(jìn)行冷卻后，進(jìn)入冷卻器9冷卻降溫，水經(jīng)過冷卻器9降溫后進(jìn)入水箱10，再由水箱10進(jìn)入水泵11完成水冷卻回路循環(huán)。

本發(fā)明中的壓力檢測(cè)單元一12和壓力檢測(cè)單元二13采用量程為0-3mpa，精度等級(jí)為1％的壓力傳感器，為現(xiàn)有技術(shù)。

以上實(shí)施例只是對(duì)本專利的示例性說明，并不限定它的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對(duì)其局部進(jìn)行改變，只要沒有超出本專利的精神實(shí)質(zhì)，都在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。