一種優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統的制作方法
【專利摘要】一種優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，熱源流道與冷源流道的流向相反；在熱源流道的流動方向上，第一級ORC發電機組、......第N級ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中，或者并聯連接在同一個熱源流道中，或者分別連接不同的熱源流道；在冷源流道的流動方向上，第一級ORC發電機組、......第N級ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中，或者并聯連接在同一個冷源流道中，或者分別連接不同的冷源流道。本發明可以充分回收熱源攜帶的熱量或冷源攜帶的冷量，優化系統的循環效率，從而增加整體發電量，能夠達到最優的循環效率；系統設計更加靈活，提高系統對工況的適應能力。
【專利說明】一種優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及余熱發電【技術領域】，尤其是涉及一種優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統。
【背景技術】
[0002]工業生產消耗大量的能源并產生廢熱。對于品味較高的余熱資源，由于能量轉化率高、綜合效益好等原因，已經得到了有效的回收利用。而對一些品味較低余熱資源的回收，則受到許多限制。
[0003]一般而言，余熱如果能被熱用戶直接利用，是最為經濟、方便的，比如預熱助燃空氣或燃氣、預熱或干燥物料、生產蒸汽或熱水，等等。在很多場合，附近沒有足夠的熱用戶，余熱發電就成為一種提高能源利用率的有效途徑。其中，由于系統簡單、發電效率相對較高等特點，有機朗肯循環(ORC)成為目前回收低溫余熱用于發電的熱點技術。
[0004]此外，ORC系統也應用于工業廢冷量(例如LNG冷量)的回收發電，其本質仍是余熱發電。
[0005]ORC系統的發電效率，與工質的蒸發溫度和冷凝溫度相關。根據熱力學理論，較高的工質蒸發溫度和較低的冷凝溫度可以提高循環的做功效率。
[0006]目前，對于單一熱源(和單一冷源)，通常設計單一ORC發電系統。工質能達到的蒸發溫度取決于熱源的進口溫度和出口溫度。對于相同的熱源進口溫度，較高的熱源出口溫度可以獲得較高的工質蒸發溫度，從而獲得較高的做功效率。
[0007]為了充分利用余熱資源，總是盡量降低熱源出口溫度。但是，如果可用熱源的出口溫度較低，將導致工質的蒸發溫度較低，系統將運行在較低的循環效率。
[0008]ORC系統的輸出功取決于兩方面:可用熱量和系統效率。為了增加可用熱量,必須降低熱源出口溫度；為了提高系統效率，必須提高工質蒸發溫度。對于傳統的單一 ORC系統，這兩方面的要求一定程度上不可兼得。
[0009]上述對熱源的分析同樣適用于冷源。如果可用冷源的出口溫度較高，將導致工質的冷凝溫度較高，系統將運行在較低的循環效率。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在于設計一種新型的優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，解決上述問題。
[0011]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0012]一種優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，包括階梯壓力ORC發電機組、熱源和冷源，以及分別與所述熱源和所述冷源連通的熱源流道和冷源流道；所述階梯壓力ORC
發電機組按其工作壓力從大到小依次包括第一級ORC發電機組.......第N級ORC發電機組，其中N為自然數，并且N大于等于2 ;每級所述ORC發電機組均包括熱源通道和冷源通道；
[0013]所述熱源流道與所述冷源流道的流向相反；
[0014]在所述熱源流道的流動方向上，所述第一級ORC發電機組.......所述第N級ORC
發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中，或者并聯連接在同一個熱源流道中，或者分別連接不同的熱源流道；
[0015]在所述冷源流道的流動方向上，所述第一級ORC發電機組.......所述第N級ORC
發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中，或者并聯連接在同一個冷源流道中，或者分別連接不同的冷源流道。
[0016]優選的，所述N等于2，所述階梯壓力ORC發電機組包括高壓ORC發電機組和低壓ORC發電機組；
[0017]在所述熱源流道的流動方向上，所述高壓ORC發電機組和所述低壓ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中，或者并聯連接在同一個熱源流道中，或者分別連接不同的熱源流道；
[0018]在所述冷源流道的流動方向上，所述高壓ORC發電機組和所述低壓ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中，或者并聯連接在同一個冷源流道中，或者分別連接不同的冷源流道。
[0019]優選的，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中；
[0020]在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中。
[0021]優選的，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中；
[0022]在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道并聯連接在同一個冷源流道中。
[0023]優選的，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道并聯連接在同一個熱源流道中；
[0024]在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中。
[0025]優選的，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中；
[0026]在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道分別連接不同的冷源流道。
[0027]優選的，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道分別連接不同的熱源流道；
[0028]在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中。
[0029]優選的，每級所述ORC發電機組均包括預熱器、蒸發器、回熱器、冷凝器、工質泵、發電機和供電系統，還包括膨脹機或透平機、；其中，所述預熱器和所述蒸發器構成所述熱源通道，所述冷凝器構成所述冷源通道；
[0030]所述熱源101依次流經所述蒸發器和所述預熱器，所述冷源102流經冷凝器；
[0031]在所述ORC發電機組內，所述冷凝器中通過所述工質泵連通到所述回熱器，然后依次連通通過所述預熱器和所述蒸發器，然后連通到所述膨脹機或所述透平機，然后再次經過所述回熱器后返回到所述冷凝器中；
[0032]所述膨脹機或所述透平機與所述發電機傳動連接，所述發電機與所述供電系統電連接。
[0033]優選的，各級所述ORC發電機組內的工質循環壓力不同；沿所述熱源流道的流動方向串聯布置的所述ORC發電機組內的工質蒸發溫度和蒸發壓力依次降低；所述冷源流道的流動方向串聯布置的所述ORC發電機組內的工質冷凝溫度和冷凝壓力依次升高。
[0034]對于傳統的ORC系統，增加可用熱量或可用冷量與提高系統效率有時不能同時兼顧，這導致余熱資源不能得到最大程度的有效轉化。
[0035]針對上述問題，為了提高余熱資源的轉化效果，本發明專利提供一種優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統。其中，通過對單一熱源或單一冷源的溫降過程進行合理的區間劃分，設計熱源和冷源的利用方式，且至少一項為串聯設置；在熱源流動方向串聯或并聯布置兩組或多組換熱器，向兩組或多組ORC發電機組供熱；各ORC發電機組相互獨立；在冷源流動方向串聯或并聯布置兩組或多組換熱器，向兩組或多組ORC發電機組提供冷量。
[0036]通過本技術發明，在充分回收熱源熱量或冷源冷量的同時，可以有效地提高ORC循環的綜合效率，從而增加系統的整體發電量。
[0037]本發明的有益效果可以總結如下:
[0038]1、使用本發明，可以充分回收熱源攜帶的熱量或冷源攜帶的冷量。
[0039]2、使用本發明，可以優化系統的循環效率,從而增加整體發電量。
[0040]3、使用本發明，由于對熱源溫度或冷源溫度區間進行了細分，各發電機組可以采用不同的工質，以達到最優的循環效率，系統設計更加靈活。通過優化設計，可以進一步增加整體發電量。
[0041]4、使用本發明，可以提高系統對工況的適應能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1為本發明實施例1的系統工藝圖。
[0043]101-熱源，102-冷源，103-預熱器，104-蒸發器，105-膨脹機，106-回熱器，107-冷凝器，108-工質泵，109-發電機，110-供電，103a_預熱器，104a_蒸發器，105a_膨脹機，106a-回熱器，107a-冷凝器，108a-工質泵，109a_發電機，IlOa-供電。
[0044]圖2為本發明實施例2的系統工藝圖。
[0045]201-熱源，202-冷源，203-預熱器，204-蒸發器，205-膨脹機，206-回熱器，207-冷凝器，208-工質泵，209-發電機，210-供電，203a-預熱器，204a-蒸發器，205a-膨脹機，206a-回熱器，207a-冷凝器，208a-工質泵，209a-發電機，210a-供電，211-冷源分流，211 a-冷源分流，212-冷源合流。
[0046]圖3為本發明實施例3的系統工藝圖。
[0047]301-熱源，302-冷源，303-預熱器，304-蒸發器，305-膨脹機，306-回熱器，307-冷凝器，308-工質泵，309-發電機，310-供電，303a-預熱器，304a-蒸發器，305a-膨脹機，306a-回熱器，307a-冷凝器，308a-工質泵，309a-發電機，310a-供電，311-熱源分流，311a-熱源分流，312-熱源合流。
[0048]圖4為本發明實施例4的系統工藝圖。
[0049]401-熱源，402-冷源，402a_冷源，403-預熱器，404-蒸發器，405-膨脹機，406-回熱器，407-冷凝器，408-工質泵，409-發電機，410-供電，403a-預熱器，404a-蒸發器，405a-膨脹機，406a-回熱器，407a-冷凝器，408a-工質泵，409a_發電機，41a-供電。
[0050]圖5為本發明實施例5的系統工藝圖。
[0051 ] 501-熱源，501a-熱源，502-冷源，503-預熱器，504-蒸發器，505-膨脹機，506-回熱器，507-冷凝器，508-工質泵，509-發電機，510-供電，503a-預熱器，504a-蒸發器，505a-膨脹機，506a-回熱器，507a-冷凝器，508a-工質泵，509a-發電機，51a-供電。
【具體實施方式】
[0052]為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0053]如圖1-圖5所示的一種優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，包括階梯壓力ORC發電機組、熱源和冷源，以及分別與所述熱源和所述冷源連通的熱源流道和冷源流道；所述階梯壓力ORC發電機組按其工作壓力從大到小依次包括第一級ORC發電機組.......第N級ORC發電機組，其中N為自然數，并且N大于等于2 ;每級所述ORC發電機組均包括熱源通道和冷源通道；所述熱源流道與所述冷源流道的流向相反；在所述熱源流道的流動方向上，所述第一級ORC發電機組.......所述第N級ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中，或者并聯連接在同一個熱源流道中，或者分別連接不同的熱源流道；在所述冷源流道的流動方向上，所述第一級ORC發電機組.......所述第N
級ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中，或者并聯連接在同一個冷源流道中，或者分別連接不同的冷源流道。各級所述ORC發電機組內的工質循環壓力不同；沿所述熱源流道的流動方向串聯布置的所述ORC發電機組內的工質蒸發溫度和蒸發壓力依次降低；所述冷源流道的流動方向串聯布置的所述ORC發電機組內的工質冷凝溫度和冷凝壓力依次升高。
[0054]在更加優選的實施例中，所述N等于2，所述階梯壓力ORC發電機組包括高壓ORC發電機組和低壓ORC發電機組；在所述熱源流道的流動方向上，所述高壓ORC發電機組和所述低壓ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中，或者并聯連接在同一個熱源流道中，或者分別連接不同的熱源流道；在所述冷源流道的流動方向上，所述高壓ORC發電機組和所述低壓ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中，或者并聯連接在同一個冷源流道中，或者分別連接不同的冷源流道。
[0055]在更加優選的實施例中，每級所述ORC發電機組均包括預熱器、蒸發器、回熱器、冷凝器、工質泵、發電機和供電系統，還包括膨脹機或透平機、；其中，所述預熱器和所述蒸發器構成所述熱源通道，所述冷凝器構成所述冷源通道；所述熱源101依次流經所述蒸發器和所述預熱器，所述冷源102流經冷凝器；在所述ORC發電機組內，所述冷凝器中通過所述工質泵連通到所述回熱器，然后依次連通通過所述預熱器和所述蒸發器，然后連通到所述膨脹機或所述透平機，然后再次經過所述回熱器后返回到所述冷凝器中；所述膨脹機或所述透平機與所述發電機傳動連接，所述發電機與所述供電系統電連接。
[0056]在某個優選的實施例中，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中；在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中。
[0057]在某個優選的實施例中，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中；在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道并聯連接在同一個冷源流道中。
[0058]在某個優選的實施例中，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道并聯連接在同一個熱源流道中；在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中。
[0059]在某個優選的實施例中，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中；在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道分別連接不同的冷源流道。
[0060]在某個優選的實施例中，在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道分別連接不同的熱源流道；在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中。
[0061]以下舉例說明:
[0062]實例I
[0063]如圖1所示，包括熱源101、冷源102、高壓ORC發電機組和低壓ORC發電機組。其中，高壓ORC發電機組包括預熱器103、蒸發器104、膨脹機105、回熱器106、冷凝器107、工質泵108、發電機109以及供電系統110 ;低壓ORC發電機組包括預熱器103a、蒸發器104a、膨脹機105a、回熱器106a、冷凝器107a、工質泵108a、發電機109a以及供電系統110a。
[0064]運行時，高壓ORC發電機組內的循環工質具有較高的蒸發壓力和較高的冷凝壓力。
[0065]熱源101首先流經蒸發器104和預熱器103，向高壓ORC發電機組提供熱量。然后流經蒸發器104a和預熱器103a，向低壓ORC發電機組提供熱量。
[0066]冷源102首先流經冷凝器107a，向低壓ORC發電機組提供冷量。然后流經冷凝器107，向高壓ORC發電機組提供冷量。
[0067]高壓發電機組內，液態循環工質在工質泵108的驅動下流經回熱器106，依次送入預熱器103和蒸發器104，工質被加熱至氣態，然后送入膨脹機105。膨脹機105帶動發電機109，向外供電。經膨脹機105膨脹對外做功后，工質流經回熱器106，送入冷凝器107，工質被降溫至液態，回到工質泵108，形成循環回路。其中，在回熱器106內，從膨脹機105出來的工質與從工質泵108出來的工質進行熱交換。
[0068]低壓發電機組內，液態循環工質在工質泵108a的驅動下流經回熱器106a，依次送入預熱器103a和蒸發器104a，工質被加熱至氣態，然后送入膨脹機105a。膨脹機105a帶動發電機109a，向外供電。經膨脹機105a膨脹對外做功后，工質流經回熱器106a，送入冷凝器107a，工質被降溫至液態，回到工質泵108a，形成循環回路。其中，在回熱器106a內，從膨脹機105a出來的工質與從工質泵108a出來的工質進行熱交換。
[0069]通過串聯設置，高壓ORC發電機組可以獲得較高的蒸發溫度和蒸發壓力，從而獲得較高的發電效率。
[0070]通過串聯設置，低壓ORC發電機組可以獲得較低的冷凝溫度和冷凝壓力，從而獲得較高的發電效率。
[0071]該系統在充分回收熱源熱量和冷源冷量的同時，提高了整體循環效率，從而增加總發電量。
[0072]此外，若熱源溫度波動時，對低壓ORC機組的影響較小。同理，冷源溫度的波動對高壓ORC機組的影響較小。因此該系統可以提高對工況的適應能力。
[0073]實例2
[0074]如圖2所示，包括熱源201、冷源202、高壓ORC發電機組和低壓ORC發電機組。其中，高壓ORC發電機組包括預熱器203、蒸發器204、膨脹機205、回熱器206、冷凝器207、工質泵208、發電機209以及供電系統210 ;低壓ORC發電機組包括預熱器203a、蒸發器204a、膨脹機205a、回熱器206a、冷凝器207a、工質泵208a、發電機209a以及供電系統210a。
[0075]運行時，高壓ORC發電機組內的循環工質具有較高的蒸發壓力。
[0076]熱源201首先流經蒸發器204和預熱器203，向高壓ORC發電機組提供熱量。然后流經蒸發器204a和預熱器203a，向低壓ORC發電機組提供熱量。
[0077]冷源202分流成兩股，分別為冷源分流211和冷源分流211a。冷源分流211a流經冷凝器207a，向低壓ORC發電機組提供冷量。冷源分流211流經冷凝器107，向高壓ORC發電機組提供冷量。對兩個ORC發電機組冷卻之后，冷源分流211和冷源分流211a匯成冷源合流212。
[0078]高壓發電機組內，液態循環工質在工質泵208的驅動下流經回熱器206，依次送入預熱器203和蒸發器204，工質被加熱至氣態，然后送入膨脹機205。膨脹機205帶動發電機209，向外供電。經膨脹機205膨脹對外做功后，工質流經回熱器206，送入冷凝器207，工質被降溫至液態，回到工質泵208，形成循環回路。其中，在回熱器206內，從膨脹機205出來的工質與從工質泵208出來的工質進行熱交換。
[0079]低壓發電機組內，液態循環工質在工質泵208a的驅動下流經回熱器206a，依次送入預熱器203a和蒸發器204a，工質被加熱至氣態，然后送入膨脹機205a。膨脹機205a帶動發電機209a，向外供電。經膨脹機205a膨脹對外做功后，工質流經回熱器206a，送入冷凝器207a，工質被降溫至液態，回到工質泵208a，形成循環回路。其中，在回熱器206a內，從膨脹機205a出來的工質與從工質泵208a出來的工質進行熱交換。
[0080]通過串聯設置，高壓ORC發電機組可以獲得較高的蒸發溫度和蒸發壓力，從而獲得較高的發電效率。
[0081]該系統在充分回收熱源熱量的同時，提高了整體循環效率，從而增加總發電量。
[0082]此外，若熱源溫度波動時，對低壓ORC機組的影響較小，可以提高系統對工況的適應能力。
[0083]實例3
[0084]如圖3所示，包括熱源301、冷源302、高壓ORC發電機組和低壓ORC發電機組。其中，高壓ORC發電機組包括預熱器303、蒸發器304、膨脹機305、回熱器306、冷凝器307、工質泵308、發電機309以及供電系統310 ;低壓ORC發電機組包括預熱器303a、蒸發器304a、膨脹機305a、回熱器306a、冷凝器307a、工質泵308a、發電機309a以及供電系統310a。
[0085]運行時，低壓ORC發電機組內的循環工質具有較低的冷凝壓力。
[0086]熱源301分流成兩股，分別為熱源分流311和熱源分流311a。熱源分流311流經蒸發器304和預熱器303，向高壓ORC發電機組提供熱量。熱源分流311a流經蒸發器304a和預熱器303a，向低壓ORC發電機組提供熱量。將熱量傳遞給兩個ORC發電機組之后，熱源分流311和熱源分流311a匯成熱源合流312。
[0087]冷源302首先流經冷凝器307a，向低壓ORC發電機組提供冷量。然后流經冷凝器307，向高壓ORC發電機組提供冷量。
[0088]高壓發電機組內，液態循環工質在工質泵308的驅動下流經回熱器306，依次送入預熱器303和蒸發器304，工質被加熱至氣態，然后送入膨脹機305。膨脹機305帶動發電機309，向外供電。經膨脹機305膨脹對外做功后，工質流經回熱器306，送入冷凝器307，工質被降溫至液態，回到工質泵308，形成循環回路。其中，在回熱器306內，從膨脹機305出來的工質與從工質泵308出來的工質進行熱交換。
[0089]低壓發電機組內，液態循環工質在工質泵308a的驅動下流經回熱器306a，依次送入預熱器303a和蒸發器304a，工質被加熱至氣態，然后送入膨脹機305a。膨脹機305a帶動發電機309a，向外供電。經膨脹機305a膨脹對外做功后，工質流經回熱器306a，送入冷凝器307a，工質被降溫至液態，回到工質泵308a，形成循環回路。其中，在回熱器306a內，從膨脹機305a出來的工質與從工質泵308a出來的工質進行熱交換。
[0090]通過串聯設置，低壓ORC發電機組可以獲得較低的冷凝溫度和冷凝壓力，從而獲得較高的發電效率。
[0091]該系統在充分回收冷源冷量的同時，提高了整體循環效率，從而增加總發電量。
[0092]此外，若冷源溫度波動時，對高壓ORC機組的影響較小，可以提高系統對工況的適應能力。
[0093]實例4
[0094]如圖4所示，包括熱源401、冷源402、冷源402a、高壓ORC發電機組和低壓ORC發電機組。其中，高壓ORC發電機組包括預熱器403、蒸發器404、膨脹機405、回熱器406、冷凝器407、工質泵408、發電機409以及供電系統410 ;低壓ORC發電機組包括預熱器403a、蒸發器404a、膨脹機405a、回熱器406a、冷凝器407a、工質泵408a、發電機409a以及供電系統 410a。
[0095]運行時，高壓ORC發電機組內的循環工質具有較高的蒸發壓力。
[0096]熱源401首先流經蒸發器404和預熱器403，向高壓ORC發電機組提供熱量。然后流經蒸發器404a和預熱器403a，向低壓ORC發電機組提供熱量。
[0097]冷源402流經冷凝器407，向高壓ORC發電機組提供冷量。冷源402a流經冷凝器407a，向低壓ORC發電機組提供冷量。
[0098]ORC發電機組的運行與實例I相同。
[0099]通過串聯設置，高壓ORC發電機組可以獲得較高的蒸發溫度和蒸發壓力，從而獲得較高的發電效率。
[0100]該系統在充分回收熱源熱量同時，提高了整體循環效率，從而增加總發電量。
[0101]實例5
[0102]如圖5所示，包括熱源501、熱源50la、冷源502、高壓ORC發電機組和低壓ORC發電機組。其中，高壓ORC發電機組包括預熱器503、蒸發器504、膨脹機505、回熱器506、冷凝器507、工質泵508、發電機509以及供電系統510 ;低壓ORC發電機組包括預熱器503a、蒸發器504a、膨脹機505a、回熱器506a、冷凝器507a、工質泵508a、發電機509a以及供電系統 510a。
[0103]運行時，低壓ORC發電機組內的循環工質具有較低的冷凝壓力。
[0104]熱源501依次流經蒸發器504和預熱器503，向高壓ORC發電機組提供熱量。熱源501a依次流經蒸發器504a和預熱器503a，向低壓ORC發電機組提供熱量。
[0105]冷源502首先流經冷凝器507a，向低壓ORC發電機組提供冷量。然后流經冷凝器507，向高壓ORC發電機組提供冷量。
[0106]ORC發電機組的運行與實例I相同。
[0107]通過串聯設置，低壓ORC發電機組可以獲得較低的冷凝溫度和冷凝壓力，從而獲得較高的發電效率。
[0108]該系統在充分回收冷源冷量同時，提高了整體循環效率，從而增加總發電量。
[0109]以上通過具體的和優選的實施例詳細的描述了本發明，但本領域技術人員應該明白，本發明并不局限于以上所述實施例，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，其特征在于:包括階梯壓力ORC發電機組、熱源和冷源，以及分別與所述熱源和所述冷源連通的熱源流道和冷源流道；所述階梯壓力ORC發電機組按其工作壓力從大到小依次包括第一級ORC發電機組.......第N級ORC發電機組，其中N為自然數，并且N大于等于2 ;每級所述ORC發電機組均包括熱源通道和冷源通道； 所述熱源流道與所述冷源流道的流向相反； 在所述熱源流道的流動方向上，所述第一級ORC發電機組.......所述第N級ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中，或者并聯連接在同一個熱源流道中，或者分別連接不同的熱源流道； 在所述冷源流道的流動方向上，所述第一級ORC發電機組.......所述第N級ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中，或者并聯連接在同一個冷源流道中，或者分別連接不同的冷源流道。
2.根據權利要求1所述的優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，其特征在于:所述N等于2，所述階梯壓力ORC發電機組包括高壓ORC發電機組和低壓ORC發電機組； 在所述熱源流道的流動方向上，所述高壓ORC發電機組和所述低壓ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中，或者并聯連接在同一個熱源流道中，或者分別連接不同的熱源流道； 在所述冷源流道的流動方向上，所述高壓ORC發電機組和所述低壓ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中，或者并聯連接在同一個冷源流道中，或者分別連接不同的冷源流道。
3.根據權利要求1所述的優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，其特征在于:在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中； 在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中。
4.根據權利要求1所述的優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，其特征在于:在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中； 在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道并聯連接在同一個冷源流道中。
5.根據權利要求1所述的優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，其特征在于:在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道并聯連接在同一個熱源流道中； 在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中。
6.根據權利要求1所述的優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，其特征在于:在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道依次串聯連接在同一個熱源流道中； 在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道分別連接不同的冷源流道。
7.根據權利要求1所述的優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，其特征在于:在所述熱源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的熱源通道分別連接不同的熱源流道； 在所述冷源流道的流動方向上，各級所述ORC發電機組的冷源通道反向依次串聯連接在同一個冷源流道中。
8.根據權利要求1所述的優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，其特征在于:每級所述ORC發電機組均包括預熱器、蒸發器、回熱器、冷凝器、工質泵、發電機和供電系統，還包括膨脹機或透平機、；其中，所述預熱器和所述蒸發器構成所述熱源通道，所述冷凝器構成所述冷源通道； 所述熱源101依次流經所述蒸發器和所述預熱器，所述冷源102流經冷凝器； 在所述ORC發電機組內，所述冷凝器中通過所述工質泵連通到所述回熱器，然后依次連通通過所述預熱器和所述蒸發器，然后連通到所述膨脹機或所述透平機，然后再次經過所述回熱器后返回到所述冷凝器中； 所述膨脹機或所述透平機與所述發電機傳動連接，所述發電機與所述供電系統電連接。
9.根據權利要求1所述的優化的有機朗肯循環低溫余熱發電系統，其特征在于:各級所述ORC發電機組內的工質循環壓力不同；沿所述熱源流道的流動方向串聯布置的所述ORC發電機組內的工質蒸發溫度和蒸發壓力依次降低；所述冷源流道的流動方向串聯布置的所述ORC發電機組內的工質冷凝溫度和冷凝壓力依次升高。
【文檔編號】F01K27/02GK104279013SQ201310283465
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月8日 優先權日:2013年7月8日
【發明者】尚振杰, 張冬海, 楊崇岳, 況國華 申請人:北京華航盛世能源技術有限公司