膨脹發電機系統的制作方法

本實用新型涉及發電機技術領域，特別涉及一種膨脹發電機系統。

背景技術：

隨著社會和經濟的發展，能源短缺以及全球環境問題日趨嚴重。據統計，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、各種工業廢熱、地熱和海洋溫差熱等。

利用低品位廢熱發電，不但有助于解決能源短缺，還可以解決能源生產中對環境的熱污染。因此，不斷出現各種對低品廢熱進行利用的新技術。采用有機朗肯循環(ORC)原理利用低品位廢熱就是一種對廢熱進行有效利用的方法。采用這種方法，能夠將從太陽熱能、各種工業廢熱、地熱和海洋溫差熱排出的低品廢熱轉化為機械能或者電能，實現了將低品位能源向高品位能源的轉化，從而實現對低品位廢熱的有效再利用。有效地開發低品位能源成為可持續發展的重要能源支撐，將帶來巨大的經濟和社會效益。有機郎肯循環的膨脹發電機系統，由于工作介質受到油的污染使機組系統工作不夠穩定，發電效率還不夠高，所以，現有的膨脹發電機系統還有待進一步的改進。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠穩定工作的膨脹發電機系統。為解決上述問題，所述膨脹發電機系統包括：一種膨脹發電機系統，其特征在于，包括：發電機；膨脹機，與發電機連接，用于使氣體工質膨脹，將氣體工質的熱能轉化為機械能，帶動發電機發電；回熱換熱器，與所述膨脹機連接，用于對膨脹機排出的氣體進行換熱；油分離器，與所述回熱換熱器連接，用于將換熱后的氣體分離成油和氣體工質；油泵，與所述油分離器和膨脹機連接，用于將分離出的油抽回膨脹機；冷凝器，與所述油分離器和回熱換熱器連接，用于將所述油分離器分離出的氣體工質進行冷凝，形成液體工質，所述液體工質進入回熱換熱器與膨脹機排出的氣體進行換熱；蒸發器，與所述回熱換熱器和膨脹機連接，用于對回熱換熱器內換熱后的液體工質進行蒸發以形成氣體工質，所述氣體工質被吸入膨脹機內。

可選的，所述冷凝器與回熱換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，所述液泵用于將所述液體工質泵入回熱換熱器內。

可選的，所述儲液器與液泵之間連接有液路過濾器。

可選的，所述蒸發器與回熱換熱器之間連接有預熱器，用于在蒸發所述液體工質前，對所述液體工質進行預熱。

可選的，所述膨脹機與發電機之間通過聯軸器連接，所述聯軸器用于跟隨膨脹機轉動而帶動發電機發電。

可選的，所述膨脹機與回熱換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將分離出的油抽回膨脹機；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器，另一端與蒸發器的出氣口或集油包相連。

可選的，所述蒸發器的出氣口與膨脹機的排氣口之間連接有旁路管道，所述旁路管道上設有旁路自動調節閥，用于在開機時調節膨脹機前后的壓力差；所述蒸發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有油加熱調節閥。

可選的，所述蒸發器與膨脹機之間的連接有吸氣自動調節閥以及氣路過濾器，所述吸氣自動調節閥用于調節吸入膨脹機內的氣體工質流量，所述氣路過濾器用于對氣體工質進行過濾。

本實用新型的膨脹機發電系統采用有機朗肯循環原理，并通過回熱換熱器對膨脹機內排出的氣體進行換熱，充分利用排出氣體的熱能，并通過油分離器對排出氣體進行油分離，將分離出的油泵入膨脹機內繼續利用；而通過冷凝器對分離出的氣體工質進行冷凝，作為回熱換熱器的液態工質，回收膨脹機排出氣體的熱能，并通過蒸發器蒸發，形成氣體工質，被吸入膨脹機內膨脹做功，使發電機發電。整個膨脹發電機系統發電效率高，系統可靠性更強。

附圖說明

圖1是本實用新型具體實施方式提供的一種膨脹發電機系統結構示意圖；

圖2是本實用新型具體實施方式提供的一種膨脹發電機系統結構示意圖；

圖3是本實用新型具體實施方式提供的一種膨脹發電機系統結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型提供的具體實施方式做詳細說明。

如圖1所示，一種膨脹發電機系統，包括：發電機100、膨脹機101、回熱換熱器102、油分離器103、集油包104、油泵105、冷凝器106以及蒸發器107，各個器件之間依次按照工質的流動方向通過管路連接，圖1中各個部件之間連線表示為連接管路，連線上的箭頭方向標識管路內的工質流動方向。

所述發電機100與膨脹機101之間通過聯軸器110連接，所述聯軸器用于跟隨膨脹機轉動而帶動發電機發電。當所述膨脹機101工作時，所述膨脹機101轉動，通過聯軸器110帶動所述發電機100發電。

所述膨脹機101用于使高溫的氣體工質進行膨脹，使膨脹機101轉動，從而將所述氣體工質的熱能轉換為機械能，進而帶動發電機100發電。所述膨脹機101可以為透平式或螺桿式。所述膨脹機101包括機械結構，相鄰機械結構之間均有油，起到潤滑作用，并且能夠將機械結構之間因轉動摩擦所生成的熱量攜帶出去。

所述回熱換熱器102，與所述膨脹機101連接，用于對膨脹機101內排出的氣體與液體工質進行換熱，將部分熱能轉移給液體工質。高溫高壓的氣體工質經過膨脹機101時，會將膨脹機101內由于吸收熱量所蒸發出的油攜帶出來。因此，膨脹機101所排出的氣體為氣體工質和油的混合氣體。這種混合氣體與氣體工質相比，比熱、飽和蒸氣壓、粘度等特性都發生變化，不利于膨脹發電機系統穩定地運行，而只有保持工作介質具有穩定的特性才能使膨脹發電機系統穩定地運行，所以為了使膨脹發電機系統能夠穩定地運行，必須對工作介質進行純凈化將油分離出去。而通過所述回熱換熱器102將膨脹機101排出氣體的熱能部分轉移至回熱換熱器102內的液體工質中，對熱能進行回收，使排出氣體的溫度進一步降低，從而便于后續分離所述排出氣體內的油和氣體工質。所述回熱換熱器102可以為降膜式回熱換熱器，提高換熱效率。

所述油分離器103與所述回熱換熱器102連接，用于將換熱后的氣體分離成油和氣體工質。由于從膨脹機101內排出的氣體經過回熱換熱器102之后，溫度降低，氣體工質與油之間的溶解度隨溫度下降而降低，從而使得氣體工質與油易于分離，通過油分離器103之后，所述氣體工質與油分離的更為徹底，以提高膨脹發電機系統的穩定性。所述換熱后的氣體通過油分離器時，油的密度比低溫低壓工作介質氣體的密度大，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101連接，用于將油分離器103分離出的油抽回膨脹機101內，繼續對膨脹機101內的部件起到潤滑以及散熱作用，對蒸發出的油進行回收，以提高整個膨脹發電機系統的效率，更加環保。本具體實施方式中，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內抽取分離出的油，避免油泵105直接對油分離器103進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和回熱換熱器102連接，用于將所述油分離器103分離出的氣體工質進行冷凝，進一步降低氣體工質的溫度，以達到氣體工質的液化點，形成液體工質，并使所述液體工質進入回熱換熱器102與膨脹機101的排出氣體進行換熱。膨脹機101排出氣體將熱量轉移給液體工質，從而通過所述液體工質對膨脹機101排出氣體的熱能進行回收，使得液體工質的溫度提高，便于后續對液體工質進行加熱和蒸發，提高了能量利用率。

所述蒸發器107，與所述回熱換熱器102和膨脹機101連接，用于對回熱換熱器102內換熱后的液體工質進行蒸發以形成高溫高壓的氣體工質，所述氣體工質被吸入膨脹機101內，進行膨脹并將熱能轉化為機械能，使發電機發電。所述蒸發器107可以為降膜式蒸發器、滿液式蒸發器或干式蒸發器。

上述膨脹發電機系統，通過高溫高壓的氣體工質在膨脹機101內膨脹帶動發電機100發電，然后排出氣體經過回熱換熱器102與液態工質換熱后，溫度下降，再經過油分離器103將排出氣體分離成油和氣體工質，其中分離出的油被油泵抽回膨脹機101內循環利用，而分離出的氣體工質經過冷凝器106冷卻為液態工質，并進入回熱換熱器102內作為與膨脹機101內排出氣體的換熱的液態工質，吸收氣態工質的熱量，后進入蒸發器107被蒸發成高溫高壓的氣態工質，被膨脹機101吸入，進一步將熱能轉化為機械能帶動發電機發電，從而完成一個循環。上述膨脹發電機系統循環利用氣體工質以及油的能量，并循環利用，而且將膨脹機101排出的氣體中的氣體工質和油充分分離，以提高發電效率和系統的可靠性。

請參考圖2，為本實用新型另一具體實施方式的膨脹發電機系統的結構示意圖。

在該膨脹發電機系統中，所述膨脹機101與回熱換熱器102之間的管路上連接有消音器201，膨脹機101排出的氣體經過所述消音器201進行排氣消音，減少所述膨脹發電機系統工作時的噪音。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，油經過所述油粗濾器202的流速較快，利于油泵105進行抽取；所述油精濾器203用于進一步過濾較細小的雜質，提高進入膨脹機101內的油的純凈度，避免雜質進入影響膨脹機101工作。

所述冷凝器106與回熱換熱器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，所述液泵206用于將所述液體工質泵入回熱換熱器102內。所述液體工質在儲液器204內留存，可以使得較大質量的雜質在儲液器204底部沉積，避免進入液泵206內。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流出的液體工質進行過濾，避免雜質進入液泵206以及回熱換熱器102內。

所述蒸發器107與回熱換熱器102之間還連接有預熱器207，所述預熱器207用于在蒸發所述液體工質前，對所述液體工質進行預熱，以降低所述蒸發器107將液體工質蒸發的時間，提高效率。

所述蒸發器107與膨脹機101之間還連接有氣路過濾器208，用于對蒸發器107排出的氣體工質在進入膨脹機101之前，進行過濾，以去除所述氣體工質內的雜質。

該具體實施方式中，所述膨脹發電機系統還包括回油換熱器209，所述回油換熱器209一端連接至蒸發器107，具體的連接至所述蒸發器107的底部，另一端與蒸發器107的出氣口連接。由于蒸發器107為機械結構，在工作過程中會產生回油，以及液體工質中未被分離的油在蒸發過程中也會產生回油，回油經過熱虹吸或壓差方式，被從蒸發器107出氣口引導進入回油換熱器209內，使回油的溫度下降，并經過回油換熱器209進入蒸發器107內被繼續利用。在本實用新型另一具體實施方式中，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，后續進入膨脹機101內被繼續利用，從而提高效率。

請參考圖3，為本實用新型另一具體實施方式的膨脹發電機系統的結構示意圖。

基于上述具體實施方式，在該具體實施方式中，所述蒸發器107的出氣口與膨脹機101的排氣口之間連接有旁路管道，所述旁路管道上設有旁路自動調節閥302，用于在開機時調節膨脹機101前后的壓力差，當膨脹機101前后壓差過大時，所述旁路自動調節閥302自動打開，蒸發器107排出的氣體工質部分分流至膨脹機101的排氣口，從而減小膨脹機101前后壓差，當膨脹機101前后壓差降到一定值后，所述旁路自動調節閥302自動關閉。

所述蒸發器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有油加熱調節閥303。所述集油包104內設有管道，與所述油加熱管道連通，當所述油加熱調節閥303打開，部分高溫氣體工質進入所述油加熱管道至集油包104，對集油包104內的油進行加熱，以減小集油包104內的油的粘滯度，便于油泵105抽取集油包104內的油。所述加熱管道還可以與所述消音器201連通，使得經過集郵包104的氣體工質再次進入消音器201內，與經過消音器201的由膨脹機101排出的氣體混合，再次進入循環系統。所述油加熱調節閥303可以控制油加熱管道內的氣體流量，以控制對集油包104內的油的加熱程度，以控制油溫。

所述蒸發器107與膨脹機101之間還可以連接吸氣自動調節閥301，所述吸氣自動調節閥301用于根據膨脹機101內的氣體壓強，自動調節吸入膨脹機內的氣體工質流量。該具體實施方式中，所述吸氣自動調節閥301設置于蒸發器107與氣路過濾器208之間，在本實用新型的其他具體實施方式中，所述吸氣自動調節閥301還可以設置于氣路過濾器208與膨脹機101之間。

綜上，本實用新型具體實施方式的膨脹發電機系統采用有機朗肯循環原理，并通過回熱換熱器對膨脹機內排出的氣體進行換熱，充分利用排出氣體的熱能，并通過油分離器對排出氣體進行油分離，將分離出的油泵入膨脹機內繼續利用；而通過冷凝器對分離出的氣體工質進行冷凝，作為回熱換熱器的液態工質，回收膨脹機排出氣體的熱能，并通過蒸發器蒸發，形成氣體工質，被吸入膨脹機內膨脹做功，使發電機發電。整個膨脹發電機系統發電效率高，系統可靠性強。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。