自驅動膨脹發電機系統的制作方法

本發明涉及發電機，具體涉及一種自驅動膨脹發電機系統。

背景技術：

隨著煤炭、石油、天然氣等化石能源消耗量的不斷攀升，以及由于能源消耗帶來的環境負擔(如二氧化碳排放等)，能源和環境問題已經成為全世界共同關注的重大問題。在此背景下，使用有機朗肯循環將低品位熱量轉換為電能引起了越來越多的關注。所謂有機朗肯循環，即在傳統朗肯循環中采用有機工質(如r113，r123等)代替水作為工質推動膨脹機做功。近年來，有機朗肯循環的研究工作在國內外大力進行，它是利用低品位熱能的理想方式。有機郎肯循環的膨脹發電機系統，機組系統還不夠穩定，發電效率也不夠高，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：

為了克服上述缺陷，本發明提供一種自驅動膨脹發電機系統，該發電機系統采用了自驅動雙動力泵設備，從而提高了系統工作的穩定性及其發電效率。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種自驅動膨脹發電機系統，包括膨脹機、發電機、蒸發器、冷凝器、工質泵、離合器和啟動裝置，所述膨脹機通過聯軸器與發電機連接，所述蒸發器通過進氣閥與膨脹機連接，所述冷凝器進口與膨脹機連接，所述冷凝器出口與蒸發器之間設有工質泵，所述膨脹機通過離合器與工質泵連接，所述啟動裝置用于系統開啟時將液體工質泵入蒸發器。

優選地，所述啟動裝置為工質泵電機，所述工質泵電機通過離合器與工質泵連接。

優選地，所述啟動裝置為工質起動泵，所述工質起動泵設于所述冷凝器出口與蒸發器進口之間，且與工質泵并聯。

優選地，所述冷凝器與工質泵之間設有儲液器，所述工質泵與蒸發器之間設有預熱器，所述儲液器與工質泵之間設有液路過濾器。

優選地，所述膨脹機與冷凝器之間設有氣液分離消音器，所述氣液分離消音器還設有管路直接與所述儲液器連接，所述預熱器為殼管式、板式或者板殼式換熱器。

優選地，還包括用于加熱液體工質的起動汽包，所述膨脹機為無油氣浮透平式膨脹機，所述膨脹機包括氣浮軸承，所述起動汽包一端通過旁通閥與氣浮軸承連接，另一端與冷凝器連接。

優選地，所述膨脹機包括軸承，所述軸承為噴油潤滑軸承、磁懸浮軸承或陶瓷軸承。

優選地，所述蒸發器的出氣口與所述膨脹機的進氣口之間設有旁通管路，所述旁通管路上設有噴液閥。

優選地，所述冷凝器和蒸發器分別為殼管式、板式或者板殼式換熱器，所述膨脹機與進氣閥之間設有氣路過濾器。

優選地，所述發電機為同步發電機或異步發電機，所述膨脹機為透平式、螺桿式或渦旋式膨脹機，所述工質泵為離心式或容積式工質泵。

本發明的有益效果是：本發明的自驅動膨脹發電機系統采用有機朗肯循環原理，并采用自驅動的方式，減少了整個系統對外部能量的需求；并通過設有的起動汽包來啟動無油膨脹機、設有的氣液分離消音器用于對工質進行氣液分離及消音功能、設有的并聯式雙動力泵有利于提高系統的穩定性、設有的儲液器和過濾器用于過濾流通工質中的雜質，以防止流通工質中的雜質引起系統的運行不穩定，從而提高了整個系統的發電效率和系統可靠性能。

附圖說明

圖1為本發明中實施例1的結構示意圖；

圖2為本發明中實施例2的結構示意圖；

圖中：10-膨脹機，11-聯軸器，12-噴液閥，13-氣液分離消音器，14-離合器，20-發電機，30-蒸發器，31-進氣閥，32-氣路過濾器，40-冷凝器，50-儲液器，51-液路過濾器，60-預熱器，70-工質起動泵，80-工質泵，81-工質泵電機，90-啟動汽包，91-旁通閥。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例：如圖1所示，一種自驅動膨脹發電機系統，包括膨脹機10、發電機20、蒸發器30、冷凝器40、工質泵80、離合器14和啟動裝置，各個器件之間依次按照工質的流動方向通過管路連接，圖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。所述膨脹機10通過聯軸器11與發電機20連接，所述蒸發器30通過進氣閥31與膨脹機10連接，所述冷凝器40進口與膨脹機10連接，所述冷凝器40出口與蒸發器30之間設有工質泵80，所述膨脹機10通過離合器14與工質泵80連接，所述啟動裝置用于系統開啟時將液體工質泵入蒸發器30。本發明的膨脹機10與發電機20連接，用于使氣體工質的熱能轉化為機械能，兩者之間通過聯軸器11連接，聯軸器用于跟隨膨脹機轉動而帶動發電機發電。冷凝器40用于將膨脹機膨脹之后的工質進行冷卻；蒸發器30用于將被冷凝器冷凝為液體的工質與低品位熱源進行熱交換，所述啟動裝置用于系統剛啟動時將液體工質泵入蒸發器加熱為氣體工質，以便氣體工質進入膨脹機膨脹而使膨脹機轉動，一旦膨脹機達到一定轉速后，則離合器飛輪和工質泵80嚙合，膨脹機通過離合器帶動工質泵轉動，工質泵80用于將液體工質泵入蒸發器中，而完成自驅動持續發電過程。本發明自驅動膨脹發電機系統可以利用各種廢熱余熱產生電能，系統在運行過程中，膨脹機利用離合器帶動工質泵工作而不需要其他外部能源，因此本發明為一種運行穩定、可靠性高、高效率以及節能環保性設備。

其中，所述啟動裝置采用工質泵電機81或工質啟動泵70。在實施例1中，如圖1所示，所述啟動裝置為工質泵電機81，所述工質泵電機81通過離合器14與工質泵80連接。本系統采用單泵系統，成本低，即啟動裝置采用工質泵電機81，啟動時，工質泵電機81驅動工質泵運行，待進入膨脹機內氣體工質膨脹后，離合器14中的工質泵電機側的飛輪與工質泵脫離，而膨脹機側的飛輪與工質泵80嚙合，膨脹機10轉動通過離合器帶動工質泵運行，工質泵運行方式從外部驅動轉換為自驅動，實現系統自驅動運行。

在實施例2中，如圖2所示，所述啟動裝置為工質起動泵70，所述工質起動泵70設于所述冷凝器40出口與蒸發器30進口之間，且與工質泵80并聯。本系統采用并聯的雙泵系統，具有設備簡單且運行可靠性高的特點，即啟動裝置采用工質起動泵70，利用外部能量的工質起動泵直接將液體工質泵入蒸發器，從而啟動膨脹機轉動，待膨脹機達到一定的轉速后，離合器飛輪與工質泵嚙合，膨脹機10轉動通過離合器帶動工質泵運行，工質啟動泵70斷電，系統完成由工質起動泵供液轉換為工質泵供液，從而實現系統的自驅動運行。

其中，所述冷凝器40與工質泵80之間設有儲液器50，所述工質泵80與蒸發器30之間設有預熱器60，所述儲液器50與工質泵80之間設有液路過濾器51。所述膨脹機10與冷凝器40之間設有氣液分離消音器13，所述氣液分離消音器13還設有管路直接與所述儲液器50連接，所述預熱器60為殼管式、板式或者板殼式換熱器。優選地，從膨脹機10出口排出的膨脹后的有機工質先經氣液分離消音器13分離，分離出來的氣體工質進入冷凝器進行熱交換，而分離出來的液體直接通過旁通管進入儲液器，在冷凝器中被冷凝為液體的有機工質進入儲液器50中，再通過工質泵泵入預熱器60，設有的氣液分離消音器13起到對分離以及消音的作用，有利于減小系統對環境產生的噪音污染；設有的儲液器50用于儲存冷凝器40形成的液體工質，可以使較大的雜質沉積下來，較佳地，在液體工質進入工質泵之前經過液路過濾器51過濾，從而進一步過濾工質中的細小雜質，避免雜質隨著液體工質進入下一設備中；預熱器60用于將要進入蒸發器的液體工質進行預熱，以降低蒸發器內液體工作的蒸發時間，提高了工作效率。

優選地，還包括用于加熱液體工質的起動汽包90，所述膨脹機10為無油氣浮透平式膨脹機，所述膨脹機10包括氣浮軸承，所述起動汽包90一端通過旁通閥91與氣浮軸承連接，另一端與冷凝器40連接。當膨脹機采用無油氣浮透平式膨脹機時，系統運行前，起動汽包90先將其內的氣體工質通過旁通閥91送入膨脹機10內，為膨脹機的氣浮軸承提供氣體浮力，待軸承運轉正常后，方開啟啟動裝置，本系統中采用無油膨脹機，從而減少了整個系統內部以及對環境造成的潤滑油的污染。所述膨脹機10包括軸承，所述軸承為噴油潤滑軸承、磁懸浮軸承或陶瓷軸承，所述蒸發器30的出氣口與所述膨脹機10的進氣口之間設有旁通管路，所述旁通管路上設有噴液閥12。此旁通管路用于在開機時調節膨脹機10前后的壓力差，當膨脹機前后壓差過大時，所述噴液閥12自動打開，蒸發器30排出的氣體工質部分分流至膨脹機的排氣口，從而減少膨脹機前后壓差，當膨脹機前后壓差降到一定值后，噴液閥12自動關閉。所述冷凝器40和蒸發器30分別為殼管式、板式或者板殼式換熱器，所述膨脹機10與進氣閥31之間設有氣路過濾器32。氣路過濾器32用于進一步過濾進入膨脹機的氣體工質中的雜質，以防雜質對膨脹機的污染。所述發電機20為同步發電機或異步發電機，所述膨脹機10為透平式、螺桿式或渦旋式膨脹機，所述工質泵80為離心式或容積式工質泵。

本發明的工作過程是：

實施例1：如圖1所示，在本實施例中啟動裝置為工質泵電機，起動汽包90將其內的有機工質蒸發成氣體后經過旁通閥91進入膨脹機10內，為膨脹機的氣浮軸承提供氣體浮力，待軸承運轉正常后，工質泵電機81驅動工質泵80運行，工質泵80將儲液器中的液體工質泵入預熱器60中預熱，在儲液器與工質泵之間設有的液路過濾器51用于過濾液體工質中的雜質，被預熱后的液體工質進入蒸發器中被外界的低品位熱源加熱為高溫蒸汽后經過進氣閥31和氣路過濾器32進入膨脹機10膨脹，離合器14中的工質泵電機側的飛輪與工質泵脫離，而膨脹機側的飛輪與工質泵80嚙合，膨脹機10轉動通過離合器帶動工質泵運行，工質泵運行方式從外部驅動轉換為自驅動，實現系統自驅動運行，同時膨脹機轉動并通過聯軸器11帶動發電機發電，膨脹后的有機工質氣體經氣液分離消音器13分離，分離后的液體通過旁通管路直接進入儲液器50，而分離后的氣體工質進入冷凝器被冷凝為液體工質后進入儲液器50，從而完成一個循環。

實施例2：如圖2所示，在本實施例中，啟動裝置為工質起動泵，初始時離合器14和工質泵80為脫離狀態，起動汽包90將其內的有機工質蒸發成氣體后經過旁通閥91進入膨脹機10內，為膨脹機的氣浮軸承提供氣體浮力，待軸承運轉正常后，工質起動泵70將儲液器中的液體工質泵入預熱器60中預熱，在儲液器與工質泵之間設有的液路過濾器51用于過濾液體工質中的雜質，被預熱后的液體工質進入蒸發器中被外界的低品位熱源加熱為高溫蒸汽后經過進氣閥31和氣路過濾器32進入膨脹機10膨脹，待膨脹機達到一定的轉速后，離合器14飛輪與工質泵嚙合，膨脹機10轉動通過離合器帶動工質泵運行，工質啟動泵70斷電，系統完成由工質起動泵供液轉換為工質泵供液，從而實現系統的自驅動運行，同時膨脹機轉動并通過聯軸器11帶動發電機發電，膨脹后的有機工質氣體經氣液分離消音器13分離，分離后的液體通過旁通管路直接進入儲液器50，而分離后的氣體工質進入冷凝器被冷凝為液體工質后進入儲液器50，從而完成一個循環。

應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。