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蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统

阅读：822发布：2021-03-03

IPRDB可以提供蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统。该发电系统包括蒸汽螺杆膨胀发电机组和有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组；所述蒸汽螺杆膨胀发电机组包括第一螺杆膨胀机、第一发电机、储油罐、第一过滤器、冷却器、油泵、第二过滤器、油分配座、蒸汽过滤器；所述有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组包括第二螺杆膨胀机、第二发电机、冷凝器、过滤器、工质泵、回热器、蒸发器。本实用新型采用带压蒸汽作为热源，先进入第一螺杆膨胀机直接膨胀做功带动第一发电机发电，做功后的低压蒸汽再与有机工质换热，使有机工质蒸发后进入第二螺杆膨胀机膨胀做功带动第二发电机发电，充分利用热源自身携带的压力能，提高了能源回收利用效率。，下面是蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统，包括蒸汽螺杆膨胀发电机组和有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组，其特征在于：所述蒸汽螺杆膨胀发电机组包括第一螺杆膨胀机(1)、第一发电机(2)、储油罐(3)、第一过滤器(4)、冷却器(5)、油泵(6)、第二过滤器(7)、油分配座(8)、以及蒸汽过滤器(9)；

其中，所述第一螺杆膨胀机(1)与所述第一发电机(2)同轴连接，所述储油罐(3)的出油口连接所述第一过滤器(4)的进油口，所述第一过滤器(4)的出油口连接所述冷却器(5)的进油口，所述冷却器(5)的出油口通过油泵(6)连接所述第二过滤器(7)的进油口，所述第二过滤器(7)的出油口连接所述油分配座(8)的进油口，所述油分配座(8)的出油口连接所述第一螺杆膨胀机(1)的润滑油进口，所述第一螺杆膨胀机(1)的润滑油出口连接所述储油罐(3)的进油口；

所述有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组包括第二螺杆膨胀机(12)、第二发电机(13)、冷凝器(14)、过滤器(15)、工质泵(16)、回热器(17)、以及蒸发器(18)；

其中，所述第二螺杆膨胀机(12)与所述第二发电机(13)同轴连接，所述第二螺杆膨胀机(12)的工质蒸汽出口连接所述冷凝器(14)的工质蒸汽入口，所述冷凝器(14)的工质液出口连接所述过滤器(15)的工质液进口，所述过滤器(15)的工质液出口通过工质泵(16)连接所述回热器(17)的工质液进口，所述回热器(17)的工质液出口连接所述蒸发器(18)的工质液进口，所述蒸发器(18)的工质蒸汽出口连接所述第二螺杆膨胀机(12)的工质蒸汽入口；

所述蒸汽螺杆膨胀发电机组采用带压蒸汽作为热源，所述带压蒸汽经由主管路(19)流出，所述主管路(19)的高压蒸汽出口连接蒸汽过滤器(9)的高压蒸汽入口，所述蒸汽过滤器(9)的高压蒸汽出口连接所述第一螺杆膨胀机(1)的高压蒸汽入口，所述第一螺杆膨胀机(1)的低压蒸汽出口连接所述蒸发器(18)的低压蒸汽入口，所述蒸发器(18)的热水出口连接所述回热器(17)的热水入口，所述回热器(17)还设有冷水排出口。

2.根据权利要求1所述的蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统，其特征在于：所述主管路(19)上设有与其连通的支管路(20)，所述支管路(20)的高压蒸汽出口连接所述储油罐(3)的高压蒸汽入口，所述储油罐(3)还设有冷水出口。

3.根据权利要求2所述的蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统，其特征在于：所述主管路(19)内设有用于控制带压蒸汽流量的第一调节阀(10)，所述支管路(20)内设有用于控制带压蒸汽流量的第二调节阀(11)。

4.根据权利要求1或2或3所述的蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统，其特征在于：所述第一螺杆膨胀机(1)和第二螺杆膨胀机(12)均为双螺杆膨胀机。

5.根据权利要求1或2或3所述的蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统，其特征在于：所述第一过滤器(4)为粗过滤器，所述第二过滤器(7)为精过滤器。

6.根据权利要求1或2或3所述的蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统，其特征在于：所述冷却器(5)为风冷冷却器。

7.根据权利要求1或2或3所述的蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统，其特征在于：所述带压蒸汽为过热蒸汽、饱和蒸汽或汽液两相混合物。

说明书全文

蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及工业余热余压回收发电技术领域，具体地指一种蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统。

背景技术

[0002] 我国经济经过多年的高速发展，目前已面临两大迫切问题。一是环境污染和碳排放问题，环境承受能力已接近极限；二是经济结构、企业成本结构发生重大变化，粗放型经济难以为继。这两大问题都要求我们提高化石能源综合利用效率，减少环境污染、碳排放和降低企业用能成本，因此节能减排成为我国经济社会发展的重大战略。工业余热余压资源的回收利用是节能减排的重要方式。

[0003] 根据余热温度的不同，通常将余热资源分为三类：500℃以上为高温余热、200℃～500℃之间为中温余热、200℃以下为低温余热。对于中高温余热资源，目前主要采用余热锅炉产生过热饱和水蒸汽推动蒸汽式汽轮机发电的方式回收利用。对于低温余热资源的回收利用，目前我国的相关技术水平也快速发展，主要采用有机朗肯循环膨胀发电系统。

[0004] 有机朗肯循环膨胀发电系统中，液态有机工质在蒸发器中与低温余热源换热，吸热蒸发后成高压气体，推动膨胀机做功从而带动发电机发电，压力降低的气态工质在冷凝器中冷凝成液态，通过工质泵升压后进入蒸发器中吸热，完成一个有机朗肯循环。其实质是利用热源与冷却介质的温差，把温差变为压差，最终将热能转化为机械能或电能。目前这方面已经公开的相关专利已有很多，比如公开号为CN203347863U、CN102691555A、CN202420251U、CN203271836U、CN102230401A等中国专利。

[0005] 在实际上在工业生产中，根据是否带压可进一步将低温余热资源细分为带压热源和无压热源。对于一般无压热源，利用上述有机朗肯循环膨胀发电系统即可有效回收利用。然而，对于带压热源，单纯利用有机朗肯循环膨胀发电系统则浪费了热源自身携带的压力能，造成能源回收利用效率低。因此，市场急需一种针对带压蒸汽余热余压资源的综合高效回收利用系统，以填补现有技术的不足。

发明内容

[0006] 本实用新型的目的就是要提供一种蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统。该发电系统采用带压蒸汽作为热源，带压蒸汽资源先进入第一螺杆膨胀机直接膨胀做功带动第一发电机发电，做功后的低压蒸汽再依次进入蒸发器和回热器与有机工质换热，使有机工质蒸发后进入第二螺杆膨胀机膨胀做功带动第二发电机发电，从而充分利用了热源自身携带的压力能，提高了能源回收利用效率。

[0007] 为实现上述目的，本实用新型所设计的蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统，包括蒸汽螺杆膨胀发电机组和有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组；

[0008] 所述蒸汽螺杆膨胀发电机组包括第一螺杆膨胀机、第一发电机、储油罐、第一过滤器、冷却器、油泵、第二过滤器、油分配座、以及蒸汽过滤器；

[0009] 其中，所述第一螺杆膨胀机与所述第一发电机同轴连接，所述储油罐的出油口连接所述第一过滤器的进油口，所述第一过滤器的出油口连接所述冷却器的进油口，所述冷却器的出油口通过油泵连接所述第二过滤器的进油口，所述第二过滤器的出油口连接所述油分配座的进油口，所述油分配座的出油口连接所述第一螺杆膨胀机的润滑油进口，所述第一螺杆膨胀机的润滑油出口连接所述储油罐的进油口；

[0010] 所述有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组包括第二螺杆膨胀机、第二发电机、冷凝器、过滤器、工质泵、回热器、以及蒸发器；

[0011] 其中，所述第二螺杆膨胀机与所述第二发电机同轴连接，所述第二螺杆膨胀机的工质蒸汽出口连接所述冷凝器的工质蒸汽入口，所述冷凝器的工质液出口连接所述过滤器的工质液进口，所述过滤器的工质液出口通过工质泵连接所述回热器的工质液进口，所述回热器的工质液出口连接所述蒸发器的工质液进口，所述蒸发器的工质蒸汽出口连接所述第二螺杆膨胀机的工质蒸汽入口；

[0012] 所述蒸汽螺杆膨胀发电机组采用带压蒸汽作为热源，所述带压蒸汽经由主管路流出，所述主管路的高压蒸汽出口连接蒸汽过滤器的高压蒸汽入口，所述蒸汽过滤器的高压蒸汽出口连接所述第一螺杆膨胀机的高压蒸汽入口，所述第一螺杆膨胀机的低压蒸汽出口连接所述蒸发器的低压蒸汽入口，所述蒸发器的热水出口连接所述回热器的热水入口，所述回热器还设有冷水排出口。

[0013] 进一步地，所述主管路上设有与其连通的支管路，所述支管路的高压蒸汽出口连接所述储油罐的高压蒸汽入口，所述储油罐还设有冷水出口。这样，储油罐中的润滑油可以与通过支管路进入的高压蒸汽进行热交换，达到加热的目的，利用了高压蒸汽的余热。

[0014] 进一步地，所述主管路内设有用于控制带压蒸汽流量的第一调节阀，所述支管路内设有用于控制带压蒸汽流量的第二调节阀。这样，可以根据实际情况调节第一调节阀和第二调节阀来控制进入主管路和支管路的带压蒸汽流量。

[0015] 进一步地，所述第一螺杆膨胀机和第二螺杆膨胀机均为双螺杆膨胀机。这样，可以有效提高系统的可靠性、稳定性和工况适应性。

[0016] 进一步地，所述第一过滤器为粗过滤器，所述第二过滤器为精过滤器。这样，润滑油经过两级过滤，纯度更高，润滑效果更好。

[0017] 再进一步地，所述冷却器为风冷冷却器。风冷冷却器的作用是控制油温在合适的温度，一般为30℃～50℃。

[0018] 更进一步地，所述带压蒸汽为过热蒸汽、饱和蒸汽或汽液两相混合物。

[0019] 与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

[0020] 其一，本实用新型采用带压蒸汽作为热源，带压蒸汽资源先进入第一螺杆膨胀机直接膨胀做功带动第一发电机发电，做功后的低压蒸汽再依次进入蒸发器和回热器与有机工质换热，使有机工质蒸发后进入第二螺杆膨胀机膨胀做功带动第二发电机发电，从而充分利用了热源自身携带的压力能，提高了热源余压回收利用效率。

[0021] 其二，本实用新型的带压蒸汽可以经管路进入储油罐与其中的润滑油进行换热，实现对润滑油的加热，充分利用了带压蒸汽带的余热。

[0022] 其三，本实用新型的第一螺杆膨胀机和第二螺杆膨胀机均为双螺杆膨胀机，有效提高系统的可靠性、稳定性和工况适应性。

附图说明

[0023] 图1为一种蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统的结构示意图；

[0024] 其中：第一螺杆膨胀机1、第一发电机2、储油罐3、第一过滤器4、冷却器5、油泵6、第二过滤器7、油分配座8、蒸汽过滤器9、第一调节阀10、第二调节阀11、第二螺杆膨胀机12、第二发电机13、冷凝器14、过滤器15、工质泵16、回热器17、蒸发器18、主管路19、支管路20。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

[0026] 图中所示的蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统，包括蒸汽螺杆膨胀发电机组和有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组；蒸汽螺杆膨胀发电机组包括第一螺杆膨胀机1、第一发电机2、储油罐3、第一过滤器4、冷却器5、油泵6、第二过滤器7、油分配座8、以及蒸汽过滤器9；其中，第一螺杆膨胀机1与第一发电机2同轴连接，储油罐3的出油口连接第一过滤器4的进油口，第一过滤器4的出油口连接冷却器5的进油口，冷却器5的出油口通过油泵6连接第二过滤器7的进油口，第二过滤器7的出油口连接油分配座8的进油口，油分配座8的出油口连接第一螺杆膨胀机1的润滑油进口，第一螺杆膨胀机1的润滑油出口连接储油罐3的进油口；

[0027] 有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组包括第二螺杆膨胀机12、第二发电机13、冷凝器14、过滤器15、工质泵16、回热器17、以及蒸发器18；其中，第二螺杆膨胀机12与第二发电机
13同轴连接，第二螺杆膨胀机12的工质蒸汽出口连接冷凝器14的工质蒸汽入口，冷凝器14的工质液出口连接过滤器15的工质液进口，过滤器15的工质液出口通过工质泵16连接回热器17的工质液进口，回热器17的工质液出口连接蒸发器18的工质液进口，蒸发器18的工质蒸汽出口连接第二螺杆膨胀机12的工质蒸汽入口；

[0028] 蒸汽螺杆膨胀发电机组采用带压蒸汽作为热源，带压蒸汽经由主管路19流出，主管路19的高压蒸汽出口连接蒸汽过滤器9的高压蒸汽入口，蒸汽过滤器9的高压蒸汽出口连接第一螺杆膨胀机1的高压蒸汽入口，第一螺杆膨胀机1的低压蒸汽出口连接蒸发器18的低压蒸汽入口，蒸发器18的热水出口连接回热器17的热水入口，回热器17还设有冷水排出口。主管路19上设有与其连通的支管路20，支管路20的高压蒸汽出口连接储油罐3的高压蒸汽入口，储油罐3还设有冷水出口。

[0029] 上述技术方案中，主管路19内设有用于控制带压蒸汽流量的第一调节阀10，支管路20内设有用于控制带压蒸汽流量的第二调节阀11。第一螺杆膨胀机1和第二螺杆膨胀机12均为双螺杆膨胀机，这样可以有效提高系统的可靠性、稳定性和工况适应性。第一过滤器
4为粗过滤器，第二过滤器7为精过滤器，润滑油经过两级过滤，纯度更高，润滑效果更好。冷却器5为风冷冷却器。风冷冷却器的作用是控制油温在合适的温度，一般为30℃～50℃。带压蒸汽为过热蒸汽、饱和蒸汽或汽液两相混合物。

[0030] 带压蒸汽在系统中的流动路线如下：带压蒸汽资源被分为两路，主要部分经由主管路19进入蒸汽过滤器9过滤后进入发电系统，蒸汽流量通过第一调节阀10控制调节。次要部分经支管路20进入储油罐3与其中的润滑油进行换热，实现对润滑油的加热，蒸汽流量通过第二调节阀11控制调节。

[0031] 经过蒸汽过滤器9过滤后的带压蒸汽资源先进入第一螺杆膨胀机1直接膨胀做功带动第一发电机2发电，带压蒸汽释放压力能做功后变成低压蒸汽。低压蒸汽再进入蒸发器18与有机朗肯循环中的液体有机工质换热，促使液体有机工质吸热蒸发。低压蒸汽释放潜热后变成热水。热水再进入回热器17与液体有机工质换热，对液体有机工质进行预热。热水释放显热后变成冷水排出。

[0032] 蒸汽螺杆膨胀发电机组中润滑油的流动路线如下：

[0033] 储油罐3中处于常温的润滑油被热蒸汽预热后开始循环，先进入第一过滤器4进行粗过滤，然后进入冷却器5，冷却器5的作用是控制油温在合适的温度，一般为30℃～50℃。处于合适温度的润滑油再进入油泵6，经油泵6加压后依次进入第二过滤器7和油分配座8，油分配座8将润滑油分为多路进入第一螺杆膨胀机1，对第一螺杆膨胀机1两端轴承进行润滑，从第一螺杆膨胀机1出来的润滑油再次回到储油罐3完成循环。

[0034] 有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组中有机工质的流动路线如下：

[0035] 从第二螺杆膨胀机12中排出的低温低压有机工质蒸汽进入到冷凝器14，被冷却水冷凝成液体有机工质，从冷凝器14输出的液体有机工质经过过滤器15过滤后进入工质泵16，经过工质泵16加压后的液体有机工质再进入回热器17，在回热器17中被预热的液体有机工质再进入蒸发器18，预热后的液体有机工质在蒸发器18内吸收大量热量沸腾蒸发，蒸发后的高压有机工质蒸汽再次进入第二螺杆膨胀机12中膨胀做功进而带动第二发电机13发电，完成循环。本实施例中带压蒸汽压力为0.5MPa，有机工质为R245fa。

[0036] 以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
朗肯循环系统-专利编号CN102812211B	2020-05-12	952
朗肯循环系统-专利编号CN103032990A	2020-05-12	540
朗肯循环-专利编号CN103608548A	2020-05-11	985
朗肯循环系统-专利编号CN102418622A	2020-05-13	1001
朗肯循环系统-专利编号CN102812211A	2020-05-13	228
朗肯循环系统-专利编号CN103032990B	2020-05-13	334
朗肯循环系统-专利编号CN103797218A	2020-05-11	262
朗肯循环膨胀机-专利编号CN102758650A	2020-05-12	902
朗肯循环-专利编号CN103748347B	2020-05-11	445
朗肯循环-专利编号CN103748347A	2020-05-11	1048

蒸汽螺杆膨胀机与有机朗肯循环级联式发电系统

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