一种梯级换热有机朗肯循环发电系统及其发电方法
【技术领域】
[0001]本发明属于低品位能源利用领域，尤其涉及一种利用低品位能源进行有机朗肯循环发电的系统。
【背景技术】
[0002]我国经济发展迅速随之带来的是能源的短缺及严重的环境污染，一方面在钢铁、建筑、交通等领域存在大量能源以热量形式被排放，回收利用难度高；另一方面地热能、太阳能等自然资源的利用等级较低，无法合理利用。因此现如今，如何对能源进行合理利用，成为缓解我国能源及环境问题的重要途径。
[0003]在低品位能源的回收利用中，有机朗肯循环因其工质具有高压低沸特点被广泛利用，但针对多数热源，在系统出口处，热源温度依旧高达340K左右，使能源回收率及系统性能均较低。若对系统出口处热源进行再次利用，则因其品位较低，回收成本较高，具有一定的回收难度。
[0004]因此，有必要设计一种更好的热源回收系统。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种自升热源品位，可对热源进行梯级利用的梯级换热有机朗肯循环发电系统及其发电方法。
[0006]为了实现目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]一种梯级换热有机朗肯循环发电系统，包括高压有机朗肯循环装置和低压有机朗肯循环装置，所述高压有机朗肯循环装置具有高压蒸发器，高压预热器，高压乏汽回热器，膨胀机及冷凝器；所述低压有机朗肯循环装置具有低压蒸发器，低压预热器及低压乏汽回热器；其中高压蒸发器的壳侧出口通过管道分别连接于所述高压预热器和所述低压蒸发器，其管侧出口通过管道与所述膨胀机相连，所述膨胀机连接于发电机，所述膨胀机设有补气口，所述低压预热器连接于所述低压蒸发器，所述低压蒸发器管侧出口与所述补气口连通，所述膨胀机的排气口连接于所述高压乏汽回热器，所述高压乏汽回热器的出口连接于所述低压乏汽回热器，所述低压乏汽回热器的壳侧出口连接于所述冷凝器，所述冷凝器的管侧出口与储液罐相连，所述储液罐出口侧连接多个工质泵。
[0008]进一步，所述高压蒸发器与所述高压预热器、所述低压蒸发器之间均设有流量计和流量调节阀。
[0009]进一步，所述冷凝器连接有冷却水进口，供冷却水进入以冷却工质。
[0010]进一步，所述储液罐与所述高压预热器及所述低压预热器通过管道连通，所述管道上设有第一控制阀。
[0011]进一步，所述储液罐与所述低压乏汽回热器连通，两者之间设有所述工质泵和第二控制阀。
[0012]进一步，所述低压乏汽回热器与所述低压预热器连通，所述高压乏汽回热器与所述高压预热器连通。
[0013]一种基于上述梯级换热有机朗肯循环发电系统的发电方法，包括:热源进入所述高压蒸发器后分流，分别进入所述高压预热器和所述低压蒸发器，所述低压蒸发器内的热源部分进入所述低压预热器内，经所述高压乏汽回热器流出的工质进入所述高压预热器内预热后进入所述高压蒸发器蒸发，蒸汽进入所述膨胀机内，带动所述发电机发电，同时同一工质进入所述低压预热器预热后进入所述低压蒸发器蒸发，蒸汽通过所述补气口进入所述膨胀机，从所述膨胀机出来的所述工质进入所述高压乏汽回热器和所述低压乏汽回热器后再进入所述冷凝器内冷却，冷却后的所述工质流入所述储液罐。
[0014]进一步，所述工质于所述膨胀机内释放热能后，由所述排气口流出，若所述排气口的乏汽温度较高，所述工质进入所述高压乏汽回热器，若所述排气口的乏汽温度较低，则所述工质直接进入所述冷凝器。
[0015]进一步，所述乏汽温度较高时，所述冷凝器流出的所述工质通过所述工质泵提升进入所述低压乏汽回热器内加热，然后分流，所述工质部分直接进入所述低压预热器，另一部分经过所述工质泵升压至高压状态再进入所述高压乏汽回热器内加热，进入所述高压预热器。
[0016]进一步，所述乏汽温度较低时，所述工质泵将所述储液罐内的所述工质直接输送至所述高压预热器和所述低压预热器内。
[0017]本发明的有益效果:
[0018](I)通过在高压蒸发器出口控制热源分流后进入高压预热器和低压蒸发器中，降低了高压预热器中的不可逆损失，使高压蒸发器中的蒸发温度及低压预热器中的热源温度升高，在原热源不变的基础上，提高了低压预热器的热源品位，使低压级循环可以与高压级循环采用同一种工质；
[0019](2)膨胀机设有补气口，低压蒸发器内的蒸汽进入补气口内，对膨胀机提供能量做功，可以对不同温度的热源都进行利用，充分实现能源梯级利用，同时降低设备投资；
[0020](3)高压乏汽回热器和低压乏汽回热器的使用既充分回收了工质携带的热量，又提高了工质进入高压预热器和低压预热器时的温度，降低冷凝器中不可逆损失，使整个系统中存在多级换热，充分利用能源。
【附图说明】
[0021]图1为本发明整体结构示意图；
[0022]图中，I一高压蒸发器、2—高压预热器、3—膨胀机、31—补气口、4一高压乏汽回热器、5—冷凝器、6—储液罐、7—低压蒸发器、8—低压预热器、9 一低压乏汽回热器、10—流量计、11一流量调节阀、12—第一控制阀、13—第二控制阀、14一发电机、15一工质栗。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0024]如图1所示，本发明一种梯级换热有机朗肯循环发电系统包括高压有机朗肯循环装置和低压有机朗肯循环装置。
[0025]高压有机朗肯循环装置包括高压蒸发器1，高压预热器2，高压乏汽回热器4，膨胀机3、冷凝器5及储液罐6，低压有机朗肯循环装置包括低压蒸发器7，低压预热器8及低压乏汽回热器9。高压蒸发器I的壳侧入口与热源输送管相连，高压蒸发器I壳侧出口通过管道分别连接于所述高压预热器2和所述低压蒸发器7，高压蒸发器I与所述高压预热器2、低压蒸发器7之间均设有流量计10和流量调节阀11，通过流量调节阀11和流量计10调整热源分别进入高压预热器2和低压蒸发器7的量。高压预热器2的管侧出口连接与高压蒸发器I的管侧入口，高压预热器2的管侧入口与储液罐6连通，两者之间设有第一控制阀12。高压蒸发器I的管侧出口通过管道连接于膨胀机3，膨胀机3的后端连接有发电机14，膨胀机3的下端设有补气口 31，膨胀机3的排气口连接于高压乏汽回热器4，两者之间设有阀门，同时膨胀机3的排气口与冷凝器5连接，两者之间也设有阀门，高压乏汽回热器4的出口与高压预热器2的管侧入口通过管道连通。
[0026]低压蒸发器7的壳侧入口与高压蒸发器I的壳侧出口相连通，两者之间设有流量计10和流量调节阀11，低压蒸发器7的壳侧出口与低压预热器8壳侧入口连通，低压预热器8的管侧入口与与储液罐6相连，两者之间设有第一控制阀12，同时低压预热器8的管侧入口与低压乏汽回热器9的出口相连，两者之间也设有阀门，低压预热器8的管侧出口与低压蒸发器7的管侧入口连通，低压蒸发器7的管侧出口通过管道与补气口 31连通。低压乏汽回热器9的入口与与高压乏汽回热器4的出口连通，其出口与冷凝器5连通，同时，低压乏汽回热器9的入口与储液罐6连通，两者之间设有工质泵15及第二控制阀13，低压乏汽回热器9的出口与高压乏汽回热器4的入口连通。
[0027]冷凝器5设有冷却水进口和冷却水出口，冷却水入口与冷却水管道相连通，冷凝器同时