一种基于ORC发电装置的不凝性气体分离系统的制作方法

本发明属于orc余热发电，具体而言，涉及一种基于orc发电装置的不凝性气体分离系统。

背景技术：

1、有机朗肯循环(organic rankine cycle，简称orc)是基于低沸点有机工质（如r245fa、r1233zd等）替代传统朗肯循环工质—水的一种热力循环，特别适用于中低温工业余热，以及太阳能、生物质能、地热能等中低品位可再生能源的开发利用。有机朗肯循环发电技术不仅具有巨大经济价值，而且有利于节能减排和保护环境。

2、orc发电机组主要由蒸发器、透平、发电机、冷凝器和工质泵等部件组成。有机工质在蒸发器中吸收低温热源（80-300℃）的热量，生成具有一定压力和温度的蒸气，蒸气进入透平，推动透平做功，从而带动发电机产生高品位的电能。从透平排出的蒸气在冷凝器中向外部冷源放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到蒸发器，完成整个循环过程。

3、不凝性气体是指在orc发电系统工作时，在冷凝器中特定的温度、压力下，不能冷凝成液体，始终保持气态的气体（如氮气、氧气、氢气和二氧化碳等）。不凝性气体进入orc发电机组的主要途径：

4、orc发电机组系统冲注有机工质和润滑油时，不凝性气体会进入系统

5、设备检修或更换备件时，会有不凝性气体进入系统内

6、当机组停机时，系统内低于外界大气压时，不凝性气体会通过低压的阀门或设备密封连接处进入系统

7、orc发电机组运行过程中，如果有机工质中混杂有不凝性气体，将极大影响有机工质在冷凝器中的冷凝压力，最终影响orc发电机组的发电效率，降低发电量。为此，需要将orc发电系统中的不凝性气体排出系统外，同时保持系统内有机工质不泄漏。

8、目前对于orc发电机组中不凝性气体的分离方法是利用不凝性气体比重较小，打开冷凝器壳程排气阀或者orc发电系统最高点的排气阀，排放一段时间后关闭该阀门，即完成不凝性气体排放。但是这种排放凝性气体的方法不仅需要orc发电机组停机操作，而且排放时间不好可控，往往会导致orc发电系统内有机工质减少，影响机组发电量，需要额外补充有机工质，增加设备运行成本。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，在不停机将不凝性气体排出系统外的同时，保持系统内有机工质不泄漏，且排放时间可控。

2、为达到上述技术目的及效果，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，包括有orc发电装置，所述orc发电装置由工质泵、蒸发器、透平发电机和冷凝器组成，所述工质泵、所述蒸发器、所述透平发电机和所述冷凝器通过对应的管道依次连接，并且首尾相接；还包括有一可将所述orc发电装置内部的不凝性气体分离出所述orc发电装置的不凝性气体分离系统。

4、进一步的，所述不凝性气体分离系统包括有电磁阀、冷凝分离器、工质回流系统、排放阀和制冷空调，所述电磁阀、所述冷凝分离器和所述工质回流系统通过对应的管道依次连接后，所述电磁阀和所述工质回流系统分别通过对应的管道接入所述冷凝器，所述排放阀和所述制冷空调通过对应的管道接入所述冷凝分离器。

5、进一步的，所述冷凝分离器上设置有液位计。

6、进一步的，所述工质回流系统包括一浮球开关，所述浮球开关设置在所述冷凝分离器的底端，且所述浮球开关通过对应的管道接入所述冷凝器。

7、进一步的，所述工质回流系统包括有第一控制阀、第二控制阀和引射器；所述引射器通过对应的管道分别与所述蒸发器和所述冷凝分离器连接后通过对应的管道接入所述冷凝器；所述第一控制阀串联在所述蒸发器和所述引射器之间的对应管道中；所述第二控制阀串联在所述冷凝分离器和所述引射器之间的对应管道中。

8、进一步的，所述蒸发器和所述引射器之间的管道以及所述冷凝分离器和所述引射器之间的管道之间的管道分别串联有一过滤器。

9、进一步的，所述工质回流系统包括输送泵，所述输送泵通过对应的管道分别与所述冷凝器和所述冷凝分离器连接，且所述输送泵和所述冷凝分离器之间的管道串联有一过滤器。

10、进一步的，所述排放阀为电控开关阀。

11、进一步的，所述蒸发器与所述冷凝器之间通过一对应的管道直接相连，且在两者之间的管道中设置有旁通阀；并且在所述蒸发器和所述透平发电机之间的管道中设置有透平阀。

12、进一步的，所述蒸发器和所述冷凝分离器均为管壳式换热器。

13、本发明的有益效果如下：本发明通过在orc发电机组上设置一不凝性气体分离系统实现了不凝性气体排放过程中orc发电装置不停机，保证了设备运行时间，提高全年发电量，增加发电收益；同时，做到了排放时间可控；并且实现了不凝性气体排放过程中不会造成有机工质额外排出系统，保证了orc发电装置内有机工质量的稳定性，降低了orc发电装置的运行成本；其次，结构简单、可靠性高且维护简单，进一步降低了成本，提高了受益。

14、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

技术特征：

1.一种基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，其特征在于：包括有orc发电装置，所述orc发电装置由工质泵（1）、蒸发器（2）、透平发电机（3）和冷凝器（4）组成，所述工质泵（1）、所述蒸发器（2）、所述透平发电机（3）和所述冷凝器（4）通过对应的管道依次连接，并且首尾相接；还包括有一可将所述orc发电装置内部的不凝性气体分离出所述orc发电装置的不凝性气体分离系统。

2.根据权利要求1所述的基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，其特征在于：所述不凝性气体分离系统包括有电磁阀（5）、冷凝分离器（6）、工质回流系统、排放阀（7）和制冷空调（8），所述电磁阀（5）、所述冷凝分离器（6）和所述工质回流系统通过对应的管道依次连接后，所述电磁阀（5）和所述工质回流系统分别通过对应的管道接入所述冷凝器（4），所述排放阀（7）和所述制冷空调（8）通过对应的管道接入所述冷凝分离器（6）。

3.根据权利要求2所述的基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，其特征在于：所述冷凝分离器（6）上设置有液位计（9）。

4.根据权利要求2所述的基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，其特征在于：所述工质回流系统包括一浮球开关（10），所述浮球开关（10）设置在所述冷凝分离器（6）的底端，且所述浮球开关（10）通过对应的管道接入所述冷凝器（4）。

5.根据权利要求3所述的基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，其特征在于：所述工质回流系统包括有第一控制阀（11）、第二控制阀（12）和引射器（13）；所述引射器（13）通过对应的管道分别与所述蒸发器（2）和所述冷凝分离器（6）连接后通过对应的管道接入所述冷凝器（4）；所述第一控制阀（11）串联在所述蒸发器（2）和所述引射器（13）之间的对应管道中；所述第二控制阀（12）串联在所述冷凝分离器（6）和所述引射器（13）之间的对应管道中。

6.根据权利要求5所述的基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，其特征在于：所述蒸发器（2）和所述引射器（13）之间的管道以及所述冷凝分离器（6）和所述引射器（13）之间的管道分别串联有一过滤器（14）。

7.根据权利要求3所述的基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，其特征在于：所述工质回流系统包括输送泵（15），所述输送泵（15）通过对应的管道分别与所述冷凝器（4）和所述冷凝分离器（6）连接，且所述输送泵（15）和所述冷凝分离器（6）之间的管道串联有一过滤器（14）。

8.根据权利要求2~7任一项所述的基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，其特征在于：所述排放阀（7）为电控开关阀。

9.根据权利要求1所述的基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，其特征在于：所述蒸发器（2）与所述冷凝器（4）之间通过一对应的管道直接相连，且在两者之间的管道中设置有旁通阀（16）；并且在所述蒸发器（2）和所述透平发电机（3）之间的管道中设置有透平阀（17）。

10.根据权利要求2所述的基于orc发电装置的不凝性气体分离系统，其特征在于：所述蒸发器（2）和所述冷凝分离器（6）均为管壳式换热器。

技术总结
本发明公开了一种基于ORC发电装置的不凝性气体分离系统，包括有ORC发电装置，所述ORC发电装置由工质泵、蒸发器、透平发电机和冷凝器组成，所述工质泵、所述蒸发器、所述透平发电机和所述冷凝器通过对应的管道依次连接，并且首尾相接；还包括有可将所述ORC发电装置内部的不凝性气体分离出所述ORC发电装置的不凝性气体分离系统，所述不凝性气体分离系统接入所述冷凝器。本发明实现不凝性气体排放过程中ORC发电装置不停机，保证设备运行时间，提高全年发电量，增加发电收益，排放时间可控；实现不凝性气体排放过程中不会造成有机工质排出系统，保证系统工质量的稳定性，降低运行成本；结构简单、可靠性高且维护简单。

技术研发人员：梁龙辉,李健
受保护的技术使用者：烁丰科技（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13