实施方案
[0017] 一种双工质有机朗肯循环发电系统,如图1所示,本系统具有预热器4、第一蒸发器5、第一膨胀机1、第一冷凝器2、第一工质泵3、第二蒸发器9、闪蒸罐10、第二膨胀机6、喷射器
11、第二冷凝器7、第二工质泵8。
[0018] 系统具体连接与工作流程为:由预热器4、第一蒸发器5、第一膨胀机1、第一冷凝器2、第一工质泵3构成有机朗肯循环;由第二蒸发器9、闪蒸罐10、第二膨胀机6、喷射器11、第二冷凝器7、第二工质泵8构成闪蒸循环。有机朗肯循环使用临界温度高的循环工质,闪蒸循环使用临界温度低的循环工质。热源水先进入第一蒸发器5,在第一蒸发器5出口处分为两股质量流量不同的热源:一部分进入第二蒸发器9,另一部分进入预热器4。
[0019] 本发明系统的中的热源和工质状态点对应图2:
[0020] 如图2所示热源经过分流后,系统热源匹配程度提高,系统吸热量增加,热源出口温度从原先的THo降至T’Ho1和T’Ho2。
[0021] 有机朗肯循环中,第一冷凝器2出口c点的饱和液态工质经由第一工质泵3加压到蒸发压力d点,然后进入预热器4和第一蒸发器5被加热到饱和气体状态a点,工质进入第一膨胀机1做功带动发电机发电,第一膨胀机1出口b点的乏汽进入第一冷凝器2进行冷后进入第一工质泵3,形成循环回路。
[0022] 闪蒸循环:第二冷凝器7出口h点的饱和液态工质经由第二工质泵8加压到蒸发压力i点,然后进入第二蒸发器9被加热到饱和液体状态j点,工质进入闪蒸罐10中闪蒸后分为饱和液fc点和饱和气f点,闪蒸后的饱和气进入第二膨胀机6膨胀做功,第二膨胀机6的排气g点作为喷射器的引射流体,闪蒸后闪蒸罐10中的饱和液体作为喷射器11的工作流体,两部分流体在喷射器11中混合扩压后到达k点进入第二冷凝器7冷却,形成循环回路。
[0023] 以下是三种发电系统的对比。
[0024] 方案一:本发明系统,有机朗肯循环选取纯工质R245fa(五氟丙烷),闪蒸循环选取纯工质R227ea(七氟丙烷);
[0025] 方案二:使用单工质的结合闪蒸和喷射器的有机朗肯循环,选取纯工质R245fa(五氟丙烷);
[0026] 方案三:常规有机朗肯循环,选取纯工质R245fa(五氟丙烷);
[0027] 计算条件:热源以热水120℃为代表,质量流量为1kg/s;冷却水进口温度25℃,出口温度30℃,膨胀机等熵效率0.85,工质泵等熵效率0.8。三种方案采用热源、冷源、等熵效率条件相同;对比数据如下表1所示:
[0028] 表1
[0029]
[0030]
[0031] 上述方案一:
[0032] 1.热源先进入有机朗肯循环的第一蒸发器5,在第一蒸发器5出口分为两部分:一部分进入预热器4预热有机朗肯循环中的工质,另一部分进入第二蒸发器9加热闪蒸循环中的工质,有机朗肯循环选取纯工质R245fa,闪蒸循环选取纯工质R227ea。
[0033] 2.有机朗肯循环中,第一冷凝器2出口c点为34.59℃的饱和液,工质经由第一工质泵3加压到蒸发压力1.315MPa d点,然后进入预热器4被加热到e点(饱和液态),e点温度为蒸发温度101.75℃,之后进入第一蒸发器5被加热到在蒸发温度下的饱和气态a点,工质进入第一膨胀机1做功,第一膨胀机1排气b点温度为51.51℃,排气压力为0.209MPa,排气进入冷凝器完整循环。
[0034] 3.闪蒸循环:第二冷凝器7出口h点的工质为34.59℃的饱和液,工质经由第二工质泵8加压到蒸发压力2.925MP i点,然后进入第二蒸发器9被加热到饱和液体状态j点,j点温度为蒸发温度101.65℃,之后进入闪蒸罐10中,闪蒸压力为2.650MP,温度96.92℃。闪蒸罐10中饱和液体作为喷射器11的工作流体,饱和气体流经第二膨胀机6膨胀做功,排气温度为
28.73℃g点,第二膨胀机6的排气作为喷射器11的引射流体,两流体在喷射器11中混合加压到达k点后流入第二冷凝器7,在第二冷凝器7中冷凝完成一个循环。
[0035] 4.有机朗肯循环中工质R245fa的质量流量为m1=0.423kg/s,闪蒸循环中工质R227ea的质量流量为m2=2.197kg/s,二者的质量比为m2/m1=5.2。
[0036] 如表1数据比较,在设定热源条件、冷源条件、等熵效率下,得到:基于常规有机朗肯循环(方案三),方案一与方案二的净输出功增加率分别为58.81%和35.68%,方案一比方案二净输出功增加17.04%。