專利名稱：串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)及其發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機朗肯循環(huán)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，尤其涉及一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)；同時，本發(fā)明還涉及上述串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電方法。
背景技術(shù)：
請參閱圖1，圖1為一個典型的有機朗肯循環(huán)(Organic Rankin Cycle，0RC)系統(tǒng)，包括膨脹機I’、發(fā)電機2’、蒸發(fā)器3’、液體泵4’、冷凝器5’。低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵4’中被升壓；然后進入蒸發(fā)器3’被加熱汽化，直至成為過熱氣體(高溫高壓)后，進入膨脹機I’膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機2’發(fā)電。做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器5’被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵4’中，完成一個循環(huán)。對于有機朗肯循環(huán)而言，熱流體和環(huán)境溫度之間的溫差越大，熱效率越高。然而，現(xiàn)有有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，只包括一組有機朗肯循環(huán)單元(即僅包括一個膨脹機、一個發(fā)電機、一個蒸發(fā)器、一個液體泵、一個冷凝器)；熱源通常只連接一個蒸發(fā)器，系統(tǒng)的熱效率還有待進一步提聞。此外，由于膨脹機的大小有一定限制，為了能充分利用熱源的能量，一些系統(tǒng)中將若干組有機朗肯循環(huán)單元并聯(lián)，如圖2所示，但依然沒有解決系統(tǒng)熱效率較低的問題。有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種新的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，以改進現(xiàn)有系統(tǒng)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，可有效提高熱效率。此外，本發(fā)明還提供一種利用串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電方法，可有效提高熱效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括兩組或兩組以上有機朗肯循環(huán)單元;各有機朗肯循環(huán)單元均包括冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機，冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機依次連接，形成一個循環(huán)，膨脹機帶動發(fā)電機發(fā)電；各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器依次通過管路串接，熱源依次經(jīng)過各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，分別為各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器提供熱能；各有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能分別進行有機朗肯循環(huán)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，各有機朗肯循環(huán)單元使用各自的冷凝器，或者，部分或全部有機朗肯循環(huán)單元公用一個共同的冷凝器。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，各有機朗肯循環(huán)單元的有機朗肯循環(huán)方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；然后進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體后，進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)主要包括第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元；所述第一有機朗肯循環(huán)單元包括第一蒸發(fā)器，所述第二有機朗肯循環(huán)單元包括第二蒸發(fā)器；所述第一蒸發(fā)器的出口連接第二蒸發(fā)器的入口，熱源依次經(jīng)過第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器；熱源經(jīng)過第一蒸發(fā)器后，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;熱源經(jīng)過第二蒸發(fā)器后，溫度由第二溫度T2降為第三溫度τ3。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)主要包括第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元、第三有機朗肯循環(huán)單元；所述第一有機朗肯循環(huán)單元包括第一蒸發(fā)器，所述第二有機朗肯循環(huán)單元包括第二蒸發(fā)器，所述第三有機朗肯循環(huán)單元包括第三蒸發(fā)器；所述第一蒸發(fā)器的出口連接第二蒸發(fā)器的入口，第二蒸發(fā)器的出口連接第三蒸發(fā)器的入口，熱源依次經(jīng)過第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器；熱源經(jīng)過第一蒸發(fā)器后，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;熱源經(jīng)過第二蒸發(fā)器后，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;熱源經(jīng)過第三蒸發(fā)器后，溫度由第三溫度T3降為第四溫度Τ4。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括N組有機朗肯循環(huán)單元，分別為第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元、第三有機朗肯循環(huán)單元、……、第N有機朗肯循環(huán)單元；其中，N > 3 ;所述第一有機朗肯循環(huán)單元包括第一蒸發(fā)器，所述第二有機朗肯循環(huán)單元包括第二蒸發(fā)器，所述第三有機朗肯循環(huán)單元包括第三蒸發(fā)器，……，以此類推，第N有機朗肯循環(huán)單元包括第N蒸發(fā)器；所述第一蒸發(fā)器的出口連接第二蒸發(fā)器的入口，第二蒸發(fā)器的出口連接第三蒸發(fā)器的入口，……，以此類推，第N-1蒸發(fā)器的出口連接第N蒸發(fā)器的入口，熱源依次經(jīng)過第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器、……、第N蒸發(fā)器；熱源經(jīng)過第一蒸發(fā)器后，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;熱源經(jīng)過第二蒸發(fā)器后，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;熱源經(jīng)過第三蒸發(fā)器后，溫度由第三溫度T3降為第四溫度T4 ；……；以此類推，熱源經(jīng)過第N蒸發(fā)器后，溫度由第N溫度Tn降為第Ν+1溫度
ΤΝ+1。—種利用上述串級 式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電方法，所述方法包括:各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器通過管路串接，熱源依次經(jīng)過各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，分別為各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器提供熱能；各有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能分別進行有機朗肯循環(huán)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，各有機朗肯循環(huán)單元的有機朗肯循環(huán)方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫；過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括兩組有機朗肯循環(huán)單元，分別為第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元；所述方法具體包括:步驟S1:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;第一有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)；步驟S2:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;第二有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括三組有機朗肯循環(huán)單元，分別為第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元、第三有機朗肯循環(huán)單元；所述方法具體包括:步驟S1:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2;第一有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)；步驟S2:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;第二有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)；步驟S3:熱源經(jīng)過第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第三有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第三溫度T3降為第四溫度T4 ;第三有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第三溫度T3降為第四溫度T4 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括N組有機朗肯循環(huán)單元，分別為第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元、……、第N有機朗肯循環(huán)單元；其中，NS 3 ；所述方法具體包括:步驟S1:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;第一有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)；步驟S2:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;第二有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加 熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)；步驟S3:熱源經(jīng)過第i有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第i+Ι有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第i+Ι溫度Ti+1降為第i+2溫度Ti+2 ；i初始值為2，每經(jīng)過一個有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，i增加1，當(dāng)i為N-1時，熱源從系統(tǒng)流出；其中，第i+Ι有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第i+Ι溫度Ti+1降為第i+2溫度Ti+2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括三組或三組以上有機朗肯循環(huán)單元;各有機朗肯循環(huán)單元均包括冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機，冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機依次連接，形成一個循環(huán)，膨脹機帶動發(fā)電機發(fā)電；各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器依次通過管路串接；或者，各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器連接在一起，其中，部分蒸發(fā)器串聯(lián)，部分蒸發(fā)器并聯(lián)；熱源經(jīng)過各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，分別為各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器提供熱能；各有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能分別進行有機朗肯循環(huán)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)包括兩級或兩級以上的有機朗肯循環(huán)單元；其中，一級或多級包括兩個或兩個以上的有機朗肯循環(huán)單元并聯(lián)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，各有機朗肯循環(huán)單元使用各自的冷凝器，或者，部分或全部有機朗肯循環(huán)單元公用一個共同的冷凝器。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)及其發(fā)電方法，通過將多個有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器串聯(lián)，可充分高效利用熱源的能量，有效提高系統(tǒng)的熱效率(即輸出的能量與輸入的熱能的比值)。


圖1為現(xiàn)有有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的組成示意圖。圖2為現(xiàn)有并聯(lián)有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的組成示意圖。圖3為本發(fā)明有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的組成示意圖。圖4為實施例二中有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的組成示意圖。圖5為實施例四中有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的組成示意圖。附圖主要組件符號說明如下:I’:膨脹機2’:發(fā)電機3’:蒸發(fā)器 4’:液體泵5’:冷凝器1:膨脹機2:發(fā)電機3:蒸發(fā)器4:液體泵5:冷凝器101:第一有機朗肯循環(huán)單元102:第二有機朗肯循環(huán)單元103:第三有機朗肯循環(huán)單元104:第四有機朗肯循環(huán)單元105:第五有機朗肯循環(huán)單元
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。實施例一請參閱圖3，本發(fā)明揭示了一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括兩組或兩組以上有機朗肯循環(huán)單元。各有機朗肯循環(huán)單元均包括冷凝器5、液體泵4、蒸發(fā)器3、膨脹機1、發(fā)電機2，冷凝器5、液體泵4、蒸發(fā)器3、膨脹機I依次連接，形成一個循環(huán)，膨脹機I帶動發(fā)電機2發(fā)電。各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器3依次通過管路串接，熱源依次經(jīng)過各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器3，分別為各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器3提供熱能；各有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能分別進行有機朗肯循環(huán)。各有機朗肯循環(huán)單元的有機朗肯循環(huán)方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵4中被升壓；然后進入蒸發(fā)器3被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體后，進入膨脹機I膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機2發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器5被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵4中，完成一個有機朗肯循環(huán)。
本實施例中，如圖3所示，所述系統(tǒng)主要包括第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元。所述第一有機朗肯循環(huán)單元包括第一蒸發(fā)器，所述第二有機朗肯循環(huán)單元包括第二蒸發(fā)器。所述第一蒸發(fā)器的出口連接第二蒸發(fā)器的入口，熱源依次經(jīng)過第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器。熱源經(jīng)過第一蒸發(fā)器后，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;熱源經(jīng)過第二蒸發(fā)器后，溫度由第二溫度T2降為第三溫度τ3。以上介紹了本發(fā)明串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的的組成，本發(fā)明在揭示上述系統(tǒng)的同時，還揭示一種利用上述串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電方法，所述方法包括:各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器通過管路串接，熱源依次經(jīng)過各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，分別為各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器提供熱能；各有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能分別進行有機朗肯循環(huán)。各有機朗肯循環(huán)單元的有機朗肯循環(huán)方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫；過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā) 電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。本實施例中，所述發(fā)電方法具體包括:步驟SI熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2。第一有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。步驟S2熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第二溫度T2降為第三溫度τ3。第二有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。由于有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)中，熱流體溫度和環(huán)境溫度之間的溫差越大，系統(tǒng)的熱效率越高。如圖1所示，現(xiàn)有有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)僅利用熱源(溫度由T1降為T3)實現(xiàn)一個有機朗肯循環(huán)，該有機朗肯循環(huán)的熱效率與熱流體溫度(大致為(I\+T3) /2)和環(huán)境溫度Ttl之間的溫差(大致為:( \+Τ3) /2-Τ0)有關(guān)，溫差越大，熱效率越高。而反觀本實施例的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，結(jié)合圖3，利用熱源(溫度同樣由T1降為T3)實現(xiàn)了兩個有機朗肯循環(huán):第一有機朗肯循環(huán)單元的熱效率與溫差(大致為=(TJT2)/2-1；)有關(guān)，溫差越大，熱效率越高?？梢姷谝挥袡C朗肯循環(huán)單元的熱效率即大于圖1中實現(xiàn)的有機朗肯循環(huán)的熱效率。第二有機朗肯循環(huán)單元的熱效率與溫差(大致為:(Τ2+Τ3) /2-Τ0)有關(guān)，溫差越大，熱效率越高。一般而言，第二有機朗肯循環(huán)單元的熱效率也接近圖1中實現(xiàn)的有機朗肯循環(huán)的熱效率。因此，本實施例中，系統(tǒng)的熱效率相比現(xiàn)有的典型有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)有了成倍的提聞。實施例二請參閱圖4，本實施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例中，所述串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)主要包括第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元、第三有機朗肯循環(huán)單
J Li ο所述第一有機朗肯循環(huán)單元包括第一蒸發(fā)器，所述第二有機朗肯循環(huán)單元包括第二蒸發(fā)器，所述第三有機朗肯循環(huán)單元包括第三蒸發(fā)器。所述第一蒸發(fā)器的出口連接第二蒸發(fā)器的入口，第二蒸發(fā)器的出口連接第三蒸發(fā)器的入口，熱源依次經(jīng)過第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器。

熱源經(jīng)過第一蒸發(fā)器后，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;熱源經(jīng)過第二蒸發(fā)器后，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;熱源經(jīng)過第三蒸發(fā)器后，溫度由第三溫度T3降為第四溫度Τ4。上述串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電方法具體包括:步驟SI熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2。第一有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)；步驟S2熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第二溫度T2降為第三溫度τ3。第二有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)；步驟S3熱源經(jīng)過第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第三有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第三溫度T3降為第四溫度τ4。第三有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第三溫度T3降為第四溫度T4 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。本實施例中，由于系統(tǒng)利用熱源實現(xiàn)了三個有機朗肯循環(huán)，系統(tǒng)的熱效率相比現(xiàn)有的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)有了非常大的提高。實施例三本實施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例中，所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括N組有機朗肯循環(huán)單元，分別為第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元、第三有機朗肯循環(huán)單元、……、第N有機朗肯循環(huán)單元；其中，N >3。所述第一有機朗肯循環(huán)單元包括第一蒸發(fā)器，所述第二有機朗肯循環(huán)單元包括第二蒸發(fā)器，所述第三有機朗肯循環(huán)單元包括第三蒸發(fā)器，……，以此類推，第N有機朗肯循環(huán)單元包括第N蒸發(fā)器。所述第一蒸發(fā)器的出口連接第二蒸發(fā)器的入口，第二蒸發(fā)器的出口連接第三蒸發(fā)器的入口，……，以此類推，第N-1蒸發(fā)器的出口連接第N蒸發(fā)器的入口，熱源依次經(jīng)過第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器、……、第N蒸發(fā)器。熱源經(jīng)過第一蒸發(fā)器后，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;熱源經(jīng)過第二蒸發(fā)器后，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;熱源經(jīng)過第三蒸發(fā)器后，溫度由第三溫度T3降為第四溫度T4 ；……；以此類推，熱源經(jīng)過第N蒸發(fā)器后，溫度由第N溫度Tn降為第N+1溫度
TN+1。上述串聯(lián)式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電方法具體包括:步驟SI熱源經(jīng) 過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2。第一有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)；步驟S2熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第二溫度T2降為第三溫度τ3。第二有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)；步驟S3熱源經(jīng)過第i有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第i+Ι有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第i+Ι溫度Ti+1降為第i+2溫度Ti+2 ；i初始值為2，每經(jīng)過一個有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，i增加1，當(dāng)i為N-1時，熱源從系統(tǒng)流出。
其中，第i+1有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第i+Ι溫度Ti+1降為第i+2溫度Ti+2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。實施例四請參閱圖5，本實施例揭示一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括三組或三組以上有機朗肯循環(huán)單元。本實施例一以上實施例的區(qū)別在于，本實施例中，各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器連接在一起，其中，部分蒸發(fā)器串聯(lián)，部分蒸發(fā)器并聯(lián)。熱源經(jīng)過各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，分別為各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器提供熱能；各有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能分別進行有機朗肯循環(huán)。如圖5所示，按照熱源經(jīng)過的時間順序，所述系統(tǒng)包括兩級或兩級以上的有機朗肯循環(huán)單元；其中，一級或多級包括兩個或兩個以上的有機朗肯循環(huán)單元并聯(lián)。圖5中，第一有機朗肯循環(huán)單元101作為第一級，第二有機朗肯循環(huán)單元102、第四有機朗肯循環(huán)單元104作為第二級，第三有機朗肯循環(huán)單元103、第五有機朗肯循環(huán)單元105作為第三級。本實施例中，第二級有兩個有機朗肯循環(huán)單元(第二有機朗肯循環(huán)單元102、第四有機朗肯循環(huán)單元104)并聯(lián)。以下以本發(fā)明串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括五組有機朗肯循環(huán)單元為例介紹本實施例的實現(xiàn)方案。如圖5所示，串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括第一有機朗肯循環(huán)單元101、第二有機朗肯循環(huán)單元102、第三有機朗肯循環(huán)單元103、第四有機朗肯循環(huán)單元104、第五有機朗肯循環(huán)單元105。其中，第二有機朗肯循環(huán)單元102與第三有機朗肯循環(huán)單元103并聯(lián)，第一有機朗肯循環(huán)單元101分別與第二有機朗肯循環(huán)單元102、第四有機朗肯循環(huán)單元104串聯(lián)(即第一有機朗肯循環(huán)單元101的蒸發(fā)器的出口分別連接第二有機朗肯循環(huán)單元102、第四有機朗肯循環(huán)單元104蒸發(fā)器的入口)。第二有機朗肯循環(huán)單元102與第三有機朗肯循環(huán)單元103串聯(lián)(第二有機朗肯循環(huán)單元102蒸發(fā)器的出口連接第三有機朗肯循環(huán)單元103蒸發(fā)器的入口)，第四有機朗肯循環(huán)單元104與第五有機朗肯循環(huán)單元105串聯(lián)(第四有機朗肯循環(huán)單元104蒸發(fā)器的出口連接第五有機朗肯循環(huán)單元105蒸發(fā)器的入口)。具體的實現(xiàn)方式請參閱以上實施例，這里不做贅述。通過本實施例中的方案，由于系統(tǒng)中包含有串聯(lián)的蒸發(fā)器，同樣可以提聞系統(tǒng)的熱效率。實施例五本實施例與以上實施例的區(qū)別在于，本實施例中，部分或全部有機朗肯循環(huán)單元公用一個共同的冷凝器。綜上所述，本發(fā)明提出的串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)及其發(fā)電方法，通過將多個有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器串聯(lián)，可充分高效利用熱源的能量，有效提高系統(tǒng)的熱效率(即輸出的能量與輸入的熱能的比值)。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括兩組或兩組以上有機朗肯循環(huán)單元； 各有機朗肯循環(huán)單元均包括冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機，冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機依次連接，形成一個循環(huán)，膨脹機帶動發(fā)電機發(fā)電； 各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器依次通過管路串接，熱源依次經(jīng)過各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，分別為各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器提供熱能；各有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能分別進行有機朗肯循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于: 各有機朗肯循環(huán)單元使用各自的冷凝器，或者，部分或全部有機朗肯循環(huán)單元公用一個共同的冷凝器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于: 各有機朗肯循環(huán)單元的有機朗肯循環(huán)方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；然后進入蒸發(fā)器被加熱 汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體后，進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)主要包括第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元； 所述第一有機朗肯循環(huán)單元包括第一蒸發(fā)器，所述第二有機朗肯循環(huán)單元包括第二蒸發(fā)器； 所述第一蒸發(fā)器的出口連接第二蒸發(fā)器的入口，熱源依次經(jīng)過第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器； 熱源經(jīng)過第一蒸發(fā)器后，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;熱源經(jīng)過第二蒸發(fā)器后，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)主要包括第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元、第三有機朗肯循環(huán)單元； 所述第一有機朗肯循環(huán)單元包括第一蒸發(fā)器，所述第二有機朗肯循環(huán)單元包括第二蒸發(fā)器，所述第三有機朗肯循環(huán)單元包括第三蒸發(fā)器； 所述第一蒸發(fā)器的出口連接第二蒸發(fā)器的入口，第二蒸發(fā)器的出口連接第三蒸發(fā)器的入口，熱源依次經(jīng)過第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器； 熱源經(jīng)過第一蒸發(fā)器后，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;熱源經(jīng)過第二蒸發(fā)器后，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;熱源經(jīng)過第三蒸發(fā)器后，溫度由第三溫度T3降為第四溫度T4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于: 所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括N組有機朗肯循環(huán)單元，分別為第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元、第三有機朗肯循環(huán)單元、……、第N有機朗肯循環(huán)單元；其中，N ^ 3 ； 所述第一有機朗肯循環(huán)單元包括第一蒸發(fā)器，所述第二有機朗肯循環(huán)單元包括第二蒸發(fā)器，所述第三有機朗肯循環(huán)單元包括第三蒸發(fā)器，……，以此類推，第N有機朗肯循環(huán)單元包括第N蒸發(fā)器； 所述第一蒸發(fā)器的出口連接第二蒸發(fā)器的入口，第二蒸發(fā)器的出口連接第三蒸發(fā)器的入口，……，以此類推，第N-1蒸發(fā)器的出口連接第N蒸發(fā)器的入口，熱源依次經(jīng)過第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器、……、第N蒸發(fā)器； 熱源經(jīng)過第一蒸發(fā)器后，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;熱源經(jīng)過第二蒸發(fā)器后，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;熱源經(jīng)過第三蒸發(fā)器后，溫度由第三溫度T3降為第四溫度T4 ;……；以此類推，熱源經(jīng)過第N蒸發(fā)器后，溫度由第N溫度Tn降為第N+1溫度TN+1。
7.一種利用權(quán)利要求1至6之一所述串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電方法，其特征在于，所述方法包括: 各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器通過管路串接，熱源依次經(jīng)過各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，分別為各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器提供熱能；各有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能分別進行有機朗肯循環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電方法，其特征在于: 各有機朗肯循環(huán)單元的有機朗肯循環(huán)方式如下: 低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓； 升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫； 過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電； 做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電方法，其特征在于: 所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括兩組有機朗肯循環(huán)單元，分別為第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元； 所述方法具體包括: 步驟S1:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2;第一有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)； 步驟S2:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;第二有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電方法， 其特征在于:所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括三組有機朗肯循環(huán)單元，分別為第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元、第三有機朗肯循環(huán)單元； 所述方法具體包括: 步驟S1:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2;第一有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)； 步驟S2:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;第二有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)； 步驟S3:熱源經(jīng)過第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第三有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第三溫度T3降為第四溫度T4 ;第三有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第三溫度T3降為第四溫度T4 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一 個有機朗肯循環(huán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電方法，其特征在于: 所述有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括N組有機朗肯循環(huán)單元，分別為第一有機朗肯循環(huán)單元、第二有機朗肯循環(huán)單元、……、第N有機朗肯循環(huán)單元；其中，N ^ 3 ； 所述方法具體包括: 步驟S1:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2;第一有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第一溫度T1降為第二溫度T2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)； 步驟S2:熱源經(jīng)過第一有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第二有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;第二有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第二溫度T2降為第三溫度T3 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)； 步驟S3:熱源經(jīng)過第i有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，進入第i+Ι有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，溫度由第i+Ι溫度Ti+1降為第i+2溫度Ti+2 ; i初始值為2，每經(jīng)過一個有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器后，i增加丨，當(dāng)i為時，熱源從系統(tǒng)流出；其中，第i+Ι有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能進行有機朗肯循環(huán)，方式如下:低溫低壓的液體制冷工質(zhì)在液體泵中被升壓；升壓后的液體制冷工質(zhì)進入蒸發(fā)器被加熱汽化，直至成為高溫高壓的過熱氣體；在加熱氣化過程中，熱源經(jīng)過各個蒸發(fā)器均會釋放熱量并降溫，溫度由第i+Ι溫度Ti+1降為第i+2溫度Ti+2 ;過熱氣體進入膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器被冷卻凝結(jié)成液體；再回到液體泵中，完成一個有機朗肯循環(huán)。
12.—種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括三組或三組以上有機朗肯循環(huán)單元； 各有機朗肯循環(huán)單元均包括冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機，冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機依次連接，形成一個循環(huán)，膨脹機帶動發(fā)電機發(fā)電； 各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器依次通過管路串接；或者，各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器連接在一起，其中，部分蒸發(fā)器串聯(lián)，部分蒸發(fā)器并聯(lián)； 熱源經(jīng)過各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，分別為各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器提供熱能；各有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能分別進行有機朗肯循環(huán)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)包括兩級或兩級以上的有機朗肯循環(huán)單元；其中，一級或多級包括兩個或兩個以上的有機朗肯循環(huán)單元并聯(lián)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于: 各有機朗肯循環(huán)單元使用各自的冷凝器，或者，部分或全部有機朗肯循環(huán)單元公用一個共同的冷凝器。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)及其發(fā)電方法，所述系統(tǒng)包括兩組或兩組以上有機朗肯循環(huán)單元；各有機朗肯循環(huán)單元均包括冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機，冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機依次連接，形成一個循環(huán)，膨脹機帶動發(fā)電機發(fā)電；各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器依次通過管路串接，熱源依次經(jīng)過各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器，分別為各有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器提供熱能；各有機朗肯循環(huán)單元利用熱源提供的熱能分別進行有機朗肯循環(huán)。本發(fā)明提出的串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)及其發(fā)電方法，通過將多個有機朗肯循環(huán)單元的蒸發(fā)器串聯(lián)，可充分高效利用熱源的能量，有效提高系統(tǒng)的熱效率(即輸出的能量與輸入的熱能的比值)。
文檔編號F01K13/00GK103195520SQ201310104959
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者湯炎 申請人:上海維爾泰克螺桿機械有限公司