本發(fā)明屬于有機朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電技術領域，尤其涉及一種有機朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)。

背景技術：

我國既是能源生產(chǎn)大國也是能源消費大國，但是目前強大的能源生產(chǎn)能力仍不能滿足我國的總體能源消費水平。針對能源生產(chǎn)與消費的主要矛盾，提高能源利用率是切實可行的方式。

目前能源利用率較低的主要原因是大量的工業(yè)余熱沒有得到充分利用。有機朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電技術是回收低溫余熱(90-300℃)的有效手段，有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置利用沸點低的有機工質為循環(huán)介質對工業(yè)余熱進行回收。有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置主要包括蒸發(fā)器、透平、冷凝器、儲液罐、工質泵與發(fā)電機6個部分。工質泵提供工質循環(huán)的動力，工質在蒸發(fā)器吸收余熱能量，吸收余熱能量后的氣態(tài)有機工質在透平內做功將內能轉化成透平葉片的動能，再通過同軸一體化的汽輪發(fā)電機組將動能轉化為電能發(fā)電，在透平內做功后的乏氣進入冷凝器凝結為液體后流入儲液罐，儲液罐中的有機工質液體再經(jīng)工質泵做功升壓后進入蒸發(fā)器吸收余熱能量。

有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置中的發(fā)電機由于運轉會產(chǎn)生熱量，如果熱量不能及時散發(fā)，會減少發(fā)電機的使用壽命影響發(fā)電機的使用效果?，F(xiàn)有技術中的發(fā)電機多采用風冷結構，如授權號為cn203883620u的專利“一種電機風冷冷卻結構”所介紹的電機，采用風冷對電機內部進行冷卻；授權號為cn205304506u的專利“一種雙風路水冷電機冷卻系統(tǒng)”所介紹可采用風冷與水冷共同作用冷卻電機。但對采用有機工質透平的同軸一體化發(fā)電機組的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置中的發(fā)電機冷卻，因為要保證工質的純度與系統(tǒng)密封，不能采用如上述兩種專利所代表的傳統(tǒng)的風冷措施。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置中的一體化汽輪發(fā)電機組不能采用傳統(tǒng)的風冷的問題，提出了采用氣態(tài)有機工質與水冷相結合對電機進行冷卻的裝置。

本發(fā)明的技術方案：

一種有機朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)，包括工質泵、蒸發(fā)器、透平、冷凝器、儲液罐，發(fā)電機，所述工質泵、蒸發(fā)器、透平、冷凝器、儲液罐通過管路依次串聯(lián)連接組成有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)主回路，所述發(fā)電機與透平同軸連接，所述透平與蒸發(fā)器之間的管路上設置有壓力檢測單元一，所述透平與冷凝器之間的管路上設置有壓力檢測單元二；

所述發(fā)電機與冷卻器、水箱、水泵通過管路依次串聯(lián)連接組成水冷卻回路；

所述壓力檢測單元二與所述冷凝器之間的管路通過閥門三連接氣泵的一端，氣泵的另一端連接發(fā)電機，發(fā)電機通過閥門五連接壓力檢測單元二與所述冷凝器之間的管路組成氣泵抽吸氣態(tài)有機工質冷卻回路；

所述壓力檢測單元二與所述冷凝器之間的管路通過閥門四連接發(fā)電機的一端，發(fā)電機的另一端通過閥門六連接引射器的a2口，所述引射器的a1口通過閥門一連接壓力檢測單元一與透平之間的管路，所述引射器的a3口通過閥門二連接壓力檢測單元二與所述冷凝器之間的管路組成引射器引射氣態(tài)有機工質冷卻回路。

進一步地，所述冷凝器、冷卻器采用水冷卻方式。

一種有機朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機組冷卻方法，包括：氣泵抽吸氣態(tài)有機工質冷卻回路、引射器引射氣態(tài)有機工質冷卻回路、水冷卻回路三個并聯(lián)設置的冷卻循環(huán)回路，實現(xiàn)氣態(tài)有機工質與水冷共同作用的發(fā)電機冷卻循環(huán)，所述氣泵抽吸氣態(tài)有機工質冷卻回路和引射器引射氣態(tài)有機工質冷卻回路根據(jù)透平入口處和出口處的壓力差值進行切換；

在壓力檢測單元一測得的壓力值減去壓力檢測單元二測得的壓力值所得差值小于1mpa的狀態(tài)下，開啟閥門三，開啟閥門五，關閉閥門一，關閉閥門二，關閉閥門四，關閉閥門六，透平出口的低溫氣態(tài)有機工質由氣泵加壓，壓力升高后的氣態(tài)有機工質流經(jīng)電機進行冷卻后流回透平出口進入冷凝器，完成氣泵抽吸氣態(tài)有機工質冷卻回路循環(huán)；

在壓力檢測單元一測得的壓力值減去壓力檢測單元二測得的壓力值所得差值大于等于1mpa的狀態(tài)下，開啟閥門一，開啟閥門二，開啟閥門四，開啟閥門六，關閉閥門三，關閉閥門五，透平出口的低溫氣態(tài)有機工質由引射器的引射作用流經(jīng)電機進行冷卻，后由a2入口進入混合室，透平入口的有機工質氣體從引射器的a1入口進入引射器的噴嘴中，由a1，a2進入的氣體在混合室內混合，再經(jīng)由擴壓管從出口a3流回透平3出口進入冷凝器4，完成引射器引射氣態(tài)有機工質冷卻回路循環(huán)；

冷卻器，水箱，水泵依次串聯(lián)形成發(fā)電機水冷回路，水由水泵提供循環(huán)動力進入發(fā)電機對發(fā)電機進行冷卻，冷卻水對發(fā)電機進行冷卻后，進入冷卻器冷卻降溫，水經(jīng)過冷卻器降溫后進入水箱，再由水箱進入水泵完成水冷卻回路循環(huán)。

本發(fā)明的有益效果為：

采用氣態(tài)有機工質冷卻與水冷共同作用的方式對發(fā)電機組冷卻。通過將透平出口端的氣態(tài)有機工質引入發(fā)電機來對發(fā)電機進行冷卻，保證有機朗肯循環(huán)同軸一體化發(fā)電機組的密封性與工質純度；根據(jù)透平進口壓力和出口壓力的差值，切換選擇氣泵抽吸氣態(tài)有機工質冷卻回路或引射器引射氣態(tài)有機工質冷卻回路來對發(fā)電機冷卻，保證冷卻足夠充分；從系統(tǒng)內部引出氣體對電機進行冷卻，節(jié)省成本與空間，運行簡單，不增加額外耗電設備，可提高有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電裝置的發(fā)電效率3％～5％。

附圖說明

圖1為一種有機朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)的整體結構示意圖；

圖2為圖1中的引射器的結構示意圖；

圖中：1-工質泵；2-蒸發(fā)器；3-透平；4-冷凝器；5-儲液罐；6-引射器；7-氣泵；8-發(fā)電機；9-冷卻器；10-水箱；11-水泵；12-壓力檢測單元一；13-壓力檢測單元二；14-閥門一；15-閥門二；16-閥門三；17-閥門四；18-閥門五；19閥門六；20-噴嘴；21-混合室；22-擴壓管。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發(fā)明進行詳細說明：

結合圖1、圖2所示，本實施例公開的一種有機朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)，工質泵1、蒸發(fā)器2、透平3、冷凝器4、儲液罐5通過管路依次串聯(lián)連接組成有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)主回路，發(fā)電機8與透平3同軸連接，透平3與蒸發(fā)器2之間的管路上設置有壓力檢測單元一12，透平3與冷凝器4之間的管路上設置有壓力檢測單元二13；

發(fā)電機8與冷卻器9、水箱10、水泵11通過管路依次串聯(lián)連接組成水冷卻回路；

壓力檢測單元二13與冷凝器4之間的管路通過閥門三16連接氣泵7的一端，氣泵7的另一端連接發(fā)電機8，發(fā)電機8通過閥門五18連接壓力檢測單元二13與冷凝器4之間的管路組成氣泵抽吸氣態(tài)有機工質冷卻回路；通過氣泵7使透平3出口處的有機工質氣體流經(jīng)發(fā)電機8，從而對發(fā)電機8進行冷卻。

壓力檢測單元二13與冷凝器4之間的管路通過閥門四17連接發(fā)電機8的一端，發(fā)電機8的另一端通過閥門六19連接引射器6的a2口，引射器6的a1口通過閥門一14連接壓力檢測單元一12與透平3之間的管路，引射器6的a3口通過閥門二15連接壓力檢測單元二13與冷凝器4之間的管路組成引射器引射氣態(tài)有機工質冷卻回路。

在透平3的入口處引出一部分有機工質氣體進入引射器6的a1口，這部分有機工質氣體速度增大壓力降低從噴嘴20噴出，會卷吸透平3出口的有機工質氣體，這樣使得有機工質氣體在壓差的作用下流經(jīng)發(fā)電機8內部，從而起到對發(fā)電機8的冷卻作用。

具體地，冷凝器4、冷卻器9采用水冷卻方式。

一種有機朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機組冷卻方法，包括：氣泵抽吸氣態(tài)有機工質冷卻回路、引射器引射氣態(tài)有機工質冷卻回路、水冷卻回路三個并連設置的冷卻循環(huán)回路，實現(xiàn)氣態(tài)有機工質與水冷共同作用的發(fā)電機冷卻循環(huán)，氣泵抽吸氣態(tài)有機工質冷卻回路和引射器引射氣態(tài)有機工質冷卻回路根據(jù)透平3入口處和出口處的壓力差值進行切換；

工質泵1提供工質循環(huán)的動力，工質在蒸發(fā)器2吸收余熱能量，吸收余熱能量后的氣態(tài)有機工質在透平3內做功將內能轉化成透平葉片的動能，再通過同軸一體化的汽輪發(fā)電機8將動能轉化為電能發(fā)電，在透平3內做功后的氣態(tài)有機工質乏氣進入冷凝器4凝結為液體后流入儲液罐5，儲液罐5中的有機工質液體再經(jīng)工質泵1加壓循環(huán)做功。

在壓力檢測單元一12測得的壓力值減去壓力檢測單元二13測得的壓力值所得差值小于1mpa的狀態(tài)下，開啟閥門三16，開啟閥門五18，關閉閥門一14，關閉閥門二15，關閉閥門四17，關閉閥門六19，透平3出口的低溫氣態(tài)有機工質由氣泵7加壓，壓力升高后的氣態(tài)有機工質流經(jīng)發(fā)電機8進行冷卻后流回透平3出口進入冷凝器4，完成氣泵抽吸氣態(tài)有機工質冷卻回路循環(huán)；

在壓力檢測單元一12測得的壓力值減去壓力檢測單元二13測得的壓力值所得差值大于等于1mpa的狀態(tài)下，開啟閥門一14，開啟閥門二15，開啟閥門四17，開啟閥門六19，關閉閥門三16，關閉閥門五18，透平3出口的低溫氣態(tài)有機工質由引射器6的引射作用流經(jīng)發(fā)電機8進行冷卻，后由a2入口進入混合室21，透平3入口的有機工質氣體從引射器6的a1入口進入引射器6的噴嘴20中，由a1，a2進入的氣體在混合室21內混合，再經(jīng)由擴壓管22從出口a3流回透平3出口進入冷凝器4，完成引射器引射氣態(tài)有機工質冷卻回路循環(huán)；

冷卻器9，水箱10，水泵11依次串聯(lián)形成電機水冷回路，水由水泵11提供循環(huán)動力進入發(fā)電機8對電機定子進行冷卻，冷卻水對電機8進行冷卻后，進入冷卻器9冷卻降溫，水經(jīng)過冷卻器9降溫后進入水箱10，再由水箱10進入水泵11完成水冷卻回路循環(huán)。

本發(fā)明中的壓力檢測單元一12和壓力檢測單元二13采用量程為0-3mpa，精度等級為1％的壓力傳感器，為現(xiàn)有技術。

以上實施例只是對本專利的示例性說明，并不限定它的保護范圍，本領域技術人員還可以對其局部進行改變，只要沒有超出本專利的精神實質，都在本專利的保護范圍內。