技術領域

本發明屬于有機朗肯循環技術領域，涉及一種有機朗肯循環系統，尤其涉及 一種串級式有機朗肯循環系統。

背景技術

請參閱圖1，圖1為一個典型的有機朗肯循環(OrganicRankinCycle，ORC) 系統，包括膨脹機1’、發電機2’、蒸發器3’、液體泵4’、冷凝器5’。

低溫低壓的液體制冷工質在液體泵4’中被升壓；然后進入蒸發器3’被加 熱汽化，直至成為過熱氣體(高溫高壓)后，進入膨脹機1’膨脹做功，驅動發 電機2’發電。做功后的低溫低壓氣體進入冷凝器5’被冷卻凝結成液體；再回 到液體泵4’中，完成一個循環。

對于有機朗肯循環而言，熱流體和環境溫度之間的溫差越大，熱效率越高。 然而，現有有機朗肯循環系統，只包括一組有機朗肯循環單元(即僅包括一個膨 脹機、一個發電機、一個蒸發器、一個液體泵、一個冷凝器)；熱源通常只連接 一個蒸發器，系統的熱效率還有待進一步提高。

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 統中將若干組有機朗肯循環單元并聯，如圖2所示，但依然沒有解決系統熱效率 較低的問題。

有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的有機朗肯循環系統，以改進現有系統 的缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種串級式有機朗肯循環系統，可大幅 系統熱效率。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種串級式有機朗肯循環系統，所述有機朗肯循環系統包括：至少一第一 ORC子系統、至少一第二ORC子系統；

所述第一ORC子系統包括第一蒸發器、第一預熱器、第一液體泵、第一冷凝 器、第一膨脹機、第一發電機；第一蒸發器、第一預熱器、第一液體泵、第一冷 凝器、第一膨脹機依次連接，第一膨脹機與第一蒸發器連接；第一膨脹機與第一 發電機連接；

所述第二ORC子系統包括第二蒸發器、第二預熱器、第二液體泵、第二冷凝 器、第二膨脹機、第二發電機；第二蒸發器、第二預熱器、第二液體泵、第二冷 凝器、第二膨脹機依次連接，第二膨脹機與第二蒸發器連接；第二膨脹機與第二 發電機連接；

所述發電機為同步或者為異步雙出軸電機，第一ORC子系統與對應的第二 ORC子系統共用一部發電機；

各個第一ORC子系統、第二ORC子系統中，部分或全部第一ORC子系統與對 應的第二ORC子系統共用同一個冷凝器；

所述有機朗肯循環系統采用高溫熱流體作為熱源，熱流體經過第一蒸發器 后，一部分經過第一預熱器流出；另一部分進入第二ORC子系統，并依次通過第 二ORC子系統的第二蒸發器與第二預熱器；

經過所述第一ORC子系統、第二ORC子系統的熱流體混合后輸送出去，或單 獨輸送出去；

所述第一預熱器出口設置第一調節閥門、第一溫度傳感器、第一控制器，第 一控制器分別連接第一調節閥門、第一溫度傳感器；第一溫度傳感器將第一預熱 器出水溫度發送至第一控制器，第一控制器通過第一預熱器出水溫度來調整第一 調節閥門的開度，從而調節進入第一預熱器以及進入第二蒸發器的流量比例；

實現當第一ORC子系統的第一預熱器熱流體流量減小時，第一預熱器出水溫 度隨之降低，多余高品位熱水進入第二ORC子系統的第二蒸發器，因其熱水溫度 高，提高系統熱效率。

靈活調整不同ORC機組發電功率，并實現熱流體出口溫度控制。

所述有機朗肯循環系統還包括數據庫模塊、智能調節模塊，智能調節模塊連 接數據庫模塊；

所述數據庫模塊存儲歷史數據或/和優選推薦數據；數據庫模塊存儲有：第 一預熱器出水溫度、第一調節閥門的開度、進入第二蒸發器流量比例、第一ORC 子系統發電功率、第二ORC子系統發電功率、系統熱效率；

所述智能調節模塊用以根據第一ORC子系統所需發電功率或/和第二ORC子 系統所需發電功率，結合數據庫模塊中的最接近的相關數據調節第一調節閥門的 開度；

所述智能調節模塊還對第一調節閥門的開度進行調節，計算對應的系統熱效 率，選擇滿足需求且系統熱效率最高的數據確定第一調節閥門的開度，并根據需 求或外界環境變化自適應調節；如果熱效率最高的數據為新調節出的數據，則將 該組數據記錄于數據庫模塊中。