一种太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统论文和设计-吴明

全文摘要

本实用新型公开了一种太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统，属于发电领域，包括给水箱、太阳能光热系统、预热器和ORC螺杆膨胀动力机发电机组，所述的给水箱通过给水泵与太阳能光热系统连接，储液罐通过工质泵与预热器连通，预热器和蒸发器连通，蒸发器和太阳能光热系统连通，蒸发器和ORC螺杆膨胀动力机发电机组连通，ORC螺杆膨胀动力机发电机组和冷凝器连通。本实用新型综合能源热力系统热能合理、科学、高效利用，本处置工艺依据LNG具有的冷能、压差能特性，采用了清洁的太阳能光热能源，与冷能、压差能相结合，绿色环保、节能理念突出，而且完善了LNG站生活文明环境，极大提高了清洁能源和冷能、压差能的综合能源利用率。

主设计要求

1.一种太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统，包括给水箱（1）、太阳能光热系统（3）、预热器（5）和ORC螺杆膨胀动力机发电机组（6），其特征在于，所述的给水箱（1）通过给水泵（2）与太阳能光热系统（3）连接，储液罐（8）通过工质泵（9）与预热器（5）连通，预热器（5）和蒸发器（4）连通，蒸发器（4）和太阳能光热系统（3）连通，蒸发器（4）和ORC螺杆膨胀动力机发电机组（6）连通，ORC螺杆膨胀动力机发电机组（6）和冷凝器（7）连通。

设计方案

2.根据权利要求1所述的太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统，其特征在于，所述的工质泵（9）设有多组。

3.根据权利要求2所述的太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统，其特征在于，所述的冷凝器（7）与LNG管道连接。

4.根据权利要求3所述的太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统，其特征在于，所述的冷凝器（7）通过透平膨胀发电机组（10）和天然气用户（11）连接。

5.根据权利要求4所述的太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统，其特征在于，所述的给水箱（1）通过阀与蒸发器（4）连通。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发电领域，具体是一种太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统。

背景技术

利用液化天然气（LNG）自身的冷能、压差能，以及有效空间的太阳能，地域周围环境不同的特征，依据因地制用的原则，在其有效可利用空间上建设太阳能光热系统与冷能、压差能组成联合能源系统，产生的综合能源（冷、热、电），全部用于区域自耗，极大改善LNG站文明环境。天然气发电热效率高，天然气发电具有较高热效率。目前各大公司刚刚推出或正在研制的“G”级和“H”级燃气轮机，燃气初温达1427℃，简单循环单机容量为280MW，联合循环容量达520MW左右，热效率已超过60%。投资省，天然气发电的单位装机容量所需投资少，造价便宜，目前每千瓦的投资费用仅为4000～5000元\/KW，甚至更低，而蒸汽轮机发电厂投资目前高达8000～11000元\/KW。建设周期短，运行可靠，高度自动化，运行人员可大大减少。所需日常运行管理人员仅为一般燃煤电厂的2%。太阳能电力无疑更能节约成本。太阳能电力更具有安全感。太阳能发电装置不会产生磨损，使用寿命长。可以储能，方便特殊的需要。现有的天然气和太阳能发电不能很好的结合，发电效率低下，影响使用。

实用新型内容

根据上述背景技术中提出的缺陷和问题，本实用新型提供一种太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统，以方便解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统，包括给水箱、太阳能光热系统、预热器和ORC螺杆膨胀动力机发电机组，所述的给水箱通过给水泵与太阳能光热系统连接，储液罐通过工质泵与预热器连通，预热器和蒸发器连通，蒸发器和太阳能光热系统连通，蒸发器和ORC螺杆膨胀动力机发电机组连通，ORC螺杆膨胀动力机发电机组和冷凝器连通。

作为本实用新型进一步的方案：所述的工质泵设有多组。

作为本实用新型进一步的方案：所述的冷凝器与LNG管道连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述的冷凝器通过透平膨胀发电机组和天然气用户连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述的给水箱通过阀与蒸发器连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型综合能源热力系统热能合理、科学、高效利用，本处置工艺依据LNG具有的冷能、压差能特性，采用了清洁的太阳能光热能源，与冷能、压差能相结合，绿色环保、节能理念突出，而且完善了LNG站生活文明环境，极大提高了清洁能源和冷能、压差能的综合能源利用率。

附图说明

图1为太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统的结构示意图。

图中：1、给水箱，2、给水泵，3、太阳能光热系统，4、蒸发器，5、预热器，6、ORC螺杆膨胀动力机发电机组，7、冷凝器，8、储液罐，9、工质泵，10、透平膨胀发电机组，11、天然气用户。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例一：请参阅图1，一种太阳能光热和天然气冷能联合动力机发电系统，包括给水箱1、太阳能光热系统3、预热器5和ORC螺杆膨胀动力机发电机组6，所述的给水箱1通过给水泵2与太阳能光热系统3连接，本液化天然气（LNG）综合能源系统采用了螺杆膨胀动力机冷能ORC发电系统，透平膨胀机压差发电系统，以及太阳能光热系统相结合的新工艺。利用自身区域有效空间布置太阳能光热系统，给水箱1的水通过给水泵2给水将水送进太阳能光热系统3，由该系统产生的热水进入有机工质蒸发系统，作为有机工质由液态变成汽态蒸发热源。

储液罐8通过工质泵9与预热器5连通，预热器5和蒸发器4连通，蒸发器4和太阳能光热系统3连通，蒸发器4和ORC螺杆膨胀动力机发电机组6连通，ORC螺杆膨胀动力机发电机组6和冷凝器7连通，冷凝器7与LNG管道连接，冷凝器7通过透平膨胀发电机组10和天然气用户11连接，首先储液罐8的液态有机工质通过工质泵9送出，经过预热器5，由蒸发器4出来的热水进行预热，达到一定温度的饱和液态有机工质再进入蒸发器4，液态有机工质通过蒸发器吸收太阳能光热系统3产生的热水的热量后变成汽态饱和有机工质，再将有机工质引进有机工质ORC螺杆膨胀动力机发电机组6，由ORC螺杆膨胀动力机发电机组6将有机工质热能转换成机械能或电能，螺杆膨胀动力机做功后的有机工质进入冷凝器7，乏有机工质经过冷凝器放热，将热量传递给低温LNG，冷凝的有机工质液，再返回有机工质储液罐，再循环利用。低温储存的LNG首先作为冷凝器冷源，通过吸收乏有机工质的热量，经过冷凝器升温后的LNG再进入透平膨胀发电机组，通过透平膨胀发电机组将LNG的压差能量转换成动能或电能，做完功的LNG再送给LNG用户使用端。

本实用新型有效利用LNG站基础有效空间，采集太阳能清洁能源，将光能转化成热能，作为有机工质汽化热源；采用了新型热机-有机工质（ORC）螺杆膨胀动力机发电系统；依据LNG冷能特性，作为ORC螺杆膨胀动力机发电机组乏汽的冷却冷源，采用了能源梯级利用理念，提高了能效利用率；

实施例二：在实施例一的基础上工质泵9设有多组，方便供液的使用。给水箱1通过阀与蒸发器4连通。

本实用新型适用于液化天然气（LNG）接收站、油田等石油工业领域，具有一定的基础设施空间，利用自身区域有效空间布置太阳能光热系统，通过采集太阳能清洁能源，将太阳能清洁能源由光能转换成热能，由该系统产生的热水进入有机工质蒸发系统，作为有机工质由液态变成汽态蒸发热源。再利用有机工质（ORC）螺杆膨胀动力机将热能转化成电能，其做功后的乏汽，再通过液化天然气（LNG）的冷能对有机工质冷却，再循环利用。达到能源梯级利用目的，提高系统能源综合利用率，此系统具有广泛的应用空间。

需要特别说明的是，本申请中太阳能光热系统、预热器和ORC螺杆膨胀动力机发电机组之间的相互组合连接为本申请的创新点，其有效解决了现有的天然气和太阳能发电不能很好的结合，发电效率低下，影响使用的问题。

综上所述，仅为本实用新型的较佳的实施案例，上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，并非限定本实用新型的保护范围，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

设计图

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