一种具有喷淋式蒸发器的有机朗肯循环系统的制作方法

本技术涉及余热利用，尤其涉及一种具有喷淋式蒸发器的有机朗肯循环系统。

背景技术：

1、随着社会进步和科学技术的不断进展，生活生产中所需要的能源消耗也渐渐增大，当前人类能源主要用法的还是石油、自然气、煤矿等不行再生资源，持续性消耗并非长期之计，且资源用法过程中造成了较高的环境负担。因此，各种化工厂中剩余的余热利用成为能源利用的必定趋势。化工生产的过程会产生大量的废气余热，废气中包含大量的热能未能被充分利用便排出，在铺张了资源的同时也有害于环境。

2、传统的orc(有机朗肯循环发电)系统利用低温余热资源作为热源供orc系统的后续运行，但低温余热资源的不稳定性，也会造成系统发电不稳定的问题。由于热源的低品味、不稳定等特性，导致orc系统中工质的蒸发压力也会有所波动，从而导致发电量变化极大。

3、目前现有的解决方案采用预热、蒸发两次换热，让热源先从蒸发器里换一次热之后，再进到预热器里换热，然而采用这样的方法，导致项目建设成本会很高，而且在换热器选型上还得充分考虑工质的相变情况，使得预热器和蒸发器体积相差太大，这种传统的蒸发换热系统太过复杂，在现场施工时也会非常麻烦，不能将其作为一个撬装整体，而且这种换热系统无法在后期控制蒸发温度，从而使发电量不稳定。

4、而且现有的orc系统主要采用的是满液式蒸发器，其工作基本方式是蒸发器内外强化换热管浸没在工质液体中，工质吸收换热管管内的热量后蒸发，它所进行的是一种沸腾换热。由于满液式蒸发器中存在液态制冷制静压，底部液态制冷剂的压力较高，因而所对应的制冷剂饱和蒸气温度也比较高，致使传热温差减小，使得满液式蒸发器传热性能下降。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种具有喷淋式蒸发器的有机朗肯循环系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种具有喷淋式蒸发器的有机朗肯循环系统，包括喷淋式蒸发器，所述喷淋式蒸发器包括呈圆柱状的壳体及设置在所述壳体内部的换热管束和喷淋管道，所述壳体的上部和下部分别设置有与其内部连通的蒸气出口和积液出口，所述换热管束沿平行于所述壳体的轴线方向设置在所述壳体的轴线附近，所述换热管束的下方沿所述壳体的轴线方向依次间隔设置有多个喷淋管道，所述喷淋管道垂直于所述壳体的轴线，各所述喷淋管道上沿其长度方向依次间隔设置有多个与其内部连通的工质喷嘴，所述工质喷嘴朝向所述换热管束。

4、优选的，所述换热管束包括自上而下层叠设置的多层换热管组，各层换热管组包括多个沿垂直于所述壳体轴线方向依次相邻设置的换热管。

5、优选的，所述换热管束包括分别位于壳体轴线上方和下方的上换热管束和下换热管束，所述上换热管束和所述下换热管束均包括自上而下层叠设置的多层换热管组；所述上换热管束中的各层换热管组包含的换热管数量自上而下逐渐增大，所述下换热管束中的各层换热管组包含的换热管数量自上而下逐渐减少。

6、优选的，系统还包括工质透平膨胀机、工质循环泵和冷凝器；所述工质透平膨胀机的工质出口经第一工质管道与所述冷凝器的工质入口相连，所述冷凝器的工质出口经第二工质管道与所述工质循环泵的工质入口相连，所述工质循环泵的工质出口经第三工质管道与所述喷淋管道相连，所述蒸气出口经第四工质管道与所述工质透平膨胀机的工质入口相连，所述积液出口经第五工质管道与第二工质管道相连。

7、本实用新型的有益效果是：1、整个orc系统采用一个喷淋式换热器，具有方便现场布置，内部结构简单，蒸发压力可控等特点，能够有效解决传统蒸发系统所遇到的问题。2、工质通过工质循环泵进入蒸发器底部的喷淋管道中，工质经过工质喷嘴变为雾状水滴，这样可以大大增加换热面积，提高换热效率，降低蒸发器的体积。3、通过工质喷嘴控制液态工质流量大小，从而能够控制蒸发压力，最大程度上利用热源内的能量，始终能够保证发电机组在最佳点工作，提升机组的发电效率。4、壳体内部积液能够再次经工质循环泵输送至喷淋管道中被喷淋到换热管束上，保证液态工质蒸发完全。

技术特征：

1.一种具有喷淋式蒸发器的有机朗肯循环系统，其特征在于：包括喷淋式蒸发器，所述喷淋式蒸发器包括呈圆柱状的壳体及设置在所述壳体内部的换热管束和喷淋管道，所述壳体的上部和下部分别设置有与其内部连通的蒸气出口和积液出口，所述换热管束沿平行于所述壳体的轴线方向设置在所述壳体的轴线附近，所述换热管束的下方沿所述壳体的轴线方向依次间隔设置有多个喷淋管道，所述喷淋管道垂直于所述壳体的轴线，各所述喷淋管道上沿其长度方向依次间隔设置有多个与其内部连通的工质喷嘴，所述工质喷嘴朝向所述换热管束。

2.根据权利要求1所述的具有喷淋式蒸发器的有机朗肯循环系统，其特征在于：所述换热管束包括自上而下层叠设置的多层换热管组，各层换热管组包括多个沿垂直于所述壳体轴线方向依次相邻设置的换热管。

3.根据权利要求2所述的具有喷淋式蒸发器的有机朗肯循环系统，其特征在于：所述换热管束包括分别位于壳体轴线上方和下方的上换热管束和下换热管束，所述上换热管束和所述下换热管束均包括自上而下层叠设置的多层换热管组；所述上换热管束中的各层换热管组包含的换热管数量自上而下逐渐增大，所述下换热管束中的各层换热管组包含的换热管数量自上而下逐渐减少。

4.根据权利要求1至3任一所述的具有喷淋式蒸发器的有机朗肯循环系统，其特征在于：系统还包括工质透平膨胀机、工质循环泵和冷凝器；所述工质透平膨胀机的工质出口经第一工质管道与所述冷凝器的工质入口相连，所述冷凝器的工质出口经第二工质管道与所述工质循环泵的工质入口相连，所述工质循环泵的工质出口经第三工质管道与所述喷淋管道相连，所述蒸气出口经第四工质管道与所述工质透平膨胀机的工质入口相连，所述积液出口经第五工质管道与第二工质管道相连。

技术总结本技术公开了一种具有喷淋式蒸发器的有机朗肯循环系统，包括喷淋式蒸发器，喷淋式蒸发器包括呈圆柱状的壳体及设置在壳体内部的换热管束和喷淋管道，壳体的上部和下部分别设置有与其内部连通的蒸气出口和积液出口，换热管束沿平行于壳体的轴线方向设置在壳体的轴线附近，换热管束的下方沿壳体的轴线方向依次间隔设置有多个喷淋管道，喷淋管道垂直于壳体的轴线，各喷淋管道上沿其长度方向依次间隔设置有多个与其内部连通的工质喷嘴，工质喷嘴朝向换热管束。优点是：通过工质喷嘴控制液态工质流量大小，从而能够控制蒸发压力，最大程度上利用热源内的能量，始终能够保证发电机组在最佳点工作，提升机组的发电效率。技术研发人员：宋本帅,杨文博,丁振东,朱刚,张玉强,周佳受保护的技术使用者：浙江博旭新能源科技有限公司技术研发日：20230506技术公布日：2024/1/25