一种结构耦合的双循环发电系统的制作方法

本发明主要涉及热电转换，尤其涉及一种结构耦合的双循环发电系统。

背景技术：

1、布雷顿循环是一种高效的热动转换技术，布雷顿循环排出的工质仍有很高的温度未被利用。一些发电系统通过在布雷顿循环尾端接入朗肯循环，可以进一步回收余热，提高热利用效率，也即布雷顿与朗肯联合循环。在联合循环中，布雷顿循环系统与朗肯循环系统一般通过换热器进行热力循环的衔接耦合，两个系统除了热源管道的连接外，在发电系统的本体结构方面是相互独立的，这不利于装置整体的小型化、集成化。

2、本申请提供一种结构耦合的布雷顿与朗肯联合循环的发电系统，在提高发电效率的同时，进一步合并、简化系统与设备，减小设备尺寸与重量。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是在提高发电效率的同时，如何进一步合并、简化发电系统，以减小设备尺寸与重量。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种结构耦合的双循环发电系统，包括：空气布雷顿循环子系统，包括压气机、热管堆、空气透平和发电机，用于以空气为介质，吸收所述热管堆产生的热量，推动所述空气透平做功，进而带动所述发电机发电；有机朗肯循环子系统，包括换热器、透平膨胀机和发电机，用于通过所述换热器接收所述空气布雷顿循环子系统的剩余热量，以有机工质为介质，吸收所述剩余热量，推动所述透平膨胀机做功，进而带动所述发电机发电；其中，所述空气布雷顿循环子系统和有机朗肯循环子系统共用一个发电机，所述空气透平、所述透平膨胀机和所述发电机同轴串联连接。

3、可选地，所述压气机、所述空气透平、所述透平膨胀机和所述发电机同轴串联连接。

4、可选地，在所述空气布雷顿循环子系统中，所述压气机的入口用于接收空气，所述压气机的出口与所述热管堆的热量输出端连接，所述热管堆的空气输出端与所述空气透平的输入端连接，所述空气透平的运动端与所述发电机连接，所述空气透平的输出端与所述换热器的输入端连接。

5、可选地，所述空气布雷顿循环子系统还包括回热器，在所述空气布雷顿循环子系统中，所述压气机的入口用于接收空气，所述压气机的出口与所述回热器的输入端连接，所述回热器的输入端还与所述空气透平的输出端连接，所述回热器的输出端与所述热管堆的热量输出端、所述换热器的输入端连接，所述热管堆的空气输出端与所述空气透平的输入端连接，所述空气透平的运动端与所述发电机连接。

6、可选地，在所述有机朗肯循环子系统中，所述换热器的输入端与所述空气透平的输出端连接，所述换热器的输出端与所述透平膨胀机的输入端连接，所述透平膨胀机的运动端与所述发电机连接。

7、可选地，所述有机朗肯循环子系统还包括冷凝器和循环泵，所述透平膨胀机的输出端与所述冷凝器的输入端连接，所述冷凝器的输出端与所述循环泵的输入端连接，所述循环泵的输出端与所述换热器的输入端连接；其中，所述循环泵、所述压气机、所述空气透平、所述透平膨胀机和所述发电机同轴串联连接。

8、可选地，所述冷凝器包括冷却器和冷却风机；所述冷却器的输入端与所述透平膨胀机的输出端、所述冷却风机的输出端连接，所述冷却器的输出端与所述循环泵的输入端连接，所述冷却风机用于通过冷空气将流入所述冷却器的有机工质冷却为液体。

9、可选地，所述冷却风机、所述循环泵、所述压气机、所述空气透平、所述透平膨胀机和所述发电机同轴串联连接。

10、可选地，所述空气布雷顿循环子系统还包括过滤器，所述过滤器与所述压气机的输入端连接，用于过滤进入所述压气机的空气中的杂质。

11、可选地，所述空气布雷顿循环子系统的空气透平的输出端输出空气的温度为200℃～400℃。

12、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

13、本发明的结构耦合的双循环发电系统，具有以下有益效果：

14、(1)采用开式空气布雷顿循环子系统进行热电转换，不需要额外设置冷却器及冷却系统，因而该开式空气布雷顿循环子系统非常简单，简化了系统结构。

15、(2)通过空气布雷顿循环子系统和有机朗肯循环子系统共用一个发电机，且将空气透平、透平膨胀机和发电机同轴串联连接，在提高发电效率的同时，进一步简化了系统，减小了系统尺寸。

16、(3)将压气机、循环泵、冷却风机与空气透平、透平膨胀机和发电机同轴串联连接，使得压气机、循环泵、冷却风机的动力来源来自系统内的空气透平和透平膨胀机，不需要额外设置动力源，进一步简化了系统。

技术特征：

1.一种结构耦合的双循环发电系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的双循环发电系统，其特征在于，所述发电机(4)、所述压气机(1)、所述空气透平(3)和所述透平膨胀机(6)同轴串联连接。

3.如权利要求2所述的双循环发电系统，其特征在于，在所述空气布雷顿循环子系统中，所述压气机(1)的入口用于接收空气，所述压气机(1)的出口与所述热管堆(2)的热量输出端连接，所述热管堆(2)的空气输出端与所述空气透平(3)的输入端连接，所述空气透平(3)的运动端与所述发电机(4)连接，所述空气透平(3)的输出端与所述换热器(5)的输入端连接。

4.如权利要求2所述的双循环发电系统，其特征在于，所述空气布雷顿循环子系统还包括回热器(9)，在所述空气布雷顿循环子系统中，所述压气机(1)的入口用于接收空气，所述压气机(1)的出口与所述回热器(9)的输入端连接，所述回热器(9)的输入端还与所述空气透平(3)的输出端连接，所述回热器(9)的输出端与所述热管堆(2)的热量输出端、所述换热器(5)的输入端连接，所述热管堆(2)的空气输出端与所述空气透平(3)的输入端连接，所述空气透平(3)的运动端与所述发电机(4)连接。

5.如权利要求1所述的双循环发电系统，其特征在于，在所述有机朗肯循环子系统中，所述换热器(5)的输入端与所述空气透平(3)的输出端连接，所述换热器(5)的输出端与所述透平膨胀机(6)的输入端连接，所述透平膨胀机(6)的运动端与所述发电机(4)连接。

6.如权利要求5所述的双循环发电系统，其特征在于，所述有机朗肯循环子系统还包括冷凝器(7)和循环泵(8)，所述透平膨胀机(6)的输出端与所述冷凝器(7)的输入端连接，所述冷凝器(7)的输出端与所述循环泵(8)的输入端连接，所述循环泵(8)的输出端与所述换热器(5)的输入端连接；

7.如权利要求6所述的双循环发电系统，其特征在于，所述冷凝器(7)包括冷却器(71)和冷却风机(72)；

8.如权利要求7所述的双循环发电系统，其特征在于，所述发电机(4)、所述压气机(1)、所述空气透平(3)、所述透平膨胀机(6)、所述循环泵(8)和所述冷却风机(72)同轴串联连接。

9.如权利要求1～8任一项所述的双循环发电系统，其特征在于，所述空气布雷顿循环子系统还包括过滤器，所述过滤器与所述压气机(1)的输入端连接，用于过滤进入所述压气机(1)的空气中的杂质。

10.如权利要求1～8任一项所述的双循环发电系统，其特征在于，所述空气布雷顿循环子系统的空气透平(3)的输出端输出空气的温度为200℃～400℃。

技术总结本发明提供了一种结构耦合的双循环发电系统，包括空气布雷顿循环子系统，包括压气机、热管堆、空气透平和发电机，用于以空气为介质，吸收热管堆产生的热量，推动空气透平做功，进而带动发电机发电；有机朗肯循环子系统，包括换热器、透平膨胀机和发电机，用于通过换热器接收空气布雷顿循环子系统的剩余热量，以有机工质为介质，吸收剩余热量，推动透平膨胀机做功，进而带动发电机发电；其中，空气布雷顿循环子系统和有机朗肯循环子系统共用一个发电机，空气透平、透平膨胀机和发电机同轴串联连接。本发明在提高发电效率的同时，进一步合并、简化了系统与设备，减小设备尺寸与重量。技术研发人员：林千,汤春桃,张晓晴,袁春田,陈其昌,翁娜,宋印玺,申越,刘曦,刘子龙受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4