具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

请参阅图5，本发明提供一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统，包括：

汽轮机1、蒸发器2、有机工质透平3、双伸轴发电机4和工质循环机构5，所述蒸发器2与所述汽轮机1连接，所述有机工质透平3与所述蒸发器2连接，所述双伸轴发电机4的两端分别与所述汽轮机1和所述有机工质透平3连接，所述工质循环机构5设置在所述有机工质透平3和所述蒸发器2之间。

在本实施方式中，余热蒸汽驱动所述汽轮机1旋转；通过利用来自汽轮机1尾部的余热蒸汽乏汽与液态有机工质换热，使工质成为高温高压过热有机工质；高温高压过热有机工质在有机工质透平3内膨胀做功，驱动双伸轴发电机4旋转；然后所述工质循环机构5对所述有机工质透平3做功后排出的低温低压有机工质乏汽冷凝为低温低压液态饱和有机工质，使通过所述冷凝器51出来的低温低压液态有机工质加压，使之进入蒸发器2中进行下一个循环。

当蒸汽余热的温度和压力为T1、P1，通过系统做功之后的乏汽温度和压力为T3、P3时，若只采用传统凝汽式蒸汽系统，因蒸汽为低温低压的饱和蒸汽或过热度较低，其蒸汽透平效率低，且透平出口点必进入潜热区，即汽轮机1的末级必会含水。本发明针对这一现象，提出了能量的分级利用，即将供给发电系统的热源中的高品位能量供汽轮机1做功，低品位能量供有机工质透平3做功。如图2所示，汽轮机1进口蒸汽的温度和压力为T1、P1，出口蒸汽的温度和压力为T2、P2，此时汽轮机1的出口为气体，含水率极低，汽轮机1效率高。再将汽轮机1的出口蒸汽做为ORC系统的热源通入蒸发器2与有机工质进行换热，将有机工质加热到温度和压力为T2’、P2’的过热有机工质，通过有机工质透平3膨胀做功到T3、P3的低温低压有机工质。

通过分析，低温低压蒸汽通过汽轮机1-ORC联合发电系统实现余热回收利用的方法，相比与凝汽式蒸汽轮机1系统其中间存在蒸汽与有机工质在蒸发器2中换热时产生的能量损失，但综合计算发现，该联系系统总效率比凝汽式蒸汽轮机1系统提高15％-20％。

实施例2

请参阅图6，本发明提供一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统，包括：

汽轮机1、蒸发器2、有机工质透平3、双伸轴发电机4和工质循环机构5，所述蒸发器2与所述汽轮机1连接，所述有机工质透平3与所述蒸发器2连接，所述双伸轴发电机4的两端分别与所述汽轮机1和所述有机工质透平3连接，所述工质循环机构5设置在所述有机工质透平3和所述蒸发器2之间。

所述双伸轴发电机4包括电机本体41、蒸气减速器42和工质减速器43，所述电机本体41的两端分别与所述蒸汽减速器和所述工质减速器43连接，所述蒸汽减速器与所述汽轮机1连接，所述工质减速器43与所述有机工质透平3连接。

所述工质循环机构5包括冷凝器51和循环泵52，所述冷凝器51与所述有机工质透平3连接，所述循环泵52的一端与所述冷凝器51连接，所述循环泵52的另一端与所述蒸发器2连接。

所述蒸发器2包括蒸发器本体21、工质进口阀22和工质旁通阀23，所述工质进口阀22和所述工质旁通阀23连通，并与所述蒸发器本体21连通，所述有机工质透平3与所述工质进口阀22连接，工质循环机构5与所述工质旁通阀23连接。

所述汽轮机1包括汽轮机本体11、蒸气进口阀12和蒸气旁通阀13，所述蒸气进口阀12和所述蒸气旁通阀13连通，并与所述汽轮机本体11连通。

在本实施方式中，蒸气从所述蒸气进口阀12和所述蒸气旁通阀13进入驱动所述汽轮机本体11旋转，通过所述蒸汽减速器可以进行减速以提高安全性；蒸发器2通过利用来自汽轮机1尾部的余热蒸汽乏汽与液态有机工质换热，使工质成为高温高压过热有机工质；高温高压过热有机工质通过工质进口阀22和工质旁通阀23在有机工质透平3内膨胀做功，驱动发电机旋转，通过所述工质减速器43以提高安全性；然后所述冷凝器51对所述有机工质透平3做功后排出的低温低压有机工质乏汽冷凝为低温低压液态饱和有机工质，所述循环泵52使通过所述冷凝器51出来的低温低压液态有机工质加压，使之进入蒸发器2中进行下一个循环。

蒸汽进口阀具有调节与快关功能，通过调节蒸汽进口阀，实现对汽轮机1的转速控制

工质进口阀22具有调节与快关功能，实现对有机工质透平3转速的控制。

当余热联合发电机组出现紧急情况时，蒸汽旁通阀和工质旁通阀23同时开启，蒸汽进口阀和工质进口阀22同时关闭，实现对机组的紧急停机。

当系统变工况运行时，该系统无超越离合器44，若只调节蒸汽进口阀很难使系统维持稳定，故当系统变工况运行时，通过汽轮机1和有机工质透平3的流量功率特性曲线，模拟计算得出汽轮机1和有机工质透平3的流量和转速曲线(如图3，图4所示)，进而得出蒸汽进口阀和工质进口阀22的阀门开度比。再根据此比例同时调节蒸汽进口阀和工质进口阀22，使系统快速达到稳定运行。

发电机并网，该发电机为异步发电机，将发电机转速拖至额定转速后，合并网柜断路器，合闸后发电机的端电压和频率与电网保持一致，增加发电机转速，使发电机转子转速超过同步转速，发电机向电网输出电能。通过增加透平的进气量，提升发电机输出功率。

汽轮机采用悬挂式式结构，即蒸汽透平直接悬挂于减速机构的高速轴端，可减小机组的机械损失，提高机组效率。同时，余热蒸汽流量较小时，不像传统汽轮机受转速的限制，可提高汽轮机转速提高汽轮机效率。

有机工质透平可根据蒸汽透平排除的乏汽状态选择有机工质的品类、有机工质膨胀机的涡轮型式等，以及是否使用有机工质透平减速齿轮机构，兼容性极高。

蒸汽透平经蒸汽透平减速机构减速后，与双伸轴式发电机的一端连接，有机工质透平经有机工质透平减速机构减速后，与双伸轴式发电机的另一端连接，蒸汽透平、有机工质透平、蒸汽透平减速机构、有机工质透平减速机构、双伸轴式发电机共同组成余热利用联合发电机组。减小了系统将热能转化为电能过程中的机械损失，提高了系统效率。同时发电机组采用集成式撬装结构，体积小，安装运输方便。

实施例3

请参阅图7，本发明提供一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统，包括：

汽轮机1、蒸发器2、有机工质透平3、双伸轴发电机4和工质循环机构5，所述蒸发器2与所述汽轮机1连接，所述有机工质透平3与所述蒸发器2连接，所述双伸轴发电机4的两端分别与所述汽轮机1和所述有机工质透平3连接，所述工质循环机构5设置在所述有机工质透平3和所述蒸发器2之间。

所述双伸轴发电机4包括电机本体41、蒸气减速器42、工质减速器43和超越离合器44，所述电机本体41的两端分别与所述蒸汽减速器和所述工质减速器43连接，所述蒸汽减速器与所述汽轮机1连接，所述超越离合器44与所述工质减速器43连接，所述有机工质透平3与所述超越离合器44连接。

所述工质循环机构5包括冷凝器51和循环泵52，所述冷凝器51与所述有机工质透平3连接，所述循环泵52的一端与所述冷凝器51连接，所述循环泵52的另一端与所述蒸发器2连接。

所述蒸发器2包括蒸发器本体21、工质进口阀22和工质旁通阀23，所述工质进口阀22和所述工质旁通阀23连通，并与所述蒸发器本体21连通。

所述汽轮机1包括汽轮机本体11、蒸气进口阀12和蒸气旁通阀13，所述蒸气进口阀12和所述蒸气旁通阀13连通，并与所述汽轮机本体11连通。

该实施例和实施例2的区别在于超越离合器44，因此主要对超越离合器44进行详细描述。来自汽轮机1的蒸汽乏汽进入蒸发器2后，加热并产生有机工质蒸汽，通过调节工质进口阀22，实现对有机工质透平2转速的控制，有机工质透平3经过工质减速器43减速，当其转速达到额定转速时，超越离合器44与双伸轴发电机4自动啮合。从而可以更好地使系统快速达到稳定运行的状态。

实施例4

请参阅图8，本发明提供一种高效低温低压蒸汽余热利用联合发电系统的控制方法，其特征在于，包括：

S101余热蒸气通入汽轮机1中驱动双伸轴发电机4发电；

余热蒸汽驱动汽轮机1旋转驱动双伸轴发电机4发电。

S102汽轮机1排出的蒸气进入蒸发器2中加热工质；

通过利用来自汽轮机1尾部的余热蒸汽乏汽与液态有机工质换热，使工质成为高温高压过热有机工质。

S103工质膨胀驱动双伸轴发电机4发电；

高温高压过热有机工质在有机工质透平3内膨胀做功，驱动双伸轴发电机4旋转

S104工质冷却后循环流回蒸发器2中；

然后所述工质循环机构5对所述有机工质透平3做功后排出的低温低压有机工质乏汽冷凝为低温低压液态饱和有机工质，使通过所述冷凝器51出来的低温低压液态有机工质加压，使之进入蒸发器2中进行下一个循环。

S105提升双伸轴发电机转速至额定转速；

S106双伸轴发电机并网柜合闸；

S107提升双伸轴发电机的输出功率至额定功率运行。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。