一种ORC系统组分调控系统及调控方法
技术领域
本发明涉及有机朗肯循环发电技术领域，具体涉及一种ORC系统组分调控系统及调控方法。
背景技术
我国经济与社会发展已进入大量消耗能源阶段，据权威机构的调研结果来看，目前我国的工业能源消耗占总能源消耗的70％左右，而其中的60～65％都成为余热直接排放到环境中，这样十分浪费资源，而且也会对环境造成一定的破坏，同时，自然界中蕴含巨大中低温可再生能源又未得到充分的利用，这就决定了我们必须重视节能、支持可再生能源的发展，才能实现能源消费的可持续。因此，为了能够有效合理地利用这些资源，目前我国也正在大力开发与研究这方面的技术。现阶段来说，回收和利用这些低品位能源的技术主要有热电转化、卡琳娜循环、有机朗肯循环等。其中，有机朗肯循环系统ORC具有系统简单、运行稳定、使用寿命长、适用温度范围广等优点，被认为是最具推广潜力的低品位热能发电技术之一。一般来说，有机朗肯循环系统的核心设备是：蒸发器、冷凝器、工质泵、膨胀机。
作为一种利用工业余热、低品位能源的有效技术，有机朗肯循环发电技术，越来越被人们所关注。在有机工质的研究中，非共沸混合工质在相变过程具有温度滑移现象，温度滑移带来的温度变化曲线能有效地与热源或者冷源曲线进行很好的匹配，使传热过程能极大的降低
当前的一些使用混合非共沸有机工质的ORC系统，它们在运行时并不能动态地调整其组成。当环境温度变化时，这些ORC系统需要调节有机工质的质量流量或冷凝压力。然而，仅调节质量流量和冷凝压力以提高系统性能的效果并不明显，当偏离设计工况较大时，甚至出现系统不能正常运行的情况。有学者提出，非共沸工质ORC系统使用精馏塔分馏可以动态的调整非共沸混合工质的组分的变化，从而更好地匹配冷热源的温度变化，然而在ORC系统上采用精馏塔将大大增加系统的能耗。
发明内容
为了解决现有的有机朗肯循环系统所存在的运行的大部分时间都偏离最佳设计条件、组分不可调以及系统性能不佳的问题，本发明提供了一种ORC系统组分调控系统及调控方法，可以有效地解决非共沸混合工质相变过程存在传热恶化的现象，有效提高冷凝换热系数、降低流动阻力，还可获得不同组份的液相工质，通过将分液后的组份进行调控，可以更好匹配变化的冷热源，有效提高变工况下的系统性能。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种ORC系统组分调控系统，包括带组分在线测试的非共沸ORC循环系统、组分调控系统以及直间式混合组分检测系统；
所述带组分在线测试的非共沸ORC循环系统、所述组分调控系统以及所述直间式混合组分检测系统三者之间均通过管道以及阀门进行耦合连接。
在本发明中，通过各个系统之间的配合，可以实现在线检测ORC系统循环中的混合工质循环组分，可以更好地进行调控。
进一步的，所述带组分在线测试的非共沸ORC循环系统包括分液冷凝器、蒸发器、膨胀机以及与所述膨胀机连接的发电机；
所述分液冷凝器的分液口和出口通过管道以及阀门与所述组分调控系统连接，所述分液冷凝器的进口通过管道以及阀门与所述膨胀机连接，所述分液冷凝器的出口通过管道以及阀门与所述工质泵连接，所述蒸发器的出口通过管道以及阀门与所述膨胀机连接，所述蒸发器的进口通过管道以及阀门与所述直间式混合组分检测系统连接；
所述分液冷凝器是在冷凝器中间增设了分液口，蒸汽在冷凝过程中，液体不断析出，增加了传热管壁上的液膜厚度，降低了蒸汽干度，此时将冷凝液及时通过分液口排走，使气体充分与壁面接触，维持不稳定珠状和薄液膜凝结形态，提高了干度，可以有效解决非共沸混合工质相变过程存在传热恶化的现象，有效提高冷凝换热系数、降低流动阻力，由于非共沸混合有机工质在冷凝过程中两相区存在温度滑移现象，冷凝分液之后可以获得不同组份的液相工质，通过将分液后的组份进行调控，可以更好匹配变化的冷热源，有效提高变工况下的系统性能。
进一步的，所述直间式混合组分检测系统包括直接测量系统以及间接测量系统；
所述直接测量系统包括所述工质泵、节流阀、毛细管以及预热器；所述预热器的蒸发端出口通过管道以及阀门与所述蒸发器连接，所述预热器的冷凝端进口通过所述毛细管以及所述节流阀与所述工质泵的出口连接，所述预热器的蒸发端进口直接与所述工质泵的出口连接，所述预热器的冷凝端出口直接与所述工质泵的进口连接；
所述间接测量系统包括工质取样阀以及气相色谱仪；所述工质取样阀的一端与所述气相色谱仪连接，所述工质取样阀的另一端与所述组分调控系统连接；工质取样阀实质上为减压阀门，通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门，当需要取样检测重力驱动垂直排列式储液罐组中各个储液罐混合工质组分时，打开工质取样阀，将稳定低压的少量工质输送至气相色谱仪中，由气相色谱仪检测其成分，气相色谱仪是一种分离测定低沸点混合组分的重要仪器，气相色谱是对气体物质或可以在一定温度下转化为气体的物质进行检测分析，由于不同工质的物性不同，各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定时间的流动后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰，根据出峰位置，确定组分的名称，根据峰面积确定浓度大小，由此检测重力驱动垂直排列式储液罐组中各个储液罐中混合工质的具体组分；
通过直接测量与间接测量两种系统配合使用，无需其他存储设备，减少人工操作过程，解决有机工质在大气压下容易气化不容易储存的问题，可以更直观地检测系统实时运行的组分变化情况，减少检测时间。
进一步的，所述组分调控系统设置在所述分液冷凝器的下方，所述组分调控系统包括一套重力驱动垂直排列式储液罐组，所述重力驱动垂直排列式储液罐组包括均为垂直排列的第一调节罐、第二调节罐、新液罐以及原液罐；
所述第一调节罐、所述第二调节罐、所述新液罐以及所述原液罐均分别通过所述工质取样阀与所述气相色谱仪连接；
所述新液罐设置在所述原液罐的上方，所述第一调节罐以及所述第二调节罐均设置在所述新液罐的上方；
所述第一调节罐、所述第二调节罐、所述新液罐以及所述原液罐之间分别通过液体管道以及压力平衡管道连接；
由于四个罐体呈垂直排列安置，可利用重力作用作为驱动，无需安装泵等耗能动力装置，在调控过程中采用重力流动的方式，不消耗多余能量，提高了系统的性能。
进一步的，所述重力驱动垂直排列式储液罐组内的液体管道上安装有一个四通换向阀D、三个三通换向阀A、C、E和F以及两个截止阀B和G；
所述三通换向阀A的三个口Aa、Ac以Ab及分别与所述分液冷凝器的出口、所述第二调节罐以及所述三通换向阀C的Ca口连接，所述三通换向阀C的另两个口Cc以及Cb还分别与所述新液罐以及所述三通换向阀E的Ea口连接，所述三通换向阀E的另两个口Ec以及Eb还分别与所述三通换向阀F的Fc口以及所述工质泵连接，所述三通换向阀F的另两个口Fa以及Fb还与所述新液罐以及所述原液罐连接，所述四通换向阀D的四个口Dd、Da、Dc以及Db分别与所述第一调节罐、所述第二调节罐、所述新液罐以及所述原液罐连接，所述截止阀B分别与所述分液冷凝器的分液口管道出口以及所述第一调节罐连接，所述截止阀G分别与所述原液罐以及所述工质泵连接；
当系统正常运行时，截止阀B、四通换向阀D为关闭状态，打开截止阀G，三通换向阀A打开Aa、Ab方向、三通换向阀C打开Ca、Cb方向、三通换向阀E打开Ea、Ec方向、三通换向阀F打开Fb、Fc方向，装有初始组分混合工质原液罐的出口与工质泵进口相连接，工质由工质泵加压成高压液体进入预热器预热，再进入蒸发器吸热蒸发，并转化成高温高压气态工质，进而推动膨胀机旋转带动发电机发电，膨胀后的低压高温气体再进入分液冷凝器中冷凝成低压低温液体，最后回到原液罐，进而完成整个循环。
进一步的，所述压力平衡管道上设置有截止阀H、I、J以及K；
所述第一调节罐与所述截止阀H连接，所述第二调节罐与所述截止阀I连接，所述新液罐与所述截止阀J连接，所述原液罐与所述截止阀K连接；
由于在调控过程中利用垂直排列的储液罐的高度差从而采用重力流动的方式，当开始调控组分时，打开压力平衡管道上各个截止阀，使相通的罐体处于压力平衡状态，可避免在调控时可能由于罐体之间压力不平衡而出现的逆流或不流通等情况。
进一步的，在所述分液冷凝器、所述工质泵、所述蒸发器、所述预热器以及所述膨胀机的进出口处均设置有压力温度传感器，在所述节流阀的进口前以及所述毛细管的出口后也均设置有压力温度传感器；
从工质泵排出的部分过冷混合工质液体通过节流阀和毛细管膨胀，测量膨胀前后的温度和压力，在膨胀过程中形成的低压混合工质蒸汽进入预热器中冷凝成液体，使混合工质液体在到达泵之前过冷，各类工质物性软件如Refprop可使用温度和压力以及混合工质组分的份额作为输入数据来计算混合工质的焓，当系统循环中的混合工质组分发生变化时，混合工质的饱和温度和压力等特性也发生变化，膨胀装置后的计算焓值将大于或小于膨胀前的计算焓值，即通过测量膨胀装置前后混合工质的温度和压力，可以对ORC循环系统中的循环组分进行估算，误差大约为2％，直接测量系统可以避免其他取样检测方法由于连续采样导致系统组份减少从而影响系统性能的问题，而其他不取样方法如光学测量法一来不够准确，二来需要昂贵的仪器，相比之下直接测量系统可以节约系统成本。
进一步的，所述原液罐内装有至少四倍ORC循环充柱量的初始组分混合有机工质，以保证有足够的充柱量来满足调控系统的需求。
一种基于上述的ORC系统组分调控系统的ORC系统组分调控方法，包括调控工质过程、更换工质过程以及回收工质过程。
本发明针对不同的运行工况，尤其是环境温度的变化，可以有效的将系统中有机混合工质组分精准调控，减少管道和设备残余工质对调控的影响，调节系统有机混合工质的配比来实现最优运行，使系统的工作性能更好。
进一步的，所述调控工质过程包括以下步骤：关闭三通换向阀C、E、F和四通换向阀D，打开截止阀B和三通换向阀A的Aa、Ac方向，此时系统从循环变为单向运作，初始组分混合工质从原液罐中流出，工质由工质泵加压成高压液体后进入预热器预热，再进入蒸发器吸热蒸发，并转化成高温高压气态工质，进而推动膨胀机做功，膨胀后的低压高温气体再进入分液冷凝器中冷凝成低压低温液体，分成两股不同组分的工质分别通过截止阀B进入第一调节罐和通过三通换向阀A的Aa、Ac接口进入第二调节罐中，当调节罐一与调节罐二存入一定量不同组分工质时，即两罐加起来的充柱量应至少有三倍ORC循环充柱量，关闭截止阀B和三通换向阀A的Ac方向，四通换向阀D打开Da、Dc、Db方向，三通换向阀A打开Aa、Ab方向，三通换向阀C打开Ca、Cb方向，三通换向阀E打开Ea、Ec方向，三通换向阀F打开Fb、Fc方向，此时系统恢复正常ORC循环，由直间式组分检测系统检测ORC循环系统和组分调控系统中第一调节罐以及第二调节罐的工质组分，在组分调控系统中，打开压力平衡管道上截止阀H、I、J使第一调节罐、第二调节罐以及新液罐的压力相同，再按所需组分按比例调控，将所需一定量的工质利用重力作用由第一调节罐以及第二调节罐流入到新液罐中，当新液罐中存到至少两倍ORC循环充柱量时，关闭四通换向阀D和压力平衡管道上的截止阀H、I、J，此时所需新组分工质已经存入新液罐中，然后进入下一步的更换工质过程；
所述更换工质过程包括以下步骤：关闭三通换向阀C和截止阀G，打开截止阀B和三通换向阀A的Aa、Ac方向，三通换向阀E打开Eb、Ec方向、三通换向阀F打开Fa、Fc方向，此时系统从循环变为单向运作，新组分混合工质从新液罐中流出，工质由工质泵加压成高压液体进入预热器预热，再进入蒸发器吸热蒸发，并转化成高温高压气态工质，进而推动膨胀机做功，膨胀后的低压高温气体再进入分液冷凝器中冷凝成低压低温液体，分成两股不同组分的工质分别通过截止阀B进入第一调节罐以及通过三通换向阀A的Aa、Ac口进入第二调节罐中，为了让残余在ORC循环系统中的原组分工质不会影响调控效果，从新液罐中排出至少一倍ORC循环充柱量的新组分工质，使残余在ORC循环系统中的原组分工质流入第一调节罐和第二调节罐中，由组分检测系统检测ORC循环系统工质组分的变化，当直接测量系统组分检测结果与新液罐组分一致且稳定时，关闭截止阀B和三通换向阀A的Ac方向，三通换向阀A打开Aa、Ab方向，三通换向阀C打开Ca、Cc方向，三通换向阀E打开Eb、Ec方向，三通换向阀F打开Fa、Fc方向，此时系统恢复正常ORC循环，系统中循环工质已经由原组分更换为新组分，即该环境温度下的最优配比组分，从而大大提高了系统的性能。当系统工况和环境温度再次变化时，系统最优工质配比又将随之改变，在重复调控过程之前，先经过回收工质过程；
所述回收工质过程包括以下步骤：经过调控过后，新组分工质在ORC循环系统中运行，组分调控系统中的第一调节罐、第二调节罐还有残余一定量的混合工质，打开截止阀G，四通换向阀D打开Da、Db、Dd方向，三通换向阀C打开Ca、Cb方向，三通换向阀E打开Ea、Ec方向，三通换向阀F打开Fa、Fb、Fc方向，打开组分调控系统中的压力平衡管道上的截止阀H、I、J、K，使四个罐的压力相等，原液罐中原组分工质重新进入ORC循环系统，组分调节系统中的第一调节罐、第二调节罐和新液罐中的工质在重力作用下流入原液罐中，直至第一调节罐、第二调节罐和新液罐中的工质排空，此时关闭四通换向阀D以及三通换向阀F的Fa接口，系统恢复初始状态，此时由组分检测系统检测ORC循环系统的工质组分，当组分检测结果变回原始组分且稳定时，回收工质过程结束，再按新工况下所需最优组分工质配比，重复上述调控工质过程和更换工质过程，大大提高了系统的性能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明可以有效地解决非共沸混合工质相变过程存在传热恶化的现象，有效提高冷凝换热系数、降低流动阻力，还可获得不同组份的液相工质，通过将分液后的组份进行调控，可以更好匹配变化的冷热源，有效提高变工况下的系统性能，本发明针对不同的运行工况，尤其是环境温度的变化，可以有效的将系统中有机混合工质组分精准调控，减少管道和设备残余工质对调控的影响，调节系统有机混合工质的配比来实现最优运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种ORC系统组分调控系统的整体结构示意图；
图2为本发明的一种ORC系统组分调控系统的带组分在线测试的非共沸ORC循环系统的结构示意图；
图3为本发明的一种ORC系统组分调控系统的组分调控系统的重力驱动垂直排列式储液罐组的结构示意图；
图4为本发明的一种ORC系统组分调控系统的直间式混合组分检测系统的直接测量系统的结构示意图；
图5为本发明的一种ORC系统组分调控系统的直间式混合组分检测系统的间接测量系统的结构示意图；
图6为本发明的一种ORC系统组分调控方法的调控工质过程的示意图一；
图7为本发明的一种ORC系统组分调控方法的调控工质过程的示意图二；
图8为本发明的一种ORC系统组分调控方法的更换工质过程的示意图一；
图9为本发明的一种ORC系统组分调控方法的更换工质过程的示意图二；
图10为本发明的一种ORC系统组分调控方法的回收工质过程的示意图；
图11为本发明的一种ORC系统组分调控系统的阀门方向示意图。
图中：1、分液冷凝器；2、蒸发器；3、膨胀机；4、发电机；5、工质泵；6、节流阀；7、毛细管；8、预热器；9、工质取样阀；10、气相色谱仪；11、第一调节罐；12、第二调节罐；13、新液罐；14、原液罐。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例包括：
一种ORC系统组分调控系统，包括带组分在线测试的非共沸ORC循环系统、组分调控系统以及直间式混合组分检测系统；
带组分在线测试的非共沸ORC循环系统、组分调控系统以及直间式混合组分检测系统三者之间均通过管道以及阀门进行耦合连接。
在本发明中，通过各个系统之间的配合，可以实现在线检测ORC系统循环中的混合工质循环组分，可以更好地进行调控。
如图1-11所示，带组分在线测试的非共沸ORC循环系统包括分液冷凝器1、蒸发器2、膨胀机3以及与膨胀机3连接的发电机4；
分液冷凝器1的分液口和出口通过管道以及阀门与组分调控系统连接，分液冷凝器1的进口通过管道以及阀门与膨胀机3连接，分液冷凝器1的出口通过管道以及阀门与工质泵5连接，蒸发器2的出口通过管道以及阀门与膨胀机3连接，蒸发器2的进口通过管道以及阀门与直间式混合组分检测系统连接
分液冷凝器1是在冷凝器中间增设了分液口，蒸汽在冷凝过程中，液体不断析出，增加了传热管壁上的液膜厚度，降低了蒸汽干度，此时将冷凝液及时通过分液口排走，使气体充分与壁面接触，维持不稳定珠状和薄液膜凝结形态，提高了干度，可以有效解决非共沸混合工质相变过程存在传热恶化的现象，有效提高冷凝换热系数、降低流动阻力，由于非共沸混合有机工质在冷凝过程中两相区存在温度滑移现象，冷凝分液之后可以获得不同组份的液相工质，通过将分液后的组份进行调控，可以更好匹配变化的冷热源，有效提高变工况下的系统性能。
如图1-11所示，直间式混合组分检测系统包括直接测量系统以及间接测量系统；
直接测量系统包括工质泵5、节流阀6、毛细管7以及预热器8；预热器8的蒸发端出口通过管道以及阀门与蒸发器2连接，预热器8的冷凝端进口通过毛细管7以及节流阀6与工质泵5的出口连接，预热器8的蒸发端进口直接与工质泵5的出口连接，预热器8的冷凝端出口直接与工质泵5的进口连接；
间接测量系统包括工质取样阀9以及气相色谱仪10；工质取样阀9的一端与气相色谱仪10连接，工质取样阀9的另一端与组分调控系统连接；工质取样阀9实质上为减压阀门，通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门，当需要取样检测重力驱动垂直排列式储液罐组中各个储液罐混合工质组分时，打开工质取样阀9，将稳定低压的少量工质输送至气相色谱仪10中，由气相色谱仪10检测其成分，气相色谱仪10是一种分离测定低沸点混合组分的重要仪器，气相色谱是对气体物质或可以在一定温度下转化为气体的物质进行检测分析，由于不同工质的物性不同，各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定时间的流动后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰，根据出峰位置，确定组分的名称，根据峰面积确定浓度大小，由此检测重力驱动垂直排列式储液罐组中各个储液罐中混合工质的具体组分；
通过直接测量与间接测量两种系统配合使用，无需其他存储设备，减少人工操作过程，解决有机工质在大气压下容易气化不容易储存的问题，可以更直观地检测系统实时运行的组分变化情况，减少检测时间。
如图1-11所示，组分调控系统设置在分液冷凝器1的下方，组分调控系统包括一套重力驱动垂直排列式储液罐组，重力驱动垂直排列式储液罐组包括均为垂直排列的第一调节罐11、第二调节罐12、新液罐13以及原液罐14；
第一调节罐11、第二调节罐12、新液罐13以及原液罐14均分别通过工质取样阀9与气相色谱仪10连接；
新液罐13设置在原液罐14的上方，第一调节罐11以及第二调节罐12均设置在新液罐13的上方；
第一调节罐11、第二调节罐12、新液罐13以及原液罐14之间分别通过液体管道以及压力平衡管道连接；
由于四个罐体呈垂直排列安置，可利用重力作用作为驱动，无需安装泵等耗能动力装置，在调控过程中采用重力流动的方式，不消耗多余能量，提高了系统的性能。
如图1-11所示，重力驱动垂直排列式储液罐组内的液体管道上安装有一个四通换向阀D、三个三通换向阀A、C、E和F以及两个截止阀B和G；
三通换向阀A的三个口Aa、Ac以Ab及分别与分液冷凝器1的出口、第二调节罐12以及三通换向阀C的Ca口连接，三通换向阀C的另两个口Cc以及Cb还分别与新液罐13以及三通换向阀E的Ea口连接，三通换向阀E的另两个口Ec以及Eb还分别与三通换向阀F的Fc口以及工质泵5连接，三通换向阀F的另两个口Fa以及Fb还与新液罐13以及原液罐14连接，四通换向阀D的四个口Dd、Da、Dc以及Db分别与第一调节罐11、第二调节罐12、新液罐13以及原液罐14连接，截止阀B分别与分液冷凝器1的分液口管道出口以及第一调节罐11连接，截止阀G分别与原液罐14以及工质泵5连接；
当系统正常运行时，截止阀B、四通换向阀D为关闭状态，打开截止阀G，三通换向阀A打开Aa、Ab方向、三通换向阀C打开Ca、Cb方向、三通换向阀E打开Ea、Ec方向、三通换向阀F打开Fb、Fc方向，装有初始组分混合工质原液罐14的出口与工质泵5进口相连接，工质由工质泵5加压成高压液体进入预热器8预热，再进入蒸发器2吸热蒸发，并转化成高温高压气态工质，进而推动膨胀机3旋转带动发电机4发电，膨胀后的低压高温气体再进入分液冷凝器1中冷凝成低压低温液体，最后回到原液罐14，进而完成整个循环。
如图3所示，压力平衡管道上设置有截止阀H、I、J以及K；
第一调节罐11与截止阀H连接，第二调节罐12与截止阀I连接，新液罐13与截止阀J连接，原液罐14与截止阀K连接；
由于在调控过程中利用垂直排列的储液罐的高度差从而采用重力流动的方式，当开始调控组分时，打开压力平衡管道上各个截止阀，使相通的罐体处于压力平衡状态，可避免在调控时可能由于罐体之间压力不平衡而出现的逆流或不流通等情况。
在本实施例中，在分液冷凝器1、工质泵5、蒸发器2、预热器8以及膨胀机3的进出口处均设置有压力温度传感器，在节流阀6的进口前以及毛细管7的出口后也均设置有压力温度传感器；
从工质泵5排出的部分过冷混合工质液体通过节流阀6和毛细管7膨胀，测量膨胀前后的温度和压力，在膨胀过程中形成的低压混合工质蒸汽进入预热器8中冷凝成液体，使混合工质液体在到达泵之前过冷，各类工质物性软件如Refprop可使用温度和压力以及混合工质组分的份额作为输入数据来计算混合工质的焓，当系统循环中的混合工质组分发生变化时，混合工质的饱和温度和压力等特性也发生变化，膨胀装置后的计算焓值将大于或小于膨胀前的计算焓值，即通过测量膨胀装置前后混合工质的温度和压力，可以对ORC循环系统中的循环组分进行估算，误差大约为2％，直接测量系统可以避免其他取样检测方法由于连续采样导致系统组份减少从而影响系统性能的问题，而其他不取样方法如光学测量法一来不够准确，二来需要昂贵的仪器，相比之下直接测量系统可以节约系统成本。
在本实施例中，原液罐14内装有至少四倍ORC循环充柱量的初始组分混合有机工质，以保证有足够的充柱量来满足调控系统的需求。
一种基于上述的ORC系统组分调控系统的ORC系统组分调控方法，包括调控工质过程、更换工质过程以及回收工质过程。
本发明针对不同的运行工况，尤其是环境温度的变化，可以有效的将系统中有机混合工质组分精准调控，减少管道和设备残余工质对调控的影响，调节系统有机混合工质的配比来实现最优运行。
在本实施例中，调控工质过程包括以下步骤：如图6所示，关闭三通换向阀C、E、F和四通换向阀D，打开截止阀B和三通换向阀A的Aa、Ac方向，此时系统从循环变为单向运作，初始组分混合工质从原液罐14中流出，工质由工质泵5加压成高压液体后进入预热器8预热，再进入蒸发器2吸热蒸发，并转化成高温高压气态工质，进而推动膨胀机3做功，膨胀后的低压高温气体再进入分液冷凝器1中冷凝成低压低温液体，分成两股不同组分的工质分别通过截止阀B进入第一调节罐11和通过三通换向阀A的Aa、Ac接口进入第二调节罐12中；如图7所示，当调节罐一与调节罐二存入一定量不同组分工质时，即两罐加起来的充柱量应至少有三倍ORC循环充柱量，关闭截止阀B和三通换向阀A的Ac方向，四通换向阀D打开Da、Dc、Db方向，三通换向阀A打开Aa、Ab方向，三通换向阀C打开Ca、Cb方向，三通换向阀E打开Ea、Ec方向，三通换向阀F打开Fb、Fc方向，此时系统恢复正常ORC循环，由直间式组分检测系统检测ORC循环系统和组分调控系统中第一调节罐11以及第二调节罐12的工质组分，在组分调控系统中，打开压力平衡管道上截止阀H、I、J使第一调节罐11、第二调节罐12以及新液罐13的压力相同，再按所需组分按比例调控，将所需一定量的工质利用重力作用由第一调节罐11以及第二调节罐12流入到新液罐13中，当新液罐13中存到至少两倍ORC循环充柱量时，关闭四通换向阀D和压力平衡管道上的截止阀H、I、J，此时所需新组分工质已经存入新液罐13中，然后进入下一步的更换工质过程；
更换工质过程包括以下步骤：如图8所示，关闭三通换向阀C和截止阀G，打开截止阀B和三通换向阀A的Aa、Ac方向，三通换向阀E打开Eb、Ec方向、三通换向阀F打开Fa、Fc方向，此时系统从循环变为单向运作，新组分混合工质从新液罐13中流出，工质由工质泵5加压成高压液体进入预热器8预热，再进入蒸发器2吸热蒸发，并转化成高温高压气态工质，进而推动膨胀机3做功，膨胀后的低压高温气体再进入分液冷凝器1中冷凝成低压低温液体，分成两股不同组分的工质分别通过截止阀B进入第一调节罐11以及通过三通换向阀A的Aa、Ac口进入第二调节罐12中，为了让残余在ORC循环系统中的原组分工质不会影响调控效果，从新液罐13中排出至少一倍ORC循环充柱量的新组分工质，使残余在ORC循环系统中的原组分工质流入第一调节罐11和第二调节罐12中，由组分检测系统检测ORC循环系统工质组分的变化；如图9所示，当直接检测系统组分检测结果与新液罐13组分一致且稳定时，关闭截止阀B和三通换向阀A的Ac方向，三通换向阀A打开Aa、Ab方向，三通换向阀C打开Ca、Cc方向，三通换向阀E打开Eb、Ec方向，三通换向阀F打开Fa、Fc方向，此时系统恢复正常ORC循环，系统中循环工质已经由原组分更换为新组分，即该环境温度下的最优配比组分，从而大大提高了系统的性能。当系统工况和环境温度再次变化时，系统最优工质配比又将随之改变，在重复调控过程之前，先经过回收工质过程；
回收工质过程包括以下步骤：如图10所示，经过调控过后，新组分工质在ORC循环系统中运行，组分调控系统中的第一调节罐11、第二调节罐12还有残余一定量的混合工质，打开截止阀G，四通换向阀D打开Da、Db、Dd方向，三通换向阀C打开Ca、Cb方向，三通换向阀E打开Ea、Ec方向，三通换向阀F打开Fa、Fb、Fc方向，打开组分调控系统中的压力平衡管道上的截止阀H、I、J、K，使四个罐的压力相等，原液罐14中原组分工质重新进入ORC循环系统，组分调节系统中的第一调节罐11、第二调节罐12和新液罐13中的工质在重力作用下流入原液罐14中，直至第一调节罐11、第二调节罐12和新液罐13中的工质排空，此时关闭四通换向阀D以及三通换向阀F的Fa接口，系统恢复初始状态，此时由组分检测系统检测ORC循环系统的工质组分，当组分检测结果变回原始组分且稳定时，回收工质过程结束，再按新工况下所需最优组分工质配比，重复上述调控工质过程和更换工质过程，大大提高了系统的性能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
