在世界范围内，现行的热电转化技术和现有的热电运行机组都是 以水为工作介质的。由于水的气化潜能巨大(2260千焦尔/千克)， 而水巨大的气化潜能又无法为热电转化所利用，因此现行的以水为工 质的热电机组的热电转化效率较低，一般只有30％左右。欲以现有热 电转化技术为基础提高热电转化效率，只有提高工质工作温度和压 力，而提高工质工作温度和压力自然会大大增加设备制造成本，因此， 以水为工质的热电机组的热电转化效率的提高空间已经很有限。
现行的以水为工质的热电机组的热电转化效率较低，其主要原因 是做功后乏汽所含有的巨大的气化潜能无法再回收利用，大多数情况 下这些能源被浪费性地排放掉了。为了减少乏汽所含能源的大量浪费 性排放，一些有条件的热电厂便采用电热联产方法来提高能量利用 率。电热联产即是将一些部分做功后低压蒸汽，以直接或转化成为热 水的方式，供给需要低温热源的用户，以减少乏汽所含能源的浪费性 排放。虽然电热联产能够部分提高热电厂热能的利用率，但是电热联 产的方式并没有很好地解决热电厂乏汽所含能源的浪费性排放问题， 而且大多数热电厂不具备实施电热联产的条件，所以电热联产也不是 提高热电转化效率的根本办法。

本发明的目的是：
提供一种热电转化效率高于水工作介质的非水工作介质高效热 电转化的方法及系统。
本发明的方法是：
采用氢氟烷类或全氟烷类物质代替水作为发电系统的工作介质， 采用液氨或氢氟烷类或全氟烷类作为回收系统工作介质。
采用的全氟烷类是全氟丙烷(C3F8)或全氟丁烷(C4F10)。
采用的氢氟烷类是二氟乙烷(C2H4F2)或三氟乙烷(C2H3F3)或四 氟乙烷(C2H2F4)。
采用的液氨是经冷却或压缩形成的液态氨(NH8)。
系统可以是直接或间接加热两种系统。
本发明的直接加热系统是：
将经热源器加热达到工作温度和压力的气态发电系统工作介质 导给汽轮机，经汽轮机做功后导入凝汽器，在凝汽器内被冷却凝结成 为液态的发电系统工作介质后送入回收系统工作介质压缩机外套，吸 收了压缩机释放热量的发电系统工作介质再导入到换热器进一步预 热，预热后导送回热源器并重新被热源器加热达到工作温度和压力， 完成一次工作循环并开始下一个工作循环。
将液态的回收系统工作介质导入到设在凝汽器内的回收系统工 作介质蒸发器，回收系统工作介质在蒸发器内因吸收了气态发电系统 工作介质所释放的热量而蒸发转变成气态，从蒸发器内导出的气态回 收系统工作介质经分流阀分流，一路导入到压缩机压缩液化，然后将 液态的回收系统工作介质导入到换热器逐步降温，经降温后的回收系 统工作介质再送回蒸发器，完成一次循环；另一路直接导入到换热器， 完成热交换后与前一路的气态回收系统工作介质合并，一同送入压缩 机压缩液化，溶入回收系统工作介质的整体循环。
本发明的间接加热系统是：
热源器仍然对水和水蒸气加热，从热源器导出的高温高压蒸汽进 入换热器与气态的发电系统工作介质进行热交换，导出的高温高压蒸 汽经分流阀分流，一路导入到水预热器对循环水进行预热；另一路导 入到两工作介质换热器继续与气态的发电系统工作介质进行热交换 并液化成为高温液态水，再将高温液态水导入到低温换热器与液态的 发电系统工作介质进行热交换，冷却后的低温水导入到水预热器进行 预热，预热升温后送回锅炉进行再循环。
将在凝汽器内被冷却凝结成为液态的发电系统工作介质导入到 回收系统工作介质压缩机外套对压缩过程进行冷却，吸收了压缩机释 放热量的发电系统工作介质再导入到低温换热器进行预热，预热后再 导入到换热器换热升温，然后再导入到换热器继续换热升温至工作温 度，达到工作温度的气态发电系统工作介质导给汽轮机做功发电，经 汽轮机做功后的气态发电系统工作介质导入到凝汽器并在凝汽器内 凝结成为液态，将液态的发电系统工作介质导出并进入下一次工作再 循环。
液态的回收系统工作介质导入到设在凝汽器内的回收系统工作 介质蒸发器，在蒸发器内吸收热量后转变成气态的回收系统工作介 质，从蒸发器内导出的气态回收系统工作介质导入到压缩机并被压缩 液化，然后将液态的回收系统工作介质导入到回收系统工作介质蒸发 器，完成一次工作循环。
本发明的有益效果是：
A、本发明是对现有热电转化技术实现模式的重大改进，本发明 所包含的技术组合能够将热电转化效率从现有技术的30％左右提升至 60％左右。扣除使用本技术所消耗的能源，本发明在热电机组的使用 应该能够使热电企业的单位电能能耗下降50％甚至更多，从而大大降 低成本和提高效益。
B、应用本发明在帮助热电企业实现单位发电能耗大幅度下降的 同时，也相应地减少资源消耗和污染物排放，在大幅度提升经济效益 的同时产生出巨大的环境效益。
C、本发明所含装备的造价较低，设备运行成本也较低。本发明 既适用于在新建热电机组上使用，也适用于对现有热电企业进行技术 改造。对现有热电企业进行技术改造操作容易，投资额小，改造后的 热电机组运行一年所创造的经济效益足以补偿改造投资；新建热电机 组直接采用本发明，将不需要大幅度增加设备费用和建设费用，巨大 经济效益的获得并不需要付出额外的代价。
D、热电企业使用本技术后，不再以冷却水蒸发散失的方式排放 乏气所含的能量，在大幅度提升热-电转化效率的同时，也消除了冷 却水的蒸发散失；以一个20万千瓦发电机组为例，采用本发明的技 术组合将会因为消除或减少了冷却水的蒸发散失而节省水费300万 元(以吨/2元计)。
附图说明
图1是本发明的直接加热系统流程图；
图2是本发明的间接加热系统流程图；
图3是本发明的凝汽器结构图；
图4是本发明的换热器结构图；
图5是本发明的两工作介质换热器图；
图6是本发明的发电系统工作介质回收器结构图；
图7是本发明的水工作介质预热器。

如图1、2所示，1是热源器(电厂锅炉)、2是汽轮机、3是凝汽 器、4是换热器、5是两工作介质换热器、6是回收系统工作介质压 缩机、7是发电系统工作介质回收器、8是发电系统工作介质压缩机、 9是水工作介质预热器、10是低温换热器。
如图3所示，凝汽器由发电系统工作介质冷凝器和回收系统工作 介质蒸发器组成、其中，31是冷凝器外壳、32是冷凝器气态发电系 统工作介质入口、33是冷凝器液态发电系统工作介质出口、34是冷 凝器气态发电系统工作介质回收出口、35是鳍片管排式套体、36是 回收系统工作介质入口、37是回收系统工作介质出口。
如图4所示，41是回收系统工作介质入口、42是回收系统工作 介质出口、43是发电系统工作介质入口、44是发电系统工作介质出 口。
如图5所示，两工作介质的热交换是采用U形回转管结构交换热 量。51是发电系统工作介质入口、52是发电系统工作介质出口、53 是回收系统工作介质入口、54是回收系统工作介质出口、55是U形 回转管。
如图6所示，在回收器内通有L形管，L形管的底管上设有排孔， 71是回收器外体、72是L形管、73是L形管排孔、74是气态的发电 系统工作介质入口。
实施例1：
热源器为工作介质直接加热式电厂锅炉；发电系统工作介质采用 氢氟烷类中的四氟乙烷(C2H2F4)，其相关指标是沸点为-26.6℃，汽 化潜能为217.2千焦尔/千克；回收系统工作介质采用液氨，其相关 指标是沸点为-33.4℃，汽化潜能为1371千焦尔/千克。
以20万千瓦的热电机组为例其直接加热系统运行方式如下：
A、按照选定的发电系统工作介质的特性设计、制造或改造现 有的电厂锅炉和发电设备系统。各装置间的系统流程图如图1所示。 分别在发电系统工作介质和回收系统工作介质工作的两套独立的热 力学循环系统中注入适量的发电系统工作介质和回收系统工作介质， 启动系统令系统运行。
B、系统运行后，将在气轮机做功后的乏气导入至凝汽器。凝汽 器内设有回收系统工作介质蒸发器，通过回收系统工作介质在蒸发器 的蒸发吸热以及两者的热交换，气态发电系统工作介质被冷凝为液 态。在蒸发器内气化后的气态回收系统工作介质经分流阀分流，一部 分直接导给回收系统工作介质压缩机，另一部分导给回收系统工作介 质相间换热器；冷凝后的液态发电系统工作介质导入到回收系统工作 介质压缩机的冷却外套，用以对回收系统工作介质压缩过程产生的热 量进行冷却并对发电系统工作介质进行加热。
C、经压缩机压缩后的液态回收系统工作介质具有较高的温度， 将其导入到两工作介质换热器，与来自压缩机的冷却外套的发电系统 工作介质进行热交换，以便进一步降低回收系统工作介质的温度和提 高发电系统工作介质的温度。
D、经过两工作介质换热器换热升温后的液态发电系统工作介质 由高压泵打回电厂锅炉进行加热气化，发电系统工作介质完成一次工 作循环并开始下一个工作循环；热交换后的回收系统工作介质导入到 回收系统工作介质相间换热器，在那里与来自回收系统工作介质蒸发 器的气态冷回收系统工作介质继续进行热交换，热交换后的气态回收 系统工作介质送给压缩机，液态回收系统工作介质导入到回收系统工 作介质蒸发器，回收系统工作介质完成一次工作循环并开始下一个工 作循环。
E、在冷凝器的上方设有一个轻质分子收集装置，这个装置与发 电系统工作介质回收器相连接，以便将可能断裂的发电系统工作介质 分子和可能混入发电系统工作介质循环系统的空气分子排除。发电系 统工作介质回收器内装有与发电系统工作介质具有良好相溶性的回 收溶剂，在溶剂中溶解的发电系统工作介质的达到一定溶解度后对回 收溶液进行蒸馏，将溶解于其中的收发电系统工作介质分离出来，以 再利用。同样，在恰当的位置也设有同样原理的回收系统工作介质回 收器，在收发电系统工作介质和回收系统工作介质的所有跑冒点都设 有吸收式工质回收装置并与工质回收器相连接，以便最大限度地减少 工质的损失。
采用四氟乙烷和液氨为工作介质与用水为工作介质比较如下：
(1)以水为发电工作介质的20万千瓦热电机组的工作介质蒸发 量约为130吨/小时，若改以四氟乙烷为发电系统工作介质，20万千 瓦热电机组的发电系统工作介质蒸发量约为730吨/小时，锅炉和管 道都应该按照730吨/小时的工作介质蒸发量进行设计安装或进行技 术改造；若以液氨为回收系统工作介质，应该按照约110吨/小时的 液氨压缩流量设计安装压缩机和整个回收系统工作介质循环系统。
(2)将各个装置按照技术流程图(图1)所示进行连接安装，在 做完必要的工作性能和安全性检查以后，开启技术系统，新工作循环 系统便开始执行技术使命并实现技术目的。
(3)由于四氟乙烷具有较低的沸点，作为发电系统工作介质能够 在比水作为发电系统工作介质低100℃时便产生大致相同工作压力。 现将水发电系统工作介质500℃和四氟乙烷400℃(两者工作压力大 致相同)做电转化效率比较：500℃时1mol水发电系统工作介质总含 能约为62400焦耳，发电无法利用的潜能约为40700焦耳，理论热电 转化效率约为34％；400℃时1mol四氟乙烷发电系统工作介质总含能 约为56900焦耳，发电无法利用的潜能约为22200焦耳，理论热电转 化效率约为61％。如果将本发明能够更多地利用乏气所含能量的技术 优势考虑进去，那么使用本发明将能够使现行热电机组的热-电转化 效率提高一倍甚至更多。
实施例2：
热源器为工作介质直接加热式电厂锅炉；发电系统工作介质采用 全氟烷类中的全氟丁烷(C4F10)，其相关指标是沸点为-2.0℃，汽化 潜能为96.32千焦尔/千克；回收系统工作介质采用液氨，其相关指 标是沸点为-33.4℃，汽化潜能为1371千焦尔/千克；
以20万千瓦的热电机组为例其直接加热系统运行方式如下：
A、按照选定的发电系统工作介质的特性设计、制造或改造现 有的电厂锅炉和发电设备系统。各装置间的系统流程图如图1所示。 分别在发电系统工作介质和回收系统工作介质工作的两套独立的热 力学循环系统中注入适量的发电系统工作介质和回收系统工作介质， 启动系统令系统运行。
B、系统运行后，将在气轮机做功后的乏气导入至冷凝器。冷凝 器内设有回收系统工作介质蒸发器，通过回收系统工作介质在蒸发器 的蒸发吸热以及两者的热交换，气态发电系统工作介质被冷凝为液 态。在蒸发器内气化后的气态回收系统工作介质经分流阀分流，一部 分直接导给回收系统工作介质压缩机，另一部分导给回收系统工作介 质相间换热器；冷凝后的液态发电系统工作介质导入到回收系统工作 介质压缩机的冷却外套，用以对回收系统工作介质压缩过程产生的热 量进行冷却并对发电系统工作介质进行加热。
C、经压缩机压缩后的液态回收系统工作介质具有较高的温度， 将其导入到两工作介质换热器，与来自压缩机的冷却外套的发电系统 工作介质进行热交换，以便进一步降低回收系统工作介质的温度和提 高发电系统工作介质的温度。
D、经过两工作介质换热器换热升温后的液态发电系统工作介质 由高压泵打回电厂锅炉进行加热气化，发电系统工作介质完成一次工 作循环并开始下一个工作循环；热交换后的回收系统工作介质导入到 回收系统工作介质相间换热器，在那里与来自回收系统工作介质蒸发 器的气态冷回收系统工作介质继续进行热交换，热交换后的气态回收 系统工作介质送给压缩机，液态回收系统工作介质导入到回收系统工 作介质蒸发器，回收系统工作介质完成一次工作循环并开始下一个工 作循环。
E、在冷凝器的上方设有一个轻质分子收集装置，这个装置与发 电系统工作介质回收器相连接，以便将可能断裂的发电系统工作介质 分子和可能混入发电系统工作介质循环系统的空气分子排除。发电系 统工作介质回收器内装有与发电系统工作介质具有良好相溶性的回 收溶剂，在溶剂中溶解的发电系统工作介质的达到一定溶解度后对回 收溶液进行蒸馏，将溶解于其中的收发电系统工作介质分离出来，以 再利用。同样，在恰当的位置也设有同样原理的回收系统工作介质回 收器，在收发电系统工作介质和回收系统工作介质的所有跑冒点都设 有吸收式工质回收装置并与工质回收器相连接，以便最大限度地减少 工质的损失。
采用全氟丁烷(C4F10)和液氨为工作介质与用水为工作介质比较 如下：
(1)以水为发电工作介质的20万千瓦热电机组的工作介质蒸发 量约为130吨/小时，若改以全氟丁烷为发电系统工作介质，20万千 瓦热电机组的发电系统工作介质蒸发量约为1700吨/小时，锅炉和管 道都应该按照1700吨/小时的工作介质蒸发量进行设计安装或进行 技术改造；若以液氨为回收系统工作介质，应该按照130吨/小时的 液氨压缩流量设计安装压缩机和整个回收系统工作介质循环系统。
(2)将各个装置按照技术流程图(图1)所示进行连接安装，在 做完必要的工作性能和安全性检查以后，开启技术系统，新工作循环 系统便开始执行技术使命并实现技术目的。
(3)由于全氟丁烷具有较低的沸点，作为发电系统工作介质能够 在比水作为发电系统工作介质低100℃时便产生大致相同工作压力。 现将水发电系统工作介质500℃和全氟丁烷400℃(两者工作压力大 致相同)做电转化效率比较：500℃时1mol水发电系统工作介质总含 能约为62400焦耳，发电无法利用的潜能约为40700焦耳，理论热电 转化效率约为34％；400℃时1mol全氟丁烷发电系统工作介质总含能 约为57100焦耳，发电无法利用的潜能约为22900焦耳，理论热电转 化效率约为60％。
实施例3：
热源器为工作介质间接加热式热交换器，锅炉内的导热介质采用 水，以过热水蒸气与发电系统工作介质在热源器内进行热交换的方式 对发电系统工作介质进行间接加热并使其达到工作状态；发电系统工 作介质采用氢氟烷类中的四氟乙烷(C2H2F4)，其相关指标是沸点为 -26.6℃，汽化潜能为217.2千焦尔/千克；回收系统工作介质采用液 氨，其相关指标是沸点为-33.4℃，汽化潜能为1371千焦尔/千克。
以20万千瓦的热电机组为例其系统运行方式如下：
A、按照本发明的热-电转化效率和水作为导热介质的特性设 计、制造或改造现有的电厂锅炉以及相关循环系统；按照选定的发电 系统工作介质的特性设计、制造或改造现有的发电设备系统和发电系 统工作介质循环系统；按照选定的回收系统工作介质的特性设计、制 造安装工作介质回收循环系统。各装置间的系统流程如图2所示。分 别在锅炉循环系统、发电循环系统和回收循环系统中注入适量的水、 发电系统工作介质和回收系统工作介质，启动整个系统令各个系统运 行。
B、系统运行后，将在锅炉产生的高温高压水蒸汽导入至热源器 并使之与气态的发电系统工作介质进行热交换，将在热源器内达到工 作状态的发电系统工作介质导入至汽轮机做功发电，经汽轮机做功后 的气态发电系统工作介质导入到凝汽器并在凝汽器内冷却凝结成为 液态，再将液态的发电系统工作介质导入到回收系统工作介质压缩机 外套对压缩过程进行冷却，吸收了压缩机释放热量的发电系统工作介 质再导入到换热器进行预热，预热后导回到热源器并被加热升温至工 作温度，达到工作温度的气态发电系统工作介质再导给汽轮机做功发 电，发电系统工作介质完成一次工作循环并进入下一次工作再循环。
C、系统启动后，回收系统工作介质会被压缩机压缩液化，将液 态的回收系统工作介质导入到设在凝汽器内的回收系统工作介质蒸 发器，在蒸发器内吸收热量后转变成气态并将发电系统工作介质及其 所携带的能量回收，将气态的回收系统工作介从蒸发器内导出并导入 到压缩机进行压缩液化。经压缩机压缩后的液态回收系统工作介质具 有较高的温度，将其导入到两工作介质换热器，与来自压缩机的冷却 外套的发电系统工作介质进行热交换，以便进一步降低回收系统工作 介质的温度和提高发电系统工作介质的温度。热交换后的回收系统工 作介质导入到回收系统工作介质相间换热器，在那里与来自回收系统 工作介质蒸发器的气态冷回收系统工作介质继续进行热交换，热交换 后的气态回收系统工作介质送给压缩机，液态回收系统工作介质导入 到回收系统工作介质蒸发器，回收系统工作介质完成一次工作循环并 开始下一个工作循环。
D、在冷凝器的上方设有一个轻质分子收集装置，这个装置与发 电系统工作介质回收器相连接，以便将可能断裂的发电系统工作介质 分子和可能混入发电系统工作介质循环系统的空气分子排除。发电系 统工作介质回收器内装有与发电系统工作介质具有良好相溶性的回 收溶剂，在溶剂中溶解的发电系统工作介质的达到一定溶解度后对回 收溶液进行蒸馏，将溶解于其中的收发电系统工作介质分离出来，以 再利用。同样，在恰当的位置也设有同样原理的回收系统工作介质回 收器，在收发电系统工作介质和回收系统工作介质的所有跑冒点都设 有吸收式工质回收装置并与工质回收器相连接，以便最大限度地减少 工质的损失。
采用四氟乙烷和液氨为工作介质与用水为工作介质比较如下：
(1)以水为发电工作介质的20万千瓦热电机组的工作介质蒸发 量约为130吨/小时，若改以四氟乙烷为发电系统工作介质，20万千 瓦热电机组的发电系统工作介质蒸发量约为730吨/小时，锅炉和管 道都应该按照730吨/小时的工作介质蒸发量进行设计安装或进行技 术改造；若以液氨为回收系统工作介质，应该按照110吨/小时的液 氨压缩流量设计安装压缩机和整个回收系统工作介质循环系统。
(2)将各个装置按照技术流程图(图2)所示进行连接安装，在 做完必要的工作性能和安全性检查以后，开启技术系统，新工作循环 系统便开始执行技术使命并实现技术目的。
(3)由于四氟乙烷具有较低的沸点，作为发电系统工作介质能够 在比水作为发电系统工作介质低100℃时便产生大致相同工作压力。 现将水发电系统工作介质500℃和四氟乙烷400℃(两者工作压力大 致相同)做电转化效率比较：500℃时1mol水发电系统工作介质总含 能约为62400焦耳，发电无法利用的潜能约为40700焦耳，理论热电 转化效率约为34％；400℃时1mol四氟乙烷发电系统工作介质总含能 约为56900焦耳，发电无法利用的潜能约为22200焦耳，理论热电转 化效率约为61％。如果将本发明能够更多地利用乏气所含能量的技术 优势考虑进去，那么使用本发明将能够使现行热电机组的热-电转化 效率提高一倍甚至更多。