大幅度提高火电核电朗肯循环热效率的工程技艺

申请号 CN201610278394.6 申请日 2016-04-18 公开(公告)号 CN106640236A 公开(公告)日 2017-05-10
申请人 杜昌桂; 李刚; 秦蓝天; 发明人 杜昌桂; 李刚; 秦蓝天;
摘要 本 发明 公开了一项“大幅度提高火电核电【 朗肯循环 】热效率的工程技艺”是运用 水 的三态转换与【朗肯循环】用 传热 过程原理关联和下移〖水 蒸汽 温熵图〗上的“等温·等压·冷凝”线为选项,极限提高热效率。由 冰 · 雪 、冰·雪运输机、和合水池、 循环水 泵 、和合水泵、凝汽器、主调节 阀 组成“冷介 水循环 ”;由冷凝水泵、冷凝水加热器、 锅炉 、蒸汽 过热 器 、 汽轮机 、凝汽器组成“工质水·汽循环”;致:【郎肯循环】理论内涵“延伸·充实·光大”;火 力 发电热效率提高>10%;核发电热效率提高>20%;降低〖制冷· 热泵 · 空调 〗能耗;节 煤 ·减排>10%; 淡化 ·弱解雾霾;衰退· 温室 效应 ;使诸多“旁鹜工程”中的设备节能·增益;省却火电、核电厂的 冷却塔 和空冷岛;创立大量冰·雪物流就业岗位。
权利要求

1.一种以大自然界的“·”作为冷媒,等速、等量地投于一定量的在设定系统中作循环运动的“”中,与之进行“和合”,形成质地均一,温度低于原循环水的“水·冰·雪和合水”,资为人类创造“清洁新能源”。其特征在于:所述的“冰·雪”,乃地球上除热带、亚热带外,大自然每年都会在一定节令中不期地降下的“冰”和“雪”;极地,常年涵盖的“冰”和“雪”。
所述“冰·雪”与“水”和合,形成资为人类“清洁新能源”的属性,乃作者经60多个冬夏研究·开发出来的。
2.以大自然界中的清洁新能源——“冰”或“雪”或“冰+雪”与水和合成“水·冰·雪和合水”,运用作者【发明】的一套工程技艺和所构成的工程装置,以完成“大幅度提高火电核电【朗肯循环】热效率。其特征在于,包括:“仓储冰·雪”(1)、冰·雪运输机(2)、《和合水池》(3)、循环水(4)、和合水泵(5)、《凝汽器》(6)、三通(7)、主调节(8)、次调节阀(9)、多余和合水贮槽(10)、多余和合水泵(11)、“旁鹜”利用和合水设施(12)、冷凝水泵(13)、《冷凝水加热器》(14)、《锅炉》(15)、《蒸汽过热器》(16)、《汽轮机·发电机》(17)等组成的循环体系。
(其中“《》”内的设置为拟改造的火电、核电系统原有设置)
所述“仓储冰·雪”(1)是指专用于储存由作者发现的“清洁新能源”——“冰·雪”的仓库中所储存的“冰·雪”,经冰·雪运输机(2)输送至《和合水池》(3)上方自由落入《和合水池》(3)中央;开启所述循环水泵(4)将“冰·雪”与《和合水池》(3)中的水充分搅动·和合为质地·温度均一的“和合水”;所述和合水泵(5)将《和合水池》(3)中的“和合水”汲至《凝汽器》(6)上部的冷凝“管内”,间壁吸收《汽轮机》(17)排来的乏汽的冷凝热,经“虹吸”流向三通(7),由此,大部分经主调节阀(8)回到《和合水池》(3),完成“冷介——和合水·冰·雪工程技艺”循环;如此循环不已。
所述《汽轮机》(17)排出的乏汽进入《凝汽器》(6),被其上部冷凝管间壁冷凝成冷凝水,汇集于《凝汽器》(6)底部;所述冷凝水泵(13)自《凝汽器》(6)底部抽出冷凝水,汲至《冷凝水加热器》(14)中加热,继而进入《锅炉》(15)将冷凝水加热·汽化变成高温、高压蒸汽,再进入《蒸汽过热器》(16)变成超高温、超高压蒸汽,奔向《汽轮机》(17)作等熵膨胀,趋动《汽轮机》带动《发电机》发电;继而变成乏汽流向《凝汽器》(6),完成“工质——水·汽循环”;如此循环不已。所述次调节阀(9)是专为利用多余的和合水,为〖制冷·热泵·空调〗等“旁鹜”有关装置,提供便捷、廉价的低温冷却介质,用后排放;其调节量一般控制在单位时间投入系统的“冰·雪”的质量
3.运用“水”在三态转换过程中伴随吸热、放热的物性与【朗肯循环】中的乏气间用化工单元操作中传热过程原理进行关联,以下移在〖水蒸汽温熵图〗上的“等温、等压、冷凝”线为选项,实现可极限地提高火发电、核发电热效率的工程技艺;其特征在于,从大自然采撷的“冰”或“雪”或“冰+雪”利用物流运·储於厂内冰·雪仓储(1)中,以冰·雪运输机(2)将“冰”或“雪”或“冰+雪”输送至《和合水池》(3)上方,使其自由落入《和合水池》(3)的中央,开动循环水泵(4)搅动《和合水池》(3)中的水,将“冰”或“雪”或“冰+雪”与之充分混合·消融
采用智能自动调控温度,形成质地均一的、温度T为lim T=0℃~36℃的“水·冰·雪和合水”。
(上述“lim”,乃【微分学】上“趋近于”之意)。
4.根据权利要求3所述“水·冰·雪和合水”的温度为:lim T=0℃~36℃,其实际实施需要的温度点或温度范围段,落於其间;专设置有可於此间进行温度调控机制,可根据实际实施需求,随时将和合水池出口·和合水泵入口的温度,调控於此间任一温度点上或任意温度范围段。
5.根据权利要求3所述的相对为低温的lim T=0℃~36℃的“水·冰·雪和合水”进入《凝汽器》(3)冷凝列管内的流速,使之与相对为高温的乏汽在《凝汽器》(3)入口处二者的温度差保持在:ΔT≥1℃~≤36℃范围内。其特征在于,智能调控“水·冰·雪和合水”温、监测《凝汽器》(3)入口处乏泛温度、调控和合水泵(5)扬程、扬量予以实现。
6.根据权利要求5所述的“水·冰·雪和合水”的相对低温与乏汽在凝汽器入口处的相对高温,二者的温差应保持在:ΔT≥1℃~≤36℃范围内;其实际实施需要的温差点或温度范围段均落在其间;可随时根据实际实施需要,将其调控於此间任一特定温度点上或特定温度范围段。
7.於化工单元操作热交换过程中应用“和合水·冰·雪工程技艺”,可获得“超常冷”冷介,从而可获得理想的节能、增益效果的一类设置,作者称之可利用此原理以增益的设置为“旁鹜”;如:蒸汽动力循环发电中的《汽轮机·发电机》用“冷定水”;各类无机化工、有机化工、石油化工和合成用“压气机”、“冷凝器”等都希望用“超常冷”冷介之与机械、冷凝工质进行热交换,以获得大幅度提高冷却、冷凝效果,节约电力,“瘦化”系统。故此等“旁鹜设备”应用“超常冷”冷介的运作,皆属本【发明】权利要求所保护的范围。
8.本【发明】的权利要求1;权利要求2;权利要求3;权利要求4;权利要求5;权利要求6所述,不限于(以、油、气、光、地热等为能源的)火力发电、核发电,凡运用【朗肯循环】原理的发电的装置:如〖太阳能·水蒸汽发电〗、〖余热发电〗、〖生物质发电〗等和“旁鹜设备”运作等,均可用本【发明】原理以实现大幅度提高其发电的热效率和节能、增益;均为本【发明】各项权利要求所保护的范围。
9.本【发明】的实施步骤:
S1,从“仓储冰·雪”(1)中用冰·雪运输机(2)将“冰”或“雪”或“冰+雪”输送至《和合水池》(3)的上方,使之自由落入《和合水池》(3)中央;
S2,开动所述循环水泵(4)搅动·旋转《和合水池》(3)中的“水”,将“冰”或“雪”或“冰+雪”与之充分消融,采用智能调控,使之形成质地均一,温度lim T=0℃~36℃的“水·冰·雪和合水”。
S3,所述和合水泵(5)从《和合水池》(3)中汲取lim T=0℃~36℃的“水·冰·雪和合水”;汲至《凝汽器》(6)内的列管“管内”,与《凝汽器》(6)内的列管“管外”来自《汽轮机》(17)的乏汽,进行间壁热交换,二者的温差保持在:ΔT≥1℃~≤36℃范围内,使乏汽·凝水的温度降至比“水·冰·雪和合水”的温度≥1℃,对应的乏汽压力降至≥0.00611×105Pa,如是,构成【朗肯循环】·〖水蒸汽温熵图〗中的“等压·等温·冷凝”这条线就下移了;於是,由“等熵膨胀”线、“可逆绝热压缩”线、“等压升温和等压汽化”线、“等压·等温·冷凝”线四条线所包围的面积就增大了,亦即:【朗肯循环】所做的理想功就增大了。
S4,在《和合水池》(3)中完成的质地均一,温度lim T=0℃~36℃的“水·冰·雪和合水”,吸收了乏汽·冷凝水的“热”,温度升高后自《凝汽器》(6)内的列管“管内”下部经过一个“虹吸”流经三通(7),再经主调节阀(8)回到《和合水池》(3)与不断由冰·雪运输机(2)输送来的“冰”或“雪”或“冰+雪”进行“和合”,形成质地均一,温度lim T=0℃~36℃的“水·冰·雪和合水”;完成“冷介——水·冰·雪和合水”循环;如是循环不已。
S5,所述《汽轮机》(17)低压瑞流出的乏汽在《凝汽器》(6)内被“和合水”吸热·降温,冷凝成水,经由冷凝水泵(13)汲入《冷凝水加热器》(14)被加热·升温进入锅炉(15)将冷凝水变成高温、高压蒸汽,再转进《蒸汽过热器》(16)变成超高温、超高压蒸汽,继而奔入《汽轮机》(17)作等熵膨胀,趋动《发电机》发电。做了轴功后变成了乏汽,流向《凝汽器》(6)被冷却·冷凝成水;完成了“工质——水·汽循环”;如是循环不已。
S6,所述出《凝汽器》(6)的冷凝水经《冷凝水加热器》(14)和《蒸汽过热器》(16)形成超高温、超高压蒸汽,所需的“热”,是从燃煤《锅炉》(15)的尾气中吸收的。
S7,所述“旁鹜设备”,是指:其与火电、核电的〖凝汽器〗(6)对冷却介质温度追求越低越好的理念相同的一些工业上、工程中的热交换器装置。
S8,所述次调节阀(9)是专为“旁鹜设备”提供便捷、廉价的低温冷却介质而设置的;其调节量一般控制在单位时间投入“工程技艺”系统的“冰”或“雪”或“冰+雪”的(质)量。
S9,使用本【发明】:“大幅度提高火电、核电【朗肯循环】热效率的工程技艺”,可以省却火电厂、核电厂造价高昂,运营费用不匪的《冷却塔》(18)和在近年为省下冷却塔中大量蒸发冷却水资源而发展起来的“空冷岛”。
S10,本【发明】的示例性实施、说明和对在本【发明】中沿用的原系统设备、设施的改进、强化:如“将和合水池(3)采取绝热措施”;和合水泵(5)吸入口设置“和合水滤清器”;“增加《凝汽器》(6)传热而积”或提高和合水进入《凝汽器》(6)的流速以提高传热系数等,均仅用于解释、标榜本【发明】,不构成任何“另类”诠释。
S11,大地降下冰·雪的节气、时段和量·级,均随地域而异;全国·全球采用本〖发现·发明〗工程技艺,可用“冰·雪专用集装箱”运用物流方式以平衡之;可专此创设全国·全球生产性“采撷·库储·运输·物流一条龙”服务行业,创立了大量冰·雪物流就业岗位。(“冰·雪专用集装箱”另案申请)。

说明书全文

大幅度提高火电核电朗肯循环热效率的工程技艺

[0001] 本发明属于:提高火电核电【朗肯循环](Rankine cycle)热效率领域,具体涉及对【朗肯循环]科学·技术·理论的拓展,将【郎肯循环]传统的科学·技术·理论“延伸·充实·光大”。
[0002] 本发明具体涉及可致火——由:、油、天然气页岩气、太阳能生物质、地热等能源造就的【朗肯循环]——发电热效率提高>10%。
[0003] 本发明具体涉及可致核电发电热效率提高>20%。
[0004] 本发明具体涉及可大幅度降低〖制冷··空调〗的能耗。
[0005] 本发明具体涉及可致诸多“旁鹜设备”热交换过程节能、增益。
[0006] 本发明具体涉及可致燃煤火电节煤·减排>10%。
[0007] 本发明具体涉及可渐进·淡化·弱解雾霾。
[0008] 本发明具体涉及可渐进·衰退·温室效应。
[0009] 本发明具体涉及可省却火电、核电厂传统的“冷却塔”和近年刚发展起来的“空冷岛”。
[0010] 本发明具体涉及创造了大量·物流就业岗位。
[0011] 本课题——大幅度提高火电核电【朗肯循环]热效率——的萌发本课题的萌发缘於1953年,作者乃天大化工系学子时,【化学热力学]老师在教授【卡诺循环]时说:“【卡诺循环]是由1.等温膨胀;2.绝热膨胀;3.等温压缩;4.绝热压缩四个顺序的可逆过程所组成。……循环结果是:物系做了功,数量等于四个可逆过程线所包围的面积。机械按可逆循环工作的效率与工作物性质无关,只与作工作的温度间隔(即温暖差-作者)有关。……间隔愈大,热源热量的利用率就愈高。拟增大功,唯有‘松开线·增面积’”。——这段课堂语,在我脑子里产生了深刻的印象,当时就萌发了:今后一定要去研·发这个《松线·增积》课题的决心。
[0012] 从研读【卡诺循环]转换到研读【朗肯循环】1982年,作者在合工大化工系做客教时获悉:“在我国化工工艺类专业教学计划中,现今(指1982年)第一次将〖化工热力学〗单独列为一课程……”。我开始在〖化工热力学〗上接触了【朗肯循环】。于是将【卡诺循环】进行了回顾,并与【朗肯循环】进行了对比:【卡诺循环】是可逆的,是不可能实践的,不具有实践意义;而【朗肯循环】是不可逆的,是可以实践的。于是,我从研读【卡诺循环】转换到【朗肯循环】上来。沿着研·发《松线·增积》的方向前进。
[0013] 坚信:在【朗肯循环】各具特定属性的四条线——特别是与“冷”、“热”有关联的“等温·等压·冷凝”这条线(“2-3线)”的周遭,一定能找到之与大自然、季节,“冷”、“热”之间的某些契合点。寒冷的“季节”和“地域”,主要有“冰·雪”和蕴涵“冷”两个要素。“冰·雪”是“因”,“冷”是“果”。试想:“2-3线”追求“冷”;“冰·雪”蕴涵丰厚的“冷”,这二者只要有“人”用智慧,通过工程、理、化之间的理念关联·连接,进行工程构建,是完全可以将二者之间的供需要素,完美结合为一体,实现“大幅度提高火电核电【朗肯循环】的热效率”。据此,我旋即以所【发现】的“冰·雪”为支点,【发明】了“和合·冰·雪工程技艺”。
[0014] 为攻克本课题,自创:“研读→排除→推理→猜想→逼进五步逻辑求解法”研读:【朗肯循环】·〖水蒸汽温熵图〗是由①.不饱和冷凝水被饱和·等压升温·等压气化线4-1;
②.高温、高压蒸汽等熵膨胀线1-2;③.等温·等压·冷凝线2-3;④.饱和水可逆绝热压缩线3-4,四条线组成。这四条线围成一个不规则的多边形,其面积即为【朗肯循环】在〖水蒸汽温熵图〗上呈现的所做的净功。欲增加净功,就必须向外移展这四条线,或三条线,或两条线,或一条线,以增大所包围的面积。
排除:4-1线,随温度升高,压力即相应提高,这是当代火力发电为提高热效力而奋力追求的目标。但“1”点的高度,受到设备材质性能可承压·承温高度的限制。近代已几乎做到尽头了。
1-2线,自朗肯先生创立【朗肯循环】以来,至今尚未见诸:脱离“1”点,向T-S图上“S”轴向移展,以求增益的文翰。
2-3线,在〖水蒸汽温熵图〗上所处位置的高、低,对【朗肯循环〗】热效力的高、低至关重要。位置低,则热效率高,反之则低。但2-3线的下降,受到自然界中用作冷却介质的自然水温的限制。所以,自朗肯先生创立蒸汽动力循环150多年来,拟大幅度降低2-3线的种种设想,最多只是随着季节、工厂所处地域,收获了一些有限的利好,始终未能获得重大突破。因此科学家除了继续围绕“1”点作努力外,改进的着力点主要在吸热过程——先后创造了“再热循环”、“回热循环”及“热电循环”等。《冷却塔》越做越大,越造越高;近年来又设置了高效传热的“空冷岛”这类高瑞的设备。
3-4线,由于“水”可视为不可压缩,且3-4线很短,可以忽略不计;
推理:综观上述:排除了“4-1”、“1-2”、“3-4”三条线向外移展的可能性。余下的只有“2-
3”这条线的了。根据上述,“2-3”线孕育有“季节”和“地域”;这“季节”和“地域”里主要是孕含有“冷”和有“冰·雪”的要素。这“冷”是“因”,“冰·雪”为“果”。
猜想:“大自然季节转换——高、低、冷、热、大、小、之与“工程·理化之间该有“大数据契合”、互为“因果”、互有“效应”;作者坚信在这孕涵“季节”和“地域”的“2-3”线周遭,一定会有一把可解析本课题的“钥匙”。。
逼进:理论推演:1、为了全世界·全中国所有火电、核电的运行都得以大幅度提高热效率,则全世界·全中国所有火电、核电都应该建在常年有“冰·雪”的“地域”,以资随时能取得降下“2-3”线的冷却介质;或2、把常年永在“寒带”的“冰·雪”运送到非“寒带”“地域”,以提供降下“2-3”线的冷却介质;或3、直接将“寒带”的“冰·雪”运送到非“寒带”“地域”内各各电厂运行中的【朗肯循环】中去,以实现降下“2-3”线。近代的物流业能很好地解决这个问题。
[0015] 火电·【朗肯循环】在〖水蒸汽温熵图〗上作功量化(借用:普通高等教育“十二五”重点规划教材【化工热力学】《第三版》,陈钟秀顾飞燕胡望明编著的“蒸汽动力循环与制冷循环”章,“Rankine循环的改进”节中回热循环的实例参数,进行热效率演算如下:)
5
例示:p1=140×10 Pa;t1=560℃;以原冷凝温度t2≈32℃,相应的乏汽排气压力p2≈
0.05×105Pa,在〖水蒸汽温熵图〗上所做的功——面积与将冷凝温度例设为t2≈4℃,相应的乏汽排气压力p2≈0.008×105Pa进行比较,——用图解法计算出两者面积之差的绝对值,除以原面积所得商,即为提高的热效率。
经图解计算p2≈0.05×105Pa,则增加的面积为~11.36%;若,原例定的:p2≈0.07×
105Pa,则增加的面积为~13.84%;所以,公称增加的面积为>10%。,即公称提高热效率>
10%。
[0016] 核电,二回路蒸汽再热循环在〖水蒸汽温熵图〗上的表现现取压水堆型核电例述:核棒作为一次能源在核反应堆中产生热,经堆芯的一回路冷却剂将热量传给《蒸汽发生器》,产生饱和蒸汽。后面的流程就与火电相同了——蒸汽,进入《汽轮机·发电机》作等熵膨胀做功;乏汽,步入【郎肯循环】等温·等压放热,被冷却水冷凝;继而,汲回《蒸汽发生器》造汽,完成二回路循环。
核电与火电不同之处乃:核电站发电使用的是“饱和蒸汽”,而火电站发电使用的是“过饱和蒸汽”。
饱和蒸汽再次加热才能产生过饱和蒸汽。在常规火电厂锅炉产生的饱和蒸汽,需经“过热器”再加热才能生成过饱和蒸汽。而核电厂的饱和蒸汽是在自然循环的《蒸汽发生器》内产生的。自然循环的《蒸汽发生器》就像烧开水的炉灶一样,只能产生“饱和蒸汽”,不能生产“过热蒸汽”。
核电厂反应堆一回路冷却剂——“轻水”的温度为320℃~350℃。“轻水”出了反应堆至《蒸汽发生器》与二回路给水进行热交换,将给水加热生成280℃左右饱和蒸汽,进入《汽轮机·发电机》等熵膨胀做功,继而冷凝,回归《蒸汽发生器》。“轻水”降温后回归《反应堆》,完成一回路循环。
有限的传热面积,给水不可能被温升很高。若用一回路的高温“轻水”加热二回路280℃的“饱和蒸汽”来生产“过热蒸汽”,温度也不会被过热多少。在空间狭小、造价高昂的核反应堆中增置《蒸汽过热器》,系统将会更加复杂、造价将会更为昂贵,且温升亦不多,技术、经济都很不值得。这就是核电站使用的是“饱和蒸气”而不是“过饱和蒸气”的原因。也就是核电站热效率不高的“先天性”原因。
基于此,核电厂三回路冷却水需带走的作功后的剩余热,就要比火电高出35%~50%。
由于核电的这些特征,就确定了:“核电的热效率要比火电的热效率低很多”。其在抽象简化的核电二回路蒸汽再热循环图(附图3)上一目了然。
[0017] 核电·【朗肯循环】在〖水蒸汽温熵图〗上作功量化(借用:普通高等教育“十一五”国家级规划教材【工程热力学】,沈维道童钧耕主编《第4版》“蒸汽动力装置循环”章,“再热循环”节实例参数和例图,在〖水蒸汽温熵图〗上进行量化演算如下:)
示例:p1=6.69MPa,t1=282.2℃;以原乏汽冷凝温度为t2=35℃,相应的乏汽排汽压力
5
为p2≈0.06×10 Pa,在〖水蒸汽温熵图〗上所做的功——面积与将冷凝温度例定为t2’≈4℃,相应的乏汽排汽压力p2≈0.008×105Pa进行比较,用图解法求出二者面积之差的绝对值,除以原乏汽排汽压力为p2≈0.06×105Pa的面积所得之商,即为提高的热效率。
经作图测量计算:p2≈0.06×105Pa,增加的面积为~20.38%;若,原例定:p2≈0.07×
5
10 Pa,则增加的面积为~21.23%;所以,公称增加面积为>20%。即公称提高热效率>
20%。
[0018] 制冷·热泵·空调循环制冷循环和热泵循环都是【卡诺循环】·【朗肯循环】的逆向循环。二者的热力学本质是相同的。制冷循环的工作目的是单一制冷。制冷种类很多。当今,世界上运行的绝大多数是蒸汽压缩式制冷。热泵,是从自然环境或从低温热源中吸收热量,将“热”输送到需要高温的空间,即,既可致冷也可致热。热泵的供热量,是消耗的机械功与从低温热源吸取的热量之和。所以,热泵是最经济、最理想的空凋机。
应用制冷技术的领域很广。凡制冷温度高于、等于-100℃(173K),称为冷冻或普冷。低于-100℃,称深冷。
普冷,主用于空调。普冷·热泵是现代大型、特大型公共建构筑物——如:大会堂、大剧院、运动场、政务大厦、城市冬、夏空调集中供应中心等中央空调的最佳选择。制冷装置常与热泵联合使用,二者相互借力;互动增益。
深冷,即液化技术。如:将空气液化·分离,以制取O2、N2及He2、Ne;从天然气和水煤气中分离H2;从石油气中分离CH4、C2H2等。
气体液化·分离——以深冷技术为主,深冷、普冷结合并用。这是一个国家化工领域极为重要的组成部分。
可以想象:〖制冷·热泵·空调〗在国民经济中所处的位置何等重要;必须输配的电量多么巨大。如能事半功倍、轻松地减·节这一大的能耗,意义将是重大的。理论上:“理想制冷循环:冷冻系数随冷冻温度的降低和环境冷媒温度的升高而减小。换言之:降低环境冷媒温度可提高冷冻系数,即:所供能量不变,降低环境冷媒温度可提高制冷量;或制冷量不变,所需耗用的能量就会减少。
制冷·热泵·空调循环有一个共同点:那就是致冷介质都要用冷媒水予以冷却。基于
此,企业可运用作者发现的“清洁新能源——冰·雪”为冷媒,设立一套“和合水·冰·雪工程技艺”装置,以产生低温“和合水”与“制冷·空调·热泵”体系运行伊始阶段被压缩·承热·温升了的高温工质进行热交换,吸纳·移去个中的“热”,将高温工质冷凝-→过冷,以增加冷凝液所含冷冻量;大幅度降低“动力机械运转的能耗”。於是:
S1,将“冰·雪”与“和合水·冰·雪工程技艺”引入【普冷】,可使制冷介质冷冻系数增大,单位质量冷冻剂的制冷量增加。
S2,将“冰·雪”与“和合水·冰·雪工程技艺”引入【深冷】,可使需经多级压缩的压气机耗用的动力大幅度降低,后续换热负荷大幅度减轻。
S3,将“冰·雪”与“和合水·冰·雪工程技艺”引入〖制冷·热泵·空调”〗,可提高整体制冷业的“冷冻系数”,即:总体上大幅度降低了制冷业的电耗。可见:将“冰·雪”与“和合水·冰·雪工程技艺”引入〖制冷·热泵·空调〗”体系,可使该行业的能耗大幅度降低;制冷业在不影响自身所承担负荷的前提下,“矮化”、“瘦弱”了系统设置的规格·序列,减少了设备投资。
[0019] 〖太阳能·水蒸汽发电〗,在世界刚刚崭露头。虽然它发电原理的“前缀”是:阳光-→高浓度硝酸盐水溶液;但其“后缀”仍然是:高温蒸汽-→汽轮机-→等熵膨胀-→乏汽冷凝-→硝酸盐溶液。也是完整的【朗肯循环】。如是,其〖水蒸汽温熵图〗当然也就包含底部一条“等温、等压、冷凝”线;同样,就会有运用本【发明】——“和合水·冰·雪工程技艺”去下移这条线,使其蒸汽动力循环的热效率大幅度提高的问题。现阶段〖太阳能·水蒸汽发电〗的蒸汽温度为400~450℃;综合效率只有20%。引入“冰·雪”与“和合水·冰·雪工程技艺”可提高热效率>10%。
[0020] 火电、核电、〖太阳能·水蒸汽发电〗厂等厂的《汽轮机·发电机》“定冷水”(定子冷却水简称)用量很大。据资料:一座1000MW火电厂其日用“定冷水”约10万吨。中国大陆全境火电装机总容量为76546万千瓦(2011年底资料)。火电厂和核电厂的所有《汽轮机·发电机》日需“定冷水”量之大可以想见。如果能应用经由“冰·雪”与“和合水·冰·雪工程技艺”而来的从乏汽《冷凝器》中排出的部分“和合水”,调整一下PH,作“定冷水”用;则电厂的“定冷水”有望於本系统内自行解决,如是,电厂自耗电;外部取水净化系统,将随之大大减荷、“瘦身”。若,单独另建一套“和合水”循环装置,当然不失为一个优化决策。
[0021] 各类无机化工、有机化工、石油化工和化肥厂均使用有《压气机》。其於运行过程中均需大量冷却水以冷却气缸及气缸内被压缩而温升了的高温工质气体。若此类化工企业引进本【发现·发明】——“冰·雪”与“和合水·冰·雪工程技艺”,专建一套“和合水”循环设施,提供“超常冷”的冷却介质,以冷却“压气机”气缸及气缸内因被压缩而温升了的工质气体,则运转“压气机”所需的“能耗”将会大幅度降低;可为这类“旁鹜设置”,大量节约电力和改善运转机械润滑,取得良多的增益。
[0022] 在化工单元操作中设有《冷凝器》的化工企业,引进本【发现·发明】——“冰·雪”与“和合水·冰·雪工程技艺”,专建一套“和合水”循环设施,以提供“超常冷”冷却介质与拟冷凝工质进行热交换,可大大提高冷凝效率,节约电力,“瘦化”系统的设置。
[0023] 本发明乃:以作者发现的“清洁新能源”——“冰·雪”为支点而发明的称之为“和合水·冰·雪工程技艺”,以此实现了“大幅度提高火电核电【朗肯循环】的热效率。方法是应用“冰·雪”属性中所蕴含的“冷”,以使〖水蒸汽温熵图〗上“等温·等压·冷凝”线(2-3线)下降;扩大做功面积,从而收获如以下诸多成效:1、对【朗肯循环】科学·技术理论的拓展,将【热力学】·【热工学】上【郎肯循环】(Rankine cycle)传统的科学·技术理论“延伸·充实·光大”。
2、对凡应用【朗肯循环】原理以本【发明】进行发电的装置,均可实现大幅度提高蒸汽动力循环的热效率。
①、可致火力(由含:煤、油、天然气、页岩气、太阳能、可燃冰、生物质、地热等诸能源造就的【朗肯循环】)发电热效率提高>10%。
②、可致核电发电热效率提高>20%。
3、可大幅度降低〖制冷·热泵·空调〗的能耗。
4、可使诸多“旁鹜”热交换过程的设备获得节能、增益。
5、可致燃煤火电节煤·减排>10%。
6、可渐进淡化·弱解雾霾;衰退·地球温室效应。
7、可省却火电、核电厂传统的《冷却塔》和近年发展起来的高效传热·冷却技术的“空冷岛”。
本发明的真谛可“一言以蔽之”:
“运用‘冰·雪’的‘冷’极限地降低【朗肯循环】·〖水蒸汽温熵图〗上等温·等压·冷凝线,以扩展【朗肯循环】理论功的面积→极限地提高火电·核电的热效率。”或曰:
“运用水的三态转换效应与【朗肯循环】用传热过程原理关联和降低〖水蒸汽温熵图〗上等温·等压·冷凝线为选项,极限地提高【朗肯循环】的热效率。”
实施方法包括以下步骤:
S1、所述的“冰·雪”,乃地球上除赤道南、北两边的热带、亚热带外,大自然每年都会在一定节令中不期地降下以及极地常年覆盖的“冰”和“雪”。
S2、所述“仓储冰·雪”(1)是指专用于储存由作者发现的“清洁新能源”——“冰·雪”的仓库中所储存的“冰·雪”,经冰·雪运输机(2)输送至《和合水池》(3)上方自由落入《和合水池》(3)中央。
S3、所述“循环水泵”(4)系用以将落入《和合水池》(3)中央的“冰·雪”与《和合水池》(3)中的“水”充分搅动·和合成质地、温度均一的“和合水”。
S4、所述“和合水泵”(4)将《和合水池》(3)中的“和合水”汲至《凝汽器》(6)上部的冷凝“管内”,间壁吸收《汽轮机》(17)排来的乏汽冷凝热,经“虹吸”流向三通(7),於此,大部分经“主调节(8)”回到《和合水池》(3),完成“冷介——和合水·冰·雪工程技艺”循环;如此循环不已。
S5、所述《汽轮机》(17)排出的乏汽直接进入《凝汽器》(6),被其上部冷凝管,间壁冷凝成冷凝水,汇集于《凝汽器》(6)底部。
S6、所述“冷凝水泵”(13)自《凝汽器》(6)底部抽出冷凝水,汲至《冷凝水加热器》(14)中加热,继而进入《锅炉》(15)。
S7、所述《锅炉》(15)将冷凝水加热·汽化变成高温、高压蒸汽,再进入《蒸汽过热器》(16)变成超高温、超高压蒸汽,奔入《汽轮机》(17)作等熵膨胀,趋动《汽轮机》(17)带动《发电机》发电;继而变成乏汽流向《凝汽器》(6),完成“工质——水·汽循环”;如此循环不已。
S8、所述次调节阀(9)是专为利用多余的和合水,为〖制冷·热泵·空调〗等“旁鹜装置”提供便捷、廉价的低温冷却介质;用后排放;其调节量一般控制在单位时间内投入系统的“冰·雪”的(质)量。
S9、“冷介——和合水·冰·雪工程技艺”循环与“工质——水·汽循环”的关键环
节——“和合水”的终温、“和合水”与乏汽在《凝汽器》(6)入口处的温差、冷凝水出《凝汽器》(6)的温度等均设有智能温控·调节·指示装置。
本〖发现·发明〗之“旌”
在于:
1、将欧洲第一次工业革命时期朗肯先生创立的【郎肯循环】这则科学·技术理论“延伸·充实·光大”。
2、实施:简单、易行;原有的主要设备、设施均无需改造;增置的设备、设施均非高值,高价;产出:投入比极高。
3、可致:火力发电热效率提高>10%;核电发电热效率提高>20%;大幅
4、节煤·减排>10%;
5、度降低制冷、热泵、空调的能耗;使诸多“旁鹜设备”节能、增益。
6、淡化·弱解雾霾;衰退·地球温室效应;省却火电、核电造价高昂的冷却塔,空冷岛。
7、创造大量就业岗位。
构成本发明的一部分附图,是为用来为对本发明的进一步理解。本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释·标榜本发明,不构成对本发明任何另类诠释。
图1是本发明实施例:“和合水·冰·雪工程技艺”循环示意流程图
图2是本发明实施例:火电·【朗肯循环】融入“和合水·冰·雪工程技艺”后的理想热效率在〖水蒸汽温熵图〗上的理想热效率量化图。
图3是核电厂二回路蒸汽再热循环T-S图。
图4是本【发明】实施例:核电·【朗肯循环】融入“和合水·冰·雪工程技艺”后的理想热效率在〖水蒸汽温熵图〗上的理想热效率量化图;
图5是当今(2014年资料)世界各国核电运行机组数量图。
为了使本发明的目的、技术方案及特征更加清晰明了,以下结合附图及实施例对本发明进一步详细说明。但所描述的具体实施例仅用以解释·标榜本发明,不构成对本发明权利要求的任何另类诠释。
[0024] 图1示出了本发明“和合水·冰·雪工程技艺”循环示意流程图。
[0025] 参考图1,如图1所示“和合水·冰·雪工程技艺”,主要由“冰·雪”、“冰·雪运输机”、《和合水池》、循环水泵、和合水泵、《凝汽器》、三通、主调节阀、次调节阀、“旁鹜”利用“和合水”设施、《冷凝水泵》、《冷凝水加热器》、《锅炉》、《蒸汽过热器》、《汽轮机·发电机》组成。
[0026] 图2示出了将火电·【朗肯循环】理想蒸汽动力循环的热效率,在〖水蒸汽温熵图〗上量化为图2的过程,叙述如下:按例:p1=140kg/cm2,t1=560℃;p2=0.05kg/cm2,t2≈32.5℃。测算出理想【朗肯循环】的“功”值(以面积A火表示);再按p2’=0.01kg/cm2,t2’≈7℃,测算出理想【朗肯循环】的“功”值(以面积B火表示)。面积B火-面积A火=面积C 火。即为将p2改为p2’,t2改为t2’增加的“功”值。
亦即是:将理想【朗肯循环】的“等温、等压、冷凝线”,从p2=0.05kg/cm2,相对应的t2≈32.5℃降为p2’=0.01kg/cm2,相对应t2’≈7℃,增加的“功”值。
将量化图A火分成4块,测量出各图块的边长,按各各的几何形状测算出各各的面积,∑相加,即为A火图的面积。
面积C火除以面积A火,其商,即为将乏汽的冷凝温度从32.5℃降为7℃,提高的【朗肯循环】理想蒸汽动力循环热效率值(百分率)。
测算过程可在〖水蒸汽温熵图〗——图2上一目了然。
[0027] 参考图2,从图2所示的火电·【朗肯循环】融入“和合水·冰·雪工程技艺”后的理想热效率在〖水蒸汽温熵图〗上的量化图形上,能清晰、量化地看出:火电,采用本【发明】可使热效率提高>10%。测算过程·结果可在〖水蒸汽温熵图〗——图2上一目了然。
[0028] 图3示出了本发明的核电厂二回路蒸汽再热循环温熵图。从图3所示的特征,能清晰、量化地看出:核电的热效率何以没有火电高;而热效率提高值却比火电高的多。
[0029] 图4示出了将核电·【朗肯循环】理想蒸汽动力循环热效率在〖水蒸汽温熵图〗上量化为图4的过程。叙述如下:按例:p1=6.69MPa,t1=282.2℃;p2≈0.056kg/cm2,t2≈35℃。测算出理想【朗肯循环】的“功”值(以面积A核表示);再按p2’=0.01kg/cm2,t2’≈7℃,计算出理想【朗肯循环】的“功”值(以面积B核表示)。面积B核-面积A核=面积C 核。即为将p2改为p2’,t2改为t2’增加的“功”值。
亦即是:将理想【朗肯循环】的“等温、等压、冷凝线”从p2=0.056kg/cm2,相对应的t2≈35℃降为p2’=0.01kg/cm2,相对应t2’≈7℃,增加的“功”值。
将量化图A核分成4块,测量出各图块的边长,按各各的几何形状算出各各的面积,∑相加,即为A核图的面积。
面积C核除以面积A核,其商,即为将乏汽的冷凝温度从35℃降为7℃,提高的【朗肯循环】理想蒸汽动力循环热效率值。
[0030] 参考图4,从图4所示的核电·【朗肯循环】引进“和合水·冰·雪工程技艺”后的理想热效率在〖水蒸汽温熵图〗上的量化图形上,能清晰、量化地看出:核电,采用本【发明】可使核电的热效率提高>20%。测算过程·结果可在〖水蒸汽温熵图〗——图4上一目了然。
[0031] 图5是由:作者搜集的,当今世界各国拥有的核电站分布图(2014年)。
[0032] 参考图5,当今世界各国拥有的核电站,若采用作者本【发现·发明】,引进“和合水·冰·雪工程技艺”,可以获取重大利好。
[0033] 以上所述为本【发明】的实施例,并不用于对本【发明】的限制。凡在本【发现·发明】思路和原理之内所作的对本【发明】和对所属沿用原有设置的任何修改、等同替换、改进与增减,均属本【发明】的“权利要求”;均包含在本【发明】的“权利要求”保护范围之内。
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