光热携同热能气体-蒸汽联合循环动力装置 |
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申请号 | CN202311362086.8 | 申请日 | 2023-10-13 | 公开(公告)号 | CN117967537A | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
申请人 | 李华玉; | 发明人 | 李华玉; 李鸿瑞; | ||||
摘要 | 本 发明 提供光热携同 热能 气体‑ 蒸汽 联合循环动 力 装置,属于 热力学 与热动技术领域。外部有工作介质通道与 压缩机 连通,压缩机有工作介质通道经热源 热交换器 和 太阳能 集热系统与膨胀机连通,膨胀机还有工作介质通道经 蒸发 器 与外部连通; 冷凝器 有冷凝液管路经升压 泵 与 蒸发器 连通之后蒸发器再有蒸汽通道与 汽轮机 连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通;热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 | ||||||
权利要求 | 1.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵和冷凝器所组成;外部有工作介质通道与压缩机(1)连通,压缩机(1)还有工作介质通道经热源热交换器(3)和太阳能集热系统(4)与膨胀机(2)连通,膨胀机(2)还有工作介质通道经蒸发器(5)与外部连通;冷凝器(8)有冷凝液管路经升压泵(7)与蒸发器(5)连通之后蒸发器(5)再有蒸汽通道与汽轮机(6)连通,汽轮机(6)还有低压蒸汽通道与冷凝器(8)连通;热源热交换器(3)还有热源介质通道与外部连通,冷凝器(8)还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机(2)连接压缩机(1)并传输动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 |
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说明书全文 | 光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置技术领域: [0002] 冷、热、动力与电力,是人类生活与生产当中的基本和重要需求;采用尽可能简单的技术措施来实现不同类型热能的高效利用意义重大——为此,技术人员不懈努力。 [0003] 常规燃料、核能、工业余热和地热等不同类型的能源,都可以用于制冷、制热、转换为动力和电力;采取朗肯循环装置、气体‑蒸汽联合循环装置或布雷顿循环装置,来实现前述能源的动力应用,对应着不同的技术与装置;采用不同的装置实现不同类型能源的热变功具有合理性,但设法减少装置的套数是有积极意义的。 [0004] 深入分析之后发现,太阳能通过集热技术手段形成高温光热,同样受限于工作原理、材料及安全性等因素,太阳能聚集形成的高温热源的应用价值没有得到充分发挥,存在较大的提升空间;以工业余热为代表的中/高温热资源,其热变功效率也有提升的空间——但在传统技术条件下,其热效率难以获得突破性提升。 [0005] 同样地,受工作原理、工质性质、材料性质和制造水平等某一或多个因素所限制,采用高品位燃料的气体‑蒸汽联合循环动力装置中,燃烧过程存在较大温差不可逆损失。 [0006] 本着简单、主动、安全、高效地利用能源来获得动力的基本原则,本发明给出了光热携同相邻品位热资源共同实现热变功,并同时给出了利用燃料、光热、常规热资源共同实现热变功,不同类型、相邻品位的热资源与光热之间合理衔接,流程合理,结构简单,实现多种能源高效利用的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。发明内容: [0007] 本发明主要目的是要提供光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,具体发明内容分项阐述如下: [0008] 1.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵和冷凝器所组成;外部有工作介质通道与压缩机连通,压缩机还有工作介质通道经热源热交换器和太阳能集热系统与膨胀机连通,膨胀机还有工作介质通道经蒸发器与外部连通;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通;热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0009] 2.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机连通,压缩机还有工作介质通道经热源热交换器、回热器和太阳能集热系统与膨胀机连通,膨胀机还有工作介质通道经回热器和蒸发器与外部连通;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通;热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0010] 3.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机连通,压缩机还有工作介质通道经热源热交换器、回热器和太阳能集热系统与膨胀机连通,膨胀机还有工作介质通道经回热器与自身连通,膨胀机还有工作介质通道经蒸发器与外部连通;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通;热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0011] 4.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机连通,压缩机还有工作介质通道经回热器、热源热交换器和太阳能集热系统与膨胀机连通,膨胀机还有工作介质通道经回热器和蒸发器与外部连通;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通;热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0012] 5.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机连通,压缩机还有工作介质通道经回热器、热源热交换器和太阳能集热系统与膨胀机连通,膨胀机还有工作介质通道经回热器与自身连通之后膨胀机再有工作介质通道经蒸发器与外部连通;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通;热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0013] 6.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机连通之后压缩机再有工作介质通道经回热器与自身连通,压缩机还有工作介质通道经热源热交换器和太阳能集热系统与膨胀机连通,膨胀机还有工作介质通道经回热器和蒸发器与外部连通;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通;热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0014] 7.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机连通之后压缩机再有工作介质通道经回热器与自身连通,压缩机还有工作介质通道经热源热交换器和太阳能集热系统与膨胀机连通,膨胀机还有工作介质通道经回热器与自身连通之后膨胀机再有工作介质通道经蒸发器与外部连通;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通;热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0015] 8.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器、回热器和第二回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机连通,压缩机还有工作介质通道经第二回热器、热源热交换器、回热器和太阳能集热系统与膨胀机连通,膨胀机还有工作介质通道经回热器、第二回热器和蒸发器与外部连通;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通;热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0016] 9.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器、回热器和第二回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机连通,压缩机还有工作介质通道经第二回热器、热源热交换器、回热器和太阳能集热系统与膨胀机连通,膨胀机还有工作介质通道经回热器与自身连通,膨胀机还有工作介质通道经第二回热器和蒸发器与外部连通;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通;热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0017] 10.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,是在第1‑9项所述的任一一款光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加扩压管和第二蒸发器,将蒸发器有工作介质通道与外部连通调整为蒸发器有工作介质通道经第二蒸发器与外部连通,将升压泵有冷凝液管路与蒸发器连通调整为升压泵有冷凝液管路与第二蒸发器连通之后第二蒸发器再有湿蒸汽通道经扩压管与蒸发器连通,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0018] 11.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,是在第1‑9项所述的任一一款光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,取消外部与压缩机连通的工作介质通道,将蒸发器有工作介质通道与外部连通调整为蒸发器有工作介质通道与压缩机连通,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0019] 12.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,是在第11项所述的任一一款光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加扩压管和第二蒸发器,将蒸发器有工作介质通道与压缩机连通调整为蒸发器有工作介质通道经第二蒸发器与压缩机连通,将升压泵有冷凝液管路与蒸发器连通调整为升压泵有冷凝液管路与第二蒸发器连通之后第二蒸发器再有湿蒸汽通道经扩压管与蒸发器连通,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0020] 13.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,是在第11‑12项所述的任一一款光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加双能压缩机并取代压缩机,增加膨胀增速机并取代膨胀机,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0021] 14.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,是在第11‑12项所述的任一一款光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加新增扩压管并取代压缩机,增加膨胀增速机并取代膨胀机,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0022] 15.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,是在第1‑14项所述的任一一款气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加第二升压泵和低温回热器,将冷凝器有冷凝液管路与升压泵连通调整为冷凝器有冷凝液管路经第二升压泵与低温回热器连通,汽轮机增设抽汽通道与低温回热器连通,低温回热器再有冷凝液管路与升压泵连通,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0023] 16.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,是在第10、12项所述的任一一款气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加新增膨胀增速机并取代汽轮机,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0024] 17.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,是在第1‑15项所述的任一一款气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加新增膨胀增速机并取代汽轮机,增加液体扩压管并取代升压泵,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0025] 18.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,是在第1‑17项所述的任一一款气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加新增膨胀机,将热源热交换器有工作介质通道与太阳能集热系统连通调整为热源热交换器有工作介质通道经新增膨胀机与太阳能集热系统连通,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0026] 19.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,是在第1‑17项所述的任一一款气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加喷管,将热源热交换器有工作介质通道与太阳能集热系统连通调整为热源热交换器有工作介质通道经喷管与太阳能集热系统连通,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0027] 20.光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,是在第1‑19项所述的任一一款光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加加热炉和热源回热器,外部有高品位燃料通道与加热炉连通,外部还有空气通道经热源回热器与加热炉连通,加热炉还有燃气通道经热源回热器与外部连通;将太阳能集热系统有工作介质通道与膨胀机连通调整为太阳能集热系统有工作介质通道经加热炉与膨胀机连通,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。附图说明: [0028] 图1是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第1种原则性热力系统图。 [0029] 图2是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第2种原则性热力系统图。 [0030] 图3是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第3种原则性热力系统图。 [0031] 图4是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第4种原则性热力系统图。 [0032] 图5是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第5种原则性热力系统图。 [0033] 图6是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第6种原则性热力系统图。 [0034] 图7是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第7种原则性热力系统图。 [0035] 图8是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第8种原则性热力系统图。 [0036] 图9是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第9种原则性热力系统图。 [0037] 图10是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第10种原则性热力系统图。 [0038] 图11是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第11种原则性热力系统图。 [0039] 图12是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第12种原则性热力系统图。 [0040] 图13是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第13种原则性热力系统图。 [0041] 图14是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第14种原则性热力系统图。 [0042] 图15是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第15种原则性热力系统图。 [0043] 图16是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第16种原则性热力系统图。 [0044] 图17是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第17种原则性热力系统图。 [0045] 图18是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第18种原则性热力系统图。 [0046] 图19是依据本发明所提供的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置第19种原则性热力系统图。 [0047] 图中,1‑压缩机,2‑膨胀机,3‑热源热交换器,4‑太阳能集热系统,5‑蒸发器,6‑汽轮机,7‑升压泵,8‑冷凝器,9‑回热器,10‑第二回热器,11‑扩压管,12‑第二蒸发器,13‑双能压缩机,14‑膨胀增速机,15‑新增扩压管,16‑第二升压泵,17‑低温回热器;A‑新增膨胀增速机,B‑液体扩压管,C‑新增膨胀机,D‑喷管,E‑加热炉,F‑热源回热器。 [0048] 关于燃料(能源)品位、光热和太阳能集热系统,这里给出如下简要说明: [0049] (1)低品位燃料(能源):指的是燃烧产物难以形成较高温度的高温热源的燃料(能源)。 [0050] (2)高品位燃料(能源):指的是燃烧产物能够形成较高温度的高温热源的燃料(能源)。 [0051] ※显而易见,介于低品位燃料和高品位燃料之间的为中品位燃料(能源)。 [0052] (3)对固体燃料来说,燃烧产物的气态物质是构成热源的核心,是热力系统的重要组成部分;而燃烧产物中的固态物质,如废渣,在其含有热能得到利用(利用流程及设备包含在热源热交换器内或在热源热交换器本体之外预热空气)之后被排出,不单独列出,其作用不单独表述。 [0053] (4)受限于现行技术条件或材料性能等原因,尤其对于需要通过间接手段向循环工质提供驱动高温热负荷的燃料来说,采取以现行技术条件下能够使循环工质(工作介质)所能达到的温度高低来划分燃料品位的高低——使循环工质(工作介质)能够达到的温度更高者为高品位燃料,使循环工质(工作介质)能够达到的温度较低者为低品位燃料。 [0054] (5)本发明申请中的太阳能集热系统,又称太阳能供热系统,是指利用集热器将太阳辐射能转换成高温热能(简称光热),能够用来向热力循环系统提供驱动热负荷的供热系统;其主要由集热器及相关必要辅助设施构成。显而易见,更为广泛意义上的太阳能集热系统,包括采用各种不同手段和装置将太阳能转换为高温热能的系统。 [0055] 太阳能集热系统的类型,包括但不限于:①聚光型太阳能集热系统,当前主要有槽式、塔式和蝶式三种系统;②非聚光型太阳能集热系统,现阶段有太阳池、太阳能烟筒等系统。 [0056] 太阳能集热系统的供热方式,当前主要有两种:①将太阳能转换成的高温热能直接提供给流经太阳能集热系统的冷却介质;②将太阳能转换成的高温热能,首先提供给自身循环回路工作介质,然后由工作介质通过热交换器提供给流经太阳能集热系统的冷却介质。 [0057] (6)本发明申请中,在图1所示技术方案中,光热为高品位能源,热源介质为低品位能源;而在图19所示技术方案中,热源介质为低品位能源,光热为中品位能源,高品位燃料为高品位能源。具体实施方式: [0058] 首先要说明的是,在结构和流程的表述上,非必要情况下不重复进行,对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。 [0059] 图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0060] (1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵和冷凝器所组成;外部有工作介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有工作介质通道经热源热交换器3和太阳能集热系统4与膨胀机2连通,膨胀机2还有工作介质通道经蒸发器5与外部连通;冷凝器8有冷凝液管路经升压泵7与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道与汽轮机6连通,汽轮机6还有低压蒸汽通道与冷凝器8连通;热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。 [0061] (2)流程上,外部工作介质流经压缩机1升压升温,流经热源热交换器3和太阳能集热系统4逐步吸热升温,流经膨胀机2降压作功,流经蒸发器5放热降温,之后对外排放;冷凝器8排放的冷凝液流经升压泵7升压,流经蒸发器5吸热升温和汽化,流经汽轮机6降压作功,之后进入冷凝器8放热冷凝;热源介质通过热源热交换器3提供驱动热负荷,太阳能通过太阳能集热系统4提供驱动热负荷,冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷,工作介质通过进出流程带走低温热负荷;膨胀机2和汽轮机6输出的功提供给压缩机1和外部作动力,或膨胀机2和汽轮机6输出的功提供给压缩机1、升压泵7和外部作动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0062] 图2所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0063] (1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有工作介质通道经热源热交换器3、回热器9和太阳能集热系统4与膨胀机2连通,膨胀机2还有工作介质通道经回热器9和蒸发器5与外部连通;冷凝器8有冷凝液管路经升压泵7与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道与汽轮机6连通,汽轮机6还有低压蒸汽通道与冷凝器8连通;热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。 [0064] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:热源热交换器3排放的工作介质流经回热器9吸热升温,之后进入太阳能集热系统4吸热升温;膨胀机2排放的工作介质流经回热器9和蒸发器5逐步放热降温,之后对外排放,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0065] 图3所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0066] (1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有工作介质通道经热源热交换器3、回热器9和太阳能集热系统4与膨胀机2连通,膨胀机2还有工作介质通道经回热器9与自身连通,膨胀机2还有工作介质通道经蒸发器5与外部连通;冷凝器8有冷凝液管路经升压泵7与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道与汽轮机6连通,汽轮机6还有低压蒸汽通道与冷凝器8连通;热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。 [0067] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:热源热交换器3排放的工作介质流经回热器9吸热升温,之后进入太阳能集热系统4吸热升温;太阳能集热系统4排放的工作介质进入膨胀机2降压作功,至一定程度之后流经回热器9放热降温,然后进入膨胀机2继续降压作功,再之后流经蒸发器5并对外排放,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0068] 图4所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0069] (1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有工作介质通道经回热器9、热源热交换器3和太阳能集热系统4与膨胀机2连通,膨胀机2还有工作介质通道经回热器9和蒸发器5与外部连通;冷凝器8有冷凝液管路经升压泵7与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道与汽轮机6连通,汽轮机6还有低压蒸汽通道与冷凝器8连通;热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。 [0070] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:压缩机1排放的工作介质流经回热器9吸热升温,之后进入热源热交换器3吸热升温;膨胀机2排放的工作介质流经回热器9和蒸发器5逐步放热降温,之后对外排放,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0071] 图5所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0072] (1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有工作介质通道经回热器9、热源热交换器3和太阳能集热系统4与膨胀机2连通,膨胀机2还有工作介质通道经回热器9与自身连通之后膨胀机2再有工作介质通道经蒸发器5与外部连通;冷凝器8有冷凝液管路经升压泵7与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道与汽轮机6连通,汽轮机6还有低压蒸汽通道与冷凝器8连通;热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。 [0073] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:压缩机1排放的工作介质流经回热器9吸热升温,之后进入热源热交换器3吸热升温;太阳能集热系统4排放的工作介质进入膨胀机2降压作功,至一定程度之后流经回热器9放热降温,然后进入膨胀机2继续降压作功,再之后流经蒸发器5并对外排放,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0074] 图6所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0075] (1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机1连通之后压缩机1再有工作介质通道经回热器9与自身连通,压缩机1还有工作介质通道经热源热交换器3和太阳能集热系统4与膨胀机2连通,膨胀机2还有工作介质通道经回热器9和蒸发器5与外部连通;冷凝器8有冷凝液管路经升压泵7与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道与汽轮机6连通,汽轮机6还有低压蒸汽通道与冷凝器8连通;热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。 [0076] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:外部工作介质进入压缩机1升压升温,至一定程度之后流经回热器9吸热升温,然后进入压缩机1继续升压升温,再之后进入热源热交换器3吸热升温;膨胀机2排放的工作介质流经回热器9和蒸发器5逐步放热降温,之后对外排放,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0077] 图7所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0078] (1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器和回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机1连通之后压缩机1再有工作介质通道经回热器9与自身连通,压缩机1还有工作介质通道经热源热交换器3和太阳能集热系统4与膨胀机2连通,膨胀机2还有工作介质通道经回热器9与自身连通之后膨胀机2再有工作介质通道经蒸发器5与外部连通;冷凝器8有冷凝液管路经升压泵7与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道与汽轮机6连通,汽轮机6还有低压蒸汽通道与冷凝器8连通;热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。 [0079] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:外部工作介质进入压缩机1升压升温,至一定程度之后流经回热器9吸热升温,然后进入压缩机1继续升压升温,再之后进入热源热交换器3吸热升温;太阳能集热系统4排放的工作介质进入膨胀机2降压作功,至一定程度之后流经回热器9放热降温,然后进入膨胀机2继续降压作功,再之后流经蒸发器5放热降温和对外排放,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0080] 图8所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0081] (1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器、回热器和第二回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有工作介质通道经第二回热器10、热源热交换器3、回热器9和太阳能集热系统4与膨胀机2连通,膨胀机2还有工作介质通道经回热器9、第二回热器10和蒸发器5与外部连通;冷凝器8有冷凝液管路经升压泵7与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道与汽轮机6连通,汽轮机6还有低压蒸汽通道与冷凝器8连通;热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。 [0082] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:压缩机1排放的工作介质流经第二回热器10、热源热交换器3和回热器9逐步吸热升温,之后进入太阳能集热系统4吸热升温;膨胀机2排放的工作介质流经回热器9、第二回热器10和蒸发器5逐步放热降温,之后对外排放,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0083] 图9所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0084] (1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、热源热交换器、太阳能集热系统、蒸发器、汽轮机、升压泵、冷凝器、回热器和第二回热器所组成;外部有工作介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有工作介质通道经第二回热器10、热源热交换器3、回热器9和太阳能集热系统4与膨胀机2连通,膨胀机2还有工作介质通道经回热器9与自身连通,膨胀机2还有工作介质通道经第二回热器10和蒸发器5与外部连通;冷凝器8有冷凝液管路经升压泵7与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道与汽轮机6连通,汽轮机6还有低压蒸汽通道与冷凝器8连通;热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。 [0085] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:压缩机1排放的工作介质流经第二回热器10、热源热交换器3和回热器9逐步吸热升温,之后进入太阳能集热系统4吸热升温;太阳能集热系统4排放的工作介质进入膨胀机2降压作功,至一定程度之后流经回热器9放热降温,然后进入膨胀机2继续降压作功,再之后流经第二回热器10和蒸发器5并对外排放,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0086] 图10所示的形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0087] (1)结构上,在图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加扩压管和第二蒸发器,将蒸发器5有工作介质通道与外部连通调整为蒸发器5有工作介质通道经第二蒸发器12与外部连通,将升压泵7有冷凝液管路与蒸发器5连通调整为升压泵7有冷凝液管路与第二蒸发器12连通之后第二蒸发器12再有湿蒸汽通道经扩压管11与蒸发器5连通。 [0088] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:膨胀机2排放的工作介质流经蒸发器5和第二蒸发器12逐步放热降温,之后对外排放;冷凝器8的排放冷凝液流经升压泵7升压,流经第二蒸发器12吸热升温、部分汽化和增速,流经扩压管11降速升压,流经蒸发器5吸热汽化,之后进入汽轮机6降压作功,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0089] 图11所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0090] (1)结构上,在图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,取消外部与压缩机1连通的工作介质通道,将蒸发器5有工作介质通道与外部连通调整为蒸发器5有工作介质通道与压缩机1连通。 [0091] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:膨胀机2排放的工作介质流经蒸发器5放热降温,之后进入压缩机1升压升温,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0092] 图12所示的形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0093] (1)结构上,在图11所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加扩压管和第二蒸发器,将蒸发器5有工作介质通道与压缩机1连通调整为蒸发器5有工作介质通道经第二蒸发器12与压缩机1连通,将升压泵7有冷凝液管路与蒸发器5连通调整为升压泵7有冷凝液管路与第二蒸发器12连通之后第二蒸发器12再有湿蒸汽通道经扩压管11与蒸发器5连通。 [0094] (2)流程上,与图11所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:膨胀机2排放的工作介质流经蒸发器5和第二蒸发器12逐步放热降温,之后进入压缩机1升压升温;冷凝器8的排放冷凝液流经升压泵7升压,流经第二蒸发器12吸热升温、部分汽化和增速,流经扩压管11降速升压,流经蒸发器5吸热汽化,之后进入汽轮机6降压作功,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0095] 图13所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0096] (1)结构上,在图11所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加双能压缩机13并取代压缩机1,增加膨胀增速机14并取代膨胀机2。 [0097] (2)流程上,与图11所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:工作介质流经双能压缩机13升压升温并降速,之后进入热源热交换器3吸热升温;太阳能集热系统4排放的工作介质流经膨胀增速机14降压作功并增速,流经蒸发器5放热降温,之后提供给双能压缩机13;膨胀增速机14和汽轮机6输出的功提供给双能压缩机13和外部作动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0098] 图14所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0099] (1)结构上,在图11所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加新增扩压管15并取代压缩机1,增加膨胀增速机14并取代膨胀机2。 [0100] (2)流程上,与图11所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:工作介质流经新增扩压管15升压升温并降速,之后进入热源热交换器3吸热升温;太阳能集热系统4排放的工作介质流经膨胀增速机14降压作功并增速,流经蒸发器5放热降温,之后提供给新增扩压管15;膨胀增速机14和汽轮机6输出的功提供给外部作动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0101] 图15所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0102] (1)结构上,在图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加第二升压泵和低温回热器,将冷凝器8有冷凝液管路与升压泵7连通调整为冷凝器8有冷凝液管路经第二升压泵16与低温回热器17连通,汽轮机6增设抽汽通道与低温回热器17连通,低温回热器17再有冷凝液管路与升压泵7连通。 [0103] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:冷凝器8排放的冷凝液流经第二升压泵16升压之后进入低温回热器17,与来自汽轮机6的抽汽混合、吸热和升温,抽汽放热成冷凝液;低温回热器17的冷凝液流经升压泵7升压,流经蒸发器5吸热升温和汽化,之后进入汽轮机6降压作功;进入汽轮机6的蒸汽降压作功,至一定程度之后分成两路——第一路提供给低温回热器17,第二路继续降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0104] 图16所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0105] (1)结构上,在图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加新增膨胀增速机A并取代汽轮机6,增加液体扩压管B并取代升压泵7。 [0106] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:冷凝器8排放的冷凝液流经液体扩压管B降速升压,流经蒸发器5吸热升温和汽化,流经新增膨胀增速机A降压作功并增速,之后进入冷凝器8放热并冷凝;膨胀机2和新增膨胀增速机A输出的功提供给压缩机1和外部作动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0107] 图17所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0108] (1)结构上,在图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加新增膨胀机,将热源热交换器3有工作介质通道与太阳能集热系统4连通调整为热源热交换器3有工作介质通道经新增膨胀机C与太阳能集热系统4连通。 [0109] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:压缩机1排放的工作介质,流经热源热交换器3吸热升温,流经新增膨胀机C降压作功,之后提供给太阳能集热系统4;膨胀机2、汽轮机6和新增膨胀机C输出的功提供给压缩机1和外部作动力,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0110] 图18所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0111] (1)结构上,在图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加喷管,将热源热交换器3有工作介质通道与太阳能集热系统4连通调整为热源热交换器3有工作介质通道经喷管D与太阳能集热系统4连通。 [0112] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:压缩机1排放的工作介质流经热源热交换器3吸热升温,流经喷管D降压增速,流经太阳能集热系统4吸热升温,流经膨胀机2降速降压并作功,流经蒸发器5放热降温并对外排放,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0113] 图19所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置是这样实现的: [0114] (1)结构上,在图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置中,增加加热炉和热源回热器,外部有高品位燃料通道与加热炉E连通,外部还有空气通道经热源回热器F与加热炉E连通,加热炉E还有燃气通道经热源回热器F与外部连通;将太阳能集热系统4有工作介质通道与膨胀机2连通调整为太阳能集热系统4有工作介质通道经加热炉E与膨胀机2连通。 [0115] (2)流程上,与图1所示的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置相比较,不同之处在于:外部空气流经热源回热器F吸热升温,外部高品位燃料进入加热炉E,燃料和空气在加热炉E内混合并燃烧生成高温燃气,燃气放热于流经加热炉E的工作介质,之后流经热源回热器F放热降温和对外排放;压缩机1排放的工作介质,流经热源热交换器3、太阳能集热系统4和加热炉E逐步吸热升温,之后提供给膨胀机2;热源介质、太阳能和高品位燃料共同提供驱动热负荷,形成光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置。 [0116] 本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的光热携同热能气体‑蒸汽联合循环动力装置,具有如下效果和优势: [0117] (1)光热携同相邻品位热能共同提供驱动热负荷,流程合理,结构简单,实现不同种类热资源的高效利用。 [0118] (2)光热型高温热能,携同工业余热、地热等热资源,共同提供驱动热负荷,提升能源热变功效率;显著提升低品位能源转换为机械能的经济价值,有效降低能源成本。 [0119] (3)流程合理,结构简单,取代两个或多个热变功体系,显著降低能源体系建设成本。 [0120] (4)工作介质获取高温热负荷的吸热环节,温差不可逆损失小,有利于提升热效率。 [0121] (5)联合循环,优势互补,高温热负荷分级利用,实现高效热变功。 [0122] (6)燃料型高温热能,携同光热和工业余热/地热等热资源,共同提供驱动热负荷,提升能源热变功效率。 [0123] (7)实现跨类型能源之间的携同,衔接合理,适应性强。 [0124] (8)提供多种回热技术手段,有利于提升装置在负荷、热效率、升压比等方面的协调性。 [0125] (9)高品位燃料携同中、低品位能源共同实现高效率热变功,显著提升中、低品位能源转换为机械能的经济价值,有效降低能源成本。 [0126] (10)提供多种具体技术方案,有利于提升能源合理利用水平,有利于扩展燃料型能源携同热动循环装置的应用范围和价值。 |