CN103161530A - 一种闭式循环发电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种闭式循环发电方法，使工质在蒸发器、涡轮发电机组、冷凝器之间来回流动发电，取消现有闭式循环发电方法中工质经过蒸发器、涡轮发电机组、冷凝器再加压回到蒸发器中的加压部分，精简了闭式循环发电系统的设备结构，减少系统自身电能消耗，增加了发电设备的发电能力提高发电效能。

Description

一种闭式循环发电方法
技术领域：本发明的一种闭式循环发电方法，属热发电系统，特别是低品位废热发电系统，如热电厂废热发电、地热发电、太阳能加热发电或海水温差发电等。
背景技术：现有闭式循环发电方法，以海水温差发电为例进行说明，闭式循环发电使用低沸点物质(如氨、二氧化碳，分子含碳数小于5的烷烃或烯烃、氟利昂等)做为工作介质，使用高温海水加热蒸发器中工作介质，使其受热蒸发为相对的高压蒸汽介质用以推动涡轮机旋转发电对外输出能量，介质乏气进入冷凝器中由低温海水冷却为低温低压介质，加压低温低压介质进入蒸发器，从而进入下一个工作循环。
现有闭式循环发电方法存在一个很大的缺点，就是在加压低温低压介质进入蒸发器这一部分，需要消耗涡轮机旋转发电对外输出的电能量，使好不容易发出的电能被系统自身消耗，而且加压设备也需要投资成本及维护成本。
发明内容：本发明提出的一种闭式循环发电方法的目的是：消除现有闭式循环发电方法中，工质经过蒸发器、涡轮发电机组、冷凝器再加压回到蒸发器中的加压部分，精简了闭式循环发电系统的设备结构，减少系统自身电能消耗，增加了发电设备的发电能力提高发电效能。
本发明的一种闭式循环发电方法：把现有闭式循环发电方法中，工质经过蒸发器、涡轮发电机组、冷凝器再加压回到蒸发器中的加压部分消除掉，用低沸点物质(如氨、二氧化碳，分子含碳数小于5的烷烃或烯烃、氟利昂等)做为工作介质，然后
a.用热流(如高温海水、地热、发电厂废热、蒸汽锅炉废热等)加热蒸发器中工作介质，工作介质受热蒸发为相对的高压蒸汽介质用以推动涡轮机旋转发电对外输出能量，介质乏气进入冷凝器中由冷流
(如低温海水、低温淡水、低温冷空气)冷却为低压低温介质后
b.改变热流与冷流方向，使热流流向冷凝器，加热冷凝器中的工作介质，冷流流向蒸发器，冷却蒸发器，从而使原来流向冷凝器内的工作介质被热流加热，使其受热蒸发为相对的高压蒸汽介质反方向流动中推动涡轮机旋转发电对外输出能量，介质乏气进入原来的蒸发器中由冷流冷却为低压低温介质后，再改变热流与冷流方向，进入a所述的工作状态。
如此往复轮流转换热流/冷流的方向，蒸发器/冷凝器组对由加热到冷却/冷却到加热转换工作方式，改变工作介质产生的高压蒸汽介质流向，使工质在蒸发器、涡轮发电机组、冷凝器之间来回往返流动中推动涡轮机旋转发电，这种工作方式与现有闭式循环发电系统通过加压设备使工作介质加压进入蒸发器形成循环的工作方式是不同的。
工作介质的加热与冷却是通过热流与冷流的流向改变来达到，工作介质产生的高压蒸汽介质往返流动中推动涡轮机旋转发电，工作介质产生的高压蒸汽介质往返流向，可以用类似电路里的桥式整流方式，在蒸汽管路中设置单向阀，使高压蒸汽介质单向流向涡轮机，以推动涡轮机旋转发电。
蒸发器/冷凝器组对在加热与冷却转变过程中，高压蒸汽流动有停顿的间隔时间，会造成涡轮机停止工作，因此把蒸发器/冷凝器组对设立可以为多组的蒸发器/冷凝器组对，使各组蒸发器/冷凝器组对轮换工作，弥补单组蒸发器/冷凝器组对在加热与冷却的轮回工作方式的过程中蒸汽流动的停顿间隔时间，从而使涡轮机实现连续工作。
附图说明：图中1、5、18、22是冷流控制阀，2、6、17、21是热流控制阀，3、7、16、20是热交换器冷/热流工作后的排出口，4是冷流管道，8、15、23、31是热交换器，9、14、24、30是工作介质控制阀，10、11、12、13、25、26、28、29是工作介质单向阀，19是热流管道，27是涡轮机/发电机机组。
具体实施方式：为了详细说明本发明的一种闭式循环发电方法的发电工作过程，下面以双组蒸发器/冷凝器对的示意图来说明应用一种闭式循环发电方法进行发电的单组及多组蒸发器/冷凝器对的发电机组的发电工作过程，由于在本发明的一种闭式循环发电方法中，冷凝器与蒸发器的功能在相互转变，为了方便说明，蒸发器和冷凝器都统称为热交换器，图中1、5、18、22是冷流控制阀，2、6、17、21是热流控制阀，3、7、16、20是热交换器冷/热流工作后的排出口，4是冷流管道，8、15、23、31是热交换器，9、14、24、30是工作介质控制阀，10、11、12、13、25、26、28、29是工作介质单向阀，19是热流管道，27是涡轮机/发电机机组，按说明书示意图中的连接方法连在一起，能够以下面所述的工作过程进行发电：
A.当应用一种闭式循环发电方法进行发电的发电机组开始工作时，热交换器31加热/23冷却这一组对进入工作状态、热交换器8加热/15冷却这一组对进入预备状态时，阀1、5、9、14、17、21关闭，阀2、6、18、22、24、30打开，热流管道19内的热流通过阀2、6进入热交换器31、8，由排出口3、7排出，冷流管道4内的冷流通过阀22、18分别进入热交换器23、15，由排出口16、20排出(后续说明中排出过程不再描述)，热交换器31内的工质加热蒸发膨胀通过阀30，单向阀29流向涡轮机/发电机机组27，发电后，介质乏气通过单向阀26，阀24进入热交换器23，被冷流冷却。
B.当热交换器31内的工质不再流出，阀1、9、14、21打开，阀2、22、24、30关闭，热交换器31由加热状态转为冷却状态，热交换器23由冷却状态转为加热状态，该组对并进入预备工作状态，同时，阀9、14的打开，热交换器8加热/15冷却这一组对开始工作，热交换器8内的工质加热蒸发膨胀通过阀9，单向阀11流向涡轮机/发电机机组27，发电后，介质乏气通过单向阀13，阀14进入热交换器15，被冷流冷却。
C.当热交换器8内的工质不再流出，阀5、17、24、30打开，阀6、9、14、18关闭，热交换器8由加热状态转为冷却状态，热交换器15由冷却状态转为加热状态，该组对并进入预备工作状态，同时，阀24、30的打开，热交换器23加热/31冷却这一组对开始工作，热交换器23内的工质加热蒸发膨胀通过阀24，单向阀25流向涡轮机/发电机机组27，发电后，介质乏气通过单向阀28，阀30进入热交换器31，被冷流冷却。
D.当热交换器23内的工质不再流出，阀2、9、14、22打开，阀1、21、24、30关闭，热交换器23由加热状态转为冷却状态，热交换器31由冷却状态转为加热状态，该组对并进入预备工作状态，这样热交换器23/31组对完成了一个：加热/冷却、冷却/热、再加热/冷却的轮回工作方式的过程，同时，阀9、14的打开，热交换器15加热/8冷却这一组对开始工作，热交换器15内的工质加热蒸发膨胀通过阀14，单向阀12流向涡轮机/发电机机组27，发电后，介质乏气通过单向阀10，阀9进入热交换器8，被冷流冷却。
E.当热交换器15内的工质不再流出，阀6、18、24、30打开，阀5、9、14、17关闭，热交换器15由加热状态转为冷却状态，热交换器8由冷却状态转为加热状态，该组对并进入预备工作状态，这样热交换器8/15组对完成了一个：加热/冷却、冷却/热、再加热/冷却的轮回工作方式的过程，同时，阀24、30的打开，热交换器31加热/23冷却这一组对开始工作——重复前面A描述的工作过程。
这样热交换器23/31组对完成了一个：加热/冷却、冷却/热、再加热/冷却的轮回工作方式的过程，热交换器8/15组对完成了一个：加热/冷却、冷却/热、再加热/冷却的轮回工作方式的过程，2组对的轮流轮换工作，弥补单组蒸发器/冷凝器对在加热与冷却的轮回工作方式的过程中蒸汽流动的停顿时间，从而使涡轮机实现连续工作。

Claims (7)

1.一种闭式循环发电方法：把现有闭式循环发电方法中，工质经过蒸发器、涡轮发电机组、冷凝器再加压回到蒸发器中的加压部分消除掉，用低沸点物质(如氨、二氧化碳，分子含碳数小于5的烷烃或烯烃、氟利昂等)做为工作介质，然后
a.用热流(如高温海水、地热、发电厂废热、蒸汽锅炉废热等)加热蒸发器中工作介质，工作介质受热蒸发为相对的高压蒸汽介质用以推动涡轮机旋转发电对外输出能量，介质乏气进入冷凝器中由冷流(如低温海水、低温淡水、低温冷空气)冷却为低压低温介质后
b.改变热流与冷流方向，使热流流向冷凝器，加热冷凝器中的工作介质，冷流流向蒸发器，冷却蒸发器，从而使原来流向冷凝器内的工作介质被热流加热，使其受热蒸发为相对的高压蒸汽介质反方向流动推动涡轮机旋转发电对外输出能量，介质乏气进入原来的蒸发器中由冷流冷却为低压低温介质后，再改变热流与冷流方向，进入a所述的工作状态。
如此往复轮流转换热流/冷流的方向，蒸发器/冷凝器组对由加热到冷却/冷却到加热转换工作方式，改变工作介质产生的高压蒸汽介质流向，使工质在蒸发器、涡轮发电机组、冷凝器之间来回往返流动中推动涡轮机旋转发电，这种工作方式与现有闭式循环发电系统通过加压设备使工作介质加压进入蒸发器形成循环的工作方式是不同的。
2.根据权利要求1所述的一种闭式循环发电方法，蒸发器/冷凝器组对由加热到冷却/冷却到加热转换工作方式，改变工作介质产生的高压蒸汽介质流向，其特征在于所述的改变工作介质产生的高压蒸汽介质的流向，可以用类似电路里的桥式整流方式，在蒸汽管路中设置单向阀，使高压蒸汽介质单向流向涡轮机，以推动涡轮机旋转发电。
3.根据权利要求1所述的一种闭式循环发电方法，其特征在于所述的蒸发器/冷凝器组对可以设立为多组的蒸发器/冷凝器组对，使各组蒸发器/冷凝器组对轮换工作。
4.根据权利要求1所述的一种闭式循环发电方法，其特征在于所述的热流为热海水，冷流为深海的冷海水。
5.根据权利要求1或4所述的一种闭式循环发电方法，其特征在于该发电方式用于海水温差发电。
6.根据权利要求1或4所述的一种闭式循环发电方法，其特征在于应用权利要求1或4所述的一种闭式循环发电方法进行发电的发电机组设备。
7.根据权利要求6所述的一种闭式循环发电方法，其特征在于所述的一种闭式循环发电方法进行发电的发电机组设备由1、5、18、22是冷流控制阀，2、6、17、21是热流控制阀，3、7、16、20是热交换器冷/热流工作后的排出口，4是冷流管道，8、15、23、31是热交换器，9、14、24、30是工作介质控制阀，10、11、12、13、25、26、28、29是工作介质单向阀，19是热流管道，27是涡轮机/发电机机组组成，按说明书示意图中的连接方法连在一起，能够以下面所述的工作过程进行发电：
A.当应用一种闭式循环发电方法进行发电的发电机组开始工作时，热交换器31加热/23冷却这一组对进入工作状态、热交换器8加热/15冷却这一组对进入预备状态时，阀1、5、9、14、17、21关闭，阀2、6、18、22、24、30打开，热流管道19内的热流通过阀2、6进入热交换器31、8，由排出口3、7排出，冷流管道4内的冷流通过阀22、18分别进入热交换器23、15，由排出口16、20排出(后续说明中排出过程不再描述)，热交换器31内的工质加热蒸发膨胀通过阀30，单向阀29流向涡轮机/发电机机组27，发电后，介质乏气通过单向阀26，阀24进入热交换器23，被冷流冷却。
B.当热交换器31内的工质不再流出，阀1、9、14、21打开，阀2、22、24、30关闭，热交换器31由加热状态转为冷却状态，热交换器23由冷却状态转为加热状态，该组对并进入预备工作状态，同时，阀9、14的打开，热交换器8加热/15冷却这一组对开始工作，热交换器8内的工质加热蒸发膨胀通过阀9，单向阀11流向涡轮机/发电机机组27，发电后，介质乏气通过单向阀13，阀14进入热交换器15，被冷流冷却。
C.当热交换器8内的工质不再流出，阀5、17、24、30打开，阀6、9、14、18关闭，热交换器8由加热状态转为冷却状态，热交换器15由冷却状态转为加热状态，该组对并进入预备工作状态，同时，阀24、30的打开，热交换器23加热/31冷却这一组对开始工作，热交换器23内的工质加热蒸发膨胀通过阀24，单向阀25流向涡轮机/发电机机组27，发电后，介质乏气通过单向阀28，阀30进入热交换器31，被冷流冷却。
D.当热交换器23内的工质不再流出，阀2、9、14、22打开，阀1、21、24、30关闭，热交换器23由加热状态转为冷却状态，热交换器31由冷却状态转为加热状态，该组对并进入预备工作状态，这样热交换器23/31组对完成了一个：加热/冷却、冷却/热、再加热/冷却的轮回工作方式的过程，同时，阀9、14的打开，热交换器15加热/8冷却这一组对开始工作，热交换器15内的工质加热蒸发膨胀通过阀14，单向阀12流向涡轮机/发电机机组27，发电后，介质乏气通过单向阀10，阀9进入热交换器8，被冷流冷却。
E.当热交换器15内的工质不再流出，阀6、18、24、30打开，阀5、9、14、17关闭，热交换器15由加热状态转为冷却状态，热交换器8由冷却状态转为加热状态，该组对并进入预备工作状态，这样热交换器8/15组对完成了一个：加热/冷却、冷却/热、再加热/冷却的轮回工作方式的过程，同时，阀24、30的打开，热交换器31加热/23冷却这一组对开始工作——重复前面A描述的工作过程。
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