CN110700907A - 单工质联合循环蒸汽动力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供单工质联合循环蒸汽动力装置，属于能源与动力技术领域。冷凝器有冷凝液管路经循环泵与混合蒸发器连通，膨胀增速机有蒸汽通道与混合蒸发器连通，混合蒸发器还有蒸汽通道分别与扩压管和膨胀机连通，扩压管还有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通，膨胀机还有蒸汽通道与冷凝器连通；高温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，混合蒸发器还有热源介质通道与外部连通，膨胀机和膨胀增速机连接外部并输出动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。

Description

单工质联合循环蒸汽动力装置
技术领域：
本发明属于能源与动力技术领域。
背景技术：
利用热能转化为机械能，为人类生活与生产所需要；采用联合循环原理工作的单工质联合循环蒸汽动力装置，在应对非优质燃料的热变功领域有着重大意义。从构成单工质联合循环蒸汽动力装置的部件来看，膨胀机、压缩机和热交换器是必不可少的基本部件和核心部件；其中，压缩机和膨胀机两种核心部件的制造难度大，对材料的要求高，制造成本大——这对其应用带来不利影响。因此，应设法利用简单的部件对其加以替代，或是设法使核心部件的结构简单化，这将显著降低单工质联合循环蒸汽动力装置的制造难度和制造成本，有利于其推广及应用。
本发明以保持或有效提高其热效率为前提，以降低单工质联合循环蒸汽动力装置中核心部件的制造难度和制造成本为主要目的，提出了利用膨胀增速机替代核心膨胀机、利用扩压管取代核心压缩机的单工质联合循环蒸汽动力装置。
发明内容：
本发明主要目的是要提供利用膨胀增速机替代主要膨胀机、利用扩压管取代主要压缩机的单工质联合循环蒸汽动力装置，具体发明内容分项阐述如下：
1.单工质联合循环蒸汽动力装置，主要由扩压管、膨胀机、喷管、第二膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器和混合蒸发器所组成；冷凝器有冷凝液管路经循环泵与混合蒸发器连通，膨胀机有蒸汽通道经喷管与混合蒸发器连通，混合蒸发器还有蒸汽通道分别与扩压管和第二膨胀机连通，扩压管还有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀机连通，第二膨胀机还有蒸汽通道与冷凝器连通；高温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，混合蒸发器或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接外部并输出动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置；其中，或膨胀机连接循环泵并传输动力。
2.单工质联合循环蒸汽动力装置，主要由扩压管、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、混合蒸发器和膨胀增速机所组成；冷凝器有冷凝液管路经循环泵与混合蒸发器连通，膨胀增速机有蒸汽通道与混合蒸发器连通，混合蒸发器还有蒸汽通道分别与扩压管和膨胀机连通，扩压管还有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通，膨胀机还有蒸汽通道与冷凝器连通；高温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，混合蒸发器或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机和膨胀增速机连接外部并输出动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置；其中，或膨胀增速机连接循环泵并传输动力。
3.单工质联合循环蒸汽动力装置，主要由扩压管、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、混合蒸发器、膨胀增速机、回热器和第二循环泵所组成；冷凝器有冷凝液管路经循环泵与回热器连通，膨胀机有抽汽通道与回热器连通，回热器还有冷凝液管路经第二循环泵与混合蒸发器连通，膨胀增速机有蒸汽通道与混合蒸发器连通，混合蒸发器还有蒸汽通道分别与扩压管和膨胀机连通，扩压管还有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通，膨胀机还有蒸汽通道与冷凝器连通；高温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，混合蒸发器或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机和膨胀增速机连接外部并输出动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置；其中，或膨胀增速机连接循环泵和第二循环泵并传输动力。
4.单工质联合循环蒸汽动力装置，主要由扩压管、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、混合蒸发器、膨胀增速机和预热器所组成；冷凝器有冷凝液管路经循环泵和预热器与混合蒸发器连通，膨胀增速机有蒸汽通道与混合蒸发器连通，混合蒸发器还有蒸汽通道分别与扩压管和膨胀机连通，扩压管还有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通，膨胀机还有蒸汽通道与冷凝器连通；高温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，混合蒸发器或还有热源介质通道与外部连通，预热器还有热源介质通道与外部连通，膨胀机和膨胀增速机连接外部并输出动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置；其中，或膨胀增速机连接循环泵并传输动力。
5.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第1-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增压缩机和新增高温热交换器，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与新增压缩机连通，新增压缩机再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，膨胀增速机连接新增压缩机并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
6.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第1-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增高温热交换器和双能压缩机，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与双能压缩机连通，双能压缩机再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，膨胀增速机连接双能压缩机并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
7.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第1-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增高温热交换器和新增扩压管，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与新增扩压管连通，新增扩压管再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
8.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第1-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增膨胀机和新增高温热交换器，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与新增膨胀机连通，新增膨胀机再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，新增膨胀机连接外部并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
9.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第1-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增高温热交换器和第二膨胀增速机，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与第二膨胀增速机连通，第二膨胀增速机再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，第二膨胀增速机连接外部并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
10.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第1-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加喷管和新增高温热交换器，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与喷管连通，喷管再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
11.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第2-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温回热器和高温热交换器与膨胀增速机连通，将膨胀增速机有蒸汽通道与混合蒸发器连通调整为膨胀增速机有蒸汽通道经高温回热器与混合蒸发器连通，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
12.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第2-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器、新增压缩机和新增高温热交换器，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温回热器和高温热交换器与新增压缩机连通，新增压缩机再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，将膨胀增速机有蒸汽通道与混合蒸发器连通调整为膨胀增速机有蒸汽通道经高温回热器与混合蒸发器连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，膨胀增速机连接新增压缩机并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
13.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第2-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器、新增高温热交换器和双能压缩机，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温回热器和高温热交换器与双能压缩机连通，双能压缩机再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，将膨胀增速机有蒸汽通道与混合蒸发器连通调整为膨胀增速机有蒸汽通道经高温回热器与混合蒸发器连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，膨胀增速机连接双能压缩机并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
14.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第2-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器、新增高温热交换器和新增扩压管，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温回热器和高温热交换器与新增扩压管连通，新增扩压管再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，将膨胀增速机有蒸汽通道与混合蒸发器连通调整为膨胀增速机有蒸汽通道经高温回热器与混合蒸发器连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
15.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第2-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器、新增膨胀机和新增高温热交换器，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温回热器和高温热交换器与新增膨胀机连通，新增膨胀机再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，将膨胀增速机有蒸汽通道与混合蒸发器连通调整为膨胀增速机有蒸汽通道经高温回热器与混合蒸发器连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，新增膨胀机连接外部并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
16.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第2-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器、新增高温热交换器和第二膨胀增速机，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温回热器和高温热交换器与第二膨胀增速机连通，第二膨胀增速机再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，将膨胀增速机有蒸汽通道与混合蒸发器连通调整为膨胀增速机有蒸汽通道经高温回热器与混合蒸发器连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，第二膨胀增速机连接外部并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
17.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在第2-4项所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加喷管、高温回热器和新增高温热交换器，将扩压管有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀增速机连通调整为扩压管有蒸汽通道经高温回热器和高温热交换器与喷管连通，喷管再有蒸汽通道经新增高温热交换器与膨胀增速机连通，将膨胀增速机有蒸汽通道与混合蒸发器连通调整为膨胀增速机有蒸汽通道经高温回热器与混合蒸发器连通，新增高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第1种原则性热力系统图。
图2是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第2种原则性热力系统图。
图3是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第3种原则性热力系统图。
图4是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第4种原则性热力系统图。
图5是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第5种原则性热力系统图。
图6是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第6种原则性热力系统图。
图7是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第7种原则性热力系统图。
图8是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第8种原则性热力系统图。
图9是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第9种原则性热力系统图。
图10是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第10种原则性热力系统图。
图11是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第11种原则性热力系统图。
图12是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第12种原则性热力系统图。
图13是依据本发明所提供的单工质联合循环蒸汽动力装置第13种原则性热力系统图。
图中，1-扩压管，2-膨胀机，3-喷管，4-第二膨胀机，5-循环泵，6-高温热交换器，7-冷凝器，8-混合蒸发器，9-膨胀增速机，10-回热器，11-第二循环泵，12-预热器，13-高温回热器，14-双能压缩机，15-第二膨胀增速机；A-新增压缩机，B-新增膨胀机，C-新增高温热交换器，D-新增扩压管。
为了能够清楚地认识本发明的内涵与实质，这里还要给出如下说明：
(1)膨胀增速机——在一定压降下，实现降压作功和降压增速双重功能的设备，是膨胀机和喷管的结合体。
(2)双能压缩机——利用外部机械能和流体自身动能共同实现介质压力升高的设备，是压缩机和扩压管的结合体。
(3)对图1中的第二膨胀机4或图2中的膨胀机2来说，其不仅要将蒸汽的热能转换为机械能(降压作功)，同时也要把蒸汽的动能转换为机械能(降速作功)，这与传统膨胀机的作用是不同的。
具体实施方式：
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。
图1所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由扩压管、膨胀机、喷管、第二膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器和混合蒸发器所组成；冷凝器7有冷凝液管路经循环泵5与混合蒸发器8连通，膨胀机2有蒸汽通道经喷管3与混合蒸发器8连通，混合蒸发器8还有蒸汽通道分别与扩压管1和第二膨胀机4连通，扩压管1还有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀机2连通，第二膨胀机4还有蒸汽通道与冷凝器7连通；高温热交换器6还有热源介质通道与外部连通，冷凝器7还有冷却介质通道与外部连通，混合蒸发器8还有热源介质通道与外部连通，膨胀机2和第二膨胀机4连接外部并输出动力。
(2)流程上，冷凝器7的冷凝液经循环泵5升压进入混合蒸发器8，与来自喷管3的高温蒸汽混合并同时吸收外部热源介质提供的热负荷之后汽化，混合蒸发器8产生的蒸汽分别进入扩压管1升压、升温并降速和进入第二膨胀机4降速、降压并作功；扩压管1排放的蒸汽流经高温热交换器6并吸热，流经膨胀机2降压作功，流经喷管3降压、降温并增速，之后进入混合蒸发器8放热并降温；第二膨胀机4排放的蒸汽进入冷凝器7，放热于冷却介质并冷凝；热源介质通过高温热交换器6和混合蒸发器8提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器7带走低温热负荷，膨胀机2和第二膨胀机4共同对外提供动力(如带动工作机或发电机)，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图2所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由扩压管、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、混合蒸发器和膨胀增速机所组成；冷凝器7有冷凝液管路经循环泵5与混合蒸发器8连通，膨胀增速机9有蒸汽通道与混合蒸发器8连通，混合蒸发器8还有蒸汽通道分别与扩压管1和膨胀机2连通，扩压管1还有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通，膨胀机2还有蒸汽通道与冷凝器7连通；高温热交换器6还有热源介质通道与外部连通，冷凝器7还有冷却介质通道与外部连通，混合蒸发器8还有热源介质通道与外部连通，膨胀机2和膨胀增速机9连接外部并输出动力。
(2)流程上，冷凝器7的冷凝液经循环泵5升压进入混合蒸发器8，与来自膨胀增速机9的高温蒸汽混合并同时吸收外部热源介质提供的热负荷之后汽化，混合蒸发器8产生的蒸汽分别进入扩压管1升压、升温并降速和进入膨胀机2降速、降压并作功；扩压管1排放的蒸汽流经高温热交换器6并吸热，流经膨胀增速机9降压作功和降压增速，之后进入混合蒸发器8放热并降温；膨胀机2排放的蒸汽进入冷凝器7，放热于冷却介质并冷凝；热源介质通过高温热交换器6和混合蒸发器8提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器7带走低温热负荷，膨胀机2和膨胀增速机9共同对外提供动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图3所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由扩压管、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、混合蒸发器、膨胀增速机、回热器和第二循环泵所组成；冷凝器7有冷凝液管路经循环泵5与回热器10连通，膨胀机2有抽汽通道与回热器10连通，回热器10还有冷凝液管路经第二循环泵11与混合蒸发器8连通，膨胀增速机9有蒸汽通道与混合蒸发器8连通，混合蒸发器8还有蒸汽通道分别与扩压管1和膨胀机2连通，扩压管1还有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通，膨胀机2还有蒸汽通道与冷凝器7连通；高温热交换器6还有热源介质通道与外部连通，冷凝器7还有冷却介质通道与外部连通，混合蒸发器8还有热源介质通道与外部连通，膨胀机2和膨胀增速机9连接外部并输出动力。
(2)流程上，冷凝器7的冷凝液经循环泵5升压进入回热器10，膨胀机2的抽汽进入回热器10放热并冷凝，回热器10的冷凝液经第二循环泵11升压进入混合蒸发器8，与来自膨胀增速机9的高温蒸汽混合并同时吸收外部热源介质提供的热负荷之后汽化，混合蒸发器8产生的蒸汽分成两路——第一路提供给扩压管1，第二路提供给膨胀机2；第一路蒸汽流经扩压管1升压、升温并降速，流经高温热交换器6并吸热，流经膨胀增速机9降压作功和降压增速，之后进入混合蒸发器8放热并降温；第二路蒸汽进入膨胀机2完成部分降速、降压并作功之后又分成两路——第一路进入回热器10，第二路继续降压作功之后进入冷凝器7放热并冷凝；热源介质通过高温热交换器6和混合蒸发器8提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器7带走低温热负荷，膨胀机2和膨胀增速机9共同对外提供动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由扩压管、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、混合蒸发器、膨胀增速机和预热器所组成；冷凝器7有冷凝液管路经循环泵5和预热器12与混合蒸发器8连通，膨胀增速机9有蒸汽通道与混合蒸发器8连通，混合蒸发器8还有蒸汽通道分别与扩压管1和膨胀机2连通，扩压管1还有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通，膨胀机2还有蒸汽通道与冷凝器7连通；高温热交换器6还有热源介质通道与外部连通，冷凝器7还有冷却介质通道与外部连通，混合蒸发器8还有热源介质通道与外部连通，预热器12还有热源介质通道与外部连通，膨胀机2和膨胀增速机9连接外部并输出动力。
(2)流程上，冷凝器7的冷凝液流经循环泵5升压，流经预热器12吸热升温，之后进入混合蒸发器8；膨胀增速机9排放的高温蒸汽进入混合蒸发器8与冷凝液混合并放热，外部热源介质向冷凝液提供热负荷，冷凝液吸热并汽化；混合蒸发器8产生的蒸汽分别进入扩压管1升压、升温并降速和进入膨胀机2降速、降压并作功；扩压管1排放的蒸汽流经高温热交换器6并吸热，流经膨胀增速机9降压作功和降压增速，之后进入混合蒸发器8放热并降温；膨胀机2排放的蒸汽进入冷凝器7，放热于冷却介质并冷凝；热源介质通过高温热交换器6、混合蒸发器8和预热器12提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器7带走低温热负荷，膨胀机2和膨胀增速机9共同对外提供动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图5所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增压缩机和新增高温热交换器，将扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通调整为扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与新增压缩机A连通，新增压缩机A再有蒸汽通道经新增高温热交换器C与膨胀增速机9连通，新增高温热交换器C还有热源介质通道与外部连通，膨胀增速机9连接新增压缩机A并传输动力。
(2)流程上，与图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置相比，不同之处在于——扩压管1排放的蒸汽流经高温热交换器6并吸热，之后进入新增压缩机A升压升温；新增压缩机A排放的蒸汽流经新增高温热交换器C并吸热，之后进入膨胀增速机9降压作功和降压增速；膨胀增速机9向新增压缩机A提供动力，热源介质分别通过高温热交换器6、新增高温热交换器C、混合蒸发器8和预热器12提供驱动热负荷，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图6所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增高温热交换器和双能压缩机，将扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通调整为扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与双能压缩机14连通，双能压缩机14再有蒸汽通道经新增高温热交换器C与膨胀增速机9连通，新增高温热交换器C还有热源介质通道与外部连通，膨胀增速机9连接双能压缩机14并传输动力。
(2)流程上，与图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置相比，不同之处在于——扩压管1排放的蒸汽流经高温热交换器6并吸热，之后进入双能压缩机14降速、升压并升温；双能压缩机14排放的蒸汽流经新增高温热交换器C并吸热，之后进入膨胀增速机9降压作功和降压增速；膨胀增速机9向双能压缩机14提供动力，热源介质分别通过高温热交换器6、新增高温热交换器C、混合蒸发器8和预热器12提供驱动热负荷，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图7所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增高温热交换器和新增扩压管，将扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通调整为扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与新增扩压管D连通，新增扩压管D再有蒸汽通道经新增高温热交换器C与膨胀增速机9连通，新增高温热交换器C还有热源介质通道与外部连通。
(2)流程上，与图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置相比，不同之处在于——扩压管1排放的蒸汽流经高温热交换器6并吸热，之后进入新增扩压管D升压、升温并降速；新增扩压管D排放的蒸汽流经新增高温热交换器C并吸热，之后进入膨胀增速机9降压作功和降压增速；热源介质分别通过高温热交换器6、新增高温热交换器C、混合蒸发器8和预热器12提供驱动热负荷，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图8所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增膨胀机和新增高温热交换器，将扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通调整为扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与新增膨胀机B连通，新增膨胀机B再有蒸汽通道经新增高温热交换器C与膨胀增速机9连通，新增高温热交换器C还有热源介质通道与外部连通，新增膨胀机B连接外部并传输动力。
(2)流程上，与图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置相比，不同之处在于——扩压管1排放的蒸汽流经高温热交换器6并吸热，之后进入新增膨胀机B降压作功；新增膨胀机B排放的蒸汽流经新增高温热交换器C并吸热，之后进入膨胀增速机9降压作功和降压增速；新增膨胀机B输出的功对外提供，热源介质分别通过高温热交换器6、新增高温热交换器C、混合蒸发器8和预热器12提供驱动热负荷，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图9所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增高温热交换器和第二膨胀增速机，将扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通调整为扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与第二膨胀增速机15连通，第二膨胀增速机15再有蒸汽通道经新增高温热交换器C与膨胀增速机9连通，新增高温热交换器C还有热源介质通道与外部连通，第二膨胀增速机15连接外部并传输动力。
(2)流程上，与图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置相比，不同之处在于——扩压管1排放的蒸汽流经高温热交换器6并吸热，之后进入第二膨胀增速机15降压作功和降压增速；第二膨胀增速机15排放的蒸汽流经新增高温热交换器C并吸热，之后进入膨胀增速机9降压作功和降压增速；第二膨胀增速机15输出的功对外提供，热源介质分别通过高温热交换器6、新增高温热交换器C、混合蒸发器8和预热器12提供驱动热负荷，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图10所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加喷管和新增高温热交换器，将扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通调整为扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与喷管3连通，喷管3再有蒸汽通道经新增高温热交换器C与膨胀增速机9连通，新增高温热交换器C还有热源介质通道与外部连通。
(2)流程上，与图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置相比，不同之处在于——扩压管1排放的蒸汽流经高温热交换器6并吸热，之后进入喷管3降压、降温并增速；喷管3排放的蒸汽流经新增高温热交换器C并吸热，之后进入膨胀增速机9降压作功和降压增速；热源介质分别通过高温热交换器6、新增高温热交换器C、混合蒸发器8和预热器12提供驱动热负荷，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图11所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器，将扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通调整为扩压管1有蒸汽通道经高温回热器13和高温热交换器6与膨胀增速机9连通，将膨胀增速机9有蒸汽通道与混合蒸发器8连通调整为膨胀增速机9有蒸汽通道经高温回热器13与混合蒸发器8连通。
(2)流程上，与图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置相比，不同之处在于——扩压管1排放的蒸汽流经高温回热器13和高温热交换器6并逐步吸热升温，之后进入膨胀增速机9降压作功和降压增速；膨胀增速机9排放的蒸汽流经高温回热器13放热降温之后进入混合蒸发器8，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图12所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器、新增高温热交换器和新增扩压管，将扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通调整为扩压管1有蒸汽通道经高温回热器13和高温热交换器6与新增扩压管D连通，新增扩压管D再有蒸汽通道经新增高温热交换器C与膨胀增速机9连通，将膨胀增速机9有蒸汽通道与混合蒸发器8连通调整为膨胀增速机9有蒸汽通道经高温回热器13与混合蒸发器8连通，新增高温热交换器C还有热源介质通道与外部连通。
(2)流程上，与图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置相比，不同之处在于——扩压管1排放的蒸汽，流经高温回热器13和高温热交换器6并逐步吸热升温，之后进入新增扩压管D升压、升温并降速；新增扩压管D排放的蒸汽，流经新增高温热交换器C并吸热，之后进入膨胀增速机9降压作功和降压增速；膨胀增速机9排放的蒸汽流经高温回热器13并放热降温，之后进入混合蒸发器8；热源介质分别通过分别高温热交换器6、新增高温热交换器C、混合蒸发器8和预热器12提供驱动热负荷，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
图13所示的单工质联合循环蒸汽动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加喷管、高温回热器和新增高温热交换器，将扩压管1有蒸汽通道经高温热交换器6与膨胀增速机9连通调整为扩压管1有蒸汽通道经高温回热器13和高温热交换器6与喷管3连通，喷管3再有蒸汽通道经新增高温热交换器C与膨胀增速机9连通，将膨胀增速机9有蒸汽通道与混合蒸发器8连通调整为膨胀增速机9有蒸汽通道经高温回热器13与混合蒸发器8连通，新增高温热交换器C还有热源介质通道与外部连通。
(2)流程上，与图4所示的单工质联合循环蒸汽动力装置相比，不同之处在于——扩压管1排放的蒸汽，流经高温回热器13和高温热交换器6并逐步吸热升温，之后进入喷管3降压、降温并增速；喷管3排放的蒸汽，流经新增高温热交换器C并吸热，之后进入膨胀增速机9降压作功和降压增速；膨胀增速机9排放的蒸汽，流经高温回热器13并放热降温，之后进入混合蒸发器8；热源介质分别通过分别高温热交换器6、新增高温热交换器C、混合蒸发器8和预热器12提供驱动热负荷，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的单工质联合循环蒸汽动力装置，具有如下效果和优势：
(1)采用扩压管和膨胀增速机，分别替代核心压缩机和核心膨胀机，大幅度降低单工质联合循环蒸汽动力装置的制造难度和制造成本。
(2)采用喷管或膨胀增速机替代非主要膨胀机，有效降低单工质联合循环蒸汽动力装置的制造难度和制造成本。
(3)采用扩压管或双能压缩机替代非主要压缩机，有效降低单工质联合循环蒸汽动力装置的制造难度和制造成本。
(4)简单部件替代复杂部件，有利于保持或提高单工质联合循环蒸汽动力装置的热效率。
(5)给出多种具体技术方案，应对众多不同的实际状况，有较宽的适用范围。
(6)扩展了单工质联合循环蒸汽动力装置技术，丰富了单工质联合循环蒸汽动力装置的类型，有利于更好地实现热能转化为机械能，扩展其应用范围。

Claims (17)

1.单工质联合循环蒸汽动力装置，主要由扩压管、膨胀机、喷管、第二膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器和混合蒸发器所组成；冷凝器(7)有冷凝液管路经循环泵(5)与混合蒸发器(8)连通，膨胀机(2)有蒸汽通道经喷管(3)与混合蒸发器(8)连通，混合蒸发器(8)还有蒸汽通道分别与扩压管(1)和第二膨胀机(4)连通，扩压管(1)还有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀机(2)连通，第二膨胀机(4)还有蒸汽通道与冷凝器(7)连通；高温热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通，冷凝器(7)还有冷却介质通道与外部连通，混合蒸发器(8)或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(2)和第二膨胀机(4)连接外部并输出动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置；其中，或膨胀机(2)连接循环泵(5)并传输动力。
2.单工质联合循环蒸汽动力装置，主要由扩压管、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、混合蒸发器和膨胀增速机所组成；冷凝器(7)有冷凝液管路经循环泵(5)与混合蒸发器(8)连通，膨胀增速机(9)有蒸汽通道与混合蒸发器(8)连通，混合蒸发器(8)还有蒸汽通道分别与扩压管(1)和膨胀机(2)连通，扩压管(1)还有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通，膨胀机(2)还有蒸汽通道与冷凝器(7)连通；高温热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通，冷凝器(7)还有冷却介质通道与外部连通，混合蒸发器(8)或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(2)和膨胀增速机(9)连接外部并输出动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置；其中，或膨胀增速机(9)连接循环泵(5)并传输动力。
3.单工质联合循环蒸汽动力装置，主要由扩压管、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、混合蒸发器、膨胀增速机、回热器和第二循环泵所组成；冷凝器(7)有冷凝液管路经循环泵(5)与回热器(10)连通，膨胀机(2)有抽汽通道与回热器(10)连通，回热器(10)还有冷凝液管路经第二循环泵(11)与混合蒸发器(8)连通，膨胀增速机(9)有蒸汽通道与混合蒸发器(8)连通，混合蒸发器(8)还有蒸汽通道分别与扩压管(1)和膨胀机(2)连通，扩压管(1)还有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通，膨胀机(2)还有蒸汽通道与冷凝器(7)连通；高温热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通，冷凝器(7)还有冷却介质通道与外部连通，混合蒸发器(8)或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(2)和膨胀增速机(9)连接外部并输出动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置；其中，或膨胀增速机(9)连接循环泵(5)和第二循环泵(11)并传输动力。
4.单工质联合循环蒸汽动力装置，主要由扩压管、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、混合蒸发器、膨胀增速机和预热器所组成；冷凝器(7)有冷凝液管路经循环泵(5)和预热器(12)与混合蒸发器(8)连通，膨胀增速机(9)有蒸汽通道与混合蒸发器(8)连通，混合蒸发器(8)还有蒸汽通道分别与扩压管(1)和膨胀机(2)连通，扩压管(1)还有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通，膨胀机(2)还有蒸汽通道与冷凝器(7)连通；高温热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通，冷凝器(7)还有冷却介质通道与外部连通，混合蒸发器(8)或还有热源介质通道与外部连通，预热器(12)还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(2)和膨胀增速机(9)连接外部并输出动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置；其中，或膨胀增速机(9)连接循环泵(5)并传输动力。
5.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求1-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增压缩机和新增高温热交换器，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与新增压缩机(A)连通，新增压缩机(A)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，膨胀增速机(9)连接新增压缩机(A)并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
6.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求1-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增高温热交换器和双能压缩机，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与双能压缩机(14)连通，双能压缩机(14)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，膨胀增速机(9)连接双能压缩机(14)并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
7.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求1-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增高温热交换器和新增扩压管，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与新增扩压管(D)连通，新增扩压管(D)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
8.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求1-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增膨胀机和新增高温热交换器，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与新增膨胀机(B)连通，新增膨胀机(B)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，新增膨胀机(B)连接外部并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
9.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求1-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加新增高温热交换器和第二膨胀增速机，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与第二膨胀增速机(15)连通，第二膨胀增速机(15)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，第二膨胀增速机(15)连接外部并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
10.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求1-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加喷管和新增高温热交换器，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与喷管(3)连通，喷管(3)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
11.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求2-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温回热器(13)和高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通，将膨胀增速机(9)有蒸汽通道与混合蒸发器(8)连通调整为膨胀增速机(9)有蒸汽通道经高温回热器(13)与混合蒸发器(8)连通，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
12.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求2-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器、新增压缩机和新增高温热交换器，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温回热器(13)和高温热交换器(6)与新增压缩机(A)连通，新增压缩机(A)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，将膨胀增速机(9)有蒸汽通道与混合蒸发器(8)连通调整为膨胀增速机(9)有蒸汽通道经高温回热器(13)与混合蒸发器(8)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，膨胀增速机(9)连接新增压缩机(A)并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
13.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求2-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器、新增高温热交换器和双能压缩机，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温回热器(13)和高温热交换器(6)与双能压缩机(14)连通，双能压缩机(14)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，将膨胀增速机(9)有蒸汽通道与混合蒸发器(8)连通调整为膨胀增速机(9)有蒸汽通道经高温回热器(13)与混合蒸发器(8)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，膨胀增速机(9)连接双能压缩机(14)并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
14.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求2-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器、新增高温热交换器和新增扩压管，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温回热器(13)和高温热交换器(6)与新增扩压管(D)连通，新增扩压管(D)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，将膨胀增速机(9)有蒸汽通道与混合蒸发器(8)连通调整为膨胀增速机(9)有蒸汽通道经高温回热器(13)与混合蒸发器(8)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
15.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求2-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器、新增膨胀机和新增高温热交换器，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温回热器(13)和高温热交换器(6)与新增膨胀机(B)连通，新增膨胀机(B)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，将膨胀增速机(9)有蒸汽通道与混合蒸发器(8)连通调整为膨胀增速机(9)有蒸汽通道经高温回热器(13)与混合蒸发器(8)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，新增膨胀机(B)连接外部并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
16.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求2-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加高温回热器、新增高温热交换器和第二膨胀增速机，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温回热器(13)和高温热交换器(6)与第二膨胀增速机(15)连通，第二膨胀增速机(15)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，将膨胀增速机(9)有蒸汽通道与混合蒸发器(8)连通调整为膨胀增速机(9)有蒸汽通道经高温回热器(13)与混合蒸发器(8)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，第二膨胀增速机(15)连接外部并传输动力，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
17.单工质联合循环蒸汽动力装置，是在权利要求2-4所述的任一单工质联合循环蒸汽动力装置中，增加喷管、高温回热器和新增高温热交换器，将扩压管(1)有蒸汽通道经高温热交换器(6)与膨胀增速机(9)连通调整为扩压管(1)有蒸汽通道经高温回热器(13)和高温热交换器(6)与喷管(3)连通，喷管(3)再有蒸汽通道经新增高温热交换器(C)与膨胀增速机(9)连通，将膨胀增速机(9)有蒸汽通道与混合蒸发器(8)连通调整为膨胀增速机(9)有蒸汽通道经高温回热器(13)与混合蒸发器(8)连通，新增高温热交换器(C)还有热源介质通道与外部连通，形成单工质联合循环蒸汽动力装置。
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