CN111189260B - 联合循环热泵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供联合循环热泵装置，属于动力、制冷与热泵技术领域。外部有被加热介质通道连通膨胀机，膨胀机还有被加热介质通道经冷却器连通压缩机，压缩机还有被加热介质通道经热交换器连通第二压缩机，第二压缩机还有被加热介质通道连通外部；外部有空气通道连通第三压缩机，第三压缩机还有空气通道经新增回热器连通燃烧室，外部还有燃料通道连通燃烧室，燃烧室还有燃气通道连通燃气轮机，燃气轮机还有燃气通道经新增回热器、新增供热器和热交换器连通外部；冷却器有冷却介质通道、热交换器有中温热介质通道、新增供热器有被加热介质通道分别连通外部，膨胀机和燃气轮机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成联合循环热泵装置。

Description

联合循环热泵装置
技术领域：
本发明属于动力、供热与热泵技术领域。
背景技术：
热需求和动力需求，为人类生活与生产当中所常见；为合理利用能源，实现温差有效利用是实现人类热需求和动力需求的重要技术措施。现实中，有高温热负荷和低温热负荷往往并存；其中，低温热负荷和环境之间往往存在温差，高温热负荷与被加热介质之间同样常常存在温差；这要求人们采用合理的技术措施来实现二者的有效利用，以达到能源的科学利用之目的。在实现上述目的之过程中，将面临多方面的考虑或条件限制，包括能源的类型、品位和数量，用户需求的类型、品位和数量，环境温度，工作介质的类型，设备的流程、结构和制造成本等多种因素。
以吸收式热泵技术为代表的热能(温差)利用技术，可以实现低温热负荷和环境之间温差或高温热负荷与被加热介质之间温差的单独或联合利用；因受到工作介质(溶液和冷剂介质)的性质影响，吸收式热泵技术无法在供热的同时实现热能向机械能的转化，其应用领域和应用范围受到较大限制。
本发明以实现优质燃料释放高温热负荷和被加热介质之间的温差有效利用，以及同时实现低温热负荷与冷环境之间的温差有效利用为根本出发点，并应对热用户较高的温度需求，以及考虑兼顾动力驱动或动力输出，提出了具有简单结构和被加热介质直接用作工质的联合循环热泵装置。
发明内容：
本发明主要目的是要提供联合循环热泵装置，具体发明内容分项阐述如下：
1.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机和燃烧室所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有被加热介质通道经冷却器与压缩机连通，压缩机还有被加热介质通道经热交换器与第二压缩机连通，第二压缩机还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经热交换器与外部连通；冷却器还有冷却介质通道与外部连通，热交换器或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机和燃气轮机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成联合循环热泵装置。
2.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第四压缩机和第二热交换器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有被加热介质通道经冷却器与压缩机连通，压缩机还有被加热介质通道经热交换器与第二压缩机连通，第二压缩机还有被加热介质通道经第二热交换器与第四压缩机连通，第四压缩机还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经第二热交换器和热交换器与外部连通；冷却器还有冷却介质通道与外部连通，热交换器或还有中温热介质通道与外部连通，第二热交换器或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机和燃气轮机连接压缩机、第二压缩机、第三压缩机和第四压缩机并传输动力，形成联合循环热泵装置。
3.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第二热交换器和第二膨胀机所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有被加热介质通道经冷却器与压缩机连通，压缩机还有被加热介质通道经热交换器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有被加热介质通道经第二热交换器与第二压缩机连通，第二压缩机还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经第二热交换器和热交换器与外部连通；冷却器还有冷却介质通道与外部连通，热交换器或还有中温热介质通道与外部连通，第二热交换器或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机、燃气轮机和第二膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成联合循环热泵装置。
4.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第四压缩机和供热器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有被加热介质通道经冷却器与压缩机连通，压缩机还有被加热介质通道经热交换器与第二压缩机连通，第二压缩机还有被加热介质通道经供热器与第四压缩机连通，第四压缩机还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经热交换器与外部连通；冷却器还有冷却介质通道与外部连通，热交换器或还有中温热介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机和燃气轮机连接压缩机、第二压缩机、第三压缩机和第四压缩机并传输动力，形成联合循环热泵装置。
5.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第四压缩机和供热器所组成；外部有被加热介质通道与第四压缩机连通，第四压缩机还有被加热介质通道经供热器与膨胀机连通，膨胀机还有被加热介质通道经冷却器与压缩机连通，压缩机还有被加热介质通道经热交换器与第二压缩机连通，第二压缩机还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经热交换器与外部连通；冷却器还有冷却介质通道与外部连通，热交换器或还有中温热介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机和燃气轮机连接压缩机、第二压缩机、第三压缩机和第四压缩机并传输动力，形成联合循环热泵装置。
6.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第二膨胀机和第二冷却器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有被加热介质通道经第二冷却器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有被加热介质通道经冷却器与压缩机连通，压缩机还有被加热介质通道经热交换器与第二压缩机连通，第二压缩机还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经热交换器与外部连通；冷却器和第二冷却器还分别有冷却介质通道与外部连通，热交换器或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机、燃气轮机和第二膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成联合循环热泵装置。
7.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室和回热器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有被加热介质通道经回热器和冷却器与压缩机连通，压缩机还有被加热介质通道经回热器和热交换器与第二压缩机连通，第二压缩机还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经热交换器与外部连通；冷却器还有冷却介质通道与外部连通，热交换器或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机和燃气轮机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成联合循环热泵装置。
8.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室和回热器所组成；外部有被加热介质通道经回热器与膨胀机连通，膨胀机还有被加热介质通道经冷却器与压缩机连通，压缩机还有被加热介质通道经热交换器和回热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经热交换器与外部连通；冷却器还有冷却介质通道与外部连通，热交换器或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机和燃气轮机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成联合循环热泵装置。
9.联合循环热泵装置，是在第1、4-8项所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增供热器，将燃气轮机有燃气通道经热交换器与外部连通调整为燃气轮机有燃气通道经新增供热器和热交换器与外部连通，新增供热器还有被加热介质通道与外部连通，形成联合循环热泵装置。
10.联合循环热泵装置，是在第2-3项所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增供热器，将燃气轮机有燃气通道经第二热交换器和热交换器与外部连通调整为燃气轮机有燃气通道经新增供热器、第二热交换器和热交换器与外部连通，新增供热器还有被加热介质通道与外部连通，形成联合循环热泵装置。
11.联合循环热泵装置，是在第1、4-8项所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增回热器，将第三压缩机有空气通道与燃烧室连通调整为第三压缩机有空气通道经新增回热器与燃烧室连通，将燃气轮机有燃气通道经热交换器与外部连通调整为燃气轮机有燃气通道经新增回热器和热交换器与外部连通，形成联合循环热泵装置。
12.联合循环热泵装置，是在第2-3项所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增回热器，将第三压缩机有空气通道与燃烧室连通调整为第三压缩机有空气通道经新增回热器与燃烧室连通，将燃气轮机有燃气通道经第二热交换器和热交换器与外部连通调整为燃气轮机有燃气通道经新增回热器、第二热交换器和热交换器与外部连通，形成联合循环热泵装置。
13.联合循环热泵装置，是在第1、4-8项所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增供热器和新增回热器，将第三压缩机有空气通道与燃烧室连通调整为第三压缩机有空气通道经新增回热器与燃烧室连通，将燃气轮机有燃气通道经热交换器与外部连通调整为燃气轮机有燃气通道经新增回热器、新增供热器和热交换器与外部连通，新增供热器还有被加热介质通道与外部连通，形成联合循环热泵装置。
14.联合循环热泵装置，是在第2-3项所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增供热器和新增回热器，将第三压缩机有空气通道与燃烧室连通调整为第三压缩机有空气通道经新增回热器与燃烧室连通，将燃气轮机有燃气通道经第二热交换器和热交换器与外部连通调整为燃气轮机有燃气通道经新增回热器、新增供热器、第二热交换器和热交换器与外部连通，新增供热器还有被加热介质通道与外部连通，形成联合循环热泵装置。
15.联合循环热泵装置，是在第1-14项所述的任一联合循环热泵装置中，增加动力机，动力机连接压缩机并向压缩机提供动力，形成附加外部动力驱动的联合循环热泵装置。
16.联合循环热泵装置，是在第1-14项所述的任一联合循环热泵装置中，增加工作机，燃气轮机连接工作机并向工作机提供动力，形成附加对外提供动力负荷的联合循环热泵装置。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的联合循环热泵装置第1种原则性热力系统图。
图2是依据本发明所提供的联合循环热泵装置第2种原则性热力系统图。
图3是依据本发明所提供的联合循环热泵装置第3种原则性热力系统图。
图4是依据本发明所提供的联合循环热泵装置第4种原则性热力系统图。
图5是依据本发明所提供的联合循环热泵装置第5种原则性热力系统图。
图6是依据本发明所提供的联合循环热泵装置第6种原则性热力系统图。
图7是依据本发明所提供的联合循环热泵装置第7种原则性热力系统图。
图8是依据本发明所提供的联合循环热泵装置第8种原则性热力系统图。
图9是依据本发明所提供的联合循环热泵装置第9种原则性热力系统图。
图10是依据本发明所提供的联合循环热泵装置第10种原则性热力系统图。
图11是依据本发明所提供的联合循环热泵装置第11种原则性热力系统图。
图中，1-压缩机，2-第二压缩机，3-膨胀机，4-冷却器，5-热交换器，6-第三压缩机，7-燃气轮机，8-燃烧室，9-第四压缩机，10-第二热交换器，11-第二膨胀机，12-供热器，13-第二冷却器，14-回热器；A-新增供热器，B-新增回热器。
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所示的联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机和燃烧室所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机3连通，膨胀机3还有被加热介质通道经冷却器4与压缩机1连通，压缩机1还有被加热介质通道经热交换器5与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机6连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室8连通，外部还有燃料通道与燃烧室8连通，燃烧室8还有燃气通道与燃气轮机7连通，燃气轮机7还有燃气通道经热交换器5与外部连通；冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，热交换器5还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机3和燃气轮机7连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6并传输动力。
(2)流程上，被加热介质进入膨胀机3降压作功，流经冷却器4并放热，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的被加热介质流经热交换器5并吸热，之后进入第二压缩机2升压升温并对外排放；外部空气流经第三压缩机6升压升温之后进入燃烧室8，外部燃料进入燃烧室8与空气混合并燃烧成高温燃气，燃气流经燃气轮机7降压作功，流经热交换器5并放热，之后对外排放；冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，中温热介质和燃气通过热交换器5提供驱动热负荷和升温热负荷，被加热介质通过进出流程获取次高温热负荷，燃料通过燃烧提供高温驱动热负荷，膨胀机3和燃气轮机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6作动力，形成联合循环热泵装置。
图2所示的联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第四压缩机和第二热交换器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机3连通，膨胀机3还有被加热介质通道经冷却器4与压缩机1连通，压缩机1还有被加热介质通道经热交换器5与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有被加热介质通道经第二热交换器10与第四压缩机9连通，第四压缩机9还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机6连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室8连通，外部还有燃料通道与燃烧室8连通，燃烧室8还有燃气通道与燃气轮机7连通，燃气轮机7还有燃气通道经第二热交换器10和热交换器5与外部连通；冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，热交换器5还有中温热介质通道与外部连通，第二热交换器10还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机3和燃气轮机7连接压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机6和第四压缩机9并传输动力。
(2)流程上，被加热介质进入膨胀机3降压作功，流经冷却器4并放热，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的被加热介质流经热交换器5并吸热，之后进入第二压缩机2升压升温；第二压缩机2排放的被加热介质流经第二热交换器10并吸热，之后进入第四压缩机9升压升温并对外排放；外部空气流经第三压缩机6升压升温之后进入燃烧室8，外部燃料进入燃烧室8与空气混合并燃烧成高温燃气，燃气流经燃气轮机7降压作功，流经第二热交换器10和热交换器5并逐步放热，之后对外排放；冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，中温热介质和燃气质通过第二热交换器10和热交换器5提供驱动热负荷和升温热负荷，被加热介质通过进出流程获取次高温热负荷，燃料通过燃烧提供高温驱动热负荷，膨胀机3和燃气轮机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机6和第四压缩机9作动力，形成附加外部动力驱动的联合循环热泵装置。
图3所示的联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第二热交换器和第二膨胀机所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机3连通，膨胀机3还有被加热介质通道经冷却器4与压缩机1连通，压缩机1还有被加热介质通道经热交换器5与第二膨胀机11连通，第二膨胀机11还有被加热介质通道经第二热交换器10与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机6连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室8连通，外部还有燃料通道与燃烧室8连通，燃烧室8还有燃气通道与燃气轮机7连通，燃气轮机7还有燃气通道经第二热交换器10和热交换器5与外部连通；冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，热交换器5还有中温热介质通道与外部连通，第二热交换器10还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机3、燃气轮机7和第二膨胀机11连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6并传输动力。
(2)流程上，被加热介质进入膨胀机3降压作功，流经冷却器4并放热，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的被加热介质流经热交换器5并吸热，之后进入第二膨胀机11降压作功；第二膨胀机11排放的被加热介质流经第二热交换器10并吸热，之后进入第二压缩机2升压升温并对外排放；外部空气流经第三压缩机6升压升温之后进入燃烧室8，外部燃料进入燃烧室8与空气混合并燃烧成高温燃气，燃气流经燃气轮机7降压作功，流经第二热交换器10和热交换器5并逐步放热，之后对外排放；冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，中温热介质和燃气通过第二热交换器10和热交换器5提供驱动热负荷和升温热负荷，被加热介质通过进出流程获取次高温热负荷，燃料通过燃烧提供高温驱动热负荷，膨胀机3、燃气轮机7和第二膨胀机11输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6作动力，联合循环热泵装置。
图4所示的联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第四压缩机和供热器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机3连通，膨胀机3还有被加热介质通道经冷却器4与压缩机1连通，压缩机1还有被加热介质通道经热交换器5与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有被加热介质通道经供热器12与第四压缩机9连通，第四压缩机9还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机6连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室8连通，外部还有燃料通道与燃烧室8连通，燃烧室8还有燃气通道与燃气轮机7连通，燃气轮机7还有燃气通道经热交换器5与外部连通；冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，热交换器5还有中温热介质通道与外部连通，供热器12还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机3和燃气轮机7连接压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机6和第四压缩机9并传输动力。
(2)流程上，被加热介质进入膨胀机3降压作功，流经冷却器4并放热，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的被加热介质流经热交换器5并吸热，之后进入第二压缩机2升压升温；第二压缩机2排放的被加热介质流经供热器12并放热，之后进入第四压缩机9升压升温并对外排放；外部空气流经第三压缩机6升压升温之后进入燃烧室8，外部燃料进入燃烧室8与空气混合并燃烧成高温燃气，燃气流经燃气轮机7降压作功，流经热交换器5并放热，之后对外排放；冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，中温热介质和燃气通过热交换器5提供驱动热负荷和升温热负荷，被加热介质通过进出流程和供热器12获取次高温热负荷，燃料通过燃烧提供高温驱动热负荷，膨胀机3和燃气轮机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机6和第四压缩机9作动力，形成联合循环热泵装置。
图5所示的联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第四压缩机和供热器所组成；外部有被加热介质通道与第四压缩机9连通，第四压缩机9还有被加热介质通道经供热器12与膨胀机3连通，膨胀机3还有被加热介质通道经冷却器4与压缩机1连通，压缩机1还有被加热介质通道经热交换器5与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机6连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室8连通，外部还有燃料通道与燃烧室8连通，燃烧室8还有燃气通道与燃气轮机7连通，燃气轮机7还有燃气通道经热交换器5与外部连通；冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，热交换器5还有中温热介质通道与外部连通，供热器12还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机3和燃气轮机7连接压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机6和第四压缩机9并传输动力。
(2)流程上，被加热介质进入第四压缩机9升压升温，流经供热器12并放热，之后进入膨胀机3降压作功；膨胀机3排放的被加热介质流经冷却器4并放热，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的被加热介质流经热交换器5并吸热，之后进入第二压缩机2升压升温并对外排放；外部空气流经第三压缩机6升压升温之后进入燃烧室8，外部燃料进入燃烧室8与空气混合并燃烧成高温燃气，燃气流经燃气轮机7降压作功，流经热交换器5并放热，之后对外排放；冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，中温热介质和燃气通过热交换器5提供驱动热负荷和升温热负荷，被加热介质通过进出流程和供热器12获取次高温热负荷，燃料通过燃烧提供高温驱动热负荷，膨胀机3和燃气轮机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机6和第四压缩机9作动力，形成联合循环热泵装置。
图6所示的联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第二膨胀机和第二冷却器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机3连通，膨胀机3还有被加热介质通道经第二冷却器13与第二膨胀机11连通，第二膨胀机11还有被加热介质通道经冷却器4与压缩机1连通，压缩机1还有被加热介质通道经热交换器5与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机6连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室8连通，外部还有燃料通道与燃烧室8连通，燃烧室8还有燃气通道与燃气轮机7连通，燃气轮机7还有燃气通道经热交换器5与外部连通；冷却器4和第二冷却器13还分别有冷却介质通道与外部连通，热交换器5还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机3、燃气轮机7和第二膨胀机11连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6并传输动力。
(2)流程上，被加热介质进入膨胀机3降压作功，流经第二冷却器13并放热，之后进入第二膨胀机11降压作功；第二膨胀机11排放的被加热介质流经冷却器4并放热，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的被加热介质流经热交换器5并吸热，之后进入第二压缩机2升压升温并对外排放；外部空气流经第三压缩机6升压升温之后进入燃烧室8，外部燃料进入燃烧室8与空气混合并燃烧成高温燃气，燃气流经燃气轮机7降压作功，流经热交换器5并放热，之后对外排放；冷却介质通过冷却器4和第二冷却器13带走低温热负荷，中温热介质和燃气通过热交换器5提供驱动热负荷和升温热负荷，被加热介质通过进出流程获取次高温热负荷，燃料通过燃烧提供高温驱动热负荷，膨胀机3、燃气轮机7和第二膨胀机11输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6作动力，形成联合循环热泵装置。
图7所示的联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室和回热器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机3连通，膨胀机3还有被加热介质通道经回热器14和冷却器4与压缩机1连通，压缩机1还有被加热介质通道经回热器14和热交换器5与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机6连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室8连通，外部还有燃料通道与燃烧室8连通，燃烧室8还有燃气通道与燃气轮机7连通，燃气轮机7还有燃气通道经热交换器5与外部连通；冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，热交换器5还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机3和燃气轮机7连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6并传输动力。
(2)流程上，被加热介质进入膨胀机3降压作功，流经回热器14和冷却器4并逐步放热，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的被加热介质流经回热器14和热交换器5并逐步吸热，之后进入第二压缩机2升压升温并对外排放；外部空气流经第三压缩机6升压升温之后进入燃烧室8，外部燃料进入燃烧室8与空气混合并燃烧成高温燃气，燃气流经燃气轮机7降压作功，流经热交换器5并放热，之后对外排放；冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，中温热介质和燃气通过热交换器5提供驱动热负荷和升温热负荷，被加热介质通过进出流程获取次高温热负荷，燃料通过燃烧提供高温驱动热负荷，膨胀机3和燃气轮机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6作动力，形成联合循环热泵装置。
图8所示的联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室和回热器所组成；外部有被加热介质通道经回热器14与膨胀机3连通，膨胀机3还有被加热介质通道经冷却器4与压缩机1连通，压缩机1还有被加热介质通道经热交换器5和回热器14与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机6连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室8连通，外部还有燃料通道与燃烧室8连通，燃烧室8还有燃气通道与燃气轮机7连通，燃气轮机7还有燃气通道经热交换器5与外部连通；冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，热交换器5还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机3和燃气轮机7连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6并传输动力。
(2)流程上，被加热介质流经回热器14并放热，之后进入膨胀机3降压作功；膨胀机3排放的被加热介质流经冷却器4并放热，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的被加热介质流经热交换器5和回热器14并逐步吸热，之后进入第二压缩机2并对外排放；外部空气流经第三压缩机6升压升温之后进入燃烧室8，外部燃料进入燃烧室8与空气混合并燃烧成高温燃气，燃气流经燃气轮机7降压作功，流经热交换器5并放热，之后对外排放；冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，中温热介质和燃气通过热交换器5提供驱动热负荷和升温热负荷，被加热介质通过进出流程获取次高温热负荷，燃料通过燃烧提供高温驱动热负荷，膨胀机3和燃气轮机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6作动力，形成联合循环热泵装置。
图9所示的联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的联合循环热泵装置中，增加新增供热器，将燃气轮机7有燃气通道经热交换器5与外部连通调整为燃气轮机7有燃气通道经新增供热器A和热交换器5与外部连通，新增供热器A还有被加热介质通道与外部连通。
(2)流程上，与图1所示的联合循环热泵装置的流程相比，不同之处在于——燃气轮机7排放的燃气流经新增供热器A和热交换器5并逐步放热，之后对外排放，形成联合循环热泵装置。
图10所示的联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的联合循环热泵装置中，增加新增回热器，将第三压缩机6有空气通道与燃烧室8连通调整为第三压缩机6有空气通道经新增回热器B与燃烧室8连通，将燃气轮机7有燃气通道经热交换器5与外部连通调整为燃气轮机7有燃气通道经新增回热器B和热交换器5与外部连通。
(2)流程上，与图1所示的联合循环热泵装置的流程相比，不同之处在于——第三压缩机6排放的空气流经新增回热器B吸热之后进入燃烧室8，外部燃料进入燃烧室8并与空气燃烧形成高温燃气；燃气流经燃气轮机7降压作功，流经新增回热器B和热交换器5并逐步放热，之后对外排放，形成联合循环热泵装置。
图11所示的联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的联合循环热泵装置中，增加新增供热器和新增回热器，将第三压缩机6有空气通道与燃烧室8连通调整为第三压缩机6有空气通道经新增回热器B与燃烧室8连通，将燃气轮机7有燃气通道经热交换器5与外部连通调整为燃气轮机7有燃气通道经新增回热器B、新增供热器A和热交换器5与外部连通，新增供热器A还有被加热介质通道与外部连通。
(2)流程上，与图1所示的联合循环热泵装置的流程相比，不同之处在于——第三压缩机6排放的空气流经新增回热器B吸热之后进入燃烧室8，外部燃料进入燃烧室8并与空气燃烧形成高温燃气；燃气流经燃气轮机7降压作功，流经新增回热器B、新增供热器A和热交换器5并逐步放热，之后对外排放，形成联合循环热泵装置。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的联合循环热泵装置，具有如下效果和优势：
(1)提出了温差利用的新思路和新技术。
(2)热能(温差)驱动，实现热能温度提升，或可选择同时对外提供动力。
(3)流程合理，能够实现热能(温差)的充分和高效利用；并兼顾被加热介质的压差利用或补偿。
(4)必要时，借助外部动力实现热能温度提升，方式灵活，适应性好。
(5)以压缩机、膨胀机和热交换器为压缩式热泵组成部件，结构简单。
(6)被加热介质直接用作工质，制热性能指数更高。
(7)实现双温差利用，提升供热参数，扩展供热范围。
(8)给出多种具体技术方案，能够应对众多不同的实际状况，有较宽的适用范围。
(9)扩展了温差利用技术，丰富了联合循环热泵装置的类型，有利于更好地实现热能以及机械能的高效利用。

Claims (16)

1.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机和燃烧室所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机(3)连通，膨胀机(3)还有被加热介质通道经冷却器(4)与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有被加热介质通道经热交换器(5)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机(6)连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(8)连通，外部还有燃料通道与燃烧室(8)连通，燃烧室(8)还有燃气通道与燃气轮机(7)连通，燃气轮机(7)还有燃气通道经热交换器(5)与外部连通；冷却器(4)还有冷却介质通道与外部连通，热交换器(5)或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和燃气轮机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(6)并传输动力，形成联合循环热泵装置。
2.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第四压缩机和第二热交换器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机(3)连通，膨胀机(3)还有被加热介质通道经冷却器(4)与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有被加热介质通道经热交换器(5)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有被加热介质通道经第二热交换器(10)与第四压缩机(9)连通，第四压缩机(9)还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机(6)连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(8)连通，外部还有燃料通道与燃烧室(8)连通，燃烧室(8)还有燃气通道与燃气轮机(7)连通，燃气轮机(7)还有燃气通道经第二热交换器(10)和热交换器(5)与外部连通；冷却器(4)还有冷却介质通道与外部连通，热交换器(5)或还有中温热介质通道与外部连通，第二热交换器(10)或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和燃气轮机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)、第三压缩机(6)和第四压缩机(9)并传输动力，形成联合循环热泵装置。
3.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第二热交换器和第二膨胀机所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机(3)连通，膨胀机(3)还有被加热介质通道经冷却器(4)与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有被加热介质通道经热交换器(5)与第二膨胀机(11)连通，第二膨胀机(11)还有被加热介质通道经第二热交换器(10)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机(6)连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(8)连通，外部还有燃料通道与燃烧室(8)连通，燃烧室(8)还有燃气通道与燃气轮机(7)连通，燃气轮机(7)还有燃气通道经第二热交换器(10)和热交换器(5)与外部连通；冷却器(4)还有冷却介质通道与外部连通，热交换器(5)或还有中温热介质通道与外部连通，第二热交换器(10)或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机(3)、燃气轮机(7)和第二膨胀机(11)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(6)并传输动力，形成联合循环热泵装置。
4.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第四压缩机和供热器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机(3)连通，膨胀机(3)还有被加热介质通道经冷却器(4)与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有被加热介质通道经热交换器(5)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有被加热介质通道经供热器(12)与第四压缩机(9)连通，第四压缩机(9)还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机(6)连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(8)连通，外部还有燃料通道与燃烧室(8)连通，燃烧室(8)还有燃气通道与燃气轮机(7)连通，燃气轮机(7)还有燃气通道经热交换器(5)与外部连通；冷却器(4)还有冷却介质通道与外部连通，热交换器(5)或还有中温热介质通道与外部连通，供热器(12)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和燃气轮机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)、第三压缩机(6)和第四压缩机(9)并传输动力，形成联合循环热泵装置。
5.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第四压缩机和供热器所组成；外部有被加热介质通道与第四压缩机(9)连通，第四压缩机(9)还有被加热介质通道经供热器(12)与膨胀机(3)连通，膨胀机(3)还有被加热介质通道经冷却器(4)与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有被加热介质通道经热交换器(5)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机(6)连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(8)连通，外部还有燃料通道与燃烧室(8)连通，燃烧室(8)还有燃气通道与燃气轮机(7)连通，燃气轮机(7)还有燃气通道经热交换器(5)与外部连通；冷却器(4)还有冷却介质通道与外部连通，热交换器(5)或还有中温热介质通道与外部连通，供热器(12)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和燃气轮机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)、第三压缩机(6)和第四压缩机(9)并传输动力，形成联合循环热泵装置。
6.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室、第二膨胀机和第二冷却器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机(3)连通，膨胀机(3)还有被加热介质通道经第二冷却器(13)与第二膨胀机(11)连通，第二膨胀机(11)还有被加热介质通道经冷却器(4)与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有被加热介质通道经热交换器(5)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机(6)连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(8)连通，外部还有燃料通道与燃烧室(8)连通，燃烧室(8)还有燃气通道与燃气轮机(7)连通，燃气轮机(7)还有燃气通道经热交换器(5)与外部连通；冷却器(4)和第二冷却器(13)还分别有冷却介质通道与外部连通，热交换器(5)或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机(3)、燃气轮机(7)和第二膨胀机(11)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(6)并传输动力，形成联合循环热泵装置。
7.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室和回热器所组成；外部有被加热介质通道与膨胀机(3)连通，膨胀机(3)还有被加热介质通道经回热器(14)和冷却器(4)与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有被加热介质通道经回热器(14)和热交换器(5)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机(6)连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(8)连通，外部还有燃料通道与燃烧室(8)连通，燃烧室(8)还有燃气通道与燃气轮机(7)连通，燃气轮机(7)还有燃气通道经热交换器(5)与外部连通；冷却器(4)还有冷却介质通道与外部连通，热交换器(5)或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和燃气轮机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(6)并传输动力，形成联合循环热泵装置。
8.联合循环热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、冷却器、热交换器、第三压缩机、燃气轮机、燃烧室和回热器所组成；外部有被加热介质通道经回热器(14)与膨胀机(3)连通，膨胀机(3)还有被加热介质通道经冷却器(4)与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有被加热介质通道经热交换器(5)和回热器(14)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有被加热介质通道与外部连通；外部有空气通道与第三压缩机(6)连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(8)连通，外部还有燃料通道与燃烧室(8)连通，燃烧室(8)还有燃气通道与燃气轮机(7)连通，燃气轮机(7)还有燃气通道经热交换器(5)与外部连通；冷却器(4)还有冷却介质通道与外部连通，热交换器(5)或还有中温热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和燃气轮机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(6)并传输动力，形成联合循环热泵装置。
9.联合循环热泵装置，是在权利要求1、4-8所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增供热器，将燃气轮机(7)有燃气通道经热交换器(5)与外部连通调整为燃气轮机(7)有燃气通道经新增供热器(A)和热交换器(5)与外部连通，新增供热器(A)还有被加热介质通道与外部连通，形成联合循环热泵装置。
10.联合循环热泵装置，是在权利要求2-3所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增供热器，将燃气轮机(7)有燃气通道经第二热交换器(10)和热交换器(5)与外部连通调整为燃气轮机(7)有燃气通道经新增供热器(A)、第二热交换器(10)和热交换器(5)与外部连通，新增供热器(A)还有被加热介质通道与外部连通，形成联合循环热泵装置。
11.联合循环热泵装置，是在权利要求1、4-8所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增回热器，将第三压缩机(6)有空气通道与燃烧室(8)连通调整为第三压缩机(6)有空气通道经新增回热器(B)与燃烧室(8)连通，将燃气轮机(7)有燃气通道经热交换器(5)与外部连通调整为燃气轮机(7)有燃气通道经新增回热器(B)和热交换器(5)与外部连通，形成联合循环热泵装置。
12.联合循环热泵装置，是在权利要求2-3所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增回热器，将第三压缩机(6)有空气通道与燃烧室(8)连通调整为第三压缩机(6)有空气通道经新增回热器(B)与燃烧室(8)连通，将燃气轮机(7)有燃气通道经第二热交换器(10)和热交换器(5)与外部连通调整为燃气轮机(7)有燃气通道经新增回热器(B)、第二热交换器(10)和热交换器(5)与外部连通，形成联合循环热泵装置。
13.联合循环热泵装置，是在权利要求1、4-8所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增供热器和新增回热器，将第三压缩机(6)有空气通道与燃烧室(8)连通调整为第三压缩机(6)有空气通道经新增回热器(B)与燃烧室(8)连通，将燃气轮机(7)有燃气通道经热交换器(5)与外部连通调整为燃气轮机(7)有燃气通道经新增回热器(B)、新增供热器(A)和热交换器(5)与外部连通，新增供热器(A)还有被加热介质通道与外部连通，形成联合循环热泵装置。
14.联合循环热泵装置，是在权利要求2-3所述的任一联合循环热泵装置中，增加新增供热器和新增回热器，将第三压缩机(6)有空气通道与燃烧室(8)连通调整为第三压缩机(6)有空气通道经新增回热器(B)与燃烧室(8)连通，将燃气轮机(7)有燃气通道经第二热交换器(10)和热交换器(5)与外部连通调整为燃气轮机(7)有燃气通道经新增回热器(B)、新增供热器(A)、第二热交换器(10)和热交换器(5)与外部连通，新增供热器(A)还有被加热介质通道与外部连通，形成联合循环热泵装置。
15.联合循环热泵装置，是在权利要求1-14所述的任一联合循环热泵装置中，增加动力机，动力机连接压缩机(1)并向压缩机(1)提供动力，形成附加外部动力驱动的联合循环热泵装置。
16.联合循环热泵装置，是在权利要求1-14所述的任一联合循环热泵装置中，增加工作机，燃气轮机(7)连接工作机并向工作机提供动力，形成附加对外提供动力负荷的联合循环热泵装置。
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