CN1119699A - 用以将热能转换成机械能及电能的系统及装置 - Google Patents

用以将热能转换成机械能及电能的系统及装置 Download PDF

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Abstract

在用于实现热力循环的方法及装置中，气态工作流被膨胀使其能量转换成能使用的形式，由此产生耗尽流，后者接着被冷凝并产生一个冷凝流。由冷凝流再产生出以下的流：具有的低沸点成分百分比高于冷凝流中所含者的第一个流，具有的低沸点成分百分比低于冷凝流中所含者的第二个流。及具有的低沸点成分百分比等于冷凝流中所含者的第三个流。将第一、第二及第三个流进行多重蒸馏操作，产生出一个液体工作流，该液体工作流然后被汽化产生出气态工作流。

Description

用以将热能转换成机械能及 电能的系统及装置
本发明总地涉及使用工作流膨胀及再生使来自热源的能量转换成可使用形式的方法及装置。本发明还涉及用于改善热力循环的热利用效率的方法及装置
在兰金(Rankine)循环中，工作流如水、氨或氟利昂利用一种可得到的热源在蒸发器中被汽化。该汽化的气态工作流通过涡轮被膨胀使其能量转换成可利用形式。然后耗尽的气态工作流使用可得到的冷却介质在一个冷凝器中被冷凝。利用泵使冷凝工作介质的压力增加，接着进行汽化等来继续该循环。
在美国专利No.4,346,561中所述的能量循环使用两成分或多成分的工作流体。该循环通常根据这样的原理操作，即两成分工作流作为液体被泵增压到高工作压力及使工作流加热到部分汽化。然后流体急骤蒸发并分离成高沸点及低沸点工作流。低沸点成分通过涡轮而膨胀，以驱动涡轮；而高沸点成分回收的热用以在汽化前加热两成分工作流。然后高沸点成分与耗尽的低沸点工作流相混合，并在冷凝器中在有冷却介质情况下吸收耗尽的工作流。
在本发明人另一发明中，它被称为基础Kalina循环，并作为美国专利No.4,489,536之技术主题，使用了相对低温度的可获得的热来使至少一部分多成分流体流在中等压力下实现部分蒸馏，用以产生不同成分的一部分工作流。该部分用来产生至少一种主要的富溶液，它鉴于低沸点成分来说相对地富化；并产生一种贫溶液，它鉴于低沸点成分来说相对地贫化。将主要富溶液的压力增加，然后使它汽化，产生出带荷的主工作流。该主工作流被膨胀成低压力等级使能量转换成可使用形式。被耗尽的低压等级工作流在一个主吸收级中利用在贫溶液中的溶解被冷凝，并再产生原始工作流供再使用。
根据本发明人的另一发明，其乃US 4,604,867之技术主题，流体在涡轮机中初始膨胀后转移到二次加热器，用以增加对于过热可获得的温度。在再返回汽轮机后，将另一次地膨胀，再使流体从汽轮机中抽出并在中间冷却器中冷却。此后，流体又返回汽轮机作又一次膨胀。汽轮机气体的冷却可对汽化提供附加热量。中间冷却器对二次加热中使用的热提供补偿，并提供可得到热的回收，否则在最后汽轮机中膨胀以后它将保持未利用状态。
当然所希望的是进一步地使上述热力循环的效率增大。
本发明的一个特征是利用包括下列步骤的方法对热力循环的效率提供重大改进：
使一种气态工作流膨胀，将其能量转换成可使用形式并产生一个耗尽流；
使该耗尽流冷凝，产生一个冷凝流；
由冷凝流产生具有的低沸点成分百分比高于冷凝流中所含者的第一流，产生具有的低沸点成分百分比低于冷凝流中所含者的第二个流，及产生具有的低沸点成分百分比与冷凝流中所含者相同的第三个流；
使所述第一、第二及第三个流遭受多重蒸馏操作，以产生液体工作流；及
使流体工作流汽化以产生气态工作流。
在优选实施例中，多重蒸馏操作的流产生出一个蒸汽流，它被冷凝产生出液体工作流，及一个与耗尽工作流混合的液体流。最好是以至少两级的形式(更好为至少三级)进行蒸馏。
在一个专门优选实施例中，第一、第二及第三个流如下地产生出来：冷凝流被分成第一及第二支流。使第一支流压力增大形成第一增压支流。类似地，使第二支流压力增大形成第二增压支流；并使第二增压支流的压力大于第一增压支流的压力。使第一增压支流部分汽化形成部分汽化流，然后它被分离成一个蒸汽流及一个液体流。使液体流的压力增大到与第二增压支流相同的程度，形成具有的低沸点成分百分比低于冷凝流中所含者的一个流(即第二个流)。蒸汽流与第一增压支流的一部分混合，形成具有与冷凝流相同成分的混合流，然后它被冷凝形成冷凝混合流。将冷凝混合流的压力增大到与第二增压支流相等的程度，形成增压冷凝混合流，然后它被加热(与第二增压支流一起)，分别形成具有与冷凝流相同成分的一个流(即第三个流)及具有的低沸点成分百分比高于冷凝流中所含者的另一个流(即第一个流)。
本发明的另外特征及优点从以下对优选实施例的说明，及从权利要求书中将会被阐明。
附图有：
图1是用以实施本发明方法及装置的一个系统的概要示意图；
图2是可用于本发明中的蒸馏冷凝子系统一个实施例的概要示意图；
图3是图2中所示蒸馏冷凝子系统的三向投影示意图；
图4是可用于本发明中的蒸馏冷凝子系统第二个实施例的概要示意图。
图1中所示概图表示可使用在本发明的方法与系统中的一个优选装置的实施例。尤其是，图1表示一个系统200，它包含一个锅炉201，汽轮机202，203及204，中间冷却器205，蒸馏冷凝子系统(DCSS)206，泵207，流(stream)分离器208，流混合器209及进气阀210。
可使用各种类型的热源来驱动本发明的循环，例如包括燃气轮机排出的气体。在这方面，本发明的系统可用作为复合循环系统中的下部循环。
流过系统200的工作流是一种多成分的工作流，它包括较低沸点的流体(低沸点成分)及较高沸点的流体(高沸点成分)。优选的工作流包括氨-水混合物，二种或多种碳氢化合物的混合物，二种或多种氟利昂(freons)的混合物，碳氢化合物与氟利昂的混合物等。通常，工作流可以是具有有利热力特性及可溶性的任何数目复合物的混合物。在一个特别优选实施例中，使用了水与氨的混合物。
如图1中所示，具有如在22处的参数的完全冷凝的工作流体通过热回收锅炉201的预热部分，在这里它被加热到沸点以下几度的温度并获得如在44处的参数。这个预热是由虚线所示通过锅炉201的热源的所有流冷却来提供的。流出预热器的工作流体被流分离器208分成各自具有如在45及46处参数的两个独立流。
具有如在46处参数的第一个流进入到锅炉201的蒸发器部分，而第二个流(具有在45处的参数)进入到中间冷却器205。第一个流在蒸发器中被上述的逆流的加热流体流加热，获得了如在48处的参数。第二个流体流通过中间冷却器205被逆流的流体流加热，由此获得如在47处的参数。第一个及第二个流两者都完全汽化并初始地过热。每个流都具有差不多相同的压力及温度，但这些流具有不同的流率。然后，来自蒸发器及中间冷却器205的流体流被流混合器209再混合。由此获得如在49处的参数。
该工作流体混合流被送到锅炉201的过热器部分，在这里利用与上述热源流的热交换被最后地过热，并获得如在30处的参数。因此从点25传播到点26的热源流首先通过过热器，然后通过蒸发器，及最后通过预热器。图示的加热流体流的焓-温度特性是线性的。
来自锅炉201的过热器部分的全部工作流体流(具有如在30处的参数)经过进气阀201，由此获得了如在31处的参数，并进入到第一汽轮机202，该汽轮机可能包含多个级。在汽轮机202中，该工作流体膨胀到第一中间压力，由此将热能转换成机械能，并获得如在40处的参数。
来自汽轮机202的整个工作流体流(具有如在40处的参数)利用再次通过锅炉201，被由上述通过锅炉201的逆流流体流产生的热再加热。该工作流体流已被再加热到一高温度后离开锅炉201并行进到第二汽轮机203，该汽轮机也可能包括多个级。
在汽轮机203中的工作流体从第一中间压力膨胀到第二中间压力，于是发出了电力。然后，全部工作流体流(具有如在42处的参数)被送到中间冷却器205，在这里它被冷却，为第二工作流体流的汽化提供了所必须的热。中间冷却器205可以是一个简单的热交换器。接着，工作流体流(具有如在43处的参数)流出中间冷却器205并来到第三汽轮机204(它也可包括多个级)。
在汽轮机204中，工作流体膨胀到最后耗尽流体压力等级，于是发出了附加的电力。来自汽轮机204的工作流体流(具有如在38处的参数)通过蒸馏冷凝子系统(DCSS)206，在那里它被冷凝(由此获得如在29处的参数)，再被泵207增压到较高的压力(由此获得如在32处的参数)，并被送到锅炉201中继续该循环。
现在将描述蒸馏冷凝子系统(DCSS)206。
参见图2及3，流出低压汽轮机204的工作流(以具有如在点38处参数的饱和蒸汽形式)通过热交换器1，在这里它被部分冷凝及冷却，得到具有如在点16处参数的流)。然后，该流与第二流体流相混合，该第二流体流具有如在点19处的参数，并与具有如在点16处参数的流处于热力平衡。具有如在点19处参数的流比具有如在点16处参数的流包含更少低沸点成分(如氨)，因此被称为相对于具有如在点16处参数的流为“贫”(“lean”)流。
将这两个流混合，得到具有如在17处参数的第三个流。因为具有如在点19处参数的流比具有如在点16处参数的流较贫，因此作为第一及第二个流混合结果生成的第三个流相对于第一个流(即，具有如在点16处参数的流)也是贫的。
具有如在点17处参数的第三个流通过热交换器5，在这里它被进一步冷却及冷凝，获得如在点87处的参数。此后，第三个流通过热交换器7，在这里它又被进一步冷却及冷凝，获得如在点86处的参数(在这里，它处于蒸汽与液体混合的形式)。液体的一小部分(具有如在点83处的参数)被从在点86处的第三个流中分离及排出，其结果是第三个流获得了如在点84处的参数。然后，该第三个流(具有如在点84处的参数)通过热交换器11，在这里它被进一步冷却及冷凝，获得如在点15处的参数。
接着，第三个流(具有如在点15处的参数)与具有如在点132处参数的另一液体流相混合，形成了具有如在点18处参数的另一个流。在点18处的流其组成是这样的，即该流在现有的压力及温度条件下能够被完全地冷凝。具有如在点18处参数的流然后通过热交换器14，在这里它被具有如在点23-59处参数的冷却水流完全地冷凝，并获得具有如在点1处参数的流。
此后，具有如在点1处参数的流被分成两个支流，它们相应地被泵P1增压到中压及被泵P2增压到高压力。其结果是，在泵P1后面一个支流获得了如在点2处的参数，及在泵P2后面另一支流获得如在点20处的参数。
具有如在点2处参数的流部分然后被分离并形成了具有如在点8处参数的另一个流。该流的其余部分被分成两个另外的支流，它们分别通过热交换器9及热交换器11，在这里它们每个流被预热到沸点温度(分别相当于点147及148)及部分沸腾，分别获得如在点145及146处的参数。此后，这两个支流相结合形成了具有如在点105处的另一个流，然后它被送入重力式分离器S1。
在重力式分离器S1中，具有如在点105处参数的流被分离成具有如在点106处参数的饱和蒸汽及具有如在点107处参数的饱和液体流。具有如在点106处参数的、由饱和蒸汽组成的流其本身又被再分成具有如在点133处参数的第一个流(少部分)及具有如在点134处参数的第二个流(多部分)。
然后具有如在点134处参数的流与具有如在点8处参数的液体流(如上所述)相混合，产生了一个具有如在点73处参数的流(通常称为“中间溶液”)。在点73处的成分是这样的，即该流能在其中间压力下由可获得温度的冷却水完全地冷凝。具有如在点73处参数的流接着通过热交换器13，在这里它被水(流23-99)冷却并完全冷凝，由此获得如在点74处的参数。
然后，具有如在点74处参数的流被泵P3增压到高压力，由此获得如在点72处的参数。结果是，产生出两个具有相同高压力但不同组成的流，各自具有如在点20及72处的参数。这两个流通过热交换器8，在这里它们被加热，分别获得如在点39及71处的参数。
具有如在点39处参数的流相对于具有如在点71处参数的流来说具有富的成分。具有如在点107(如上所述)处参数的流部分地被泵4增压到高压力并由此获得在点129处的参数。
其结果是，分别具有如在点129，39及71处参数的三个流被产生出来了。这三个流具有不同成分但具有相同的压力。其中“贫”流具有如在点129处的参数，“中等”流具有如在点71处的参数，及“富”流具有如在点39处的参数。
具有如在点129处参数的贫流的一小部分被分离出来形成具有如在点113处参数的流；该流的其余部分然后获得如在点127处的参数。具有如在点71处参数的中等流的一小部分也被分离开来形成具有如在点70处参数的流；该流的其余部分然后获得如在点111处的参数。具有如在点39处参数的富流被分流成两个支流，它们分别具有如在点110及33处的参数。
分别具有如在点129、111及110处参数的各个流的成分是可以改变的。尤其是，具有如在点129处参数的流的成分可用以下方法变得较贫。具有如在点83处参数的液体(如上所述)被泵P5增压到与具有如在点129处参数的流的压力相等的压力。在增压后，具有如在点83处参数的液体获得了如在点82处的参数。因为具有如在点82处参数的流，其成分比具有如在点127处参数的流的成分贫一些，将这两个流混合，将得到具有比在点127处的流成分贫一些的成分的混合流。
另一方面，从中等成分流中抽出的具有如在点70处参数的流的一部分，该部分具有如在点9处的参数，可以被加入到具有如在点127处参数的流中。因为具有如在点9处参数的流比具有如在点127处参数的流具有较富的成分，由这两个流混合形成的混合流与具有如在点127处参数的流相比将具有较富的成分。
于是，具有如在点127处参数的流，可利用加入具有如在点82处参数的流变得贫一些，或利用加入具有如在点9处参数的流变得富一些。但任何时候仅加入这些流中的一个。其结果是，产生了具有如在点128处参数的流。
具有如在点113处参数的流(从具有如在点129处参数的流中抽出)可被加入到具有如在点111处参数的流中，形成了具有稍微贫一些成分(相对于具有如在点111处参数的流)及如在点112处参数的一个流。具有如在点110处参数的流也可利用加入具有在如点70处参数的流的一部分变得较贫些，这部分具有如在点123处的参数。于是就形成了具有如在点80处参数的并具有稍贫成分(相对于点110处参数的流)的一个新的流。
这种混合及改变流成分的结果是，形成了具有四种不同成分(即分别具有如在点33,112,128及80处的参数)的四个流。
具有如在点33处参数的流(它是以饱和液体的形式)通过热交换器7，由此获得了如在点35处的参数。然后它被送到重力式分离器S2，在这里它被分离成两个流。其中一个流是具有如在点36处参数的饱和蒸汽形式的流，而另一个流是具有如在点37处参数的饱和液体形式的流。
如从图2及3中可看到的，每个被汽化的流从底部进入热交换器并以部分汽化的状态从热交换器的顶部被排走。在蒸汽与液体分离后，在这种分离器中产生的饱和液体将受到进一步的汽化。因为这个液体必须从底部进入到下一个热交换器中，因此会在从热交换器底部引导至其顶部的管道中建立超压。为了避免这种压力的形成，离开重力式分离器的饱和液体(例如在点37处)的液体被过冷却，并形成具有如在点137处参数的液体。
具有如在点112处参数的流通过热交换器6，在这里它被加热并获得如在点78的参数。此后，这个流被向下引导到热交换器的底部，由于被液流高度产生的附加压力，获得了增高的压力并具有如在点79处的参数。具有如在78处参数的流具有比在点79处存在的温度下饱和液体应具有的成分更富的成分。但是，因为这个流也具有稍高些的压力，没有发生沸腾。
具有如在点79处参数的流与具有如在点137处参数的流相混合(如上所述)，形成了具有如在点7处参数的混合流。在该混合期间，所生成的具有如在点7处参数的混合流的压力借助节流来降低；其结果是在点7处的流呈现出饱和液体的状态。
具有如在点128处参数的并具有最贫成分的流也通过热交换器6，在这里它被加热并获得如在点138处的参数。此后，该流返回到热交换器的底部，作为液流柱高度的结果使它的压力升高。所产生的流获得了如在点126处的参数。
具有如在点7处参数的流被分成两个支流，它们分别通过热交换器5及热交换器4。在这两个热交换器中，这些支流被汽化并分别获得如在点144及点143处的参数。此后，这两个支流再结合形成了具有如在点75处参数的流，接着它被送到重力式分离器S3中。在分离器S3中，该具有如在点75处参数的流被分离成具有如在点75处参数的蒸汽及具有如在点77处参数的饱和液体。
具有在点126处参数的流(贫流)也被送经热交换器4，在这里它被加热并获得如在点125处的参数。此后，具有如在点77及125处参数的流被送到热交换器的底部，并且它们的压力增高了。其结果是，这些流分别获得如在点136及124处的参数。再者，具有如在点124处参数的流具有的成分较富于在同样温度下饱和液体的成分；及具有如在点136处参数的流具有的成分较贫于在同样温度下饱和液体的成分。这两个流然后混合，形成了具有如在点4处参数的流，该流是饱和液体的形式。
具有在点4处参数的流被分成了三个支流，它们分别地通过热交换器1，2及3，在这些热交换器中这些支流被部分汽化，分别获得了如在点142，140及141处的参数。然后这三个流再结合起来形成具有如在点5处参数的流。
具有如在点5处参数的流被送到重力式分离器S4，在这里它被分离成具有如在点5处参数的蒸汽及具有如在点10处参数的饱和液体。具有如在点10处参数的液体通过热交换器3，在这里它被冷却，提供了用于汽化(如上所述)的热并获得如在点12处的参数。具有如在点12处参数的流接着被节流以降低其压力，由此获得如在点19处的参数。具有如在点19处参数的流然后与具有如在点16处参数的低压流(如上所述)相结合，形成具有如在点17处参数的流。
具有如在点6处参数的流通过热交换器2，在这里它被部分冷凝，提供了如上所述的用于汽化的热并获得了如在点116处的参数。具有如在点116处参数的流然后与从重力式分离器S3出来的具有如在点76处参数的蒸汽(如上所述)相结合，产生了具有如在点117处参数的流。具有如在点117处参数的流接着通过热交换器4，在这里它被进一步冷凝及冷却，由此提供了如上所述的用于汽化的热并且如上所述加热以及获得了如在点118处的参数。此后，具有如在点118处参数的流与具有如在点36处的、离开重力式分离器S2的蒸汽(如上所述)相混合，产生出具有如在点119处参数的流。
具有如在点119处参数的流然后通过热交换器6，在这里它被进一步冷却及冷凝，提供出用来加热通过热交换器6的两个液体流(如上所述)的热，并获得了如在点120处的参数。此后，具有如在点120处参数的流与具有如在点80处参数的富液体流(如上所述)相混合；具有如在点80处的参数的流成分已用这样的方式进行了改变，即这个流是与具有如在点120处参数的流热力平衡的。所生成的混合流具有如在点122处的参数。在点122处的成分等于已进入蒸馏冷凝子系统206的成分(即在点38处的流成分)。但是，该流的压力大于具有如在点38处参数的流的压力，该压力允许它在可获得温度下由冷却水冷凝。
具有如在点122处参数的流被分成两个支流，这两个支流被分别送入热交换器8及9。在这两个热交换器中，这些支流被进一步冷却及冷凝，由此在热交换器9中提供用于汽化的热，及在热交换器8中提供液体的加热(如上所述)，并分别获得如在点115及114处的参数。此后，这两个流再结合形成了具有如在点13处参数的流，然后它被送入热交换器12，在这里它由冷却水流(23-58)最后完全冷凝，由此获得如在点14处的参数。
具有如在点14处参数的流被一增压泵P6增压到高压力，并接着被送入热交换器10，在这里它被加热，由此获得如在点29处的参数。然后它被送入到如上参照图1所述的锅炉201。
离开重力式分离器S1的液体(如上所述)被送到热交换器10，随着冷却就获得了如在点131处的参数，由此提供了用于加热水流21-29所必须的热。在可由冷却得到热的情况下，该液体不足以提供必须的加热，由重力式分离器S1来的并具有如点133处参数的蒸汽的一小部分可被加入到在热交换器10中被冷却的液体中。这个蒸汽的冷凝提供了在热交换器中所必须的热平衡。
具有如在点131处参数的流被节流以降低其压力，由此获得了如在点132处的参数。然后，具有如在点132处参数的流与具有如在点15处参数的流相混合，形成具有如在点18处参数的流(如上所述)，并保证了低压流的完全冷凝，该低压流是在离开低压汽轮机以后已进入蒸馏冷凝子系统206的低压流。
该循环至此告结束。
与在图1中所示系统200上所示各个点相对应的建议点参数被给出在用于具有水-氨工作流体的系统的表2中。与在图2及3中所示DCSS 206上所示各点相对应的建议点参数被给出在用于具有水-氨工作流体的系统表1中。在图1-3中所示系统性能的概要，使用表1及2中所示的参数包括在表3中。
本发明的系统与美国专利No.4,604,867中所述系统相比，提供了增大的热效率。如表3中所示，使用了建议的底部循环系统的组合循环具有净输出为252，733.4KWe。作为比较，根据具有相同气轮机(GE 7FA型气轮机)的美国专利No.4,604,867的组合循环系统具有的净输出为249,425KWe，而具有使用传统三重压力兰金底部循环的相同气轮机的组合循环具有的净输出为240,432KWe。由这些数据得知，本发明建议的系统其性能优于最先进的具有兰金底部循环的组合循环系统12,301KWe，及优于根据US4,604,867的组合循环系统3,307.5KWe。
虽然本发明是对于一个优选实施作出描述的，但对本领域熟悉的技术人员将会领会到该实施例的多种变化及改型。例如，也可以使用同样原理的两级进行蒸馏操作(与图2及3中所示的三级相对照)。该建议系统的简化设计给在图4中。虽然它具有低一点的性能(752，602KWe对照752，733.4KWe)，但在该蒸馏冷凝子系统中具有较少的热交换器(12对照14)。
蒸馏步骤的数目也可以大于三。
                        表1
                   蒸馏冷凝子系统点#   PpsiA        X     T°F     H BTU/b   G/G30    (流速)v         (相)1    44.90     .5568   63.00    -69.47    3.0951    2,414,827      饱和液体2    71.49     .5568   63.05    -69.35    2.4736    1,929,890      液体25°3    61.49     .5568   79.65    -51.59    1.5737    1,227,803      饱和液体4    102.23    .4814   127.87   -3.62     1.2477    973,428        饱和液体5    99.23     .4814   178.78   212.96    1.2477    973,428        湿度.74386    99.23     .9471   178.78   649.99    .31 96    249,382        饱和蒸汽7    101.83    .433    112.08   -17.47    1.1246    877,430        饱和液体8    71.49     .5568   63.05    -69.35    .8999     702,087        液体25°9    110.39    .5568   93.19    -36.86    .0679     53,014         液体21°10   99.23     .3210   178.78    62.43    .9280     724,046        饱和液体11   105.87    .6385   88.03    -33.03    .0000     0              液体8°12   99.23     .3210   131.87   12.79     .9280     724,046        液体47°13   97.68     .8500   78.50    252.60    1.0000    780,206        湿度.525814   97.38     .8500   63.00    -11.76    1.0000    780,206        饱和液体15   45.20     .5954   81.13    86.94     1.9280    1,504,253      湿度.77716   46.35     .8500   132.01   511.58    1.0000    780,206        湿度.179717   44.35     .5954   132.01   271.55    1.9280    1,504,253      湿度.574518   45.20     .5568   79.17    29.65     3.0951    2,414,827      湿度.864819   46.35     .3210   132.01   12.79     .9280     724,045        饱和液体20   130.39    .5568   63.17    -69.10    .8215     484,938        液体62°21   216.54    .8500   63.33    -11.15    1.0000    780,206        液体50°23   ·                   Water   57.00    25.00     44.0603   34,376,09858   ·                   Water   70.74    38.74     19.2413   15,012,20859   ·                   Water   75.02    43.02     17.0232   13,281,57999   ·                   Water   72.41    40.41     7.7958    6,082,31224   ·                   Water   72.59    40.69     44.0603   34,376,09829   195.54    .8500   89.19    17.36     1.0000    780,206         液体17°33   101.43    .6365   93.19    -27.44    .8963     699,325         饱和液体35   98,43     .6365   112.08   116.07    .8963     699,325         湿度.778336   98.43     .9952   112.08   587.00    .1987     155,062         饱和蒸汽37   98.43     .5343   112.08   -18.10    .8976     544,263         饱和液体38   46.75     .8500   184.58   707.50    .9904     772,706         饱和蒸汽39   102.43    .6365   93.19    -27.41    1.0996    857,879         液体1°70   0.00      .5588   0.00     0.00      .2019     157,54871   110.39    .5568   93.19    -36.86    .6215     484,936         液体21°72   122.43    .6365   63.14    -59.97    1.0996    857,879         液体42°73   59.99     .6365   76.58    48.98     1.0995    857,879         湿度.83574   59.69     .6365   63.00    -50.25    1.0996    857,879         饱和液体75   98.83     .5433   127.87   77.52     1.1246    877,430         湿度.86576   98.83     .9898   127.87   599.11    .1518     118,454         饱和蒸汽77   98.83     .4735   127.87   -3.88     .9728     758,976         饱和液体78   108.39    .5581   112.08   -16.23    .4270     333,167         液体1°79   116.43    .5581   112.08   -16.22    .4270     333,167         液体5°80   98.03     .6041   93.95    -31.25    .3298     257,309         液体3°81   182.43    .6365   93.19    -27.41    .0074     5,779           液体1°82   137.48    .4225   97.35    -35.94    .0000     0               液体67°83   45.55     .4235   97.19    -36.33    .0000     0               饱和液体
                               表1(#)#    PpsiA      X       T°F     H BTU/b    G/G30      v流速            相84    45.55    .5954    97.19    152.92     1.9280    1,504,253       湿度.697485    45.35    .5954    83.65    97.81      1.9280    1,504,253       湿度.763486    45.55    .5954    97.19    152.92     1.9280    1,504,253       湿度.697487    45.95    .5954    116.08   219.59     1.9280    1,504,253       湿度.62685    105.87   .5568    88.03    -42.45     .0000     0               液体23°105   59.99    .5568    93.19    38.45      1.5737    1,227,803       湿度.8731106   59.99    .9956    93.19    582.24     .1997     155,798         饱和蒸汽107   59.99    .4930    93.19    -40.59     1.3740    1,072,008       饱和液体108   59.99    .9956    93.19    582.24     .1997     155,792         饱和蒸汽109   59.99    .9956    93.19    582.24     .1997     155,792         饱和蒸汽110   98.03    .5365    91.39    -27.41     .1958     152,775         湿度.9963111   110.39   .5568    93.19    -36.86     .4195     327,388         液体21°112   128.39   .5581    93.19    -36.71     .4270     333,167         液体30 °113   137.48   .4930    93.33    -40.25     .0000     0               液体51°114   97.63    .8500    75.32    224.52     .4419     344,788         湿度.5731115   97.68    .8500    81.58    274.84     .5581     435,418         湿度.489116   98.83    .9471    135.01   561.70     .3196     249,382         湿度.0724117   98.83    .9608    132.98   573.75     .4715     387,835         湿度.0494118   98.43    .9608    117.33   549.65     .4715     387,835         湿度.0683119   98.43    .9710    118.08   560.72     .6702     522,898         湿度.0484120   98.03    .9710    100.27   539.33     .6702     522,898         湿度.085121   97.83    .8500    83.65    287.37     .5581     435,418         湿度.4688122   98.03    .8500    97.80    350.88     1.0000    780,208         湿度.3738123   98.03    .5568    93.21    -36.86     .1340     104,534         液体14°124   116.83   .5087    127.87   -2.22      .2749     214,452         液体1°125   115.48   .5087    127.87   -2.22      .2749     214,452         液体1°125   135.48   .5087    112.08   -19.37     .2749     214,452         液体27°127   137.48   .4930    93.33    -40.25     .2069     161,438         液体51°128   137.48   .5087    93.09    -39.72     .2749     214,452         液体47°129   137.48   .4930    93.33    -40.25     .2069     161,438         液体51°130   59.99    .4930    93.19    -40.58     1.1671    910,574         饱和液体131   59.69    .4930    70.28    -65.01     1.1671    910,574         液体23°132   45.20    .4930    70.31    -55.01     1.1671    910,574         液体8°133   59.99    .9956    93.19    582.24     .0000     6               饱和蒸汽134   59.99    .9956    93.19    582.24     .1997     155,792         饱和蒸汽135   59.99    .4930    93.19    -40.59     1.1871    910,568         饱和液体136   116.83   .4736    127.87   -3.81      .9728     758,975         液体11°137   116.43   .5343    112.08   -18.04     .6976     544,263         液体11°138   117.48   .5087    112.08   -19.40     .2749     214,452         液体17°139   98.01    .8500    92.03    328.97     .4406     343,741         湿度.405140   99.23    .4814    174.78   198.56     .1396     108,902         湿度.7587141   99.23    .4814    174.78   198.56     .2279     177,772         湿度.7587142   99.23    .4814    180.45   218.96     .8802     686,754         湿度.7377143   98.83    .5433    127.87   77.52      .0701     54,700          湿度.865144   98.83    .5433    127.87   77.52      1.0545    822,730         湿度.865145   59.99    .5568    93.19    38.45      .3937     307,159         湿度.8731146   59.99    .5568    93.19    38.45      1.1800    920,644         湿度：.8731147   61.49    .5568    79.65    -51.59     .3937     307,159         饱和液体148   61.49    .5568    79.65    -51.59     1.1800    920,644         饱和液体
                              表2
                           循环系统点#     PcsiA          X       T°F       HBTU/b     G/G30      (流速)     (相)122     2814.00      .8500    98.22      31.46      1.0000    780,206    液体274°22a    2810.31      .8500    107.78     41.74      1.0000    780,206    液体265°25    ·                            Gas      1102.40    282.23     4.3791    3,416,53026    ·                            Gas      116.29     21.10      4.3791    3,416,63026a   ·                            Gas      125.79     23.49      4.3791    3,416,63029    196.54        .8500    89.19      17.38      1.0000    780,206    液体17°30    2549.00       .8500    1036.43    1215.89    1.0000    780,208    蒸汽：664°31    2415.00       .8500    1035.00    1215.89    .9548     744,947    蒸汽661°32    151.18        .8500    89.20      17.36      1.0000    780,206    湿度.999838    46.75         .8500    184.58     707.80     .9904     772,706    饱和蒸汽40    750，00       .8500    805.60     1063.94    .9363     730,518    蒸汽486°41    671.40        .8500    1025.00    1220.47    .9815     765,777    蒸汽693°42    81.17         .8500    607.59     948.05     .9954     778,587    蒸汽398°43    76.17         .8500    251.16     741.22     .9924     774,245    蒸汽43°44    2764.00       .8500    227.35     178.20     1.0000    780,206    液体143°45    2764.00       .8500    227.35     178.20     .3413     286,281    液体143°46    2764.00        8500    227.85     178.20     .6587     513,925    液体145°47    2684.00       .8500    517.19     781.40     .3413     266,281    蒸汽145°48    2684.00       .8500    517.19     781.40     .6587     513,925    蒸汽145°49    2684.00       .8500    517.19     781.40     1.0000    780,206    蒸汽145°52    ·                           Gas      823.49     205.05     4.3791    3,416,83053    ·                           Gas      607.59     147.24     4.3791    3,416,63054    ·                           Gas      435.51     102.33     4.3791    3,418,63055    ·                           Gas      435.61     102.33     4.3791    3,416,63058    ·                           Gas      435.51     102.33     4.3791    3,418,63057    ·                           Gas      251.16     55.12      4.3791    3,416,63060    2750.00       .8500    372.50     487.31     .6587     513,925    蒸汽0°61    2750.00       .8500    372.50     487.31     .6587     513,925    蒸汽0°62    2750.00       .8500    372.50     487.31     .6587     513,925    蒸汽0°63    2604.00       .8500    805.60     1030.75    1.0000    780,206    蒸汽433°64    2750.00       .8500    372.50     487.31     .3413     266,281    蒸汽0°65    2750.00       .8500    372.50     487.31     .3413     266,281    蒸汽0°66    2750.00       .8500    372.50     487.31     .3413     266,281    蒸汽0°67    79.92         .8500    439.01     847.21     .9954     776,587    蒸汽228°88    79.92         .8500    439.01     847.21     .9954     776,587    蒸汽228°69    79.92         .8500    439.01     847.21     .9954     776,587    蒸汽228°38    671.40        .8500    1026.83    1221.80    .9363     730,518    蒸汽694°92    76.17         .8500    251.16     741.22     .0030     2,342      蒸汽43°93    81.17         .8500    789.94     1063.94    .0020     1,555      蒸汽579°94    750.00        .8500    805.80     1063.94    .0165     12,874     蒸汽466°95    2050.90       .8500    1001.86    1193.02    .0452     35,259     蒸汽611°96    81.17         .8500    604.42     946.0g     .0026     2,064      蒸汽393°97    48.75         .8500    184.58     707.50     .0020     1,539      饱和蒸汽100   19.70         .8500    452.46     857.62     .0096     7,500      蒸汽306°102   81.17         .8500    604.42     946.09     .9789     783,713    蒸汽393°
                                   表3.
                             汽轮机流膨胀概要组及点.      ΔH lson    ATE        ΔH turb    GΔH     ETE0.    31-95    27.12       .843234    22.87       1.03     .84321.    31-40    180.20      .843234    151.95      145.08   .80612.    41-102   302.22      .907885    274.38      269.30   .89113.    43-38    37.54       .895478    33.62       33.38    .8886共计：       547.07                 482.81      448.78   .8203
    泵机            ΔH lsen    ΔH   泵功率   kWe
主供给泵            11.99       14.10      3425.55
主增压泵            0.52        0.61       149.09
贫流增压泵          0.24        0.28       76.08
基础泵              0.10        0.12       69.62
1-20泵              0.32        0.37       56.24
107-129泵           0.28        0.33       16.75
83-82泵             0.33        0.38       0.00
∑循环泵                                   3793.33
水泵                0.08                   1104.79
.全体泵                                    4898.11
CT风机                                     784.66
辅助泵                                     428.00
总功率                                     8110.78
                       系统的输出
燃气轮机输出                               158795.00 kWe
燃料消耗(mil)                              1513.51 M 8TU/hr
燃气轮机热效率                             35.47％
燃气轮机作功效率                           63.48％
底部循环涡轮效率                           102615.86 kWe
组合循环总输出                             261410.86 kWe
固定损耗                                   585.00 kWe
组合循环电力输出                           258843.58 kWe
电厂净输出                                 252732.81 kWe
底部循环净输出                             95925.31 kWe
整系统效率                                 56.98％
底部循环总效率                             39.25％
总利用效率                                 38.95％
底都循环效率                               36.69％
排出气体可利用能                           124256.17 kWe
排出气体已利用能                           122228.68 kWe
能利用率                                   98.37％
底部循环第二定律效率                       78.4.8％
底部循环能利用效率                         77.20％
净热功比                                   5988.58 BTU/kWth

Claims (8)

1.用于进行热力循环的方法，包括以下步骤：
使一气态工作流膨胀，将其能量转换成可利用形式并产生一个耗尽流；
将该耗尽流冷凝，产生一个冷凝流；
由冷凝流产生具有的低沸点成分百分比高于冷凝流中所含的低沸点成分百分比的第一个流，产生具有的低沸点成分百分比低于冷凝流中所含者的第二个流，及产生具有的低沸点成分百分比与冷凝流中所含者相同的第三个流；
使所述第一、第二及第三个流遭受多重蒸馏操作，以产生液体工作流；及
使液体工作流汽化以产生气态工作流。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：包括使所述第一、第二及第三个流遭受多重蒸馏操作，以产生蒸汽流及液体流；
将液体流与耗尽工作流相混合；及
将蒸汽流冷凝以产生液体工作流。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：包括使第一、第二及第三个流遭受至少两次蒸馏操作。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：包括使第一、第二及第三个流遭受至少三次蒸馏操作。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：进一步包括以下步骤：
将冷凝流分成第一及第二支流；
增大第一支流的压力以形成第一增压支流；
增大第二支流的压力以形成第二增压支流；
使第二增压支流的压力大于第一增压支流的压力；
部分地汽化第一增压支流以形成部分汽化流；
将部分汽化流分离成一个蒸汽流及一个液体流；
使液体流的压力增大到与第二增压支流相同程度，以形成具有的低沸点成分百分比低于冷凝流中所含者的一个流；
将蒸汽流与第一增压流的一部分相混合，以形成具有与冷凝流相同成分的混合流；
使该混合流冷凝以形成冷凝混合流；
增大冷凝混合流的压力使其达到与第二增压支流相等的程度，以形成增压的冷凝混合流；及
加热增压的冷凝混合流及第二增压支流，分别形成具有与冷凝流相同成分的一个流，及具有的低沸点成分百分比高于冷凝流中所含者的另一个流。
6.用于热力循环的装置，包括：
用以膨胀气态工作流体，以使其能量转化成可利用形式并产生耗尽流的装置；
冷凝器，用于冷凝耗尽流产生冷凝流；
用于从冷凝流产生第一、第二及第三个流的装置，其中第一个流具有的低沸点成分百分比高于冷凝流中所含者，第二个流具有的低沸点成分百分比低于冷凝流中所含者，及第三个流具有的低沸点成分百分比与冷凝器中所含者相同；及
多个蒸馏装置，用于使所述第一、第二及第三个流受蒸馏以形成液体工作流；及
一个锅炉，用于使液体工作流汽化以产生气态工作流。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述多个蒸馏装置包括产生一个蒸汽流及一个液体流的装置，及所述装置进一步包括：一个流混合器，用以将液体流与耗尽工作流混合，及一个冷凝器，用以冷凝蒸汽流，以产生液体工作流。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于进一步包括：
流分离器，用以将冷凝流分成第一及第二支流；
第一泵，用以使第一支流增压以形成第一增压支流；
第二泵，用以使第二支流增压以形成第二增压支流，它具有的压力大于第一增压支流的压力；
第一热交换器，用以部分汽化第一增压支流以形成部分汽化流；
分离器，用以将部分汽化流分离成一个蒸汽流及一个液体流；
第三泵，用以使液体流的压力增大到与第二增压支流相同的程度，以形成具有的低沸点成分百分比低于冷凝流中所含者的一个流；
流混合器，用以将蒸汽流与第一增压支流的一部分相混合，以形成具有与冷凝流相同成分的一个混合流；
第二冷凝器，用以使混合流冷凝，以形成一个冷凝的混合流；
第四泵，用以使冷凝的混合流增压到与第二增压支流压力相等的程度，以形成一个增压的冷凝混合流；及
第二热交换器，用以使增压的冷凝混合流及第二增压支流加热，分别形成具有与冷凝流相同成分的一个流，及具有的低沸点成分百分比高于冷凝流中所含者的另一个流。
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