CN115199358A - 联合循环动力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供联合循环动力装置，属于能源与动力技术领域。冷凝器经循环泵与蒸发器连通，蒸发器还有蒸汽通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有蒸汽通道经第二高温热交换器与高温热交换器连通，压缩机有蒸汽通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，冷凝器经第二循环泵与第二蒸发器连通，第二蒸发器还有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道经蒸发器与第二高温热交换器连通，第二高温热交换器还有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通；高温热交换器、蒸发器和第二蒸发器还分别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，形成联合循环动力装置。

Description

联合循环动力装置
技术领域：
本发明属于能源与动力技术领域。
背景技术：
冷需求、热需求和动力需求，为人类生活与生产当中所常见；其中，利用热能转换为机械能是获得和提供动力的重要方式。一般情况下，热源的温度随着热的释放而降低，热源是变温的。在以化石燃料为源头能源时，热源同时具有高温和变温的双重特点，这使得基于单一热力循环的动力装置难以将更多的热能转化为机械能；对其中的优质燃料来说，可以采用传统的燃气-蒸汽联合循环得到高的热效率，但仍然存在造价高、投资大、热效率有待提升等问题。
以外燃式蒸汽动力装置为例，其热源属于高温且为变温热源；当以朗肯循环为理论基础，采用水蒸气为循环工质实现热变功时，由于受到材料耐温耐压性能和安全性方面的限制，无论采用何种参数运行，循环工质与热源之间都存在较大的温差损失，不可逆损失大，导致热效率较低，这也意味着提高热效率的潜力甚大。
人们需要简单、主动、安全、高效地利用热能来获得动力，为此，本发明提出了热效率高、安全性强、适应高温热源或变温热源和能够应对各种燃料的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联合循环动力装置，具体发明内容分项阐述如下：
1.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器和第二蒸发器所组成；冷凝器有冷凝液管路经循环泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有蒸汽通道经第二高温热交换器与高温热交换器连通，压缩机有蒸汽通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，冷凝器还有冷凝液管路经第二循环泵与第二蒸发器连通之后第二蒸发器再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道经蒸发器与第二高温热交换器连通，第二高温热交换器还有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通；高温热交换器和第二蒸发器还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器或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，蒸发器或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机连接压缩机、循环泵和第二循环泵并传输动力。
2.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器和第三膨胀机所组成；冷凝器有冷凝液管路经循环泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有蒸汽通道经第二高温热交换器与高温热交换器连通，压缩机有蒸汽通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，冷凝器还有冷凝液管路经第二循环泵与第二蒸发器连通之后第二蒸发器再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道经蒸发器与第二高温热交换器连通，第二高温热交换器还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机连通和经第三膨胀机与冷凝器连通；高温热交换器和第二蒸发器还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器或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，蒸发器或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机连接压缩机、循环泵和第二循环泵并传输动力。
3.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；冷凝器有冷凝液管路经循环泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有蒸汽通道经第二高温热交换器和高温回热器与高温热交换器连通，压缩机有蒸汽通道经高温回热器与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，冷凝器还有冷凝液管路经第二循环泵与第二蒸发器连通之后第二蒸发器再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道经高温回热器和蒸发器与第二高温热交换器连通，第二高温热交换器还有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通；高温热交换器和第二蒸发器还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器或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，蒸发器或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机连接压缩机、循环泵和第二循环泵并传输动力。
4.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器、第三膨胀机和高温回热器所组成；冷凝器有冷凝液管路经循环泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有蒸汽通道经第二高温热交换器和高温回热器与高温热交换器连通，压缩机有蒸汽通道经高温回热器与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，冷凝器还有冷凝液管路经第二循环泵与第二蒸发器连通之后第二蒸发器再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道经高温回热器和蒸发器与第二高温热交换器连通，第二高温热交换器还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机连通和经第三膨胀机与冷凝器连通；高温热交换器和第二蒸发器还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器或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，蒸发器或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机连接压缩机、循环泵和第二循环泵并传输动力。
5.联合循环动力装置，是在第1-4项所述的任一一款联合循环动力装置中，增加低温回热器和第三循环泵，将冷凝器有冷凝液管路经循环泵与蒸发器连通调整为冷凝器有冷凝液管路经循环泵与低温回热器连通，压缩机增设中间抽汽通道与低温回热器连通，低温回热器再有冷凝液管路经第三循环泵与蒸发器连通，形成联合循环动力装置。
6.联合循环动力装置，是在第1-5项所述的任一一款联合循环动力装置中，增加新增回热器和新增循环泵，将冷凝器有冷凝液管路经第二循环泵与第二蒸发器连通调整为冷凝器有冷凝液管路经第二循环泵与新增回热器连通，压缩机增设中间抽汽通道与新增回热器连通，新增回热器再有冷凝液管路经新增循环泵与第二蒸发器连通，形成联合循环动力装置。
7.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器、第三膨胀机、第三循环泵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，膨胀机有低压蒸汽通道经蒸发器和第二高温热交换器与混合蒸发器连通，混合蒸发器还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机连通和经第三膨胀机与冷凝器连通，压缩机还有蒸汽通道与高温热交换器连通，冷凝器还有冷凝液管路经第二循环泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有蒸汽通道经第二高温热交换器与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，冷凝器还有冷凝液管路经第三循环泵与第二蒸发器连通之后第二蒸发器再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机连通；高温热交换器和第二蒸发器还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器或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，蒸发器或还有热源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，膨胀机连接压缩机并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机连接压缩机、循环泵、第二循环泵和第三循环泵并传输动力。
8.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器、第三膨胀机、高温回热器、第三循环泵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，膨胀机有低压蒸汽通道经高温回热器、蒸发器和第二高温热交换器与混合蒸发器连通，混合蒸发器还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机连通和经第三膨胀机与冷凝器连通，压缩机还有蒸汽通道经高温回热器与高温热交换器连通，冷凝器还有冷凝液管路经第二循环泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有蒸汽通道经第二高温热交换器和高温回热器与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，冷凝器还有冷凝液管路经第三循环泵与第二蒸发器连通之后第二蒸发器再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机连通；高温热交换器和第二蒸发器还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器或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，蒸发器或还有热源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，膨胀机连接压缩机并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机连接压缩机、循环泵、第二循环泵和第三循环泵并传输动力。
9.联合循环动力装置，是在第7-8项所述的任一一款联合循环动力装置中，增加低温回热器和第四循环泵，将冷凝器有冷凝液管路经第二循环泵与蒸发器连通调整为冷凝器有冷凝液管路经第二循环泵与低温回热器连通，压缩机增设中间抽汽通道与低温回热器连通，低温回热器再有冷凝液管路经第四循环泵与蒸发器连通，形成联合循环动力装置。
10.联合循环动力装置，是在第7-9项所述的任一一款联合循环动力装置中，增加新增回热器和新增循环泵，将冷凝器有冷凝液管路经第三循环泵与第二蒸发器连通调整为冷凝器有冷凝液管路经第三循环泵与新增回热器连通，压缩机增设中间抽汽通道与新增回热器连通，新增回热器再有冷凝液管路经新增循环泵与第二蒸发器连通，形成联合循环动力装置。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的联合循环动力装置第1种原则性热力系统图。
图2是依据本发明所提供的联合循环动力装置第2种原则性热力系统图。
图3是依据本发明所提供的联合循环动力装置第3种原则性热力系统图。
图4是依据本发明所提供的联合循环动力装置第4种原则性热力系统图。
图5是依据本发明所提供的联合循环动力装置第5种原则性热力系统图。
图6是依据本发明所提供的联合循环动力装置第6种原则性热力系统图。
图7是依据本发明所提供的联合循环动力装置第7种原则性热力系统图。
图8是依据本发明所提供的联合循环动力装置第8种原则性热力系统图。
图9是依据本发明所提供的联合循环动力装置第9种原则性热力系统图。
图10是依据本发明所提供的联合循环动力装置第10种原则性热力系统图。
图中，1-膨胀机，2-第二膨胀机，3-压缩机，4-循环泵，5-第二循环泵，6-高温热交换器，7-第二高温热交换器，8-冷凝器，9-蒸发器，10-第二蒸发器，11-第三膨胀机，12-高温回热器，13-低温回热器，14-第三循环泵，15-混合蒸发器，16-第四循环泵；A-新增回热器，B-新增循环泵。
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所示的联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器和第二蒸发器所组成；冷凝器8有冷凝液管路经循环泵4与蒸发器9连通之后蒸发器9再有蒸汽通道与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有蒸汽通道经第二高温热交换器7与高温热交换器6连通，压缩机3有蒸汽通道与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有蒸汽通道与膨胀机1连通，冷凝器8还有冷凝液管路经第二循环泵5与第二蒸发器10连通之后第二蒸发器10再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有低压蒸汽通道经蒸发器9与第二高温热交换器7连通，第二高温热交换器7还有低压蒸汽通道分别与压缩机3和冷凝器8连通；高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10还分别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1连接压缩机3并传输动力。
(2)流程上，冷凝器8的第一路冷凝液经循环泵4升压进入蒸发器9，吸热升温、汽化和过热，流经第二膨胀机2降压作功，流经第二高温热交换器7吸热升温，之后进入高温热交换器6吸热升温，压缩机3排放的蒸汽进入高温热交换器6吸热升温，冷凝器8的第二路冷凝液经第二循环泵5升压进入第二蒸发器10，吸热升温、汽化和过热，之后经中间进汽通道进入膨胀机1降压作功，高温热交换器6排放的蒸汽进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的低压蒸汽，流经蒸发器9和第二高温热交换器7逐步放热并降温，之后分成两路——第一路进入压缩机3升压升温，第二路进入冷凝器8放热并冷凝；热源介质通过高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷，膨胀机1和第二膨胀机2向压缩机3和外部提供动力，形成联合循环动力装置。
图2所示的联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器和第三膨胀机所组成；冷凝器8有冷凝液管路经循环泵4与蒸发器9连通之后蒸发器9再有蒸汽通道与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有蒸汽通道经第二高温热交换器7与高温热交换器6连通，压缩机3有蒸汽通道与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有蒸汽通道与膨胀机1连通，冷凝器8还有冷凝液管路经第二循环泵5与第二蒸发器10连通之后第二蒸发器10再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有低压蒸汽通道经蒸发器9与第二高温热交换器7连通，第二高温热交换器7还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机3连通和经第三膨胀机11与冷凝器8连通；高温热交换器6和第二蒸发器10还分别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1连接压缩机3并传输动力。
(2)流程上，冷凝器8的第一路冷凝液经循环泵4升压进入蒸发器9，吸热升温、汽化和过热，流经第二膨胀机2降压作功，流经第二高温热交换器7吸热升温，之后进入高温热交换器6吸热升温，压缩机3排放的蒸汽进入高温热交换器6吸热升温，冷凝器8的第二路冷凝液经第二循环泵5升压进入第二蒸发器10，吸热升温、汽化和过热，之后经中间进汽通道进入膨胀机1降压作功，高温热交换器6排放的蒸汽进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的低压蒸汽，流经蒸发器9和第二高温热交换器7逐步放热并降温，之后分成两路——第一路进入压缩机3升压升温，第二路流经第三膨胀机11降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝；热源介质通过高温热交换器6和第二蒸发器10提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机11向压缩机3和外部提供动力，形成联合循环动力装置。
图3所示的联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；冷凝器8有冷凝液管路经循环泵4与蒸发器9连通之后蒸发器9再有蒸汽通道与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有蒸汽通道经第二高温热交换器7和高温回热器12与高温热交换器6连通，压缩机3有蒸汽通道经高温回热器12与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有蒸汽通道与膨胀机1连通，冷凝器8还有冷凝液管路经第二循环泵5与第二蒸发器10连通之后第二蒸发器10再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有低压蒸汽通道经高温回热器12和蒸发器9与第二高温热交换器7连通，第二高温热交换器7还有低压蒸汽通道分别与压缩机3和冷凝器8连通；高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10还分别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1连接压缩机3并传输动力。
(2)流程上，冷凝器8的第一路冷凝液经循环泵4升压进入蒸发器9，吸热升温、汽化和过热，流经第二膨胀机2降压作功，流经第二高温热交换器7和高温回热器12逐步吸热并升温，之后进入高温热交换器6吸热升温；压缩机3排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温，之后进入高温热交换器6吸热升温；冷凝器8的第二路冷凝液经第二循环泵5升压进入第二蒸发器10，吸热升温、汽化和过热，之后经中间进汽通道进入膨胀机1降压作功，高温热交换器6排放的蒸汽进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的低压蒸汽，流经高温回热器12、蒸发器9和第二高温热交换器7逐步放热并降温，之后分成两路——第一路进入压缩机3升压升温，第二路进入冷凝器8放热并冷凝；热源介质通过高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷，膨胀机1和第二膨胀机2向压缩机3和外部提供动力，形成联合循环动力装置。
图4所示的联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器、第三膨胀机和高温回热器所组成；冷凝器8有冷凝液管路经循环泵4与蒸发器9连通之后蒸发器9再有蒸汽通道与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有蒸汽通道经第二高温热交换器7和高温回热器12与高温热交换器6连通，压缩机3有蒸汽通道经高温回热器12与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有蒸汽通道与膨胀机1连通，冷凝器8还有冷凝液管路经第二循环泵5与第二蒸发器10连通之后第二蒸发器10再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有低压蒸汽通道经高温回热器12和蒸发器9与第二高温热交换器7连通，第二高温热交换器7还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机3连通和经第三膨胀机11与冷凝器8连通；高温热交换器6和第二蒸发器10还分别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1连接压缩机3并传输动力。
(2)流程上，冷凝器8的第一路冷凝液经循环泵4升压进入蒸发器9，吸热升温、汽化和过热，流经第二膨胀机2降压作功，流经第二高温热交换器7和高温回热器12逐步吸热并升温，之后进入高温热交换器6吸热升温；压缩机3排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温，之后进入高温热交换器6吸热升温；冷凝器8的第二路冷凝液经第二循环泵5升压进入第二蒸发器10，吸热升温、汽化和过热，之后经中间进汽通道进入膨胀机1降压作功，高温热交换器6排放的蒸汽进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的低压蒸汽，流经高温回热器12、蒸发器9和第二高温热交换器7逐步放热并降温，之后分成两路——第一路进入压缩机3升压升温，第二路流经第三膨胀机11降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝；热源介质通过高温热交换器6和第二蒸发器10提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机11向压缩机3和外部提供动力，形成联合循环动力装置。
图5所示的联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的联合循环动力装置中，增加低温回热器和第三循环泵，将冷凝器8有冷凝液管路经循环泵4与蒸发器9连通调整为冷凝器8有冷凝液管路经循环泵4与低温回热器13连通，压缩机3增设中间抽汽通道与低温回热器13连通，低温回热器13再有冷凝液管路经第三循环泵14与蒸发器9连通。
(2)流程上，冷凝器8的第一路冷凝液经循环泵4升压进入低温回热器13，与来自压缩机3的抽汽混合吸热并升温，抽汽与冷凝液混合之后放热并冷凝；低温回热器13的冷凝液经第三循环泵14升压进入蒸发器9，吸热升温、汽化和过热，流经第二膨胀机2降压作功，流经第二高温热交换器7吸热升温，之后进入高温热交换器6吸热升温，压缩机3排放的蒸汽进入高温热交换器6吸热升温；冷凝器8的第二路冷凝液经第二循环泵5升压进入第二蒸发器10，吸热升温、汽化和过热，之后经中间进汽通道进入膨胀机1降压作功，高温热交换器6排放的蒸汽进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的低压蒸汽流经蒸发器9和第二高温热交换器7逐步放热并降温，之后分成两路——第一路进入压缩机3升压升温，第二路进入冷凝器8放热并冷凝；进入压缩机3的低压蒸汽升压升温到一定程度之后又分成两路——第一路经中间抽汽通道进入低温回热器13，第二路继续升压升温；热源介质通过高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷，膨胀机1和第二膨胀机2向压缩机3和外部提供动力，形成联合循环动力装置。
图6所示的联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的联合循环动力装置中，增加新增回热器和新增循环泵，将冷凝器8有冷凝液管路经第二循环泵5与第二蒸发器10连通调整为冷凝器8有冷凝液管路经第二循环泵5与新增回热器A连通，压缩机3增设中间抽汽通道与新增回热器A连通，新增回热器A再有冷凝液管路经新增循环泵B与第二蒸发器10连通。
(2)流程上，冷凝器8的第一路冷凝液经循环泵4升压进入蒸发器9，吸热升温、汽化和过热，流经第二膨胀机2降压作功，流经第二高温热交换器7吸热升温，之后进入高温热交换器6吸热升温，压缩机3排放的蒸汽进入高温热交换器6吸热升温；冷凝器8的第二路冷凝液经第二循环泵5升压进入新增回热器A，与来自压缩机3的抽汽混合吸热并升温，抽汽与冷凝液混合之后放热并冷凝；低温回热器13的冷凝液经新增循环泵B升压进入第二蒸发器10，吸热升温、汽化和过热，之后经中间进汽通道进入膨胀机1降压作功，高温热交换器6排放的蒸汽进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的低压蒸汽流经蒸发器9和第二高温热交换器7逐步放热并降温，之后分成两路——第一路进入压缩机3升压升温，第二路进入冷凝器8放热并冷凝；进入压缩机3的低压蒸汽升压升温到一定程度之后又分成两路——第一路经中间抽汽通道进入新增回热器A，第二路继续升压升温；热源介质通过高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷，膨胀机1和第二膨胀机2向压缩机3和外部提供动力，形成联合循环动力装置。
图7所示的联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器、第三膨胀机、第三循环泵和混合蒸发器所组成；冷凝器8有冷凝液管路经循环泵4与混合蒸发器15连通，膨胀机1有低压蒸汽通道经蒸发器9和第二高温热交换器7与混合蒸发器15连通，混合蒸发器15还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机3连通和经第三膨胀机11与冷凝器8连通，压缩机3还有蒸汽通道与高温热交换器6连通，冷凝器8还有冷凝液管路经第二循环泵5与蒸发器9连通之后蒸发器9再有蒸汽通道与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有蒸汽通道经第二高温热交换器7与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有蒸汽通道与膨胀机1连通，冷凝器8还有冷凝液管路经第三循环泵14与第二蒸发器10连通之后第二蒸发器10再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机1连通；高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10还分别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1连接压缩机3并传输动力。
(2)流程上，冷凝器8的第一路冷凝液经循环泵4升压进入混合蒸发器15，与来自第二高温热交换器7的低压蒸汽混合，吸热升温并汽化成饱和或过热蒸汽，之后分成两路——第一路进入压缩机3升压升温之后进入高温热交换器6吸热升温，第二路流经第三膨胀机11降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝；冷凝器8的第二路冷凝液经第二循环泵5升压进入蒸发器9，吸热升温、汽化和过热，流经第二膨胀机2降压作功，流经第二高温热交换器7吸热升温，之后进入高温热交换器6吸热升温；冷凝器8的第三路冷凝液经第三循环泵14升压进入第二蒸发器10，吸热升温、汽化和过热，之后经中间进汽通道进入膨胀机1降压作功，高温热交换器6排放的蒸汽进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的低压蒸汽流经蒸发器9和第二高温热交换器7逐步放热并降温，之后进入混合蒸发器15放热降温；热源介质通过高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机11向压缩机3和外部提供动力，形成联合循环动力装置。
图8所示的联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器、第三膨胀机、高温回热器、第三循环泵和混合蒸发器所组成；冷凝器8有冷凝液管路经循环泵4与混合蒸发器15连通，膨胀机1有低压蒸汽通道经高温回热器12、蒸发器9和第二高温热交换器7与混合蒸发器15连通，混合蒸发器15还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机3连通和经第三膨胀机11与冷凝器8连通，压缩机3还有蒸汽通道经高温回热器12与高温热交换器6连通，冷凝器8还有冷凝液管路经第二循环泵5与蒸发器9连通之后蒸发器9再有蒸汽通道与第二膨胀机2连通，第二膨胀机2还有蒸汽通道经第二高温热交换器7和高温回热器12与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有蒸汽通道与膨胀机1连通，冷凝器8还有冷凝液管路经第三循环泵14与第二蒸发器10连通之后第二蒸发器10再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机1连通；高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10还分别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1连接压缩机3并传输动力。
(2)流程上，冷凝器8的第一路冷凝液经循环泵4升压进入混合蒸发器15，与来自第二高温热交换器7的低压蒸汽混合，吸热升温并汽化成饱和或过热蒸汽，之后分成两路——第一路进入压缩机3升压升温，第二路流经第三膨胀机11降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝；冷凝器8的第二路冷凝液经第二循环泵5升压进入蒸发器9，吸热升温、汽化和过热，流经第二膨胀机2降压作功，流经第二高温热交换器7和高温回热器12逐步吸热并升温，之后进入高温热交换器6吸热升温；压缩机3排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温，之后进入高温热交换器6吸热升温；冷凝器8的第三路冷凝液经第三循环泵14升压进入第二蒸发器10，吸热升温、汽化和过热，之后经中间进汽通道进入膨胀机1降压作功，高温热交换器6排放的蒸汽进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的低压蒸汽流经高温回热器12、蒸发器9和第二高温热交换器7逐步放热并降温，之后进入混合蒸发器15放热降温；热源介质通过高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机11向压缩机3和外部提供动力，形成联合循环动力装置。
图9所示的联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图7所示的联合循环动力装置中，增加低温回热器和第四循环泵，将冷凝器8有冷凝液管路经第二循环泵5与蒸发器9连通调整为冷凝器8有冷凝液管路经第二循环泵5与低温回热器13连通，压缩机3增设中间抽汽通道与低温回热器13连通，低温回热器13再有冷凝液管路经第四循环泵16与蒸发器9连通。
(2)流程上，冷凝器8的第一路冷凝液经循环泵4升压进入混合蒸发器15，与来自第二高温热交换器7的低压蒸汽混合，吸热升温并汽化成饱和或过热蒸汽，之后分成两路——第一路进入压缩机3升压升温，第二路流经第三膨胀机11降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝；冷凝器8的第二路冷凝液经第二循环泵5升压进入低温回热器13，与来自压缩机3的抽汽混合吸热并升温，抽汽与冷凝液混合之后放热并冷凝；低温回热器13的冷凝液经第四循环泵16升压之后进入蒸发器9，吸热升温、汽化和过热，流经第二膨胀机2降压作功，流经第二高温热交换器7吸热升温，之后进入高温热交换器6吸热升温；进入压缩机3的低压蒸汽升压升温到一定程度之后又分成两路——第一路经中间抽汽通道进入低温回热器13放热并冷凝，第二路继续升压升温，之后进入高温热交换器6吸热升温；冷凝器8的第三路冷凝液经第三循环泵14升压进入第二蒸发器10，吸热升温、汽化和过热，之后经中间进汽通道进入膨胀机1降压作功，高温热交换器6排放的蒸汽进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的低压蒸汽流经蒸发器9和第二高温热交换器7逐步放热并降温，之后进入混合蒸发器15放热降温；热源介质通过高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机11向压缩机3和外部提供动力，形成联合循环动力装置。
图10所示的联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图7所示的联合循环动力装置中，增加新增回热器和新增循环泵，将冷凝器8有冷凝液管路经第三循环泵14与第二蒸发器10连通调整为冷凝器8有冷凝液管路经第三循环泵14与新增回热器A连通，压缩机3增设中间抽汽通道与新增回热器A连通，新增回热器A再有冷凝液管路经新增循环泵B与第二蒸发器10连通。
(2)流程上，冷凝器8的第一路冷凝液经循环泵4升压进入混合蒸发器15，与来自第二高温热交换器7的低压蒸汽混合，吸热升温并汽化成饱和或过热蒸汽，之后分成两路——第一路进入压缩机3升压升温，第二路流经第三膨胀机11降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝；进入压缩机3的低压蒸汽升压升温到一定程度之后又分成两路——第一路经中间抽汽通道进入新增回热器A放热并冷凝，第二路继续升压升温，之后进入高温热交换器6吸热升温；冷凝器8的第二路冷凝液经第二循环泵5升压进入蒸发器9，吸热升温、汽化和过热，流经第二膨胀机2降压作功，流经第二高温热交换器7吸热升温，之后进入高温热交换器6吸热升温；冷凝器8的第三路冷凝液经第三循环泵14升压进入新增回热器A，与来自压缩机3的抽汽混合吸热并升温，抽汽与冷凝液混合之后放热并冷凝；新增回热器A的冷凝液经新增循环泵B升压之后进入第二高温蒸发器11，吸热升温、汽化和过热，之后经中间进汽通道进入膨胀机1降压作功，高温热交换器8排放的蒸汽进入膨胀机1降压作功；膨胀机1排放的低压蒸汽流经蒸发器9和第二高温热交换器7逐步放热并降温，之后进入混合蒸发器15放热降温；热源介质通过高温热交换器6、蒸发器9和第二蒸发器10提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷，膨胀机1、第二膨胀机2和第三膨胀机11向压缩机3和外部提供动力，形成联合循环动力装置。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的联合循环动力装置，具有如下效果和优势：
(1)循环工质在低压下完成高温吸热，循环工质与高温热源之间温差损失小，有利于提高系统热效率和装置安全性。
(2)循环工质主要依靠冷凝相变过程实现低温放热，循环工质与环境之间的温差损失可控，有利于提高装置热效率。
(3)在高温区采取低压高温运行方式，解决传统蒸汽动力装置中热效率、循环介质参数与管材耐压耐温性能之间难以调和的矛盾，从而能够大幅度降低热源与循环介质之间的温差损失，大幅度提高装置热效率。
(4)底部循环分级进行，有利于减少温差不可逆损失，提供装置热效率。
(5)设备共用，增大底部循环——朗肯循环的吸热过程，提高装置热效率。
(6)采用单一工质，降低运行成本，提高热动装置调节的灵活性。
(7)共用高温膨胀机，减少核心设备数量，有利于降低系统投资和提高装置热效率。
(8)能够有效应对高温热源和变温热源，应对优质燃料和非优质燃料，适用范围广泛。
(9)在实现高热效率前提下，可选择低压运行，使装置运行的安全性得到较大幅度提高。
(10)能够简单、主动、安全、高效地实现企业装置热回收。
(11)应用于燃气-蒸汽联合循环下端，可有效提升其热效率。
(12)应用于燃煤热力系统时，能够保持传统蒸汽动力循环原有的优势——水蒸气作工质，工作参数范围宽广；根据实际，可选择工作在亚临界、临界、超临界或超超临界状态等。

Claims (10)

1.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器和第二蒸发器所组成；冷凝器(8)有冷凝液管路经循环泵(4)与蒸发器(9)连通之后蒸发器(9)再有蒸汽通道与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有蒸汽通道经第二高温热交换器(7)与高温热交换器(6)连通，压缩机(3)有蒸汽通道与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有蒸汽通道与膨胀机(1)连通，冷凝器(8)还有冷凝液管路经第二循环泵(5)与第二蒸发器(10)连通之后第二蒸发器(10)再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有低压蒸汽通道经蒸发器(9)与第二高温热交换器(7)连通，第二高温热交换器(7)还有低压蒸汽通道分别与压缩机(3)和冷凝器(8)连通；高温热交换器(6)和第二蒸发器(10)还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器(7)或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，蒸发器(9)或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(1)连接压缩机(3)并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机(1)连接压缩机(3)、循环泵(4)和第二循环泵(5)并传输动力。
2.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器和第三膨胀机所组成；冷凝器(8)有冷凝液管路经循环泵(4)与蒸发器(9)连通之后蒸发器(9)再有蒸汽通道与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有蒸汽通道经第二高温热交换器(7)与高温热交换器(6)连通，压缩机(3)有蒸汽通道与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有蒸汽通道与膨胀机(1)连通，冷凝器(8)还有冷凝液管路经第二循环泵(5)与第二蒸发器(10)连通之后第二蒸发器(10)再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有低压蒸汽通道经蒸发器(9)与第二高温热交换器(7)连通，第二高温热交换器(7)还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机(3)连通和经第三膨胀机(11)与冷凝器(8)连通；高温热交换器(6)和第二蒸发器(10)还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器(7)或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，蒸发器(9)或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(1)连接压缩机(3)并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机(1)连接压缩机(3)、循环泵(4)和第二循环泵(5)并传输动力。
3.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；冷凝器(8)有冷凝液管路经循环泵(4)与蒸发器(9)连通之后蒸发器(9)再有蒸汽通道与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有蒸汽通道经第二高温热交换器(7)和高温回热器(12)与高温热交换器(6)连通，压缩机(3)有蒸汽通道经高温回热器(12)与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有蒸汽通道与膨胀机(1)连通，冷凝器(8)还有冷凝液管路经第二循环泵(5)与第二蒸发器(10)连通之后第二蒸发器(10)再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有低压蒸汽通道经高温回热器(12)和蒸发器(9)与第二高温热交换器(7)连通，第二高温热交换器(7)还有低压蒸汽通道分别与压缩机(3)和冷凝器(8)连通；高温热交换器(6)和第二蒸发器(10)还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器(7)或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，蒸发器(9)或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(1)连接压缩机(3)并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机(1)连接压缩机(3)、循环泵(4)和第二循环泵(5)并传输动力。
4.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器、第三膨胀机和高温回热器所组成；冷凝器(8)有冷凝液管路经循环泵(4)与蒸发器(9)连通之后蒸发器(9)再有蒸汽通道与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有蒸汽通道经第二高温热交换器(7)和高温回热器(12)与高温热交换器(6)连通，压缩机(3)有蒸汽通道经高温回热器(12)与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有蒸汽通道与膨胀机(1)连通，冷凝器(8)还有冷凝液管路经第二循环泵(5)与第二蒸发器(10)连通之后第二蒸发器(10)再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有低压蒸汽通道经高温回热器(12)和蒸发器(9)与第二高温热交换器(7)连通，第二高温热交换器(7)还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机(3)连通和经第三膨胀机(11)与冷凝器(8)连通；高温热交换器(6)和第二蒸发器(10)还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器(7)或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，蒸发器(9)或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(1)连接压缩机(3)并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机(1)连接压缩机(3)、循环泵(4)和第二循环泵(5)并传输动力。
5.联合循环动力装置，是在权利要求1-4所述的任一一款联合循环动力装置中，增加低温回热器和第三循环泵，将冷凝器(8)有冷凝液管路经循环泵(4)与蒸发器(9)连通调整为冷凝器(8)有冷凝液管路经循环泵(4)与低温回热器(13)连通，压缩机(3)增设中间抽汽通道与低温回热器(13)连通，低温回热器(13)再有冷凝液管路经第三循环泵(14)与蒸发器(9)连通，形成联合循环动力装置。
6.联合循环动力装置，是在权利要求1-5所述的任一一款联合循环动力装置中，增加新增回热器和新增循环泵，将冷凝器(8)有冷凝液管路经第二循环泵(5)与第二蒸发器(10)连通调整为冷凝器(8)有冷凝液管路经第二循环泵(5)与新增回热器(A)连通，压缩机(3)增设中间抽汽通道与新增回热器(A)连通，新增回热器(A)再有冷凝液管路经新增循环泵(B)与第二蒸发器(10)连通，形成联合循环动力装置。
7.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器、第三膨胀机、第三循环泵和混合蒸发器所组成；冷凝器(8)有冷凝液管路经循环泵(4)与混合蒸发器(15)连通，膨胀机(1)有低压蒸汽通道经蒸发器(9)和第二高温热交换器(7)与混合蒸发器(15)连通，混合蒸发器(15)还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机(3)连通和经第三膨胀机(11)与冷凝器(8)连通，压缩机(3)还有蒸汽通道与高温热交换器(6)连通，冷凝器(8)还有冷凝液管路经第二循环泵(5)与蒸发器(9)连通之后蒸发器(9)再有蒸汽通道与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有蒸汽通道经第二高温热交换器(7)与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有蒸汽通道与膨胀机(1)连通，冷凝器(8)还有冷凝液管路经第三循环泵(14)与第二蒸发器(10)连通之后第二蒸发器(10)再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机(1)连通；高温热交换器(6)和第二蒸发器(10)还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器(7)或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，蒸发器(9)或还有热源介质通道与外部连通，混合蒸发器(15)或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(1)连接压缩机(3)并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机(1)连接压缩机(3)、循环泵(4)、第二循环泵(5)和第三循环泵(14)并传输动力。
8.联合循环动力装置，主要由膨胀机、第二膨胀机、压缩机、循环泵、第二循环泵、高温热交换器、第二高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器、第三膨胀机、高温回热器、第三循环泵和混合蒸发器所组成；冷凝器(8)有冷凝液管路经循环泵(4)与混合蒸发器(15)连通，膨胀机(1)有低压蒸汽通道经高温回热器(12)、蒸发器(9)和第二高温热交换器(7)与混合蒸发器(15)连通，混合蒸发器(15)还有低压蒸汽通道分别直接与压缩机(3)连通和经第三膨胀机(11)与冷凝器(8)连通，压缩机(3)还有蒸汽通道经高温回热器(12)与高温热交换器(6)连通，冷凝器(8)还有冷凝液管路经第二循环泵(5)与蒸发器(9)连通之后蒸发器(9)再有蒸汽通道与第二膨胀机(2)连通，第二膨胀机(2)还有蒸汽通道经第二高温热交换器(7)和高温回热器(12)与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有蒸汽通道与膨胀机(1)连通，冷凝器(8)还有冷凝液管路经第三循环泵(14)与第二蒸发器(10)连通之后第二蒸发器(10)再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机(1)连通；高温热交换器(6)和第二蒸发器(10)还分别有热源介质通道与外部连通，第二高温热交换器(7)或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，蒸发器(9)或还有热源介质通道与外部连通，混合蒸发器(15)或还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(1)连接压缩机(3)并传输动力，形成联合循环动力装置；其中，或膨胀机(1)连接压缩机(3)、循环泵(4)、第二循环泵(5)和第三循环泵(14)并传输动力。
9.联合循环动力装置，是在权利要求7-8所述的任一一款联合循环动力装置中，增加低温回热器和第四循环泵，将冷凝器(8)有冷凝液管路经第二循环泵(5)与蒸发器(9)连通调整为冷凝器(8)有冷凝液管路经第二循环泵(5)与低温回热器(13)连通，压缩机(3)增设中间抽汽通道与低温回热器(13)连通，低温回热器(13)再有冷凝液管路经第四循环泵(16)与蒸发器(9)连通，形成联合循环动力装置。
10.联合循环动力装置，是在权利要求7-9所述的任一一款联合循环动力装置中，增加新增回热器和新增循环泵，将冷凝器(8)有冷凝液管路经第三循环泵(14)与第二蒸发器(10)连通调整为冷凝器(8)有冷凝液管路经第三循环泵(14)与新增回热器(A)连通，压缩机(3)增设中间抽汽通道与新增回热器(A)连通，新增回热器(A)再有冷凝液管路经新增循环泵(B)与第二蒸发器(10)连通，形成联合循环动力装置。
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