CN1179367C - 混合媒体循环发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可达到比现有发电设备具有非常高效率的混合媒体循环发电设备，其包括具有由水蒸气驱动的汽轮机的水蒸气系统及具有由从汽轮机的排气加热的气体状混合媒体驱动的混合媒体透平的混合媒体系统，混合媒体由高压分离装置及中压分离装置进行蒸馏分离，在混合媒体透平的前后低沸点成分的浓度发生变化，从混合媒体透平的排气由第1凝液装置进行冷却、凝聚，冷凝液在第1和第2冷凝液加热装置中被加热，由高压分离装置的分离蒸气驱动混合媒体透平。从中压分离装置的分离蒸气在第2冷凝液上被冷却、凝聚后输送给凝水器。

Description

混合媒体循环发电设备

本发明是关于混合媒体循环发电设备，特别是关于包括具有水蒸气驱动的汽轮机的水蒸气系统及具有混合媒体驱动的混合媒体透平的混合媒体系统的混合媒体循环发电设备。

现有的发电设备例如有核能发电站(沸水型核反应堆、压水型核反应堆等)、火力发电站(石油、煤炭、液化天然气等)，其中的一例，在图19中表示沸水型核能发电站(以下称“BWR”)的概略图。

如图19所示，现有的BWR具有热源核反应堆200，在该核反应堆200中，由轻水构成的冷却材料被加热后生成水蒸气。在核反应堆200中生成的水蒸气是饱和蒸气。所生成的水蒸气通过主蒸气管201送给高压汽论机202，驱动该高压汽论机202。

在高压汽论机202的下流端设置有汽水分离再热器203，该汽水分离再热器203连接到从主蒸气管201分支的加热蒸气配管204和从高压汽轮机202引出的抽气配管206上。从高压汽轮机202的排气送到汽水分离再热器203进行汽水分离，同时通过加热蒸气配管204和抽气配管206，通过送到汽水分离再热器203的高压水蒸气进行加热。

从由汽水分离再热器203加热的高压汽轮机202的排气成为过热蒸气，该过热蒸气送给低压汽轮机205，驱动低压汽轮机205。高压汽轮机202和低压汽轮机205由同轴连结，同时这些汽轮机以同轴连结在发电机207上。因此，当高压汽轮机202和低压汽轮机205由水蒸气驱动时，发电机207被驱动，进行发电。

在低压汽轮机205的下流端设置有凝水器208，在该凝水器208上通过循环水泵(图中未画出)供给海水。从低压汽论机205的排气送给凝水器208，通过在凝水器208内部循环的海水被冷却变为冷凝水。在凝水器208的下流端设置有凝水器209，在该凝水器209的下流端，串行设置了多级低压给水加热器210。

进而，在低压给水加热器210的下流端设置有透平驱动型或电动型的给水泵211，在该给水泵211的下流端设置有高压给水加热器212。在该高压给水加热器212上连接高压汽轮机202引出的抽气配管213、汽水分离再热器203引出的蒸气配管214及泄水配管215。另外，在低压给水加热器210上连接从高压给水加热器212引出的泄水管216和从低压汽轮机205引出的抽气配管217。

而且，从凝水器208来的冷凝水通过冷凝水泵209升压后送给低压给水加热器210，通过泄水管216和抽气配管217所供给的排泄水和水蒸气进行加热的同时被升压。被加热升压的冷凝水通过给水泵211进一步升压送给高压给水加热器212，通过抽气配管213、蒸气配管214及泄水配管215所供给的水蒸气和排泄水进一步加热成为适当的过冷度。这样变为适当过冷度的冷凝水通过核反应堆给水配管218送给核反应堆200，在核反应堆被加热后变为水蒸气，再次通过主蒸气管201送给高压汽轮机202。

但是，上述的现有发电设备由于是利用可凝聚的蒸气(水蒸气)的朗肯循环(ランキンサイクル)进行发电的，所以提高其热效率是极其困难的。特别是由于在核能发电中像火力发电那样生成过热蒸气很困难，而是使用饱和蒸气，因此与火力发电相比热效率比较低。

从而，在核能发电中提高热效率是一个重要课题，但由于有种种限制所以还未充分解决。例如在上述的BWR及压水型核能发电站(PWR)中通过约280℃的水蒸气驱动透平，这时的热效率为33％左右，与能达到40％以上热效率的火力发电相比是相当差的。

为了提高BWR的热效率，只要提高核反应堆出口水蒸气的温度和压力，使朗肯循环的效率提高就可以了，但是问题是当在现在的饱和蒸气循环中提高水蒸气的温度和压力时，堆芯的热性能就会恶化，要提高耐压性能必须增大压力容器和冷却材料配管壁的厚度。

为了提高核能发电的热效率，也可考虑在核反应堆上通过生成过热蒸气只提高水蒸气的温度，但是这样的问题是就必须对堆芯等的设计从现有基础大幅度变更，使结构复杂，核反堆的控制变得困难。

另外，核能发电时，由于在透平入口的蒸气条件是饱和蒸气。所以在其膨胀过程中将产生大量的汽水，需要对该汽水采取措施。特别是在低压汽轮机中为了防止透平的腐蚀等，需要在其背翼上采用带有水分流通槽的汽水分离翼，以及配置从透平外罩高效排出汽水的机构、或者采取配置由铬钼钢构成的排出汽水用配管的高成本措施。

另外，在核能发电中的低压汽轮机，由于通常是在38mmHg左右的真空度下运转，所以为了使膨胀做功变换成透平的旋转能量，必须使装置大型化，而且对凝水器来说为了提高其气密性、维持其真空度就必须采用高成本的结构。

作为核反应堆的冷却材料从理论上也可以使用比水的沸点还低的媒体代替现在的水(轻水)。但是这样低沸点媒体例如氨水对射线的安全性极低，将由堆芯发出的射线分解，产生有害物质，出现促进核反应堆机器的腐蚀的问题，为了处理射线分解气体还必须大规模的增加机器，实际上低沸点媒体是不可能作为核反应的冷却材料使用的。

本发明考虑了上述的种种问题，其目的在于提供一种可以达到比现有发电设备还要有非常高的热效率的混合媒体循环发电设备。

为达到上述目的本发明采取以下技术方案：

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

具有水蒸气系统及混合媒体系统，其中所述水蒸气系统包括：

为了生成水蒸气的热源、通过由热源生成的水蒸气进行驱动的汽轮机、使从该汽轮机的排气凝聚生成冷凝水的凝水器、及将由该凝水器所生成的冷凝水输送给上述热源的冷凝水输送装置；

混合媒体系统包括：

在从上述汽轮机的排气和混合媒体之间进行热交换的热交换装置、将在该热交换装置中被加热的混合媒体分离为液体和气体的高压分离装置、通过由该高压分离装置所分离的气体状混合体进行驱动的混合媒体透平、使从该混合媒体透平的排气凝聚生成第1冷凝液的第1凝液装置、分别对第1凝液的一个分流和另一个分流进行加热的第1冷凝液加热装置和第2冷凝液加热装置、将由上述第1凝液装置所生成的第1冷凝液输送给上述第1和第2冷凝液加热装置的第1冷凝液输送装置、使由高压分离装置所分离的液体状混合媒体减压的减压装置、使由该减压装置减压的混合媒体及由上述第1和第2冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液进行混合的第1混合装置、将该第1混合装置所混合的混合媒体分离为液体和气体的中压分离装置、对由上述中压分离装置所分离的液体状混合媒体进行冷却的冷凝液冷却装置、使上述冷凝液冷却装置冷却的液体状的混合媒体与从上述混合媒体透平的排气在上述第1凝液装置的上流端进行混合吸收的第2混合装置、对由上述中压分离装置分离的气体状混合媒体进行冷却生成第2冷凝液的第2凝液装置、及将由该第2凝液装置所生成的第2冷凝液输送给上述凝水器的第2冷凝液输送装置。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：上述第2混合装置是将多个喷射器按规定的排列配置形成的喷射器式吸收器。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：上述喷射式吸收器具有被混合的混合媒体流入的入口空间，被混合的混合媒体流出的出口空间，通过通气管将上述入口空间上述出口空间连通。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：上述第1混合装置具有在上述中压分离装置上一体化设置的喷射器，利用上述喷射器的出口动压力，在上述中压分离装置的主体容器内部形成混合媒体的循环流，所形成的循环流被上述喷射器吸收。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：上述冷凝液冷却装置具有在上述中压分离装置的主体容器内部所设置的热交换部，在上述热交换部的内部流动着第1冷凝液的分流，在上述热交换部内被加热的第1冷凝液的分流在上述喷射器的入口侧放出，与从上述高压分离装置被减压的液体状混合体混合。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

具有水蒸气系统及混合媒体系统，其中

水蒸气系统包括：

为了生成水蒸气的热源、通过由热源生成的水蒸气进行驱动的汽轮机、使从该汽轮机的排气凝聚生成冷凝水的凝水器、及将由该凝水器所生成的冷凝水输送给上述热源的冷凝水输送装置；

混合媒体系统包括：

在从上述汽轮机的排气和混合媒体之间进行热交换的热交换装置、将在该热交换装置中被加热的混合媒体分离为液体和气体的高压分离装置、通过由该高压分离装置所分离的气体状混合体进行驱动的混合媒体透平、使从该混合媒体透平的排气凝聚生成第1冷凝液的第1凝液装置、对第1冷凝液的一个分流进行加热的冷凝液加热装置、为了对上述高压分离装置所分离的液体状混合媒体减压的减压装置、由该减压装置所减压的混合媒体和由上述冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液的一个分流进行混合的第1混合装置、将该第1混合装置所混合的混合媒体分离为液体和气体的中压分离装置、对由上述中压分离装置所分离的液体状混合媒体进行冷却的冷凝液冷却装置、使由上述冷凝液冷却装置冷却的液态状混合媒体与从上述混合媒体透平的排气在上述第1凝液装置的上流端进行混合吸收的第2混合装置、对由上述中压分离装置分离的气体状混合媒体与第1冷凝液的另一个分流进行混合的同时由系统外进入的冷却媒体进行冷却生成第2冷凝液的第2凝液装置、将由上述第1凝液装置生成的第1冷凝液输送给上述冷凝液加热装置及上述第2凝液装置的第1冷凝液输送装置、及将由上述第2凝液装置所生成的第2凝液输送给上述凝水器的第2凝液输送装置。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：通过连结上述高压分离装置和上述减压装置的配管途中分支的分支配管，使上述高压分离装置所分离的液体状的混合媒体流入到上述热交换装置中。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：使由上述高压分离装置所分离的液体状混合媒体不是输送给上述中压分离装置，而是通过还流配管合流到第2冷凝液中后流入到上述热交换装置中，同时，在上述还流配管的途中设置了为在上述中压分离装置的上流端对第1冷凝液加热的还流端热交换部。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：上述还流端热交换部设置在上述中压分离装置的内部。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：具有水蒸气系统及混合媒体系统，其中

水蒸气系统包括：

为了生成水蒸气的热源，通过该热源生成的水蒸气进行驱动的汽轮机、在从该汽轮机的排气与液体状的混合媒体之间进行热交换，使上述汽轮机的排气凝聚生成冷凝水的同时使上述液体状的混合媒体蒸发生成气体状的混合媒体的凝水·蒸发器、及由该凝水·蒸发器所生成的冷凝水输送给上述热源的冷凝水输送装置。

混合媒体系统包括：

通过由上述凝水·蒸发器所生成的气体状的混合媒体进行驱动的混合媒体透平、使从该混合媒体透平的排气凝聚生成第1冷凝液的第1凝液装置，分别对第1冷凝液的一个分流和另一个分流进行加热的第1冷凝液加热装置和第2冷凝液加热装置、将由上述第1凝液装置所生成的第1冷凝液输送给上述第1和第2冷凝液加热装置的第1冷凝液输送装置、使由上述第1和第2冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液与上述凝水·蒸发器来的液体状混合媒体之间通过热交换进行再加热的第3冷凝液加热装置、使通过该第3冷凝液加热装置加热的混合媒体分离为液体和气体的中压分离装置、为了对由上述中压分离装置所分离的液体状混合媒体进行冷却的冷凝液冷却装置、使由上述冷凝液冷却装置所冷却的液体状混合媒体与上述混合媒体透平的排气在上述第1凝液装置的上流端进行混合吸收的混合装置、对由上述中压分离装置所分离的气体状混合媒体进行冷却生成第2冷凝液的第2凝液装置、及将由该第2凝液装置所生成的第2冷凝液输送给凝水·蒸发器的第2凝液输送装置。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：上述凝水·蒸发器在上述第2冷凝液流入的入口端具有喷射器式混合器。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：使由上述第1冷凝液加热装置和上述第2冷凝液加热装置加热的述第1冷凝液的一个分流和另一个分流进行混合的喷射器式混合器在上述中压分离装置中一体化设置，利用上述喷射式混合器的出口动压力，在上述中压分离装置的主体容器内部形成混合媒体的循环流，所形成的循环流被上述喷射器式混合体吸收。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：上述冷凝液冷却装置具有上述中压分离装置主体容器内部所设置的热交换部，在上述热交换部的内部流动着第1冷凝液的一个分流，在上述热交换部内被加热的第1冷凝液的一个分流在上述喷射器式混合器的入口侧放出，与由上述第1冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液的另一个分流进行混合。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

还具有：设置在上述混合媒体透平和上述第2混合装置之间、并使在上述第2冷凝液加热装置的前面被分流的第1冷凝液通过上述混合媒体透平的排气进行加热的利用透平排气的冷凝液加热装置；及使由上述利用透平排气的冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液分离为液体和气体的增加的中压分离装置；

在将上述增加的中压分离装置所分离的液体状混合媒体输送给上述第2混合装置的同时，将由上述增加的中压分离装置所分离的气体状混合媒体输送给上述第1冷凝液加热装置，还使由上述第1和第2冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液在上述第1混合装置的前面进行分流，与上述第2冷凝液一起输送给上述凝水器。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

具有水蒸气系统及混合媒体系统，其中

水蒸气系统包括：

为了生成水蒸气的热源、通过由热源生成的水蒸气进行驱动的汽轮机、使从该汽轮机的排气凝聚生成冷凝水的凝水器、及将由该凝水器所生成的冷凝水输送给上述热源的冷凝水输送装置；

混合媒体系统包括：

在从上述汽轮机的排气和混合媒体之间进行热交换的热交换装置、将在该热交换装置中被加热的混合媒体分离为液体和气体的高压分离装置、通过由该高压分离装置所分离的气体状混合媒体进行驱动的混合媒体透平、使从该混合媒体透平的排气凝聚生成混合媒体的冷凝液的第1凝液装置、对混合媒体的冷凝液进行加热的冷凝液加热装置、将混合媒体的冷凝液从上述第1凝液装置输送给上述冷凝液加热装置的冷凝液输送装置、对由上述高压分离装置所分离的液体状混合媒体进行减压的第1减压装置、对由上述冷凝液加热装置加热的混合媒体的冷凝液的一个分流进行减压的第2减压装置、使由上述第1和第2减压装置减压的混合媒体相互混合的第1混合装置、将由该第1混合装置所混合的混合媒体分离为液体和气体的中压分离装置、对由上述中压分离装置分离的液体状混合媒体进行冷却的冷凝液冷却装置、及使由上述冷凝液冷却装置冷却的液体状混合媒体与从上述混合媒体透平的排气在上述第1冷凝装置的上流端进行混合吸收的第2混合装置，将由上述中压分离装置所分离的气体状混合媒体引导到上述混合媒体透平的中段，同时将由上述冷凝液加热装置所加热的混合媒体冷凝液的另一个分流输送给上述凝水器。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：在上述混合媒体系统中流动的混合媒体中，添加使低沸点成分浓度低的混合媒体和从上述混合媒体透平的排气间促进混合的添加剂。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：在流入到上述热交换装置中的混合媒体中，投入了使混合媒体的沸点上升的增加媒体。

本发明的混合媒体循环发电设备，其特征在于：上述混合媒体是包含氨和水的混合媒体，上述热源的温度为从约90℃至约200℃，氨浓度的浓度比为从约0.7至约0.95mol/mol。

本发明的效果：

根据上述本发明的混合媒体循环发电设备，由于设置了具有蒸汽透平的水蒸汽系统和具有混合媒体透平的混合媒体系统，并通过蒸汽透平的排放气体加热混合媒体的同时在混合媒体透平前后增减混合媒体中低沸点成分的浓度(丰度比)，所以，相对于传统的发电设备，可以大幅度地提高热效率。

以下参照附图，详细说明本发明的实施例：

图1是本发明第1实施例的混合媒体循环发电设备系统图。

图2是本发明第2实施例的混合媒体循环发电设备中喷射器式吸收器的纵向剖面图。

图3是图2中A-A向视图。

图4是本发明第2实施例的混合媒体循环发电设备中BWR式中压分离器纵向剖面图。

图5是本发明第2实施例的混合媒体循环发电设备的系统图(部分从略)

图6是本发明第3实施例的混合媒体循环发电设备的系统图(部分从略)

图7是本发明第4实施例的混合媒体循环发电设备的系统图(部分从略)

图8是本发明第4实施例的一个改型例的混合媒体循环发电设备系统图(部分从略)。

图9是本发明第5实施例的混合媒体循环发电设备的系统图(部分从略)。

图10是本发明第5实施例的一个改型例的混合媒体循环发电设备系统图(部分从略)。

图11是本发明第5实施例的一个改型例的混合媒体循环发电设备中BWR式中压分离器的纵向剖面图。

图12是本发明第6实施例的一个改型例的混合媒体循环发电设备系统图(部分从略)。

图13是本发明第6实施例的混合媒体循环发电设备中BWR式冷凝·蒸发器的纵向剖面图。

图14是本发明第6实施例的混合媒体循环发电设备中BWR式冷凝·蒸发器一个改型例的纵向剖面图。

图15是本发明第6实施例的混合媒体循环发电设备中BWR式冷凝·蒸发器另一个改型例的纵向剖面图。

图16是本发明第7实施例的一个改型例的混合媒体循环发电设备系统图(部分从略)。

图17是本发明第8实施例的一个改型例的混合媒体循环发电设备系统图(部分从略)。

图18是本发明第9实施例的一个改型例的混合媒体循环发电设备系统图(部分从略)。

图19是传统发电设备的一个例子，即沸腾水型原子能发电站的系统图。

第1实施例

下面参照图1对本发明的混合媒体循环发电设备的第1实施例进行说明。

本实施例的混合媒体循环发电设备具有利用水蒸气进行发电的水蒸气系统及利用混合媒体进行发电的混合媒体系统。

图1是表示本实施例的混合媒体循环发电设备的系统图。图1中的标号1表示对由轻水构成的冷却材料进行加热生成的核反应堆(热源)1，该核反应堆1的出口端通过主蒸气管2连接到高压汽轮机3的入口端。高压汽轮机3同轴连结到发电机4上。

高压汽轮机3的出口端通过排气配管5连接到凝水器6的入口端，凝水器6的出口端通过冷凝水配管7连接到高压给水加热器8的入口端，在冷凝水配管7的途中设置有透平驱动型或电动型给水泵(冷凝水输送装置)9。

高压给水加热器8的出口端通过核反应堆给水配管10连接到核反应堆的入口侧。另外，在高压给水加热器8上分别连接有从高压汽轮机3送出抽气的高压透平抽气配管11及将排泄水送给凝水器6的排泄配管12

在凝水器6的内部设置有热交换部(热交换装置)13，在该热交换部13的内部流动着高压汽轮机3的排气。另一方面，在凝水器2的内部流动着混合媒体，在热交换部13中高压汽轮机3的排气和混合媒体之间进行热交换，进行排气的冷却及混合媒体的加热。

此处，在凝水器6内的混合媒体是包含二种以上成份的媒体，构成该媒体的多数成分中至少一种成分是由比水的沸点还低的成分(低沸点成分)构成。混合媒体的具体例子例如包含水和氨的混合物。

凝水器6的出口端通过配管14连接到高压分离器(高压分离装置)15，高压分离器15通过配管16连接到混合媒体透平17的入口端。混合媒体透平17同轴连结在高压汽轮机3及发电机4上。

混合媒体透平17的出口端通过排气配管18连接到吸收器(第2混合装置)37的入口端，吸收器37的出口端通过配管38连接到凝液器(第1凝液装置)19的入口端。在凝液器19的内部设置有热交换部20，在该热交换部20中流动着冷却用的海水39。

凝液器19的出口端通过配管21连接到中压泵(第1冷凝液输送装置)23的入口端。中压泵23的出口端通过配管24连接到第1冷凝液加热器(第1加热装置)25内的热交换部(第2凝液装置)29的入口端，同时通过合流到配管24途中的配管40连接到第2冷凝液加热器(第2冷凝液加热装置)22内的热交换部(冷凝液冷却装置)33的入口端。

第1冷凝液加热器25内的热交换部29的出口端通过配管42连接到混合器(第1混合装置)43的出口端，第2冷凝液加热器22内的热交换部33的出口端也通过由配管42的分支配管41连接到混合器43的入口端。

为了将由高压分离15分离的液体状混合媒体送给混合器43，混合器43通过配管36连接到高压分离器15的下部，在配管36的途中装有减压阀(减压装置)139。混合器43的出口端通过配管26连接到中压分离器(中压分离装置)27。

为了将由中压分离器27分离的液体状的混合媒体送给第2冷凝液加热器22，第2冷凝液加热器22通过配管32连接到中压分离器27的下部。第2冷凝液加热器22通过配管34连接到吸收器37上，在配管34的途中装有减压阀35。

在中压分离器27的上部连接有将蒸发的气体状混合媒体输送给第1冷凝液加热器25的配管28，该配管28连接到第1冷凝液加热器25的入口端。在第1冷凝液加热器25的下部连接有将热交换器29所冷却凝聚的混合媒体输送给凝水器6的配管30，该配管30连接到凝水器6的入口端。在配管30的途中设置有对混合媒体升压的高压泵(第2冷凝液输送装置)31。

下面对本实施例的混合媒体循环发电设备的作用进行说明。

由轻水构成的冷却材料，在核反应堆1中被加热后形成饱和状态的水蒸气，该水蒸气经过主蒸气管2输送给高压汽轮机3，高压汽轮机3及发电机4被驱动，进行发电。从高压汽轮机3的排气经过排气管5在凝水器6内的热交换部13内流动，通过与混合媒体的热交换，冷却变成冷凝水。此处热交换部13的内部压力可以为1个大气压左右或在此以上。

在凝水器6中生成的冷凝水通过给水泵9升压后，经过冷凝水配管7送给高压给水加热器8。输送给高压给水加热器8的冷凝水通过从高压汽轮机抽气配管11的抽气进行加热，变成适当过冷度后经过核反应堆给水配管10还流到核反应堆1。

另一方面，在凝水器6中，通过与高压汽轮机3的排气间的热交换进行加热后的混合媒体，变成沸腾的二相流后经过配管14送到高压分离器15。送到高压分离器15的混合媒体被蒸馏分离为由液体构成的液相部及由汽水分离的加热蒸气构成的气相部，形成气相部的混合媒体的过热蒸气提高了其低沸点成分的浓度(存在比)，例如低沸点成分的质量分率达到0.85。

包含很多的高压分离器15所分离的低沸点成分的过热蒸气经过配管16送到混合媒体透平17，进行膨胀做功后驱动混合媒体透平17。此处，在混合媒体17的入口部上的蒸气条件例如温度是190℃压力是10Mpa左右，通过下述的高压泵31进行升压。

由于混合媒体透平17与高压汽轮机3及发电机4同轴连结，所以混合媒体透平17的旋转能量在发电机4中变成电能，进行发电。

在混合媒体透平17中结束做功的混合媒体的排气经过排气配管18后送到吸收器37。在该吸收器37中，混合媒体的排气经过配管34及减压阀35从第2冷凝液加热器22送入的低沸点成分浓度极低，例如混合吸收质量分率为0.6左右的混合媒体。

这样，低沸点成分的质量分率在混合前(透平入口条件)是0.85左右，但在混合后降低到0.3左右。此处对从混合媒体透平17的排气进行混合吸收的混合媒体在中压分离器27中被蒸馏分离的液相部的混合媒体经过配管32送到第2冷凝液加热器22，与在热交换部33的内部流动的第1冷凝液间的热交换而被冷却，经过配管34及减压阀35进行压力调整。

这样，从混合媒体透平17的排气在混合吸收成低沸点成分浓度极低的混合媒体之后，经过配管38送凝液器19，通过与在凝液器19的热交换部20内流动的通常温度的海水39间的热交换进行冷却凝聚成液体。此处从混合媒体透平17的排气与低沸点成分浓度极低的混合媒体混合吸收，低沸点成分的质量成分降低到0.3左右，所以凝液器19的内部压力可以维持压力100kPa左右即大气压的程度。

而且通过使混合媒体透平17入口部的蒸气条件按上述那样使温度为190℃、压力为10MPa，就可以使混合媒体透平17的热落差极为加大。

在凝液器19凝聚成为液体的混合媒体(第1冷凝液)通过中压泵23升压到1MPa左右的中压，经过配管24及配管40分别流入第1和第2冷凝液加热器25、22的热交换部29、33中。

流入到第1冷凝液加热器25内的热交换部29的第1冷凝液的一个分流与从中压分离器27经过配管28送入的高温的混合媒体蒸气之间进行热交换，这样在第1冷凝液升温的同时，高温的混合媒体从蒸气凝聚成液体。另一方面，在第2冷凝液加热器22中，通过从中压分离器27经过配管32送入的高温混合媒体的液体，使在热交换部33内流动的第1冷凝液的另一分流被加热。

通过第1和第2冷凝液加热器25、22升温的第1冷凝液各分流相互合流后流入混合器43，在该混合器43中与从高压分离器15来的高温液体状被减压后的混合媒体进行混合后进一步加热，可提高形成二相流中的气相部的蒸气比例。

在混合器43中被进一步升温的二相流混合媒体经过配管26流入中压分离器27中。中压分离器27其温度维持在135℃左右，其内部的混合媒体被蒸馏分离成液相部和气相部。而且形成气相部的蒸气的低沸点成分的质量分率为0.73左右，而形成液相部的液体的低沸点成分的质量分率为0.16左右。

由中压分离器27被蒸馏分离的蒸气经过配管28流入到第1冷凝液加热器25中，通过与在热交换器29内流动的第1冷凝液之间的热交换，冷却到40℃左右，凝聚成液体变成冷凝液(第2冷凝液)。而且，第1冷凝液加热器25内的第2冷凝液通过高压泵31升压到超过10MPa，经过配管30送到凝水器6。

被送到凝水器6的第2冷凝液，与在凝水器6的热交换部13内流动的高压汽轮机3的排气之间进行热交换，被加热到190℃左右。被加热的第2冷凝液沸腾成为二相流，经过配管14还流到高压分离器15中。

如上所述，本实施例的混合媒体循环发电设备由水蒸气系统和混合媒体系统的两个系统进行发电，作为混合媒体使用包含有比水的沸点还低的成分，而且设置有高压分离器15和中压分离器27，在混合媒体透平17的前后通过对混合媒体中的低沸点成分的浓度(丰度)进行增减，使混合媒体透平17的入口部蒸气条件达到最佳，同时可以确保充分的背压，所以由混合媒体的蒸气产生的混合媒体透平17的驱动力增大，与一般朗肯循环相比可以大幅度提高热效率。

并且，在本实施例中由于设置了高压和中压二级的分离器15、17，所以可以使在混合媒体透平17前后的低沸点成分的浓度差增大。为此，当混合媒体透平17的入口部蒸气温度为190℃，在凝液器19的热交换部20内部流动的冷却媒体中使用通常温度的海水时，可以使混合媒体系统自身的热效率提高到34％左右，而作为包括水蒸气系统在内的发电设备整体可以达到41％左右的热效率。

因此，例如在现有的BWR(热效率33％左右)中当使用本实施例时，在现行的110万kW级发电站上就可以进行135万kW级的发电。

根据本实施例的混合媒体循环发电设备，混合媒体透平17的背压可以达到1个大气压左右或更高，所以可以使混合媒体透平17的膨胀段缩小，使透平小型化，同时可以不需要采取凝液器19的高真空措施，能够降低制造成本。

另外，混合媒体透平17不必像现有BWR的低压汽轮机那样在背翼上设置除去汽水的槽、设置使汽水从透平外罩高效排除的结构及设置由高价的铬钼钢构成的排出汽水用的配管，从而可以进一步降低制造成本。

另外在凝水器6中也与凝液器19一样可以达到1个大气压左右或更高，所以不必采取高真空措施，从而可大幅度削减制造成本。

核反应堆1的冷却材料中由于与现有技术一样使用水(轻水)在水蒸气系统中进行发电，而在与水蒸器系统分离的混合媒体系统中使用混合媒体进行发电，所以不存在混合媒体被射线分解，不会出现因射线分解产生有害物质(腐蚀性物质)等问题。

上述的第1实施例及下述的各实施例是将核反应堆1作为热源的发电设备，但是本发明的适用范围并不限于此，对于在燃气冷却高温炉、化石燃料燃烧发电设备中，形成燃气轮机、汽轮机的温度阶式蒸发器的200℃以下热源来说也可以适用。

第2实施例

下面参照图2至图5对本发明的第2实施例的混合媒体循环发电设备进行说明。本实施例对上述的第1实施例的构成进行了一部分变更，与第1实施例相同的构件采用相同标号，其详细说明予以省略。

本实施例的混合媒体循环发电设备与上述的第1实施例一样，具有利用水蒸气进行发电的水蒸气系统及利用混合媒体进行发电的混合媒体系统。

图2是表示本实施例的混合媒体循环发电设备的喷射式吸收器(第2混合装置)46的纵断面图，图3是在图2的A-A线处的向视图。该喷射式吸收器46相当于图1所示的第1实施例的吸收器(第2混合装置)37。

如图2和图3所示，在喷射式吸收器46的构成中，多个喷射器88以三角排列装入，从第1入口部89流入的混合媒体透平17的排气94，从第2入口部91流入下述的BWR式中压分离器62(参照图4和图5)来的液体状混合媒体96。

另外，从喷射式吸收器46的海水用入口部92流入海水97，对喷射器式吸收器46的内部进行冷却，升温的海水98从海水用出口部93流出。并且，被混合媒体透平17的排气94所吸收的混合媒体95从出口部90流出，喷射器88的出口空间和入口空间通过循环管(通气管)99连通。

图4是表示本实施例的混合媒体循环发电设备的BWR式中压分离器62的纵断面图，该BWR式中压分离器62具有全部图1所示的第1实施例中的第2冷凝水加热器(第2冷凝水加热装置)22、热交换部(冷凝液冷却装置)33、中压分离器(中压分离装置)27、混合器(第1混合装置)43的各种功能。

如图4所示，BWR式中压分离器62具有多个喷射器45a三角排列构成的喷射器式混合器(第1混合装置)45，从入口部100流入来自高压分离器(高压分离装置)15的被减压的混合媒体105。

在BWR式中压分离器62的主体容器62a的内部装有护罩103，喷射器式混合器45流出的混合媒体使护罩103的内侧上升，由主体容器62a内的液面蒸发的分离蒸气107从出口部102流出。另一方面，分离器106使护罩103的外侧下降，分成从出口部101流出及从孔104流入到喷射器式混合器45的两部分。

在堆芯护罩103的外围绕装有热交换部(冷凝液冷却装置)，在该热交换部33的内部流动着第1冷凝液的分流108。这样，分离液106在使护罩103的外侧下降时通过热交换器33进行冷却。

热交换部33的出口端连接在喷射器式混合器45的入口端，在热交换部33内被加热的第1冷凝液的分流108在喷射器式混合器45中与从高压分离器15来的被减压的混合媒体105进行混合。

另外，利用喷射器45a的出口动压力，在BWR式中压分离器62的内部形成混合媒体的循环流，所形成的循环流被吸收到喷射器45a中。

图5是对本实施例的混合媒体循环发电设备省略了一部分的系统图，在该图中省略了图1中所示的水蒸气系统的一部分。如图5所示，混合媒体透平17的出口端通过排气配管18连接到喷射器式吸收器46的入口端。喷射器式吸收器46的出口端连接到凝液器(第1凝液装置)19的入口端。

中压泵23的出口端通过配管24、40分别连接到第1冷凝液加热器(第1冷凝液加热装置)25的热交换部(第2冷凝液装置)29的入口端、BWR式中压分离器62的热交换部33的入口端。热交换部33的出口端连接到喷射器式混合器45的入口端。第1冷凝液加热器25内的热交换部29的出口端通过配管24连接到BWR式中压分离器62的喷射器式混合器45的入口端。

另外，为输送由高压分离器15所凝聚的混合媒体的配管36连接到BWR式中压分离器62的喷射器式混合器45的入口端，在配管36的途中装有减压阀139。

在BWR式中压分离器62的护罩103外侧的下部连接有将凝聚的混合媒体输送给喷射器式吸收器46的配管34的一端，该配管34的另一端连接到喷射器式吸收器46的入口端，在配管34的途中装有减压阀35。

下面对本实施例的混合媒体循环发电设备的作用进行说明。对与上述第1实施例同样的作用说明予以省略。

在混合媒体透平17中，结束了做功的混合媒体的排气，经过排气配管18输送到喷射器式吸收器46，在该喷射器式吸收器46中，经过配管34、减压阀35与送入的低沸点成分的浓度极低，例如质量分率为0.16左右的混合媒体进行混合吸收。

这样，在混合前(透平入口条件)为0.85左右的低沸点成分的质量分率，在混合后降低到0.3左右。此处对混合媒体透平17的排气进行混合吸收的混合媒体在BWR式中压分离器62中，使被蒸馏分离的液相部的混合媒体由热交换部33冷却，经过配管34和减压阀35进行压力调整。

在凝液器19中被凝聚变成液体的混合媒体(第1冷凝液)通过中压泵23升压到1Mpa左右的中压，被分流后经过配管40、24分别流入BWR式中压分离器62的热交换部33及第1冷凝液加热器25的热交换部29中。

流入到第1冷凝液加热器25的热交换部29中的第1冷凝液的分流，与从BWR式中压分离器62经配管28送入的高温混合媒体蒸气之间进行热交换，使该蒸气冷却凝聚。通过热交换部29、33被升温的第1冷凝液的各分流流入到BWR式中压分离器62的喷射式混合器45的入口，另一方面对从高压分离器15来的高温液体状混合媒体由减压阀139减压的部分流入到喷射式混合器45的另外的入口，进行混合。

而且，根据本实施例的混合媒体循环发电设备可以得到与上述第1实施例同样的效果的同时，还可以得到以下的效果。

即，在本实施例的混合媒体循环发电设备中，设置有具有图1所示的第1实施例中第2冷凝水加热器(第2冷凝水加热装置)22、热交换部(冷凝液冷却装置)33、中压分离器(中压分离装置)27、混合器(第1混合装置)43的全部各种功能的BWR式中压分离器62，由于在该BWR式中压分离器62中进行从高压分离器15来的分离液和第1冷凝液之间的混合及分离，所以不需要混合器和分离器间的配管，并且采用喷射式混合器45的动压力，使之在BWR式中压分离器62内产生循环流，从而可以促进形成气相部的低沸点成分的蒸发，可以提高性能及削减设备经费。

另外，根据本实施例的混合媒体循环发电设备，在凝液器19的上流端设置了喷射器式吸收器46，由于使BWR式中压分离器62进行分离、冷却的混合媒体液与混合媒体透平17的排气由喷射器式吸收器46进行混合吸收，所以可以使所需要机器的尺寸小型化，可使设备经费削减。

下面，根据图6说明本发明第3实例的混合媒体循环发电设备。本实施例是在上述第1或第2实施例有关结构改进的基础上得到的，所以与上述各实施例相同的部件冠以同一符号，详细说明从略。

图6是本实施例的混合媒体循环发电设备的系统图，其中省略了图1所示水蒸汽系统的部分内容。

在上述第1实施例中，具有如图1所示的结构，即由凝聚器(第1冷凝装置)19流出的第1冷凝液的部分分流经由第1冷凝液加热器25(第1冷凝液加热装置)的热交换部(第2冷凝装置)29、混合器(第1混合装置)43以及中压分离器(中压分离装置)27；而本实施例中，具有如图6所示结构即设置有附加凝聚器(第2冷凝装置)150，使第1冷凝液的部分分流流入该附加凝聚器150，经冷却、凝结并生成冷凝液后直接送至凝水器6。

在附加凝聚器150内部设有热交换装置48，该热交换装置48内部流过由系统外流入的冷却媒体即海水。中压泵23的出口一侧，通过配管40、24，分别与冷凝液加热器(冷凝液加热装置)22内的热交换部(冷凝液冷却装置)33的入口和附加凝聚器150的入口处相连接。

中压分离器27的上部与配管28的一端相连，该配管28的另一端与附加凝聚器150相连接，将蒸发的混合媒体送至该附加凝聚器150。

下面说明本实施例的混合媒体循环发电设备的动作过程。与上述各实施例相同的动作过程说明从略。

在凝聚器19中凝结为液体的混合媒体(第1冷凝液)经中压泵23升压至1MPa左右的压力后被分流，该第1冷凝液的一部分分流流入第2冷凝液加热器22内的热交换部33，另一部分分流流入附加凝聚器150内。

流入附加凝聚器150内的第1冷凝液另一部分分流与从中压分离部27流经配管28送入的高温混合媒体蒸汽混合，由海水流经的热交换部48进行热交换，从而凝结为液体。这样，就生成了40℃左右的第2冷凝液，该第2冷凝液经配管30送入凝水器6。

这样，根据本实施例的混合媒体循环发电设备不仅可以得到上述各实施例所具有的效果，还具有如下效果。

也就是说，在附加凝聚器150中，由中压分离器27蒸馏分离的蒸汽和凝聚器19生成的低温第1冷凝液的部分分流混合后通过海水冷却凝聚，所以附加凝聚器150的热交换部48可小型化，从而能够降低设备成本。

第4实施例

下面参照图7说明本发明第4实施例的混合媒体循环发电设备。本实施例是由上述第1至第3实施例结构作部分改进而得，与上述各实施例的相同部件冠以同一符号，且详细说明从略。

图7是本实施例的混合媒体循环发电设备的系统图，该图中省略了图1所示的水蒸汽系统。此外，图7表示了将图1所示结构作部分改变所得的系统，同样也可将图5及图6所示第2及第3实施例作部分改变而得到新的实施例。

如图7所示，由连接高压分离器(高压分离装置)15和减压阀(减压装置)139的配管36的途中位置处设置了分支配管50，该分支配管50的出口端与高压泵(第2冷凝液输送装置)31上流侧配置的配管30相连，在配管30和分支配管50的交汇处设置了混合器51。此外，在本实施例中，还在配管41与配管42的交汇处设置了混合器43。

图8是本实施例的一个改型例的系统图，该改型例是将图6所示的第3实施例结构作部分改动而得，并将图7所示混合器51由新设置的喷射器式混合器52代替。

在本实施例的混合媒体循环发电设备中，由高压分离器15流出的高温液体状混合媒体与混合器或喷射式混合器52中的第2凝聚液混合后，再被送往凝水器6。其他的动作过程与上述第1实施例相同，说明从略。

根据如上所述本实施例的混合媒体循环发电设备，除具有与上述其他实施例相同的效果外，还具有如下效果：由高压分离器15蒸馏分离的一部分高温液体状混合媒体流向中压分离器，用以向中压分离器(中压分离装置)27供给蒸馏分离的必要热量，而高压分离器15蒸馏分离的另一部分高温液体状混合媒体直接返回凝水器6，所以，能够减少中压泵(第1冷凝液输送装置)23必要的最大排出量和流向凝聚器(第1凝聚装置)19中热交换部20的海水39的必要流量，同时能够减少凝聚器19、第2冷凝液加热器(第2冷凝液加热装置)22、中压泵23、第1冷凝液加热器(第1冷凝液加热装置)25以及配管系统等设备的费用，并能够减少运输费用。

第5实施例

下面参照图9说明本发明第5实施例的混合媒体循环发电设备。本实施例是由上述第1至第4实施例结构作部分改进而得，与上述各实施例的相同部件冠以同一符号，且详细说明从略。

图9是本实施例的混合媒体循环发电设备的系统图，该图中省略了图1所示的水蒸汽系统。此外，图9表示了将图1所示结构作部分改变所得的系统，同样也可将图5、图6、图7以及图8所示第2至第4实施例作部分改变而得到新的实施例。

如图9所示，本实施例的混合媒体循环发电设备中，高压分离器(高压分离装置)15与位于高压泵(第2冷凝液输送装置)31上流一侧的配管30通过回流配管54连接起来，配管30与还流配管54的合流处设有混合器51。

在回流配管54的途中位置处，设置了具有回流侧热交换部55的热交换器53，该热交换部55用于加热中压分离器(中压分离装置)27上流侧的第1冷凝液。此外，热交换部(第2凝聚装置)29引出的配管42与热交换部(冷凝液冷却装置)33引出的配管41通过混合器(第1混合装置)43交汇在一起，该混合器43的出口一侧与热交换器53的入口一侧由配管56连接在一起；而热交换器53的出口一侧与中压分离器27的入口一侧由配管26相连。

在本实施例的混合媒体循环发电设备中，由高压分离器15分离的液体状混合媒体并不送向中压分离器27，而是通过回流配管54交汇于高压泵31的上流一侧，在混合器51中与第2冷凝液混合后流入凝水器6。

在热交换部29、33中加热的第1冷凝液在中压分离器27上流一侧通过热交换部55进一步加热，使形成二相流体中气相的蒸汽比例增大，然后流入中压分离器27。

根据如上所述本实施例的混合媒体循环发电设备，除具有与上述其他实施例相同的效果外，还具有如下效果：由高压分离器15蒸馏分离的高温液体状混合媒体与热交换部29、33中加热的第1冷凝液在中压分离器27的上流进行热交换，通过该热交换过程向中压分离器7提供了第1冷凝液蒸馏分离所必须的热量，而使具有大部分残留热量的高压分离器15的液体状混合媒体返回到凝水器6内，所以，能够减少中压泵(第1冷凝液输送装置)23必要的最大排出量和流向凝聚器(第1凝聚装置)19中热交换部20的海水39的必要流量，同时能够减少凝聚器19、第2冷凝液加热器(第2冷凝液加热装置)22、中压泵23、第1冷凝液加热器(第1冷凝液加热装置)25以及配管系统等设备的费用，并能够减少运输费用。

改型例

作为本实施例的一个改型例，可以在中压分离器(中压分离装置)27中设置回流侧热交换部55。

图10表示了将本改型例用于图5所示的第2实施例中的情况。该图10中，在BWR式中压分离器62内部设置了回流侧热交换部55。此外，在本变形例中，设置有喷射器式混合器52以代替图9所示的混合器51。

图11是本改型例中BWR式中压分离器62放大的纵向剖面图。由高压分离器15流出的液体状混合媒体109通过入口部111流入回流侧热交换部55，进行热交换后的混合媒体110由出口部112流出。

第6实施例

下面参照图12说明本发明第6实施例的混合媒体循环发电设备。本实施例是由上述第1至第5实施例结构作部分改进而得，与上述各实施例的相同部件冠以同一符号，且详细说明从略。

图12是本实施例的混合媒体循环发电设备的系统图，该图中省略了图1所示的水蒸汽系统

在上述第1实施例中，具有如图1所示结构，即凝水器6和高压分离器(高压分离装置)15由配管14连接，而在本实施例中具有将凝水器和高压分离器做为一体的BWR式冷凝·蒸发器57。

也就是说，该BWR式冷凝蒸发器57具有如下结构：由高压蒸汽透平3(见图1)的排放气体与液体状混合媒体之间进行热交换使高压蒸汽透平3的排放气体冷凝后生成冷凝水的同时，使液体状的混合媒体蒸发形成气体状的混合媒体。

BWR式冷凝·蒸发器57的出口侧通过配管16与混合媒体透平17入口侧相连。并且，在BWR式冷凝·蒸发器57的入口侧装有喷射器式混合器58。

此外，在上述第1实施例中，如图1所示，高压分离器15和中压分离器(中压分离装置)27之间通过配管36、26相连，该配管36、26的途中位置处设置有减压阀(减压装置)139以及混合器(第1混合装置)43，而在本实施例中，去掉了配管36以及减压阀139，并在连接混合器43和中压分离器27的配管26途中位置处设有第3冷凝液加热器(第3冷凝液加热装置)59。

在第3冷凝液加热器的内部设有热交换部60，该热交换部60的内部流过由BWR式冷凝·蒸发器57流出的高温液体状混合媒体61。

图13是本实施例的BWR式冷凝·蒸发器放大的纵向剖面图。如图13所示，在BWR式冷凝·蒸发器57的内部设置有管套113以形成循环流路，该管套113外侧的圆周方向上配置有若干喷射器式混合器58，该管套113的内侧设有倒U字形的热交换部13。

由高压泵(第2冷凝液输送装置)31(见图12)升压的液体状混合媒体114通过入口部115流入喷射器式混合器58，在吸入管套113外侧混合媒体并与之混合后，通过管套113的孔116流入管套113的内侧，然后通过倒U字形热交换部13的外侧、管套13的内侧上升。分离蒸汽118由出口部117流出，液体状混合媒体沿管套113外侧下降，其中部分混合媒体119由出口部120流出，而进行了热交换的混合媒体121由入口部112流入喷射器式混合器58的入口部。

另一方面，高压蒸汽透平3(见图12)的排放气体123通过BWR式冷凝·蒸发器57的入口部124流入倒U字形热交换部13的内部，与流经倒U字形热交换部13外侧的液体状混合媒体之间进行热交换后形成冷凝水125并由出口部126流出。

图14是BWR式冷凝·蒸发器57的改型例的纵剖面图，是将热交换部13由倒U字型变为倒J字型后得到的。

图15是BWR式冷凝·蒸发器57另一改型例的纵向剖面图，即将热交换部13改为“コ”字型的结构。该改型例中，喷射器式混合器58设置有入口腔151，沿管套113外侧下降的液体状混合媒体由孔128流入入口腔151，此外，经过热交换的液体状混合媒体121通过入口122流入入口腔151。

下面说明本实施例的混合媒体循环发电设备的动作过程。与上述各实施例相同的动作过程说明从略。

由高压蒸汽透平3排出的排放气体经排气管5送往BWR式冷凝·蒸发器57的热交换部13，混合媒体在该热交换部13中冷却后形成冷凝水。这里，与上述第1实施例一样，热交换部13的内部压力可以在大气压附近或高于大气压力。

另一方面，BWR式冷凝·蒸发器57中，由高压蒸汽透平3的排放气体加热的混合媒体温度上升到190℃左右，蒸馏分离成为由液体组成的液相部和由气水分离得到的过热蒸汽组成的气相部，形成气相部的混合媒体的过热蒸汽，由于其低沸点成分的浓度(丰度比)增高，例如，低沸点成分的质量比例为85％左右。

由第1冷凝液加热器(第1冷凝液加热装置)25的热交换部29和第2冷凝液加热器(第2冷凝液加热装置)22的热交换部33加温的第1冷凝液经由配管41、42以及混合器43流入第3冷凝液加热器59，BWR式冷凝·蒸发器57流出的高温液体状混合媒体在流经热交换部60内进行热交换后被加热。由热交换部60加热形成二相流体中气相部的蒸汽比例增高的二相流体混合媒体通过配管26送往中压分离器27。

中压分离器27中分离的气体状混合媒体经由配管28送往第1冷凝液加热器25，冷却、凝结后成为第2冷凝液，在高压泵31中加压到10MPa以上后，经配管30送往BWR式冷凝·蒸发器57，通过喷射器式混合器58在BWR式冷凝·蒸发器57内形成循环流体。

根据本实施例的混合媒体循环发电设备，不仅具有上述各实施例相同的效果，而且由于BWR式冷凝·蒸发器57中凝水器和高压分离器为整体结构，所以能够达到降低设备成本的目的。

第7实施例。

下面参照图16说明本发明第7实施例的混合媒体循环发电设备。本实施例是由上述第1至第6实施例结构作部分改进而得，与上述各实施例的相同部件冠以同一符号，且详细说明从略。

图16是本实施例的混合媒体循环发电设备的系统图，该图中省略了图1所示的水蒸汽系统。如图16所示，混合媒体透平17的出口一侧通过排气配管18与喷射器式吸收器46的入口侧相连。喷射器式吸收器46的出口一侧与凝聚器(第1凝聚装置)19的入口侧相连接。

中压泵(第1冷凝液输送装置)23的出口侧通过配管24、40分别与第1冷凝液加热器(第1冷凝液加热装置)25的热交换部(第2凝聚装置)29的入口侧和BWR式中压分离器62的热交换部33的入口侧相连。热交换部33的出口侧与喷射器式混合器45的入口侧相连。第1冷凝液加热器25内的热交换部29的出口侧通过配管42与BWR式中压分离器62的喷射式混合器45的入口侧相连接。

此外，沿BWR式中压分离器62的管套103外侧向下流动的部分混合媒体通过配管34以及减压阀35送至喷射器式吸收器46的入口一侧。

在BWR式中压分离器62的内部设有回流侧热交换部60，该回流侧热交换部60的入口侧与BWR冷凝·蒸发器57的管套113外侧通过配管152相连，该回流侧热交换部60的出口侧与BWR式冷凝·蒸发器57的喷射器式混合器58的入口侧过配管153相连接。

下面说明本实施例的混合媒体循环发电设备的动作过程。与上述各实施例相同的动作过程说明从略。

在混合媒体透平17中做过功的混合媒体的排放气体经由排气配管18送至喷射器式吸收器46，在该喷射器式吸收器46中，与经由配管34、减压阀35送来的低沸点成分浓度极低的混合媒体(例如质量比例为16％左右的混合媒体)混合并被吸收。

这样，混合前(透平入口条件)大约为85％左右的低沸点成分的质量比例经混合后下降了30％左右。这里，混合并吸收由混合媒体透平17排出的排放气体的是在BWR式中压分离器62中蒸馏分离的混合媒体液相部在热交换部33中冷却后、经配管34以及减压阀35调整了压力的混合媒体。

在凝聚器19中凝结为液体的混合媒体(第1冷凝液)通过中压泵23升压为1MPa左右的中压，分流后分别经由配管40、24流入BWR式中压分离器62内的热交换部33以及第1冷凝液加热器25的热交换部29。

流入第1冷凝液加热器25热交换部29的第1冷凝液的分流与从BWR式中压分离器62流出、经配管28送来的高温混合媒体即蒸汽进行热交换，使该蒸汽冷却并凝结为液体。分别流经热交换部29、33并升温的第1冷凝液的各分流流入BWR式中压分离器62的喷射器式混合器45的入口侧并混合在一起。

此外，在BWR式冷凝·蒸发器57内加热为高温的液体状混合媒体经由配管152送至回流侧热交换部60的入口侧，与BWR式中压分离器62内的混合媒体进行热交换而被冷却后，经由配管153送至BWR器57的喷射器式混合器58入口侧。

另一方面，BWR式中压分离器62内的混合媒体由回流侧热交换部60加温并保持在135℃左右，同时，通过由喷射器式混合器45流入的混合媒体的动压力形成循环流体，并蒸馏分离为液相部和气相部。

这样，根据如上所述本实施例的混合媒体循环发电设备，除具有与上述其他实施例相同的效果外，还具有下述效果。

也就是说，在本实施例的混合媒体循环发电设备中，设置了具有如图1所示第1实施例有关的第2冷凝液加热器(第2冷凝液加热装置)22、热交换部(冷凝液冷却装置)33、中压分离器(中压分离装置)27、混合器(第1混合装置)43所有各种功能的BWR式中压分离器62，同时，在BWR式中压分离器62内部，由于设置了用于在BWR式冷凝·蒸发器57内高温混合媒体之间进行热交换的热交换部60，所以不需要在混合器与分离器之间设置配管，并且，通过由喷射器式混合器45的动压力在BWR式中压分离器62内产生循环流体，能够促进形成气相部的低沸点成分的蒸发、提高性能并降低设备成本。

此外，根据本实施例的混合媒体循环发电设备，由于在凝聚器19的上流侧设置了喷射器式吸收器46，在BWR式中压分离器62中分离、冷却的液体状混合媒体与从混合媒体透平17排出的排放气体在上述喷射器式吸收器46中被混合吸收，所以能够使必要的机器尺寸小型化并达到降低设备成本的目的。

第8实施例

下面参照图17说明本发明第8实施例的混合媒体循环发电设备。本实施例是由上述第1至第7实施例结构作部分改进而得，与上述各实施例的相同部件冠以同一符号，且详细说明从略。

如图17所示，本实施例的混合媒体循环发电设备中，在连接混合媒体透平17的出口侧和吸收器(第2混合装置)37的配管途中位置处设置了利用透平排气的冷凝液加热器(利用透平排气的冷凝液加热装置)129。该利用透平排气的冷凝液加热器129内设有热交换部134，该热交换部134的入口侧与由第2冷凝液加热器(第2冷凝液加热装置)22前面的配管40分支出来的配管130相连接。

本实施例中，具有将利用透平排气的冷凝液加热器129加热的第1冷凝液分离为液体和气体的附加中压分离器(附加中压分离装置)131，该附加中压分离器131通过配管135与热交换部134出口侧相连接。附加中压分离器131的下部与减压阀35的下流侧配管34通过配管137相连接，该配管137的途中位置处设置了减压阀136。附加中压分离器131的上部连接有配管138，该配管138由从连接中压分离器(中压分离装置)27和第1冷凝液加热器(第1冷凝液加热装置)25的配管28途中分支出来。

本实施例中，连接热交换部29和混合器(第1混合装置)43的配管42途中位置处引出有分支配管133，该配管133与连接第1冷凝液加热器25和凝聚器6的配管30相通。

下面说明本实施例的混合媒体循环发电设备的动作过程。与上述各实施例相同的动作过程说明从略。

第1冷凝液的分流经配管130流入利用透平排气的冷凝液加热器129的热交换器134，由混合媒体透平17的排放气体加热后成为二相流体，再经配管135流入附加的中压分离器131，蒸馏分离成为液体和气体。

在附加中压分离器131中生成的液体状混合媒体经由配管137在减压阀136中减压后流入吸收器37。另一方面，在附加中压分离器131中生成的气体状混合媒体经由配管138流入第1冷凝液加热器25。

在第1冷凝液加热器25和第2冷凝液加热器22中加热的部分第1冷凝液经由配管133与第1冷凝液加热器25出口侧的配管30交汇，再通过高压泵31送往凝水器6。

根据本实施例的混合媒体循环发电设备，不仅能得到与上述各实施例相同的效果，还具有如下效果：由于混合媒体透平17排出的蒸汽热量在利用透平排气的冷凝液加热器129中被部分第1冷凝液有效回收、且该回收热能使附加中压分离器131中生成具有少量低沸点成份的液体、该生成的液体状混合媒体在吸收器37中与混合媒体透平17的排放气体相混合，所以能进一步降低凝聚器(第1冷凝装置)19的凝结压力、增大混合媒体透平17的输出。

由于通过配管133将部分第1冷凝液与第2冷凝液合流，所以能够降低增大流入混合媒透平17的蒸汽流量和在中压分离器27中由高压分离器15分离的液体状混合媒体生成具有少量低沸点成分的液体状混合媒体流量、减少在中压泵23中循环的液体状混合媒体流量所需动力。

第9实施例

下面参照图18说明本发明第9实施例的混合媒体循环发电设备。本实施例是由上述第1至第8实施例结构作部分改进而得，与上述各实施例的相同部件冠以同一符号，且详细说明从略。

图18是本实施例的混合媒体循环发电设备的系统图，该图中省略了图1所示的水蒸汽系统。

如图18所示，在本实施例中，去掉了图1所示第1实施例中的第1冷凝液加热器(第1冷凝液加热装置)25以及相应的配管24、30、28、40。

中压分离器27的上部和混合媒体透平17的中段之间由配管143相连接。冷凝液加热器(冷凝液加热装置)22内的热交换部(冷凝液冷却装置)33的出口侧连接的配管41分支出配管142，该配管142与凝水器6的入口一侧相连接。此外，配管41与混合器(第1混合装置)43相连，配管41的上设置有减压阀140。

以下说明本实施例的混合媒体循环发电设备，另外，省略与上述第1实施例相同作用的说明。

由中压分离器27蒸馏分离的蒸汽状混合媒体经由配管143导入混合媒体透平17的中段部位，将热能转换为转动能。由冷凝液加热器22的热交换部33加热的冷凝液分流后，一部分分流经由配管41被减压阀139减压后流入混合器43，与由高压分离器15蒸馏分离、减压阀139减压的液体状混合媒体混合，流入中压分离器27。此外，由热交换部33加热的冷凝液的另一分流经由配管142送往凝水器6。

这样，根据本实施例的混合媒体循环发电设备，不仅能够得到上述各实施例具有的效果，还具有如下效果：通过将中压分离器27蒸馏分离的蒸汽状混合媒体导入混合媒体透平的中段，可以将热能转换为转动能；而通过将高压分离器15蒸馏分离的液体状混合媒体液的热能转换为转动能，从而能够提高热效率。

第10实施例

下面说明本发明第10实施例的混合媒体循环发电设备。

根据上述第1至第9实施例的记述，本实施例具有如下特征：在流经由高压分离器(高压分离装置)15、中压分离器(中压分离装置)27和凝聚器19相连接构成的混合媒体系统的混合媒体中加入添加剂，以使低沸点成分浓度(丰度比)较低的混合媒体和混合媒体透平17的排放气体均匀混合。

上述添加剂通过破坏液体表面膜使物质易于扩散。例如在水—锂溴化物(水·リチウムブロマイド)混合媒体中，能够使用正辛醇等。

在上述沿混合媒体系统流动的混合媒体中，通过注入添加剂促进低沸点成分希少的混合媒体与混合媒体透平17的排放气体混合，所以，能使二者易于接触并混合起来，也能提高设备的热效率。

第11实施例

下面说明本发明第11实施例的混合媒体循环发电设备。

根据上述第1至第10实施例的记述，本实施例具有如下特征：从热交换装置13的入口部向流入热交换装置13的混合媒体中，投入可使混合媒体沸点上升的媒体，从而能够提高媒体蒸发时的压力。作为具有上述提高沸点效果的媒体，例如可以使用盐类物质。

这样，通过在热交换装置13前侧向混合媒体投入可提高沸点的媒体，能够提高在热交换装置13中加热的混合媒体蒸发温度和放射效率，这样可以增加混合媒体透平17的做功量。此外，在提高沸点上升效果的媒体蒸发领域使用时，可以进一步提高输出量。

第12实施例

下面说明本发明第12实施例的混合媒体循环发电设备。

根据上述第1至第11实施例的记述，本实施例具有如下特征：使用含有氨和水的混合媒体，采用具有90℃～200℃左右温度的热源作为核反应堆(热源)1，同时，氨的浓度比为0.7～0.95mol/mol。

使依次在高压分离器(高压分离装置)15、中压分离器(中压分离装置)27中分离的液态混合媒体与透平排放气体接触并混合后，能够使凝聚器(第1凝聚装置)19中高氨浓度的气体状混合媒体有效地吸收到透平排放气体中，这样由于透平排气压力下降而可以增加透平的做功量。

Claims (18)

1、一种混合媒体循环发电设备，其特征在于：

具有水蒸气系统及混合媒体系统，其中所述水蒸气系统包括：

为了生成水蒸气的热源、通过由热源生成的水蒸气进行驱动的汽轮机、使从该汽轮机的排气凝聚生成冷凝水的凝水器、及将由该凝水器所生成的冷凝水输送给上述热源的冷凝水输送装置；

混合媒体系统包括：

在从上述汽轮机的排气和混合媒体之间进行热交换的热交换装置、将在该热交换装置中被加热的混合媒体分离为液体和气体的高压分离装置、通过由该高压分离装置所分离的气体状混合体进行驱动的混合媒体透平、使从该混合媒体透平的排气凝聚生成第1冷凝液的第1凝液装置、分别对第1凝液的一个分流和另一个分流进行加热的第1冷凝液加热装置和第2冷凝液加热装置、将由上述第1凝液装置所生成的第1冷凝液输送给上述第1和第2冷凝液加热装置的第1冷凝液输送装置、使由高压分离装置所分离的液体状混合媒体减压的减压装置、使由该减压装置减压的混合媒体及由上述第1和第2冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液进行混合的第1混合装置、将该第1混合装置所混合的混合媒体分离为液体和气体的中压分离装置、对由上述中压分离装置所分离的液体状混合媒体进行冷却的冷凝液冷却装置、使上述冷凝液冷却装置冷却的液体状的混合媒体与从上述混合媒体透平的排气在上述第1凝液装置的上流端进行混合吸收的第2混合装置、对由上述中压分离装置分离的气体状混合媒体进行冷却生成第2冷凝液的第2凝液装置、及将由该第2凝液装置所生成的第2冷凝液输送给上述凝水器的第2冷凝液输送装置。

2、如权利要求1所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

上述第2混合装置是将多个喷射器按规定的排列配置形成的喷射器式吸收器。

3、如权利要求2所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

上述喷射式吸收器具有被混合的混合媒体流入的入口空间，被混合的混合媒体流出的出口空间，通过通气管将上述入口空间上述出口空间连通。

4、如权利要求1至3中任一项所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

上述第1混合装置具有在上述中压分离装置上一体化设置的喷射器，利用上述喷射器的出口动压力，在上述中压分离装置的主体容器内部形成混合媒体的循环流，所形成的循环流被上述喷射器吸收。

5、如权利要求4所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

上述冷凝液冷却装置具有在上述中压分离装置的主体容器内部所设置的热交换部，在上述热交换部的内部流动着第1冷凝液的分流，在上述热交换部内被加热的第1冷凝液的分流在上述喷射器的入口侧放出，与从上述高压分离装置来的被减压的液体状混合体混合。

6、一种混合媒体循环发电设备，其特征在于：

具有水蒸气系统及混合媒体系统，其中所述水蒸气系统包括：

为了生成水蒸气的热源、通过由热源生成的水蒸气进行驱动的汽轮机、使从该汽轮机的排气凝聚生成冷凝水的凝水器、及将由该凝水器所生成的冷凝水输送给上述热源的冷凝水输送装置；

混合媒体系统包括：

在从上述汽轮机的排气和混合媒体之间进行热交换的热交换装置、将在该热交换装置中被加热的混合媒体分离为液体和气体的高压分离装置、通过由该高压分离装置所分离的气体状混合体进行驱动的混合媒体透平、使从该混合媒体透平的排气凝聚生成第1冷凝液的第1凝液装置、对第1冷凝液的一个分流进行加热的冷凝液加热装置、为了对上述高压分离装置所分离的液体状混合媒体减压的减压装置、由该减压装置所减压的混合媒体和由上述冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液的一个分流进行混合的第1混合装置、将该第1混合装置所混合的混合媒体分离为液体和气体的中压分离装置、对由上述中压分离装置所分离的液体状混合媒体进行冷却的冷凝液冷却装置、使由上述冷凝液冷却装置冷却的液态状混合媒体与从上述混合媒体透平的排气在上述第1凝液装置的上流端进行混合吸收的第2混合装置、对由上述中压分离装置分离的气体状混合媒体与第1冷凝液的另一个分流进行混合的同时由系统外进入的冷却媒体进行冷却生成第2冷凝液的第2凝液装置、将由上述第1凝液装置生成的第1冷凝液输送给上述冷凝液加热装置及上述第2凝液装置的第1冷凝液输送装置、及将由上述第2凝液装置所生成的第2凝液输送给上述凝水器的第2凝液输送装置。

7、如权利要1或2或3或6中任一项所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

通过连结上述高压分离装置和上述减压装置的配管途中分支的分支配管，使上述高压分离装置所分离的液体状的混合媒体流入到上述热交换装置中。

8、如权利要求1或2或3或6任一项所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

使由上述高压分离装置所分离的液体状混合媒体不是输送给上述中压分离装置，而是通过还流配管合流到第2冷凝液中后流入到上述热交换装置中，

同时，在上述还流配管的途中设置了为在上述中压分离装置的上流端对第1冷凝液加热的还流端热交换部。

9、如权利要求8所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

上述还流端热交换部设置在上述中压分离装置装置的内部。

10、一种混合媒体循环发电设备，其特征在于：

具有水蒸气系统及混合媒体系统，其中所述水蒸气系统包括：

为了生成水蒸气的热源，通过该热源生成的水蒸气进行驱动的汽轮机、在从该汽轮机的排气与液体状的混合媒体之间进行热交换，使上述汽轮机的排气凝聚生成冷凝水的同时使上述液体状的混合媒体蒸发生成气体状的混合媒体的凝水·蒸发器、及由该凝水·蒸发器所生成的冷凝水输送给上述热源的冷凝水输送装置；

混合媒体系统包括：

通过由上述凝水·蒸发器所生成的气体状的混合媒体进行驱动的混合媒体透平、使从该混合媒体透平的排气凝聚生成第1冷凝液的第1凝液装置，分别对第1冷凝液的一个分流和另一个分流进行加热的第1冷凝液加热装置和第2冷凝液加热装置、将由上述第1凝液装置所生成的第1冷凝液输送给上述第1和第2冷凝液加热装置的第1冷凝液输送装置、使由上述第1和第2冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液与上述凝水·蒸发器来的液体状混合媒体之间通过热交换进行再加热的第3冷凝液加热装置、使通过该第3冷凝液加热装置加热的混合媒体分离为液体和气体的中压分离装置、为了对由上述中压分离装置所分离的液体状混合媒体进行冷却的冷凝液冷却装置、使由上述冷凝液冷却装置所冷却的液体状混合媒体与上述混合媒体透平的排气在上述第1凝液装置的上流端进行混合吸收的混合装置、对由上述中压分离装置所分离的气体状混合媒体进行冷却生成第2冷凝液的第2凝液装置、及将由该第2凝液装置所生成的第2冷凝液输送给凝水·蒸发器的第2凝液输送装置。

11、如权利要求10所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

上述凝水·蒸发器在上述第2冷凝液流入的入口端具有喷射器式混合器。

12、如权利要求10或11所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

使由上述第1冷凝液加热装置和上述第2冷凝液加热装置加热的上述第1冷凝液的一个分流和另一个分流进行混合的喷射器式混合器在上述中压分离装置中一体化设置，利用上述喷射式混合器的出口动压力，在上述中压分离装置的主体容器内部形成混合媒体的循环流，所形成的循环流被上述喷射器式混合体吸收。

13、如权利要求12所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

上述冷凝液冷却装置具有上述中压分离装置主体容器内部所设置的热交换部，在上述热交换部的内部流动着第1冷凝液的一个分流，在上述热交换部内被加热的第1冷凝液的一个分流在上述喷射器式混合器的入口侧放出，与由上述第1冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液的另一个分流进行混合。

14、如权利要求1所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

还具有：设置在上述混合媒体透平和上述第2混合装置之间、并使在上述第2冷凝液加热装置的前面被分流的第1冷凝液通过上述混合媒体透平的排气进行加热的利用透平排气的冷凝液加热装置；及

使由上述利用透平排气的冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液分离为液体和气体的增加的中压分离装置，

在将上述增加的中压分离装置所分离的液体状混合媒体输送给上述第2混合装置的同时，将由上述增加的中压分离装置所分离的气体状混合媒体输送给上述第1冷凝液加热装置，还使由上述第1和第2冷凝液加热装置所加热的第1冷凝液在上述第1混合装置的前面进行分流，与上述第2冷凝液一起输送给上述凝水器。

15、一种混合媒体循环发电设备，其特征在于：

具有水蒸气系统及混合媒体系统，其中所述水蒸气系统包括：

为了生成水蒸气的热源、通过由热源生成的水蒸气进行驱动的汽轮机、使从该汽轮机的排气凝聚生成冷凝水的凝水器、及将由该凝水器所生成的冷凝水输送给上述热源的冷凝水输送装置；

混合媒体系统包括：

在从上述汽轮机的排气和混合媒体之间进行热交换的热交换装置、将在该热交换装置中被加热的混合媒体分离为液体和气体的高压分离装置、通过由该高压分离装置所分离的气体状混合媒体进行驱动的混合媒体透平、使从该混合媒体透平的排气凝聚生成混合媒体的冷凝液的第1凝液装置、对混合媒体的冷凝液进行加热的冷凝液加热装置、将混合媒体的冷凝液从上述第1凝液装置输送给上述冷凝液加热装置的冷凝液输送装置、对由上述高压分离装置所分离的液体状混合媒体进行减压的第1减压装置、对由上述冷凝液加热装置加热的混合媒体的冷凝液的一个分流进行减压的第2减压装置、使由上述第1和第2减压装置减压的混合媒体相互混合的第1混合装置、将由该第1混合装置所混合的混合媒体分离为液体和气体的中压分离装置、对由上述中压分离装置分离的液体状混合媒体进行冷却的冷凝液冷却装置、及使由上述冷凝液冷却装置冷却的液体状混合媒体与从上述混合媒体透平的排气在上述第1冷凝装置的上流端进行混合吸收的第2混合装置，将由上述中压分离装置所分离的气体状混合媒体引导到上述混合媒体透平的中段，同时将由上述冷凝液加热装置所加热的混合媒体冷凝液的另一个分流输送给上述凝水器。

16、如权利要求1或2或3或6或10或11或14或15中任一所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

在上述混合媒体系统中流动的混合媒体中，添加使低沸点成分浓度低的混合媒体与从上述混合媒体透平的排气间促进混合的添加剂。

17、如权利要求1或2或3或6或10或11或14或15中任一所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

在流入到上述热交换装置中的混合媒体中，投入了使混合媒体的沸点上升的增加媒体。

18、如权利要求1或2或3或6或10或11或14或15中任一所记载的混合媒体循环发电设备，其特征在于：

上述混合媒体是包含氨和水的混合媒体，上述热源的温度为从约90℃至约200℃，氨浓度的浓度比为约0.7至约0.95mol/mol。

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