CN1897168A - 能量转换方法及装置及发电及海水淡化方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能量转换方法及其装置，以及利用该方法及其装置发电及海水淡化，(污)水净化的方法及装置，包括以下步骤：利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭系统的压力，使水或酒精或低沸点工质在高温工作区时吸收外部环境热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使外部环境降温；然后，蒸汽被送入低温工作区，向外部环境放出热量，使外部环境升温，同时蒸汽被冷凝成液态，然后再重新被送入高温工作区进行下一循环工作；装置由冷交换器、泵、连通管道、热交换器、真空抽气阀、真空泵组成；本发明利用该方法及其装置提供的冷凝系统及热源系统，组成相应的发电及海水淡化，(污)水净化的方法及装置。

Description

能量转换方法及装置及发电及海水淡化方法及装置
一、技术领域
本发明属于发电及海水淡化(污水净化)技术领域，特别属于利用海水温差能及地热能进行发电及海水淡化(污水净化)的方法及装置。
二、背景技术
与本发明临近的技术是：“低温(24℃-27℃)能源激发器，低温(24℃-27℃)蒸馏器”，(专利申请号85106310)它是利用表层海水(24℃-27℃)与深层海水(1000米深，4℃)之间的温差能来进行海水淡化及发电的，由于其冷凝的方式是用深层的低温海水，因此，其不足之处是冷海水取水管道非常长，向上抽水的动力系统需消耗很大的一部分电力，且冷海水在沿管道进入冷凝器的过程中温度显著提高，减小了可以利用的海水温差，且其设备制造难度很大。
与本发明临近的技术还有：“太阳池热发电系统”(引自《新能源发电技术》中国电力出版社)。太阳池实质上是一个含盐量具有一定浓度的盐水池。池上部保有一层较轻的新鲜水，底部为较重的盐水，使在沿太阳池的竖直方向维持一定的盐度梯度。太阳光的可见光和紫外线部分可以透过几米深的清净水，这部分辐射能量将被池的深色底部吸收。由于净水体是一个很好的有效绝热体，因此，良好设计的太阳池的最底层的水，由于不断吸热而可能沸腾。必须尽量避免这种沸腾，这是因为池底水一旦沸腾，将毁坏池内稳定的密度梯度。所以，在设计用于各种太阳热利用和热发电的太阳池时，必须做到既能有效的进行大量有用热的转移，而又可切实避免池底水沸腾。
太阳池面积通常有1ha大小，不能采用不同工质的热交换管网进行换热。热力学原理指出，流体层可以从池底缓慢移走而不扰乱水体主体。这样就可以用泵从池底抽出被加热的盐水，通过热交换器换热后，再送回池底。由于回流的流体比抽出的流体温度低，因此能够做到将加热的盐水从池底抽出，同时维持池内所需要的密度梯度而不致扰动太阳池正常工作。
应用太阳池的上述特性，将天然盐水湖建成太阳池，就是一个巨大的平板太阳集热器。利用它吸收太阳能，再通过热交换器加热低沸点工质产生过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电，这就是太阳池热发电的原理。
以色列奥尔马特汽轮机公司在美国加州冬圣伯纳第诺地区一个干涸湖泊上建筑了世界上最大的太阳池发电站，其总净发电功率为48MW，第一组12MW机组与1985年投入运行，整座电站于1987年12月投入运行。
这座电站有四个盐水湖，每个面积48*1000平方米，池深3.6-4.8米，可供1-2组汽轮发电机组发电。池底的浓盐水被太阳光加热后，温度可达93.3度。用泵将浓盐水抽出，通过热交换器加热氟里昂，使之汽化，产生过热蒸汽，驱动低沸点工质汽轮发电机组发电。汽轮机排出的蒸汽经凝汽器凝结后，返回热交换器再进行加热。系统运行温度可达82.2度。该电站由奥尔马特公司设计，建造和经营，产生的电能卖给加州爱迪生电网。
目前此技术属于开发示范应用阶段。由于建造太阳池需要一定的地域限制，只能在沿海或盐水湖地区建造，且技术难度较高，适宜大容量并网发电。且其技术方案只能用于发电，不能用于海水淡化。
淡水资源严重缺乏，已成为全球性的一个问题。联合国有关机构指出“水将成为世界最严重的资源问题”，缺水问题将严重制约21世纪经济和社会发展。在我国，全国有300多个城市缺水，尤其是北方城市，几乎所有城市都严重缺水。本发明即是为了解决这一国际性难题，造福人类。
三、发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能量转换方法；本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种能量转换装置；本发明所要解决的再一技术问题是，提供一种利用所述能量转换方法及装置发电的方法；本发明所要解决的再一技术问题是，提供一种利用所述能量转换方法及装置发电的装置；本发明所要解决的再一技术问题是，提供一种利用所述能量转换方法及装置海水淡化，(污)水净化的方法；本发明所要解决的再一技术问题是，提供一种利用所述能量转换方法及装置海水淡化，(污)水净化的装置；本发明所要解决的再一技术问题是，提供一种利用所述能量转换方法及装置海水淡化，(污)水净化及发电的方法；本发明所要解决的再一技术问题是，提供一种利用所述能量转换方法及装置海水淡化，(污)水净化及发电的装置；
本发明能量转换方法的技术方案是：一种能量转换方法，其特征是，包括以下步骤：利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭系统的压力，使水或酒精或低沸点工质在高温工作区时吸收外部环境热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使外部环境降温；然后，蒸汽被送入低温工作区，向外部环境放出热量，使外部环境升温，同时蒸汽被冷凝成液态，然后再重新被送入高温工作区进行下一循环工作；从而达到使能量从一地转换到另一地的目的；
所述能量转换方法，包括能量转换冷凝系统及能量转换热源系统；所述能量转换冷凝系统是用能量转换方法作为冷凝作用的系统；所述能量转换热源系统是用能量转换方法作为热源作用的系统；
所述能量转换冷凝系统，图1中，由冷交换器101、泵102、连通管道103、热交换器108、真空抽气阀105、真空泵106、连通管道107组成。冷交换器101、热交换器108由热导体、防水材料制成，连通管道103由绝热、保温、防水材料制成，连通管道107无特殊要求；整个系统为密闭循环系统，在冷交换器101的底部预先装入水或酒精或低沸点工质，本发明以水的工作参数做说明，其他酒精或低沸点工质工作原理相同，只是工作参数不同；将冷交换器101固定于深海海底或湖、井、河、水库的低部，(本发明以深海海底的工作参数做说明，其他湖、井、河、水库的工作原理相同，只是工作参数不同)由于深海海水温度常年保持在5℃左右，因此，冷交换器101内的水被降温到5℃左右，打开真空抽气阀105，启动真空泵106，将系统内抽为真空，使其真空度达到水在5℃时的饱和蒸汽压，然后，关闭真空抽气阀105及真空泵106；将热交换器108安装于需要降温的工作位置，启动泵102，将冷交换器101内的被降温到5℃左右的水，抽入热交换器108内，当热交换器108的外部环境高于5℃时，热交换器108内的水，迅速吸收热量，变成蒸汽，通过连通管道107进入冷交换器101再次被降温到5℃左右变为水，进行下一循环工作；同时，热交换器108的外部环境热量被迅速吸收，温度降低，多次循环工作，温度可达到5℃左右；本发明中，采用能量转换系统作为冷凝系统，用热交换器108即可将深海海底(或水库或井水或河水)的低温能量用于为其他系统做冷凝系统(当高温工作区108位置低于低温工作区101时，可以不用泵102)；
所述能量转换热源系统，图2中，由冷交换器101、连通管道103、热交换器108、真空抽气阀105、真空泵106、连通管道107组成。冷交换器101、热交换器108由热导体、防水材料制成，连通管道103由绝热、保温、防水材料制成，连通管道107无特殊要求；整个系统为密闭循环系统；热源系统采用能量转换系统，可以有效利用地热资源；其工作过程如下：在热交换器108内预先装入水(或酒精或低沸点工质)，打开真空抽气阀105，启动真空泵106，(地热井或地热田温度高于水或酒精或低沸点工质的沸点温度时，系统可不用真空抽气阀105和真空泵106)将系统内抽为低压，使系统内的压强保持在低于地热井温度时水或酒精或低沸点工质的饱和蒸汽压，(本发明以水的工作参数做说明，其他酒精或低沸点工质工作原理相同，只是工作参数不同)将热交换器108固定于地热井或地热田的低部，将冷交换器101安装于需要加热的工作位置；热交换器108内的水迅速吸收热量，变成蒸汽，通过连通管道103进入冷交换器101内，通过冷交换器101将热量传递给需被加热的外部工作介质，使工作介质温度升高，同时，冷交换器101内的蒸汽，温度降低，被冷凝成水，通过连通管道107进入热交换器108内，再次被加热，变成蒸汽，进行循环工作；本发明通过冷交换器101，即可将地热中的能量用于为其他系统提供热源系统(当高温工作区108位置高于低温工作区101时，需加入泵102用于将液态水提升到高温工作区)。
本发明能量转换装置的技术方案是：一种能量转换装置，其特征是，包括能量转换冷凝系统与能量转换热源系统；所述能量转换冷凝系统包括冷交换器101、泵102、连通管道103、热交换器108、真空抽气阀105、真空泵106、连通管道107组成；冷交换器101与热交换器108及泵102通过连通管道103与连通管道107连接成循环系统，与抽气阀105、真空泵106组成密闭循环系统；(当高温工作区108位置低于低温工作区101时，可以不用泵102)；所述能量转换热源系统包括冷交换器101、连通管道103、热交换器108、真空抽气阀105、真空泵106、连通管道107组成；冷交换器101与热交换器108通过连通管道103与连通管道107连接成循环系统，与抽气阀105、真空泵106组成密闭循环系统(当高温工作区108位置高于低温工作区101时，需加入泵102用于将液态水提升到高温工作区)。
本发明发电方法的技术方案是：一种发电方法，其特征是，包括以下步骤：通过热源系统加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化，产生高压蒸汽，所述热源系统是温度高于冷凝系统，并可将热量传导给低沸点工质蒸发器的系统；将高压蒸汽通入汽轮机并推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电；高压蒸汽进入冷凝器，由冷凝系统将其冷凝成液态，所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成；所述能量转换冷凝系统可将深海海底(或水库或井水或河水)的低温能量用于冷凝系统；将冷凝成液态的低沸点工质再送入蒸发器内，进行下一循环工作。
所述热源系统也可以是用本发明所述能量转换热源系统；所述能量转换热源系统可将地热中的能量用于热源系统；所述热源系统内包括低沸点工质蒸发器；所述热源系统可与温度低于本热源系统的冷凝系统组成发电系统。
本发明发电装置的技术方案是：一种发电装置，其特征是，包括汽轮机及与该汽轮机连接的发电机；所述汽轮机的蒸汽入口连接有热源系统，所述汽轮机的蒸汽出口连接有冷凝系统，热源系统与冷凝系统之间连接有连通管路；所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成；所述能量转换冷凝系统可将深海海底(或水库或井水或河水)的低温能量用于冷凝系统；所述冷凝系统可与温度高于本冷凝系统的热源系统组成发电系统；所述热源系统也可以是用本发明所述能量转换热源系统；所述能量转换热源系统可将地热中的能量用于热源系统；所述热源系统内包括低沸点工质蒸发器；所述热源系统可与温度低于本热源系统的冷凝系统组成发电系统。
本发明海水淡化，(污)水净化方法的技术方案是：一种海水淡化，(污)水净化方法，其特征是，包括以下步骤：将海水或(污)水输入闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)，在闪蒸系统内的真空作用下，一部分海水或(污)水迅速被汽化，变成蒸汽，蒸汽被送入冷凝系统内，由冷凝系统将其冷凝成淡水，所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成；所述能量转换冷凝系统可将深海海底(或水库或井水或河水)的低温能量用于冷凝系统；淡水被送入淡水回收系统内，回收利用。被输入闪蒸系统的另一部分海水或(污)水，温度降低，送入冷海水或(污)水回收系统回收利用或排入大海。
本发明海水淡化，(污)水净化装置的技术方案是：一种海水淡化，(污)水净化装置，其特征是，包括闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)及与该闪蒸系统相连的冷凝系统组成；所述闪蒸系统与冷海水或(污)水回收系统相连；所述冷凝系统与淡水回收系统相连；所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成；所述能量转换冷凝系统可将深海海底(或水库或井水或河水)的低温能量用于冷凝系统。
本发明海水淡化，(污)水净化及发电的方法的技术方案是：一种海水淡化，(污)水净化及发电的方法，其特征是，包括以下步骤：将海水或(污)水输入闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)，在闪蒸系统内的真空作用下，一部分海水或(污)水迅速被汽化，变成蒸汽，蒸汽被送入汽轮机内，推动汽轮机，带动发电机发电，之后，蒸汽被送入冷凝系统内，由冷凝系统将其冷凝成淡水，所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成；所述能量转换冷凝系统可将深海海底(或水库或井水或河水)的低温能量用于冷凝系统；淡水被送入淡水回收系统内，回收利用。被输入闪蒸系统的另一部分海水或(污)水，温度降低，送入冷海水或(污)水回收系统回收利用或排入大海。在无海水(污水)地区，可将所述海水(污水)用普通水替换，可得到直接发电的方法。
本发明海水淡化，(污)水净化及发电装置的技术方案是：一种海水淡化，(污)水净化及发电的装置，其特征是，包括闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)及与该闪蒸系统相连的汽轮机，汽轮机连接发电机，所述汽轮机的蒸汽入口连接闪蒸系统，蒸汽出口连接有冷凝系统；所述闪蒸系统与冷海水或(污)水回收系统相连；所述冷凝系统与淡水回收系统相连；所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成；所述能量转换冷凝系统可将深海海底(或水库或井水或河水)的低温能量用于冷凝系统；在无海水(污水)地区，可将所述海水(污水)用普通水替换，可得到直接发电的装置。
本发明的有益效果是：
本发明提出了利用水(或酒精或低沸点工质)在低压下的汽化吸热原理，采用能量转换系统，取代了直接将深层海水抽取上来作为冷源系统，水在5℃时的汽化潜热是2490KJ/KG，而每千克水温度升高2.5℃所需热量约为10KJ，由计算可知，采用能量转换系统作为冷凝系统，其冷凝效果是直接将深层海水抽取上来作为冷凝系统的200多倍，也就是采用能量转换系统作为冷凝系统，每抽上来1吨水的冷凝效果，相当于直接将深层海水抽取上来200多吨的冷凝效果，海水温差能利用的主要瓶颈之一就是冷海水取水管道问题，一般输出功率为100兆瓦的海洋温差发电厂，其深层海水取水管的直径为10米以上，甚至达20米，因此，向上抽水的动力系统需消耗很大的一部分电力，且冷海水在沿管道进入冷凝器的过程中温度显著提高，减小了可以利用的海水温差，且其设备制造难度很大。而采用本发明的能量转换系统，深层海水取水管的直径只需0.2米左右，在海水温差能的利用方面，是一项重大突破。
本发明采用能量转换热源系统，在地热能的利用上也有突破性的进展，由于采用能量转换热源系统，不需要抽取地下热水或含有杂质的热蒸汽或泥浆，而只将能量转换上来，大大地提高了地热井的使用寿命，减少了动力系统的消耗，降低了设备的投资，尤其是对干热岩型地热资源和岩浆型地热资源开发了一条行之有效的途径。
四、附图说明
图1是本发明的能量转换冷凝系统结构原理示意图；
图2是本发明的能量转换热源系统结构原理示意图；
图3是本发明的发电系统结构原理示意图；
图4是本发明的另一种发电系统结构原理示意图；
图5是本发明的发电系统一种实施方式的结构示意图；
图6是本发明的海水淡化，(污)水净化系统结构原理示意图；
图7是本发明的海水淡化，(污)水净化及发电系统结构原理示意图；
图8是本发明的海水淡化，(污)水净化及发电系统一种实施方式结构示意图；
附图标记：
101冷交换器    102泵              103连通管道        105真空抽气阀    106真空泵
107连通管道    108热交换器        8低沸点工质蒸发器  9发电机
10汽轮机       11冷凝器           12泵               15连通管路       307热源系统
308冷凝系统    35闪蒸系统         36冷海水或(污)水回收系统
37冷凝系统     38淡水回收系统     601太阳能箱组；    602软体水袋；
603出水阀      604出水管道        605放气阀          606入水阀        607闪蒸器
608汽轮机      609发电机          610连通管道        611冷凝器        613出水阀
615出水阀      616真空泵          618抽气阀          619真空泵        620抽气阀
801太阳能箱组  802高透光塑料水袋  803出水阀          804出水管道
805放气阀      806入水阀          807保温水箱        808低沸点工质蒸发器
809发电机      810汽轮机      811冷凝器      812泵      816出水阀     818放气阀
五、具体实施方式
实施例一：
如图1所示：能量转换冷凝系统由冷交换器101、泵102、连通管道103、热交换器108、真空抽气阀105、真空泵106、连通管道107组成。冷交换器101、热交换器108由热导体、防水材料制成，连通管道103由绝热、保温、防水材料制成，连通管道107无特殊要求。整个系统为密闭循环系统，在冷交换器101的底部预先装入水或酒精或低沸点工质，(本发明以水的工作参数做说明，其他酒精或低沸点工质工作原理相同，只是工作参数不同。)将冷交换器101固定于深海海底或湖、井、河、水库的低部，(本发明以深海海底的工作参数做说明，其他湖、井、河、水库的工作原理相同，只是工作参数不同。)由于深海海水温度常年保持在5℃左右，因此，冷交换器101内的水被降温到5℃左右，打开真空抽气阀105，启动真空泵106，将系统内抽为真空，使其真空度达到水在5℃时的饱和蒸汽压，然后，关闭真空抽气阀105及真空泵106。将热交换器108安装于需要降温的工作位置。启动泵102，将冷交换器101内的被降温到5℃左右的水，抽入热交换器108内，当热交换器108的外部环境温度高于5℃时，热交换器108内的水，迅速吸收热量，变成蒸汽，通过连通管道107进入冷交换器101再次被降温到5℃左右变为水，进行下一循环工作。同时，热交换器108的外部环境热量被迅速吸收，温度降低，多次循环工作，温度可降到5℃左右。
如图3、图4所示：本发明的发电装置，包括汽轮机10以及与该汽轮机10连接的发电机9。汽轮机10的蒸汽入口连接有热源系统307，汽轮机10的蒸汽出口连接有冷凝系统308，热源系统307与冷凝系统308之间连接有连通管路15。当冷凝系统308位置低于热源系统307时，则需要在热源系统307与冷凝系统308的连通管路之间加入泵12。所述热源系统内包含低沸点工质蒸发器8；低沸点工质蒸发器8由散热材料制成。所述冷凝系统内包含冷凝器11，冷凝器11由散热材料制成。
本发明中，采用能量转换冷凝系统作为冷凝系统，将冷凝系统308由热交换器108取代(图1中)，用热交换器108为冷凝器11降温；热源系统采用海水系统，其工作过程如下：将经过滤后的普通海水(约25℃)注入热源系统307内，由海水将低沸点工质蒸发器8内的低沸点工质加热，低沸点工质蒸发器8内的低沸点工质吸收海水的热量，迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机10带动发电机9发电，然后蒸汽进入冷凝器11中，在热交换器108(约5℃)的作用下冷凝成液态，再由泵12重新排入蒸发器8，进行下一循环工作。在冷凝系统位置高于热源系统时，可以不用泵12。
本发明中，热源系统307也可采用空气热源系统，所述空气热源系统是直接将空气吹向热源系统307，使低沸点工质蒸发器8内的低沸点工质吸收空气中的热量，迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机10带动发电机9发电，然后蒸汽进入冷凝器11中，在热交换器108(约5℃)的作用下冷凝成液态，再由泵12重新排入蒸发器8，进行下一循环工作。此方法在夏季气温高时，非常有效。
本发明中，热源系统307也可采用太阳能加热系统，用太阳能加热热源系统307，使低沸点工质蒸发器8内的低沸点工质吸收太阳能中的热量，迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机10带动发电机9发电，然后蒸汽进入冷凝器11中，在热交换器108(约5℃)的作用下冷凝成液态，再由泵12重新排入蒸发器8，进行下一循环工作。
本发明中，热源系统可以采用任意温度高于能量转换冷凝系统的热源系统，与所述能量转换冷凝系统组成发电系统。
本发明中，在低沸点工质蒸发器8内的系统压力达到水或酒精在热源系统温度时的饱和蒸汽压的情况下，低沸点工质也可以换成水或酒精。
实施例二：
图5中，太阳能箱组801为一组箱体由保温材料制成，内表面由黑色吸光材料(黑色塑料等)制成，顶部由双层真空玻璃(或高透光多层内充气塑料薄膜)密封而成。倾角由所在地区纬度不同而定，以太阳光垂直射入安放为佳。内装高透光塑料水袋802，高透光塑料水袋802的上部有入水阀806和放气阀805，下部有出水阀803组成，如此结构可使太阳光透过高透光塑料水袋802，直射底部吸光材料，由底部向上加热，热效率可比真空管式太阳能热水器提高20％以上，且成本造价可大幅度降低。若独立使用，即可作为太阳能热水器使用。高透光塑料水袋802采用软体透明塑料袋为盛水材料，优点是可有效防止水的结垢，并使材料更换成本很低。出水阀803由出水管道804与保温水箱807相连，保温水箱807由保温、密闭、防水材料构成，底部一侧垫高，可使降温后的冷水容易由放水阀816排出。保温水箱807的顶部有一放气阀818。保温水箱807可设计一个备用箱，用来多储存热水以备夜晚或无阳光天气使用。保温水箱807内装有低沸点工质蒸发器808，低沸点工质蒸发器808内装有液态低沸点工质，低沸点工质蒸发器808由金属散热材料制成。低沸点工质蒸发器808通过管道与汽轮机810连接，汽轮机810联带发电机809，汽轮机810的出气口通过管道与能量转换冷凝系统的108内的冷凝器811连接，冷凝器811与水泵812连接，泵812与低沸点工质蒸发器808连接。
本发明的工作过程如下：
将水经入水阀806，注入太阳能箱组801内的高透光塑料水袋802中，关闭放水阀803，并同时打开放气阀805，待高透光塑料水袋802中水注满后，关闭放气阀805和入水阀806。待高透光塑料袋802中的水经太阳能加热后，即可打开出水阀803和放气阀805，待热水注入保温水箱807内，蒸发器808内的液态低沸点工质经热水加热后，吸收热量，迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机810带动发电机809发电，然后蒸汽进入冷凝器811中，在能量转换冷凝系统的108内的作用下冷凝成液态，再由泵812重新排入蒸发器808，进行下一循环工作。
保温水箱807内的热水，在工作一段时间后，温度降低，沉入箱底，打开放气阀818及放水阀816，由放水阀816排出，送回太阳能箱组801内，继续加热，循环使用。如此，热水不断流入，以使系统源源不断提供电能。
实施例三：
如图2所示：所述能量转换热源系统包括冷交换器101、连通管道103、热交换器108、真空抽气阀105、真空泵106、连通管道107组成；冷交换器101、热交换器108由热导体、防水材料制成，连通管道103由绝热、保温、防水材料制成，连通管道107无特殊要求。冷交换器101与热交换器108通过连通管道103与连通管道107连接成循环系统，与抽气阀105、真空泵106组成密闭循环系统。
热源系统采用能量转换系统，可以有效利用地热资源；其工作过程如下：在热交换器108内预先装入水(或酒精或低沸点工质)，打开真空抽气阀105，启动真空泵106，(地热井或地热田温度高于水或酒精或低沸点工质的沸点温度时，系统可不用真空抽气阀105和真空泵106)将系统内抽为低压，使系统内的压强保持在低于地热井温度时水或酒精或低沸点工质的饱和蒸汽压，(本发明以水的工作参数做说明，其他酒精或低沸点工质工作原理相同，只是工作参数不同)将热交换器108固定于地热井或地热田的底部，将冷交换器101安装于需要加热的工作位置；热交换器108内的水迅速吸收热量，变成蒸汽，通过连通管道103进入冷交换器101内，通过冷交换器101将热量传递给需被加热的工作介质，使工作介质温度升高，同时，冷交换器101内的蒸汽，温度降低，被冷凝成水，通过连通管道107进入热交换器108内，再次被加热，变成蒸汽，进行循环工作；本发明通过冷交换器101，即可将地热中的能量用于为其他系统提供热源系统。
本发明中，采用能量转换热源系统，将热源系统307由冷交换器101代替，冷交换器101用地热中的热量，加热低沸点工质蒸发器8内的低沸点工质，使低沸点工质迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机10带动发电机9发电，然后蒸汽进入冷凝器11中，在冷凝系统308的作用下冷凝成液态，再由泵12重新排入低沸点工质蒸发器8，进行下一循环工作。
本发明中，冷凝系统308可以采用水冷凝系统，所述水冷凝系统是将水(可以是井水、湖水、河水、海水、普通水)通过冷凝系统308，将冷凝器11中的低沸点工质冷凝成液态；所述冷凝系统也可以是空气冷凝系统，所述空气冷凝系统是直接将冷空气吹向冷凝系统308，将冷凝器11中的低沸点工质冷凝成液态；此方法在冬季气温低时，非常有效。所述冷凝系统也可以是储冰冷凝系统或储雪冷凝系统，所述储冰冷凝系统或储雪冷凝系统是在储冰装置或储雪装置中，装置有冰或雪用于将冷凝器11中的低沸点工质冷凝成液态；所述冷凝系统也可以是任意温度低于本发明中能量转换热源系统且可将冷凝器11中的低沸点工质冷凝成液态的系统。
实施例四：
如图6所示：本发明的海水淡化，(污)水净化装置，包括闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)35及与该闪蒸系统相连的冷凝系统37组成；所述闪蒸系统35与冷海水或(污)水回收系统36相连；所述冷凝系统37与淡水回收系统38相连；其特征是，所述冷凝系统是能量转换冷凝系统；其工作过程如下：将经过滤后的表层温海水(污水)注入闪蒸系统35内，在真空的状态下，一部分海水(污水)迅速吸收周围海水(污水)的热量蒸发，汽化为蒸汽，蒸汽经连通管道进入冷凝系统37，被冷凝为淡水，回收利用。
闪蒸系统35内的另一部分海水(污水)被吸收热量后温度降低，沉入底部，被送入冷海水或(污)水回收系统36回收利用。
所述冷凝系统37是采用本发明中能量转换冷凝系统，由热交换器108替代冷凝系统37将蒸汽冷凝成淡水，回收利用。
本发明中，也可以加入热源系统，先将表层温海水(污水)预先加热，再通过闪蒸系统、冷凝系统进行海水淡化，(污)水净化，则效果更佳。
所述热源系统，可以是太阳能加热系统，也可以是温度高于表层温海水(污水)并可将热量传递给表层温海水(污水)的系统。
实施例五：
如图7所示，本发明的海水淡化，(污)水净化及发电的装置，包括闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)35及与该闪蒸系统相连的汽轮机10，汽轮机10连接发电机9，所述汽轮机的蒸汽入口连接闪蒸系统35，蒸汽出口连接有冷凝系统37；所述闪蒸系统35与冷海水或(污)水回收系统36相连；所述冷凝系统37与淡水回收系统38相连；其特征是，所述冷凝系统是能量转换冷凝系统；在无海水(污水)地区，可将所述海水(污水)用普通水替换，可得到直接发电的装置。其工作过程如下：将经过滤后的表层温海水(污水)注入闪蒸系统35内，在真空的状态下，一部分海水(污水)迅速吸收周围海水(污水)的热量蒸发，汽化为蒸汽，蒸汽被送入汽轮机10内，推动汽轮机10，带动发电机9发电，之后，蒸汽被送入冷凝系统37内，由冷凝系统37将其冷凝成淡水，回收利用；所述冷凝系统是用本发明所述能量转换冷凝系统中热交换器108替代冷凝系统37；所述能量转换冷凝系统可将深海海底(或水库或井水或河水)的低温能量用于冷凝系统；淡水被送入淡水回收系统38内，回收利用。被输入闪蒸系统的另一部分海水或(污)水，温度降低，送入冷海水或(污)水回收系统36内回收利用或排入大海。在无海水(污水)地区，可将所述海水(污水)用普通水替换，可得到直接发电的方法。
本发明中，也可以加入热源系统，先将表层温海水(污水)预先加热，再通过闪蒸系统、发电系统、冷凝系统进行海水淡化，(污)水净化及发电，则效果更佳。
所述热源系统，可以是太阳能加热系统，也可以是温度高于表层温海水(污水)并可将热量传递给表层温海水(污水)的任意系统。
实施例六：
如图8所示，
太阳能箱组601为一组箱体由保温材料制成，内表面由黑色吸光材料(黑色塑料等)制成，顶部由双层真空玻璃(或高透光多层内充气塑料薄膜)密封而成。倾角由所在地区纬度不同而定，以太阳光垂直射入安放为佳。内装软体水袋602，软体水袋602的上部有入水阀606和放气阀605，下部有出水阀603组成，如此结构，成本造价可大幅度降低。若独立使用，即可作为太阳能热水器使用。软体水袋602采用软体盛水材料，优点是可有效防止水的结垢，并使材料更换成本很低。出水阀603由出水管道604与闪蒸器607相连，闪蒸器607可由金属材料构成，也可由钢筋混凝土材料建成，其高度应大于10米，其底部有一出水阀615，出水阀615应低于闪蒸器607的底部(10米)。闪蒸器607的顶部连接一汽轮机608，带动发电机609。闪蒸器607的顶部的另一端连接一抽气阀618，抽气阀618连接真空泵619。汽轮机608的出口，由连通管道610连接冷凝器611，冷凝器611的底部由管道连一放水阀613，放水阀613应低于冷凝器611的底部(10米)。冷凝器611置于本发明所述能量转换冷凝系统中热交换器108内，冷凝器611连接一个抽气阀620，抽气阀620连接真空泵616。
本发明的工作过程如下：
打开抽气阀618及620，关闭出水阀613，615及出水阀603，启动真空泵619和616，将闪蒸器607；汽轮机608；连通管道610；冷凝器611内抽成真空。然后关闭抽气阀618，真空泵619。由真空泵616维持系统内的真空度。将经过滤后的海水(污水)接入入水阀606，注入太阳能箱组601内的软体水袋602中，并同时打开放气阀605，待软体水袋602中水注满后，关闭放气阀605，入水阀606。待软体水袋602中的水经太阳能加热至一定温度时(以高于冷凝系统温度为宜)，即可打开出水阀603和放气阀605，将热海水(污水)注入闪蒸器607内，一部分海水(污水)迅速吸收周围海水(污水)的热量蒸发，汽化为蒸汽，冲击汽轮机608，带动发电机609发电，由汽轮机608排出的蒸汽经连通管道610进入冷凝器611，由热交换器108将深海海底(或水库或井水或河水)的低温能量用于冷凝系统，将蒸汽冷凝为淡水，待水量达到一定程度后(以不超过抽气阀620的高度为宜)，打开出水阀613，将淡水排出，回收利用。
真空泵616继续工作，维持系统内的真空度，并同时排出海水(污水)中的杂质气体。
闪蒸器607内的另一部分海水(污水)被吸收热量后温度降低，沉入底部，当水量达到一定程度后(以不超过出水管道604的高度为宜)，打开出水阀615，排出回收利用。
本发明也可以不用汽轮机608和发电机609，直接用本发明所述能量转换冷凝系统，与闪蒸系统相结合，组成海水淡化，(污)水净化的方法及装置。
本发明也可以不用太阳能箱组为海水加热，直接用海水由本发明所述能量转换冷凝系统，与闪蒸系统相结合，组成海水淡化，(污)水净化及发电的方法及装置。本发明也可以不用太阳能箱组为海水加热，也不用汽轮机608和发电机609，直接用海水由本发明所述能量转换冷凝系统，与闪蒸系统相结合，组成海水淡化，(污)水净化的方法及装置。
本发明也可以采用公知的太阳能加热系统为海水加热，组成海水淡化，(污)水净化及发电的方法及装置。
本发明也可以采用任意加热系统为海水加热，组成海水淡化，(污)水净化的方法及装置。
本发明也可以采用任意加热系统为海水加热，组成海水淡化，(污)水净化及发电的方法及装置。
本发明也可以将太阳能箱组换为普通水箱，采用能量转换热源系统，用地热能加热所述普通水箱里的普通水(或海水或污水)，将热水(或海水或污水)注入闪蒸器607内，一部分水(或海水或污水)迅速吸收周围水(或海水或污水)的热量蒸发，汽化为蒸汽，冲击汽轮机608，带动发电机609发电，由汽轮机608排出的蒸汽经连通管道610进入冷凝器611，被冷凝系统冷凝成水；所述冷凝系统可采用温度低于本发明所述能量转换热源系统并可将冷凝器611降温的任意系统。待水量达到一定程度后(以不超过抽气阀620的高度为宜)，打开出水阀613，将水排出，回收利用。
真空泵616继续工作，维持系统内的真空度，并同时排出水(或海水或污水)中的杂质气体。
闪蒸器607内的另一部分水(或海水或污水)被吸收热量后温度降低，沉入底部，当水量达到一定程度后(以不超过出水管道604的高度为宜)，打开出水阀615，排出回收利用。

Claims (15)

1、一种能量转换方法，其特征是，包括以下步骤：利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭系统的压力，使水或酒精或低沸点工质在高温工作区时吸收外部环境热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使外部环境降温；然后，蒸汽被送入低温工作区，向外部环境放出热量，使外部环境升温，同时蒸汽被冷凝成液态，然后再重新被送入高温工作区进行下一循环工作；从而达到使能量从一地转换到另一地的目的。
2、根据权利要求1所述的能量转换方法，其特征是，包括能量转换冷凝系统及能量转换热源系统；所述能量转换冷凝系统是用能量转换方法作为冷凝作用的系统；所述能量转换热源系统是用能量转换方法作为热源作用的系统；所述能量转换冷凝系统，由冷交换器(101)、泵(102)、连通管道(103)、热交换器(108)、真空抽气阀(105)、真空泵(106)、连通管道(107)组成；冷交换器(101)、热交换器(108)由热导体、防水材料制成，连通管道(103)由绝热、保温、防水材料制成，连通管道(107)无特殊要求；整个系统为密闭循环系统；当高温工作区(108)位置低于低温工作区(101)时，可以不用泵(102)；所述能量转换冷凝系统，可将深海海底(或水库或井水或河水)的低温能量用于为其他系统做冷凝系统；其工作过程如下：在冷交换器(101)的底部预先装入水或酒精或低沸点工质，本发明以水的工作参数做说明，其他酒精或低沸点工质工作原理相同，只是工作参数不同；将冷交换器(101)固定于深海海底或湖、井、河、水库的低部，(本发明以深海海底的工作参数做说明，其他湖、井、河、水库的工作原理相同，只是工作参数不同)由于深海海水温度常年保持在5℃左右，因此，冷交换器(101)内的水被降温到5℃左右，打开真空抽气阀(105)，启动真空泵(106)，将系统内抽为真空，使其真空度达到水在5℃时的饱和蒸汽压，然后，关闭真空抽气阀(105)及真空泵(106)；将热交换器(108)安装于需要降温的工作位置，启动泵(102)，将冷交换器(101)内的被降温到5℃左右的水，抽入热交换器(108)内，当热交换器(108)的外部环境高于5℃时，热交换器(108)内的水，迅速吸收热量，变成蒸汽，通过连通管道(107)进入冷交换器(101)再次被降温到5℃左右变为水，进行下一循环工作；同时，热交换器(108)的外部环境热量被迅速吸收，温度降低，多次循环工作，温度可达到5℃左右；本发明中，采用能量转换系统作为冷凝系统，用热交换器(108)即可将深海海底(或水库或井水或河水)的低温能量用于为其他系统做冷凝系统(当高温工作区(108)位置低于低温工作区(101)时，可以不用泵(102))；所述能量转换热源系统，由冷交换器(101)、连通管道(103)、热交换器(108)、真空抽气阀(105)、真空泵(106)、连通管道(107)组成；冷交换器(101)、热交换器(108)由热导体、防水材料制成，连通管道(103)由绝热、保温、防水材料制成，连通管道(107)无特殊要求；整个系统为密闭循环系统；当高温工作区(108)位置高于低温工作区(101)时，需加入泵(102)用于将液态水或酒精或低沸点工质提升到高温工作区；其工作过程如下：在热交换器(108)内预先装入水(或酒精或低沸点工质)，打开真空抽气阀(105)，启动真空泵(106)，(地热井或地热田温度高于水或酒精或低沸点工质的沸点温度时，系统可不用真空抽气阀(105)和真空泵(106))将系统内抽为低压，使系统内的压强保持在低于地热井温度时水或酒精或低沸点工质的饱和蒸汽压，(本发明以水的工作参数做说明，其他酒精或低沸点工质工作原理相同，只是工作参数不同)将热交换器(108)固定于地热井或地热田的低部，将冷交换器(101)安装于需要加热的工作位置；热交换器(108)内的水迅速吸收热量，变成蒸汽，通过连通管道(103)进入冷交换器(101)内，通过冷交换器(101)将热量传递给需被加热的外部工作介质，使工作介质温度升高，同时，冷交换器(101)内的蒸汽，温度降低，被冷凝成水，通过连通管道(107)进入热交换器(108)内，再次被加热，变成蒸汽，进行循环工作；本发明通过冷交换器(101)，即可将地热中的能量用于为其他系统提供热源系统。
3、一种能量转换装置，其特征是，包括能量转换冷凝系统与能量转换热源系统；所述能量转换冷凝系统包括冷交换器(101)、泵(102)、连通管道(103)、热交换器(108)、真空抽气阀(105)、真空泵(106)、连通管道(107)组成；冷交换器(101)与热交换器(108)及泵(102)通过连通管道(103)与连通管道(107)连接成循环系统，与抽气阀(105)、真空泵(106)组成密闭循环系统；当高温工作区(108)位置低于低温工作区(101)时，可以不用泵(102)；所述能量转换热源系统包括冷交换器(101)、连通管道(103)、热交换器(108)、真空抽气阀(105)、真空泵(106)、连通管道(107)组成；冷交换器(101)与热交换器(108)通过连通管道(103)与连通管道(107)连接成循环系统，与抽气阀(105)、真空泵(106)组成密闭循环系统；当高温工作区(108)位置高于低温工作区(101)时，需加入泵(102)用于将液态水或酒精或低沸点工质提升到高温工作区。
4、一种发电方法，其特征是，包括以下步骤：通过热源系统加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化，产生高压蒸汽，所述热源系统是温度高于冷凝系统，并可将热量传导给低沸点工质蒸发器的系统；将高压蒸汽通入汽轮机并推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电；高压蒸汽进入冷凝系统，由冷凝系统将其冷凝成液态，所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成；将冷凝成液态的低沸点工质再送入蒸发器内，进行下一循环工作。
5、一种发电方法，其特征是，包括以下步骤：通过热源系统加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化，产生高压蒸汽，所述热源系统是由低沸点工质蒸发器和本发明所述能量转换热源系统组成；将高压蒸汽通入汽轮机并推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电；高压蒸汽进入冷凝系统，由冷凝系统将其冷凝成液态；所述冷凝系统是由冷凝器和温度低于本热源系统且可将高压蒸汽冷凝成液态的任意系统组成；将冷凝成液态的低沸点工质再送入蒸发器内，进行下一循环工作。
6、一种发电装置，其特征是，包括汽轮机及与该汽轮机连接的发电机；所述汽轮机的蒸汽入口连接有热源系统，所述汽轮机的蒸汽出口连接有冷凝系统，热源系统与冷凝系统之间连接有连通管路；所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成；所述热源系统是由低沸点工质蒸发器和温度高于本冷凝系统的任意热源系统组成。
7、一种发电装置，其特征是，包括汽轮机及与该汽轮机连接的发电机；所述汽轮机的蒸汽入口连接有热源系统，所述汽轮机的蒸汽出口连接有冷凝系统，热源系统与冷凝系统之间连接有连通管路；所述热源系统是由低沸点工质蒸发器和本发明所述能量转换热源系统组成；所述冷凝系统是由冷凝器和温度低于本热源系统的且可将高压蒸汽冷凝成液态的任意冷凝系统组成。
8、根据权利要求4或5或6或7所述的一种发电方法或一种发电装置，其特征是，在低沸点工质蒸发器内的系统压力达到水或酒精在热源系统温度时的饱和蒸汽压的情况下，低沸点工质可以换成水或酒精。
9、一种海水淡化，(污)水净化方法，其特征是，包括以下步骤：将海水或(污)水输入闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)，在闪蒸系统内的真空作用下，一部分海水或(污)水迅速被汽化，变成蒸汽，蒸汽被送入冷凝系统内，由冷凝系统将其冷凝成淡水，所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成；淡水被送入淡水回收系统内，回收利用；被输入闪蒸系统的另一部分海水或(污)水，温度降低，送入冷海水或(污)水回收系统回收利用或排入大海。
10、一种海水淡化，(污)水净化装置，其特征是，包括闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)及与该闪蒸系统相连的冷凝系统组成；所述闪蒸系统与冷海水或(污)水回收系统相连；所述冷凝系统与淡水回收系统相连；所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成。
11、一种海水淡化，(污)水净化及发电的方法，其特征是，包括以下步骤：将海水或(污)水输入闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)，在闪蒸系统内的真空作用下，一部分海水或(污)水迅速被汽化，变成蒸汽，蒸汽被送入汽轮机内，推动汽轮机，带动发电机发电，之后，蒸汽被送入冷凝系统内，由冷凝系统将其冷凝成淡水，所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成；淡水被送入淡水回收系统内，回收利用；被输入闪蒸系统的另一部分海水或(污)水，温度降低，送入冷海水或(污)水回收系统回收利用或排入大海；在无海水(污水)地区，可将所述海水(污水)用普通水替换，可得到直接发电的方法。
12、一种海水淡化，(污)水净化及发电的装置，其特征是，包括闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)及与该闪蒸系统相连的汽轮机，汽轮机连接发电机，所述汽轮机的蒸汽入口连接闪蒸系统，蒸汽出口连接有冷凝系统；所述闪蒸系统与冷海水或(污)水回收系统相连；所述冷凝系统与淡水回收系统相连；所述冷凝系统是由冷凝器和本发明所述能量转换冷凝系统组成；在无海水(污水)地区，可将所述海水(污水)用普通水替换，可得到直接发电的装置。
13、根据权利要求9或10或11或12所述的一种海水淡化，(污)水净化方法或一种海水淡化，(污)水净化装置或一种海水淡化，(污)水净化及发电的方法或一种海水淡化，(污)水净化及发电的装置，其特征是，它包含热源系统，所述热源系统可以是温度高于本发明所述能量转换冷凝系统并可预先将海(污)水加热的任意热源系统。
14、一种发电及海水淡化，(污)水净化的方法，其特征是，包括以下步骤：将水或海水或(污)水用热源系统预先加热，所述热源系统是由普通水箱和本发明所述能量转换热源系统组成；然后，输入闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)，在闪蒸系统内的真空作用下，一部分水或海水或(污)水迅速被汽化，变成蒸汽，蒸汽被送入汽轮机内，推动汽轮机，带动发电机发电，之后，蒸汽被送入冷凝系统内，由冷凝系统将其冷凝成水，所述冷凝系统是由冷凝器和温度低于本发明所述能量转换热源系统并可将蒸汽冷凝成水的任意冷凝系统组成；水被送入淡水回收系统内，回收利用；被输入闪蒸系统的另一部分水或海水或(污)水，温度降低，送入冷海水或(污)水回收系统回收利用或排入大海。
15、一种发电及海水淡化，(污)水净化的装置，其特征是，包括热源系统及与该热源系统相连的闪蒸系统(由被抽成真空的闪蒸器组成)及与该闪蒸系统相连的汽轮机，汽轮机连接发电机，所述汽轮机的蒸汽入口连接闪蒸系统，蒸汽出口连接有冷凝系统；所述闪蒸系统与冷海水或(污)水回收系统相连；所述冷凝系统与淡水回收系统相连；所述热源系统是由普通水箱和本发明所述能量转换热源系统组成；所述冷凝系统是由冷凝器和温度低于本发明所述能量转换热源系统并可将蒸汽冷凝成水的任意冷凝系统组成。
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