CN86101160B - 通过中间冷却实现热力循环的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

通过中间冷却实现热力循环的一种方法和装置。它包括一个冷凝子系统，一个锅炉和一个涡轮。锅炉可包括一个预热器，一个蒸发器和一个过热器。流体在涡轮内初始膨胀后可导向再热器从而提高用于过热的可利用的温度。流体回到涡轮并进一步膨胀之后可从涡轮回收并在中间冷却器内冷却。此后，流体回到涡轮再次膨胀。涡轮气体之冷却可为汽化提供附加热量。中间冷却可补偿用于再热的热量，并可回收经最终涡轮膨胀之后的可用热量不然这热量将无用。

Description

通过中间冷却实现热力循环的方法和装置
本发明涉及利用膨胀和回收的工作流体将来自热源的能量转换为可用形式的方法和装置。本发明还涉及提高热力循环的热利用效率的方法和装置。
在兰金循环中，像水、氨水或氟利昂这样的工作流体利用现有的热源在蒸发器中蒸发。蒸发后的气态工作流体通过涡轮时膨胀，把能量变换为可用形式。然后，用过的气态工作流体利用现有的冷却介质在冷凝器内冷凝。冷凝的工作介质用泵加压，然后再汽化，如此继续循环下去。
描述在美国专利4，346，561中的
Figure 86101160_IMG1
（exergy）循环利用双元或多元工作流体。这种循环通常根据把双元工作流体当作液体用泵加至高的工作压力，并加热，使工作流体部分汽化的原理工作。然后，将流体闪蒸，使高沸点工作流体与低沸点工作流体分离。低沸点组分在通过涡轮时膨胀，驱动涡轮，而高沸点组分将热回收，用来加热汽化前的双元工作流体。然后，将高沸点组分与用过的低沸点工作流体混合在一起，在有冷却介质的冷凝器内吸收用过的工作流体。
传统的兰金循环和（exergy）循环在理论上的比较证明，当利用诸如海水、地热能量等温度较低的可用热源时，新循环的效率较兰金循环的效率有所提高。
本申请人另一项更新的发明是美国专利4，489，563，名称为基本卡利纳（Kalina）循环。在该发明中，利用较低的温度的可利用的热能在中等压力下实现至少一部分多元流体流的部分地蒸馏，从而产生不同成分的工作流体馏分。该馏分被用来产生至少一种主要的富溶液，该富溶液相对于低沸点组分来说已相对地富集了，并产生一种贫溶液，该贫溶液相对于低沸点组分来说已相对地贫化了。提高主要富溶液的压力，然后使之汽化，产生加压的气态主工作流体。该主工作流体膨胀到低压，把能量变换成可用形式。用过的低压工作流体通过在贫溶液中冷却溶解，在主吸收段中冷凝，从而回收初始的工作流体，供再使用。
在把热能变换成可用形式的任何一个过程中，热源中可用能量主要损失发生在工作流体的蒸发或汽化过程中。这种可用能量（也叫做
Figure 86101160_IMG3
（exergy或essergy））的损失，是由于在锅炉内热源的焓-温特性和工作流体失配的结果。简单地认为，对任何既定的焓来说，热源温度总是高于工作流体的温度。理想的，该温差几乎是零，但不完全等于零。
这种失配出现于用纯净物质作为工作流体的传统的兰金循环，也出现于用混合物质作为工作流体的上述卡利纳循环（Kalina cycle）和
Figure 86101160_IMG4
（exergy）循环。以卡利纳循环和
Figure 86101160_IMG5
（exergy）循环的方式使用混合物作为工作流体，使上述损失有明显的减小。但是，不管在什么循环中进一步减少上述能量损失，是最好不过了。
在传统的兰金循环中，热源和工作流体的焓-温特性失配造成的能量损失，约占可利用的
Figure 86101160_IMG6
（exergy）的25%。在美国专利4，489，563所描述的这种循环中，锅炉内由于焓-温特性失配而造成的
Figure 86101160_IMG7
（exergy）损失，约占全部可利用的
Figure 86101160_IMG8
（exergy）的14%。
为了进行讨论，热力循环中整个汽化过程可看作由三个不同部分组成：预热，汽化和过热。就常规的工艺规程而言，在预热期间热源和工作流体的匹配是适当的。然而，适宜于过热过程的温度范围内的热量通常要比必需的热量大得多，而适宜于汽化过程的温度范围内的热量却比必需的热量小得多。本发明的发明人意识到，适宜于高温过热过程的一部分高温热量被用于上述已知过程中的汽化过程。这就在两个热流之间造成很大的温差，其结果是导致不可逆
Figure 86101160_IMG9
（exergy）的损失。
当工作流体在涡轮内部分膨胀之后，通过将之加热，可以减小上述不可逆损失。但是，再热导致重复的过热，其结果为再热增加了过热所需的热量。所需热量的这种增加，使热源和工作流体的焓-温特性之间有了更好的匹配。然而，对汽化所需的热量来说，再热并无好处。因此，每单位重量的工作流体所需的总热量随再热而有很大的增加。这样，通过锅炉涡轮的工作流体的总重量流率就减小。重量流率的减小限止了可得到的总效率增长的可能，所以，再热的好处在很大程度上只是暂时的好处。
解决热源和工作流体的焓-温特性匹配不佳这个老问题的理想途径是，将可从热源获得的高温热能用于过热过程，从而在过热过程中减小温差，但与此同时由于提供温度较低的热能，该热能使汽化过程中的温差达到最小。显然，这两个目的表面上是互相矛盾的，因为增加过热过程的热量，似乎或者需要提高总的热源温度，或者需要利用再热。如上所述，再热有一定的缺点，它在很大程度上减少了所得到的部分短暂的好处。
此外，用于过热过程的可获得的热量愈大，由涡轮输出的、用过的气态工作流体的输出温度也就愈高。从效率的角度来看，这并不是我们所希望的，因为输出蒸汽的过热使随后的冷凝过程更加困难，并造成额外的
Figure 86101160_IMG10
（exergy）损失。因此，任何试图提高一部分循环效率的努力，似乎最终都导致另一部分循环效率的降低。
本发明的一个任务是，使锅炉内工作流体和热源的焓-温特性较紧密地匹配，从而大大提高热力循环的效率。本发明的另一个任务是提供一个系统，该系统提高过热过程效率而且也在提高汽化过程的效率的同时，提供伴随的优点。本发明还有一个任务，那就是不一定要减小热力循环的质量流率就可以达到上述优点。
根据本发明的一种实施方案，一种实现热力循环的方法包括使气态工作流体膨胀从而将其能量转换为可用形式这样一个步骤。膨胀的气态工作流体受到冷却，随后，膨胀到耗尽的低压，将其能量转换为可用形式。用过的工作流体被冷凝，然后，冷凝后的工作流体利用膨胀的气态工作流体冷却期间传导的热量而汽化。
根据本发明的另一实施方案，一种实现热力循环的方法包括热汽化的工作流体这一步骤。被过热的工作流体膨胀，将其能量转换为可用形式。然后膨胀的工作流体受到再热而进一步膨胀，把额外的能量转换为可用形式。膨胀后再热的流体受到冷却，然后又膨胀，这一次膨胀到耗尽的低压，将其能量转换为可用形式。用过的工作流体被冷凝，随后利用膨胀后再热的流体冷却若间传导的热而汽化。
根据本发明的又一个实施方案，一种实现热力循环的方法包括预热初始工作流体至接近它的沸点的温度这样一个步骤。被预热的初始工作流体分离成第一流体流和第二流体流两部分。第一流体流利用第一热源的能量汽化，而第二流体流则利用第二热源的能量汽化。第一和第二汽化流体流组合在一起，随后被过热，产生加压的气态主工作流体。加压的气态主工作流体受到膨胀，将其能量转换为可用形式。然后，膨胀后加压的主工作流体被再热，再次膨胀。膨胀和再热后加压的主工作流体受到冷却，从而为汽化第二流体流提供热源。受冷却的主工作流体再度膨胀，这一次膨胀到耗尽的低压，将其能量变换为可用形式。用过的主工作流体被冷却和冷凝，形成初始的工作流体。
根据本发明的再一个实施方案，一种实现热力循环的装置包括一台涡轮装置。这台涡轮装置由两个涡轮机组组成，第一个涡轮机组和第二个涡轮机组至少各包括一个涡轮级。每个涡轮机组有一个进气口和一个出气口。第一个涡轮机组的出气口和第二个涡轮机组的进气口之间接着一台涡轮气体冷却器，这样，大部分通过涡轮机组的流体要经过涡轮气体冷却器，然后回到所述的涡轮机装置。
图1是实施本发明的方法和装置的一个实施例的一个系统之简图;
图2是本申请人过去的一项发明的典型实施例示意图，图中虚线以内的部分是图1那个系统所用的一个典型冷凝子系统之略图;
图3是一张表示用于图2所示的本申请人过去的一项发明之典型实施方案中而计算的摄氏温度与锅炉热负荷或焓（以每小时千卡）的关系的图表。
图4是一张表示按照本发明的一个实施例而计算的摄氏温度与锅炉热负荷或焓（以每小时千卡）的关系的图表。
图1所示为根据本发明的一个实施方案的系统10实施的一个热力循环，图中相同的标号用来表示几个图中的相同部分。系统10包括锅炉102，该锅炉依次由预热器104、蒸发器106和过热器108组成。此外，系统10还包括涡轮机120、再热器122、中间冷却器124和冷凝子系统126。
冷凝器126可以是已知的任何一种排热装置。在兰金循环中，在简单的热交换器中发生排热现象，所以，对于用兰金循环来说，冷凝子系统126可采取热交换器或冷凝器的形式。在美国专利4，489，563所描述的卡利纳循环中，排热系统要求离开涡轮机的气体与多元流体流混合，例如，由水和氨组成的工作流体流，冷凝和然后蒸馏，以产生初始状态的工作流体。这样，当本发明与卡利纳循环一起使用时，美国专利4，489，563所描述的蒸馏子系统可用作为冷凝子系统126。故在本申请文件中特将美国专利4，489，563也包括进去，作为参考。
各种各样的热源均可用来驱动本发明所提出的循环。例如，温度高达摄氏一千度或更高的一些热源以及诸如由海水热梯度中获得的低热源，均可利用。又如，诸如次等原油、废热、地热、太阳热或海水热能的换能系统，亦可用本发明来实施。
根据所用的冷凝子系统126的类型各种不同的工作流体可与本系统一起使用。如与本申请文件中作为参考包括进去的美国专利所描述的冷凝子系统126联合使用，任何包含较低沸点流体和相对较高沸点流体的多元工行流体均可使用。因而，例如，所用的工作流体可以是氨与水的混合物，可以是两种或多种碳氢化合物，可以是两种或多种氟利昂，也可以是碳氢化合物与氟利昂的混合物，或者是诸如此类的混合物。一般说来，工作流体可以是具有较好热力学特性和可溶性的任意数量化合物的混合物。但是，在实现传统的兰金循环时，像水、氨或氟利昂之类的常用单一工作流体也是可以使用的。
如图1所示，完全冷凝的工作流体通过预热器104，在该预热器内被加热到低于它的沸点的温度。这一预热过程是通过冷却一热源的所有的热源流来提供的，这些热源流由通过预热器104的虚线所示。从预热器104出来的工作流体在点128分离成两股独立的工作流体流。
工作流体在点128被分离出来后，第一股工作流体流进入汽化器106，而第二股工作流体流则进入中间冷却器124。第一流体流在气化器106被通过汽化器106的、并与通过预热器104的加热流体流互通的虚线所示的反向加热流体流加热。通过中间冷却器124的第二流体流被沿线130流动的流体流加热。第一和第二流体流均被完全汽化并初始地过热。这两条流体流的每一条都有大致相同的压力和温度，但流率可以各不相同。然后，将从蒸发器106和从中间冷却器124出来的流体流在点132重新混合在一起。
混合的工作流体流被送入过热器108，在过热器108内如图中通过过热器108的虚线所示的仅为部分的热源流通过进行热交换而最终被过热。这样，由点25延伸至点26的热源流首先通过过热器108，然后通过蒸发器106，最终通过预热器104。如图4线A所示的该加热流体流的焓-温特性是线性的。
总的工作流体流由过热器108进入涡轮机120的第一涡轮机组134。涡轮机组134包括一个或更多的级136，在附图所说明的实施例中，第一个涡轮机组134包括三个级136。在第一个涡轮机组134中，工作流体膨胀到第一个中等压力的程度，从而把热能变换为机械能。
从第一个涡轮机组134出来的总的工作流体流在再热器122中被再热。再热器122是一个常用的过热器或热交换器。从由点25到点26流动的热源中在点138上分开的剩余的热源流部分，在这再热过程中被利用起来。再热到高温后，工作流体流离开再热器122，流向第二个涡轮机组140。与此同时，从点51流至点53的加热流体流在点142处返回至主加热流体流，对蒸发器106中的汽化过程和预热器104中的预热过程作出贡献。第二个涡轮机组140可包括若干级136。在用附图说明的实施例中，第二个涡轮机组140有四个级，但是，这里所描述的每个涡轮机组的级数可有很大的变化，视具体情况而定。
第二个涡轮机组140内的工作流体由第一个中等压力膨胀到第二个中等压力，从而产生动力。然后，总的工作流体流被送至中间冷却器124，在中间冷却器124内被冷却，为汽化第二股工作流体流提供所需的热量。中间冷却器124可以是一个简单的热交换器。工作流体流沿线130流向最后一个涡轮机组144。
最后的这个涡轮机组144在附图中只有一个单级136，但是，在这个最后的涡轮机组144的级数常可有很大的变化范围，视具体情况而定。工作流体膨胀到最后耗尽的流体压力，产生额外的动力。流体流从最后那个涡轮机组144流出，通过冷凝子系统126，在那儿被冷凝后用泵加压直到高压，然后被送至预热器104以继续进行循环。
图2所示之卡利纳循环冷凝子系统126′，可用作为图1所示系统之冷凝子系统126。在分析冷凝子系统126′时，从包含初始混合流的子系统中用标号1标记的那点着手是有益的。该初始混合流具有较高和较低沸点组分的初始成分，采用氨和水的形式。在点1，初始混合流处于耗尽的低压，用泵151加压至中等压力级，其压力参数如同泵151之后的点2的压力参数。
从流线的点2开始，处于中等压力的初始混合流在热交换器154、同流换热器156和主热交换器158被相继地加热。
初始混合流在热交换器154、同流换热器156和主热交换器158内通过与来自涡轮机120′的、用过的混合工作流体进行热交换而被加热的。当图1的系统用冷凝子系统126′来实现时，涡轮120就可用来代替涡轮120′。此外，在热交换器154内，初始混合流被冷凝流加热，这在下文中将予以描述。在同流换热器156内，初始混合流被冷凝流及与贫和富集的工作流体馏分进行的热交换而进一步加热，这一点在下文中也将给予描述。
主热交换器158的加热仅由从涡轮机出口流出的热流来进行，这种加热实质上是以余热利用作补偿。
在主热交换器158和分离级160之间的点5处初始混合流在蒸馏系统内中等压力下进行蒸馏，该蒸馏系统包括热交换器154和158以及同流换热器156。如果需要的话，在热交换器154和158中的任意一个内或在同流换热器156内，均可使用任何适当或可用热源作为辅助加热装置。
在点5这个位置，初始混合流在蒸馏系统内已部分地汽化，并被送往重力沉降分离器160。在重力沉降分离器160内，蒸馏系统内产生的富集的蒸汽馏分且用低沸点组分即氨富集的蒸汽馏分，从初始混合流的残余中分离出来，在点6产生富集蒸汽馏份，并在点7产生汽提液体馏分，从该点富集蒸汽馏分已被汽提。
从点7被汽提的液体馏份进而被分为第一和第二汽提液体馏份流，它们的参数分别如同点8和点10的参数。
相对于将在下面讨论的贫工作流体馏份而言，在点6的富集馏分富集了较低沸点组分即氨。
从点6出来的第一富集蒸汽馏份流，在点8与第一汽提液体馏份流混合，在点9提供富集工作流体馏份。
富集工作流体馏份相对于混合工作流体（下文将予讨论）而言用含氨的较低沸点组分富集了。另一方面，贫工作流体馏份相对于混合工作流体而言（下文中将予讨论），对应的较低沸点组分被贫化了。
在点10的第二汽提液体馏份包含初始混合流的残余部分，并用来构成冷凝流。
在点9的富集工作流体馏份，在同流换热器156内部分地冷凝后流至点11。在此之后，该富集工作流体馏份在预热器162内（从点11至点13）被进一步冷却和冷凝，通过到用经过点23和24供应的冷却水的热交换，在吸收段152最后被冷凝。
利用泵166把富集工作流体馏份增压至高压。然后，该富集工作流体馏份经过预热器162，到达点22。从点22开始，富集工作流体馏份继续通过图1所示的系统循环。
在实现卡利纳循环时，从涡轮120出来的、位于点38的混合工作流体压力是如此之低，以致在这种压力和可利用的环境温度下不能冷凝。用过的混合工作流体从点38流出，经过主热交换器158、同流换热器156和热交换器154。在此处，该工作流体被部分地冷凝，释放出的热如前面已讨论过的那样被用来预热流入的流体流。
然而，在点17的用过的混合工作流体与在点19的冷凝流混合。在点19，来自点20的冷凝流被节流，其压力被减至点17的用过的混合工作流体的低压。然后，产生的混合物由点18馈入，经过吸收段152。在该处用过的混合工作流体被冷凝流吸收，在点1再生初始混合流。
如图1所示，中间冷却过程由中间冷却器124完成。中间冷却过程减少最后那个涡轮级的每公斤工作流体的输出。但是，中间冷却在不减少每公斤工作流体的量的情况下使再热成为可能。所以，与没有中间冷却过程的再热相比，利用中间冷却有一些具有特殊意义的优点。
有利的是，中间冷却器124返回给汽化过程的热与再热器122消耗的热大致等同。这保证了工作流体重量流率得到恢复。这样，就没有必要减小工作流体的质量流率来调节较高温度的再热过程。
点40、41、42和43的流动参数是设计变量，可以选择，以从系统10获取最大之裨益。本领域的技术人员将能够选择上述设计变量，以便在各种可能遇到的情况下取得最佳的运转性能。
图1给出了各种不同过程点的参量，这些参量可有很大的变化，视具体情况而定。但是，作为这类系统设计的一般准则或经验法则，可以指示，令点40的温度尽可能地接近37的温度，以至于第一个涡轮机组134和第二个涡轮机组140的效率接近等同，这样做常常是很有利的。此外，设计这类系统时使点42的温度一般地高于汽化器106中工作流体的饱和蒸汽的温度，这在许多情况下也许是人们所希望的。人们也常希望使点43的温度一般地高于锅炉102内工作流体的饱和液体的温度。
虽然在附图说明的实施例中蒸发器106和中间冷却器124用的是单段的压力，但本领域的技术人员的将意识到，在具体情况下可以选择两段、三段甚至段数更多的锅炉压力。本发明对多重汽化循环同样也适用。当在蒸发过程中通过利用中间冷却器124的热可以获得一些特殊的优点，在涡轮机组之间利用中间冷却器这一方法可应用于短缺适当温度热量的热力系统的任何部分。中间冷却可在一过热器中为补充汽化或为补充加热提供热量。
不言而喻，本发明并不限于中间冷却与再热之联合利用。尽管这种联合利用有一些具有特殊意义的优点，但是不用再热仅用中间冷却也有许多优点。例如，只要最后一级涡轮排出之流体被过热，不用再热亦可利用中间冷却。总的说来，要达到足够高的流体温度，两级涡轮之间安排中间冷却，是重要的。
一般说来，至少让通过涡轮的大部分流体流经过中间冷却器，这是有好处的。让通过涡轮的流体流基本上全部都经过中间冷却器，那好处就更大了。让冷却的流体基本上全部返回涡轮以进一步膨胀，也是有好处的。
本发明的优点可以通过比较图3和图4看出来。图3说明了对于图2所示的这类热力循环系统来说的锅炉热负荷循环。图2所示的这类热力循环系统是根据前面结合到本发明中的美国专利4，489，563的学说提出来的，线A是指热源，而线B则指工作流体。曲线段B1表示预热期间工作流体的焓-温特性，曲线段B2指汽化，曲线段B3代表过热。窄点（pinch point）位于B1段和B2段的交叉区。曲线A和B之间的空隙度表示系统中之不可逆无用效率，本发明正试图将其减至最小值。在过热期间，存在过多的热，而在汽化期存在热之不足。
现在来看图4，图中就本发明作为例证的实施方案给出了理论计算的在锅炉内的温度与焓或热负荷之关系。曲线C代表工作流体，而曲线A表示热源流体。图表上的点对应于图1上的点。本曲线图说明，就本发明而言，工作流体大致有四个线性区，而不是三个大致的线性区。在点22和点44、46之间的区域，预热发生方式与本申请人先前的一项发明中的预热发生方式总的说来是一致的，如图3中的B1段所示。点44、46和点48、49之间的曲线段表示汽化，饱和液体点用SL表示，而饱和蒸汽点则用SV表示。点48、49和点30、41之间的曲线段代表有效汽化之后带有再热的过热过程。可以看出，点40和点30、41之间的曲线段紧随热源线A，从而导致紧密的温度匹配。一般说来，该曲线的总的形状特别是点SV和点30、41之间的那一段，比以往可能接近的程度更接近热源线A，所以本发明可以实现更高的效率。
为了进一步说明本发明能够取得的优点，我们进行了两组计算。在这两组计算中利用了相同的热源。第一组计算涉及根据图2所示的系统的动力循环说明例。在这一循环例中，工作流体是水-氨的混合物，氨的浓度为72.5重量百分比（即氨重量与工作流体总重量之比）。下面的表1列出了利用标准氨-水焓/浓度曲线图所进行的理论计算的参数。在该表中，第一列中标出的点对应于图2中标出的点。
上述循环的输出为2，595.78千瓦当量，循环效率31.78%。
在第二种情况分析中，本发明所说明的动力循环被应用于上述情况分析中的装置。锅炉内采用相同压力，工作流体采用相同成份，冷却水采用相同温度。下面的表2例出了再次利用标准氨-水和焓/浓度曲线图所进行的理论计算的参数。在下面表2中，点1-21符合图2中专门标出的点，点23-55符合其中图1上专门标出的点。
关于本第二种情况分析，计算出下列数据：
本循环之输出为2，800.96千瓦当量，循环效率为34.59%，改进比为1.079。额外之增益功率为204千瓦当量（7.9%）。重量流率提高1.386%，
Figure 86101160_IMG11
（exergy）损失降低6.514%。
因此，将涡轮级间的中间再热与涡轮级间的中间冷却结合起来，可从热源回收高温热，用于过热过程，减小温差。这种双过热引起的热量亏损也由再冷却过程中释出的热来补偿，但是在低很多的温度下进行的再冷却，导致汽化过程中较低的温差。
其结果是，锅炉内总的（exergy）损失大大减小，整个循环的效率成比例地增高。
本发明的新增部分比本申请人过去提出的热力循环会有重大的改进，本发明如应用于传统的兰金循环装置，则输出之增加要高得多。这是因为上述专利所描述的循环较兰金循环有效得多，因而留下进一步改进的余地就小的多了。
为了说明用于兰金循环的本发明可以得到的好处，我们进行了两组计算。这两组计算都是以利用上面所描述的相同热源，以相同冷却水温度和相同约束条件为基础的。兰金循环用纯水作为工作流体，锅炉内单段压力相当于500.447公斤/平方米（绝对压强），理论计算的总净输出功率为1.800千瓦当量，循环效率为22.04%。如改进这种兰金循环系统，使之包括再热和中间冷却，则改进后的循环达到的理论计算输出出功率为2，207千瓦当量，循环效率为27.02%。因此，改进比为1.226，额外的功率增益为407千瓦当量。
虽然本发明描述了一种优选的实施方案，但本领域的技术人员会由此想出一些变更和改进方案。在所附的权利要求书中，希望包括符合本发明实质和范围的所有这些变更和改进方案。
表1
点 温度 压力 焓 氨浓度 重量
（绝对压强 公斤氨/
号数 （摄氏度） 公斤/平方米） 千卡/公斤 总重量 公斤/小时
1 15.556 16.467 -44.292 0.4392 47464.336
2-17 15.556 52.503 -44.292 0.4392 23620.612
2-20 15.556 52.503 -44.292 0.4392 23843.724
2 15.556 52.503 -44.292 0.4392 47464.336
3-17 46.594 52.292 -9.345 0.4392 23620.612
3-20 46.594 52.292 -9.345 0.4392 23843.724
3 46.594 52.292 -9.345 0.4392 47464.336
3-11 46.594 52.292 -9.345 0.4392 11843.958
3-12 46.594 52.292 -9.345 0.4392 17117.353
3-16 46.594 52.292 -9.345 0.4392 18503.028
4-11 56.678 52.151 25.410 0.4392 11843.958
4-12 56.678 52.151 25.410 0.4392 17117.353
4-16 56.678 52.151 25.410 0.4392 18503.028
4 56.678 52.151 25.410 0.4392 47464.336
5 64.572 52.010 58.016 0.4392 47464.336
6 64.572 52.010 347.317 0.9688 6269.206
7 64.572 52.010 13.996 0.3586 41195.130
8 64.572 52.010 13.996 0.3586 4171.913
9 64.572 52.010 214.133 0.7250 10441.119
10 64.572 52.010 13.996 0.3586 37023.217
11 50.561 51.870 174.558 0.7250 10441.119
12 50.289 52.010 -2.134 0.3586 37023.217
表1（续）
点 温度 压力 焓 氨浓度 重量
（绝对压强 公斤氨/
号数 （摄氏度） 公斤/平方米） 千卡/公斤 总重量 公斤/小时
13 38.506 51.799 136.661 0.7250 10441.119
14 15.556 51.729 -26.869 0.7250 10441.119
15 64.572 16.818 304.585 0.7250 10441.119
16 50.006 16.678 242.764 0.7250 10441.119
17 23.889 16.607 163.696 0.7250 10441.119
18 29.094 16.607 16.790 0.4392 47464.336
19 30.006 16.607 -24.641 0.3586 37023.217
20 30.394 52.000 -24.641 0.3586 37023.217
21 15.556 1107.624 -26.869 0.7250 10441.119
22 48.339 1106.920 11.029 0.7250 10441.119
23-24 12.778 -- -- 水 336341.13
32-1 12.778 -- -- 水 220266.56
23 12.778 -- -- 水 556607.70
24-13 17.856 -- -- 水 336341.13
24-18 25.939 -- -- 水 220266.56
24 21.056 -- -- 水 556607.70
25 560.000 -- 131.094 气体 56812.492
26 67.122 -- 7.367 气体 56812.492
30 532.222 1104.809 684.232 0.7250 10441.119
31 492.478 767.033 660.047 0.7250 10441.119
32 449.961 516.516 634.162 0.7250 10441.119
33 402.689 330.739 605.621 0.7250 10441.119
表1（续）
点 温度 压力 焓 氨浓度 重量
（绝对压强 公斤氨/
号数 （摄氏度） 公斤/平方米） 千卡/公斤 总重量 公斤/小时
34 351.317 202.666 575.124 0.7250 10441.119
35 296.450 118.222 543.421 0.7250 10441.119
36 234.128 61.222 508.630 0.7250 10441.119
37 186.178 35.185 482.689 0.7250 10441.119
38 128.039 16.959 452.208 0.7250 10441.119
表2
点 温度 压力 焓 氨浓度 重量
（绝对压强 公斤氨/
号数 （摄氏度） 公斤/平方米） 千卡/公斤 总重量 公斤/小时
1 15.556 18.015 -44.365 0.4536 47891.432
2-17 15.556 52.503 -44.365 0.4536 22947.533
2-20 15.556 52.503 -44.365 0.4536 24943.903
2 15.556 52.503 -44.365 0.4536 47891.432
3-17 40.044 52.292 -12.262 0.4536 22947.533
3-20 40.044 52.292 -12.262 0.4536 24943.903
3 40.044 52.292 -12.262 0.4536 47891.432
3-11 40.044 52.292 -12.262 0.4536 12742.449
3-12 40.044 52.292 -12.262 0.4536 18237.341
3-16 40.044 52.292 -12.262 0.4536 16911.641
4-11 53.050 52.151 18.835 0.4536 12742.449
4-12 53.050 52.151 18.835 0.4536 18237.341
4-16 53.050 52.151 18.835 0.4536 16911.641
4 53.050 52.151 18.835 0.4536 47891.432
5 61.111 52.010 52.186 0.4536 47891.432
6 61.111 52.010 343.855 0.9741 6186.673
7 61.111 52.010 8.928 0.3764 41704.759
8 61.111 52.010 8.928 0.3764 4420.763
9 61.111 52.010 204.266 0.7250 10607.436
10 61.111 52.010 8.928 0.3764 37283.996
11 47.961 51.870 166.919 0.7250 10607.436
12 47.683 52.010 -6.284 0.3764 37283.996
表2（续）
点 温度 压力 焓 氨浓度 重量
（绝对压强 公斤氨/
号数 （摄氏度） 公斤/平方米） 千卡/公斤 总重量 公斤/小时
13 37.239 51.799 132.061 0.7250 10607.436
14 15.556 51.729 -26.869 0.7250 10607.436
15 61.111 18.367 278.178 0.7250 10607.436
16 47.494 18.226 228.602 0.7250 10607.436
17 23.889 18.155 159.146 0.7250 10607.436
18 28.256 18.115 13.634 0.4536 47891.432
19 28.700 18.115 -27.763 0.3764 37283.996
20 28.700 52.010 -27.763 0.3764 37283.996
21 15.556 53.059 -26.869 0.7250 10607.436
22 45.739 1107.905 7.990 0.7250 10607.436
23-14 12.778 -- -- 水 --
23-1 12.778 -- -- 水 --
23 12.778 -- -- 水 --
24-13 17.711 -- -- 水 --
24-18 24.883 -- -- 水 --
24 20.594 -- -- 水 --
25 560.00 -- 131.094 气体 56812.492
26 64.056 -- 6.584 -- 56812.492
30 532.222 1104.809 684.231 0.7250 10607.436
31 496.389 802.218 662.334 0.7250 10607.436
32 453.839 540.442 636.438 0.7250 10607.436
33 409.911 358.887 609.886 0.7250 10607.436
表2（续）
点 温度 压力 焓 氨浓度 重量
（绝对压强 公斤氨/
号数 （摄氏度） 公斤/平方米） 千卡/公斤 总重量 公斤/小时
34 480.533 232.221 657.191 0.7250 10607.436
35 428.467 147.777 624.379 0.7250 10607.436
36 376.100 91.481 592.241 0.7250 10607.436
37 316.839 50.948 556.981 0.7250 10607.436
38 83.089 18.507 428.779 0.7250 10607.436
40 409.911 358.887 609.886 0.7250 10607.436
41 532.222 358.183 690.645 0.7250 10607.436
42 316.839 50.948 556.981 0.7250 10607.436
43 158.972 50.244 466.848 0.7250 10607.436
44 145.306 1104.809 129.963 0.7250 10607.436
45 145.306 1104.809 129.963 0.7250 2471.535
46 145.306 1104.809 129.963 0.7250 8135.906
47 294.444 1104.809 516.799 0.7250 2471.535
48 294.444 1104.809 516.799 0.7250 8135.906
49 294.444 1104.809 516.799 0.7250 10607.436
50 560.000 -- 131.094 气体 --
51 560.000 -- 131.094 气体 --
52 325.917 -- 72.330 气体 --
53 431.667 -- 98.876 气体 --
54 375.406 -- 847.540 气体 --
55 154.722 -- 29.357 气体 --

Claims (18)

1、一种通过中间冷却实现热力循环的方法包括如下步骤：（a）使气态工作流体部分膨胀使其部分能量转化为可用形式，（b）使部分膨胀过的工作流体进一步膨胀至耗尽的低压，（c）使所述用过的工作流体冷凝，其特征在于在步骤（a）与步骤（b）之间包括如下步骤，以步骤（c）之后的冷凝工作流体冷却步骤（a）后的工作流体从而汽化冷凝工作流体。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述汽化步骤包括下列步骤：将所述冷凝的工作流体分离为两个不同的流体流;使所述流体流中的第一个流体流在蒸发器中汽化;并使所述流体流中第二个流体流在有膨胀的气态工作流体存在的情况下汽化，而使所述膨胀的气态工作流体冷却，并使所述第二个流体流汽化。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于包括在所述冷凝的工作流体分离为两个独立的流体流之前预热所述冷凝的工作流体这一步骤。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括使所述工作流体膨胀至所述流体变为耗尽低压的饱和液体这一步骤。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征是其中所述的工作流体是一种单组分工作流体。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征是其中所述工作流体至少包括两个具有不同沸点的组分。
7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于包括下列步骤：在使所述气态工作流体膨胀之后再热所述工作流体;并在再热之后但在所述冷却步骤之前使所述工作流体再次膨胀。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于包括下列步骤：提供加热流体流;所述加热流体为预热所述工作流体和加热所述第一个流体流提供热量;利用一部分所述加热流体过热所述汽化的冷凝工作流体，并利用另一部分所述加热流体再热所述气态工作流体。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于包括如下步骤：在用所述加热流体汽化所述冷凝的工作流体之前把所述用于再热的所述加热流体之所述部分与所述加热流体之残余部分重新组合在一起。
10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述冷却步骤包括基本上使所有的气态工作流体冷却并在此之后基本上使所有的所述冷却的工作流体膨胀这一步骤。
11、本发明是通过中间冷却实现热力循环的一种装置，包括：
一个由第一涡轮机组和第二涡轮机组组成的涡轮装置，每个涡轮机组至少包括一个涡轮级，所述涡轮机组中的每个机组有一个进气口和一个出气口;其特征在于，所述装置还包括一个连接在所述第一涡轮机组的出气口和所述第二涡轮机组的进气口之间的涡轮气体冷却器，这样，通过涡轮装置的大部分流体都经过涡轮气体冷却器并回到所述涡轮装置。
12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于其中所述第一涡轮机组包括第一涡轮段和第二涡轮段，所述涡轮段中每一段至少包括一个涡轮级并有一个进气口和一个出气口，所述装置还包括一个连接在所述第一涡轮段的出气口和所述第二涡轮段的进气口之间的涡轮气体再热器。
13、根据权利要求12所述的装置，其特征在于包括一个与所述第二涡轮机组的出气口连接的冷凝子系统和一个连接在所述第一涡轮机组的进气口与所述冷凝子系统的出口管之间的锅炉，所述锅炉包括一个预热部分、一个汽化部分和一个过热部分。
14、根据权利要求13所述的装置，其特征在于其中所述预热部分与所述蒸发器和所述涡轮气体冷却器连接，以致来自所述预热部分的流体流可在所述涡轮气体冷却器和所述汽化部分汽化。
15、根据权利要求14所述的装置，其特征在于其中所述的锅炉可与一个流体热源连接，所述的再热器包括将所述热源引导至所述再热器从而旁通所述过热器的装置以及将所述热源的所述部分在进入所说汽化部分之前返回到所述热源流体流的装置。
16、根据权利要求13所述的装置，其特征在于其中所述冷凝子系统是一个冷凝多元工作流体的分馏装置。
17、根据权利要求11所述的装置，其特征在于其中所述气体冷却器被安排在来接收基本上所有通过所述涡轮装置的流体流并将所述流体流返回到所述涡轮装置。
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