特定工质的超低热发电系统技术方案

本发明专利技术专利公开了一种双循环系统或称为“特定工质的超低温

【技术实现步骤摘要】
特定工质的超低热发电系统

：
[0001]本专利技术专利涉及热发电
，以及关于废物利用，提高能源深度利用率的提质增效、节能减排的技术改造。

技术介绍
：
[0002]众所周知，热发电系统为获得高温热量，通常需通过燃煤、燃油、燃气，使化学能转换为机械能，进而转化为清洁电能，这在为工农业生产、人民生活带来便利的同时，也给世界和我们的环境带来了严重的污染。
[0003]因此自十八世纪第一次工业革命以来数百年间，人们一直梦想利用围绕我们身边数量极其庞大、取之不尽用之不竭的超低温热能实现发电，希冀解决全球能源危机和环境污染危机，然而谈何容易！人们非常清楚地认识到，若利用传统朗肯循环模式去实现热能转换为电能，工程上必须要有一个与可利用热源相对应的冷源，若自然界常温水已经被作为热源，那么这个常温水来就没有可能再作为冷源去冷却透平机排出的尾气，所以人们也就根本无法利用传统朗肯循环模式去实现热能转换为电的愿望。
[0004]1881年法国物理学家乔治
·
克洛德研究发现，当海洋表层水温达25℃以上时，而潜海500～1000米下的深水温度却仍为5℃左右，因此他认为可以利用海洋表层和海洋深层之间存在的温差用来发电，并提出了海洋温差能发电的原理，也申请了相关专利，这就是著名的海洋温差能发电技术，是目前所知道的研发低温发电技术的雏形和开端。
[0005]应该说，就海洋整体而言，海洋中确实存在着如上所述的可利用的热源和冷源，而反观内陆近地空间或内陆江河湖泊水域，其上下层温度基本处于一种混合态而无差别，因此几乎不存在那种自然的、可利用的温差区域，人们也根本无法把海洋温差能发电技术原封不动地复制到海洋以外的其它领域，企图在海洋区域以外实现超低热温差能发电的人们就只有“望洋兴叹”。
[0006]总之当低温发电系统进入到接近我们体温的水、空气或其它物质为热源时，除海洋温差能发电系统尚有理由存在之外，而其他条件下都根本无法建立起有效的朗肯循环系统。
[0007]我们把热源温度趋近我们体温附近的“特定非水工质的超低温
‘
废热
’
发电技术/系统”专称为“特定工质的超低热发电技术/系统”，以示区别于人们曾一直利用的90℃～380℃的热源和对应的其它工质的发电技术/系统称之为“低温发电技术/系统”的习惯。
[0008]应该指出，海洋温差能发电技术打破了有机朗肯循环(ORC)系统必须要有与环境同温的水源作为冷源的习惯思维，这是海洋温差能发电技术开创性的一大进步，但在陆地上，人们若依据海洋温差能发电模式希望实现非海洋温差能发电，简直是难上加难，因为人们在面对各种可能获得的低温热源同时，却几乎找不到与之对应的自然态的冷源，所以若要实现确实的超低热发电，唯有跳出经典的有机朗肯循环(ORC)设置的固有“樊笼”，另辟蹊径，创造出一种全新的方法才有可能。

技术实现思路
：
[0009]针对上述问题，本专利技术专利提供了一种独特的、创新的、利用特定非水工质的超低热发电系统方案，可充分利用低温“废热”产生机械动力进而转化为电能，使所有略高于或略低于人类体温的超低温热源都能用来发电，变废为宝，提升低温“废热”的真实价值，提高能源的深度利用率。
[0010]本专利技术专利所利用的特定工质的超低热发电系统为一双循环系统，有别于冷凝过程必须用外界常温水或空气作为冷源为特征的ORC朗肯循环系统，同时充分利用了被视为不可利用、毫无价值的超低温“废热”做功所提供的机械动力作为压缩机的动力源，压缩冷却的工质气使之全部液化冷凝的一种技术。
[0011]其中所述的外循环为低温常温水与内循环中的温度更低的、特定工质在内外循环交互的热交换器内实现热量交换，常温水所含热量被部分转移到内循环的特定工质中，使特定工质获得热量升温、气化，内能增加的特定工质气获得较高的压力和更强的做功能力。
[0012]其中所述的内循环中，特定工质在工质泵带动下实现其在循环体系内的定向流动：首先在换热器中实现吸热，工质液体逐步升温相变为气体，其次压力较高的工质气进入膨胀机内膨胀做功输出动力，带动发电机发电，而工质气本身在膨胀机出口处获得冷却，甚至部分出现液化。
[0013]当使用了不允许带液的压缩机时，带液的尾气先被输送到气液分离器中做气液分离，分离出的工质液直接回流到储液罐，而尚未液化的气体部分被引入压缩机，经压缩后在冷凝器中冷凝，最后也流入储液罐内，于是工质泵可连续地从储液罐内抽取工质液使之不断循环。
[0014]若膨胀结果或未使部分工质气出现液化，或若采用的压缩机是许可带液的，那么此处设置的气液分离器环节可予省略。
[0015]其中所述的膨胀机在带动发电机同时也带动压缩机，膨胀机输出的轴功率大于发电机轴功率+压缩机轴功率之和，这样在膨胀过程中已冷却的工质气可以很好地被压缩液化冷凝而不增加发电系统的自耗电。
[0016]比较好的是，所述外循环包括并不限于外循环传感器系统以及用若干管道顺序连接的进水预处理器系统、水泵、气相换热器、液相换热器包括各类控制阀机构；所述内循环包括并不限于内循环传感器系统、发电机以及用若干管道顺序连接的工质泵、液相换热器、气相换热器、膨胀机、气液分离器、液化压缩机、冷凝器、储液罐包括各类控制阀机构；内外循环互交的气、液相换热器是外循环体系热量转移至内循环体系的枢纽。
[0017]其中所述的外循环中水泵12一端连接进水预处理器系统11，热源水从这里进入循环体系；而另一端直接连接气相换热器3的进水口，中间可插入必要的传感器系统和各类控制阀机构。气相换热器3的出水口直接与液相换热器2的进水口连接，液相换热器2的出水口排出已被抽取热量的冷却水，根据不同情况或直接外排、或被储存，中间可插入必要的传感器系统和各类控制阀机构。
[0018]其中所述的内循环中工质泵1出口通过管道和液相换热器2的工质进口相连，中间可插入传感器系统但不需要插入过多的控制阀机构，以免增大工质泄漏概率；液相换热器2的工质出口通过管道和气相换热器3的工质进口相连，中间有必要插入相应的传感器系统和各类控制阀机构；气相换热器3的工质出气口通过管道和膨胀机4的进气口相连，中间可
按需插入必要的传感器系统和各类控制阀机构；膨胀机4排气口通过管道和气液分离器6进气口的节流阀5相连，中间可按需插入必要的传感器系统和各类控制阀机构；气液分离器6出气口通过管道和压缩机9进气口相连，气液分离器6出液口通过管道和储液罐8进液口相连，冷凝器7进气口通过管道与压缩机9出气口相连，冷凝器7出液口与储液罐8进液口相连，中间有必要可按需插入相应的传感器系统和各类控制阀机构；储液罐8出液口通过管道和工质泵1进液口相连，中间可插入必要的传感器系统和各类控制阀机构等，如此形成工质循环的主封闭回路。
[0019]其中所述的气液分离器6、冷凝器7、储液罐8以及与之相连的管道外都须有隔热保温层。
[0020]比较好的是，所述膨胀机是具有带液功能的膨胀发动机，工质气经过膨胀机膨胀，在其出口处降温至工质沸点温度T
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明专利公开了一种利用特定非水工质的超低温“废热”双循环发电系统，简称为“特定工质的超低热发电系统”。凡所有略高于或略低于人类体温的、自然界中或工农业生产中出现的常温水、空气或其它物质都可作为本发明专利的发电系统热源，而这种热源通常被视为不可利用、毫无价值的“废热”。显然这是一种变废为宝，提高热能深度利用率的独特的创新技术。“特定工质的超低热发电系统”为一双循环系统。其中所述的外循环中，低热常温水与内循环中的温度更低的、特定工质在内外循环交互的热交换器内实现热量交换，常温水所含热量被部分转移到内循环的特定工质中，使特定工质获得热量升温、气化，内能增加的特定工质气体获得较高的压力和更强的做功能力。其中所述的内循环中，特定工质在工质泵带动下实现其在循环体系内的定向流动：首先在换热器中实现吸热，工质液体逐步升温相变为气体，其次因温度升高、压力同步升高的工质气进入膨胀机内膨胀做功输出动力，带动发电机发电，而工质气本身在膨胀机出口处获得冷却，甚至部分出现液化；当使用了不允许带液的压缩机时，带液的尾气先被输送到气液分离器中作气液分离，分离出的工质液直接流回到储液罐，而尚未液化的气体部分被输入压缩机，经压缩后在冷凝器中液化冷凝，最后这部分工质液也流入储液罐内，于是工质泵可连续地从储液罐内抽取工质液使之不断循环。若膨胀结果或未使部分工质气出现液化，或若采用的压缩机是许可带液的，那么此处设置的气液分离器环节可予省略。其中所述的膨胀机在带动发电机同时也带动压缩机，膨胀机输出的轴功率大于发电机轴功率+压缩机轴功率之和，这样在膨胀过程中已被冷却的工质气可以很好地被压缩液化冷凝而不增加发电系统的自耗电。其特征在于：所述外循环包括并不限于外循环传感器系统以及用若干管道顺序连接的进水预处理器系统、水泵、气相换热器、液相换热器包括各类控制阀机构。所述内循环包括并不限于内循环传感器系统、发电机以及用若干管道顺序连接的工质泵、液相换热器、气相换热器、膨胀机、气液分离器、液化压缩机、冷凝器、储液罐包括各类控制阀机...

【专利技术属性】
技术研发人员：忻元敏，
申请(专利权)人：忻元敏，
类型：发明
国别省市：