热力过程采用喷射抽气节能方法技术

一种热力过程采用喷射抽气节能方法，属于热能动力领域。为了提高热效率采用高参数动力气源，喷射抽气热力系统采用了循环抽气的方式，或者一级以上的多级喷射抽气装置采用了串连与并联与循环相结合的方式组成复合喷射系统，通过喷射抽气系统与气轮机等热功转换没备结合，使高参数气源先进入喷射抽气系统再进入气轮机充分做功实现高效率运行。另外提出了减小节流损失的喷射制冷方案，这种节能方法可以推广到各种热能与动力过程及海水或其它水质热力净化系统等广泛节能领域，高效率低成本。

【技术实现步骤摘要】
热力过程采用喷射抽气节能方法
本专利技术属于热能动力及制冷领域。
技术介绍
在热能动力领域总是追求大容量高参数机组的开发以追求高效率，但是温度与压力两个参数总是难以同时满足这一目的。内燃机、燃气轮机以及火箭发动机燃烧温度度高但是烟气压力有限导致工作时排烟温度太高，燃煤发电厂的蒸汽轮机组可获得超临界压力，虽然温度压力在汽轮机实现了同步降低达到低参数排放，但是蒸汽温度初参数仅550℃左右，目前先进的大型热力机组单机热效率都不超过50％，内燃机与燃气轮机热效率甚至不到40％，因此还有很大节能空间。一种解决办法是采用了燃气轮机与蒸汽循环联合发电，将燃气轮机的排出的高温烟气再通过蒸汽循环发电，总热效率可达55％左右，但是这种动力过程直接组合使得系统复杂问题叠加导致投资成本与运行成本很大，应用并不广泛。在喷射抽气
，一般采用单级喷射实现真空抽气或几个单级喷射抽气器“串联”(所谓“串连”是从抽气流程而言，是目前业内习惯说法，从动力气源流程看实际为并联)实现更高真空抽气。目前单级喷嘴喷射抽气器常用于余热利用，如蒸汽喷射制冷、蒸发式海水淡化及其它热力系统的蒸汽回收等节能领域，但是其单级喷射结构决定其只能使用中低参数气源(高参数高效率汽轮机都是多级喷嘴串联做功)，其最大的问题是热效率很低，目前还没有实现从动力气源流程看实现多级串联喷射结构的报道。单级喷射抽气的低效率特点使其应用受到局限，而优点是抽气压气过程中无需转动机械。另外，微网分布式发电在电力安全、可再生能源利用及用户采用热电冷联产实现高效节能方面有重要意义迫切需要小机组发电实现高效率，但是小型热力机组最大的问题是很难实现高参数，尤其压力参数很难上去。专利申请CN200810182738.9提出了热力升压式热力循环方法，是一种有效的小型蒸汽机组实现高参数蒸汽的解决方案，但是需要的小型汽轮发电机却很难有对应的高参数型号，目前因小机组热效率低而严重制约其广泛发展。在制冷与热泵领域，制冷循环中工质膨胀制冷都是通过节流阀或细微管实现降压膨胀，放弃利用膨胀功，有资料提出采用液压马达等设备回收膨胀功但投资成本与效率都比较差。
技术实现思路
本专利技术的目的：大幅度提高热力过程的热效率，降低投资成本。本专利技术的技术方案：在热力过程中采用高参数动力气源经过复合喷射抽气系统产生射流抽吸其它气源混合减速后为热功转换装置提供动力，实现对被抽吸气源的无转动机械的压缩做功，所谓复合喷射抽气方式是指喷射抽气系统采用了一级或多级循环喷射抽气方式，或者是采用了串联与并联与循环三种喷射抽气方式之中的两种或三种结合的方式，多级循环喷射抽气是指两级或者两级以上的循环喷射抽气方式。所谓的循环喷射抽气是指喷射抽气过程中每级抽气抽取的是下级抽气压缩做功后的气源，末级抽气抽取的是热功转换装置经膨胀做功后的尾气或其它气源，实现逐步循环抽气逐步增大循环流量到末级集中膨胀做功，单级循环喷射抽气直接抽取热功转换装置膨胀做功后的尾气。复合喷射抽气动力系统原理的实质是，无论是循环抽取本系统排气还是抽取其它气源，都是动力气源抽入被抽气源并对被抽入气源压缩做功的过程，高参数动力气源在做功过程中参数降低换来质量流量增加，喷射抽气装置串联可使高压气源不断膨胀到需要的低压参数，而并联可使高温气源多次压缩多次膨胀到需要的低温参数，通过串联与并联及循环抽气的灵活组合，只要散热系统能保护高温设备正常工作，理论上可实现任何高温烟气做功到接近环境温度排放，实现高参数高效率运行。采用复合喷射抽气系统为实现高温高参数动力系统创造了非常有利的条件，可以适应燃烧室产生的任何高温烟气，如由液化空气或液氧与液态燃料甚至固体燃料燃烧而成动力气源，有利于热力过程高参数高效率运行。也为灵活利用各种热源做功节能创造了有利条件，如：工质气体被压缩机压缩升压或者被液化后通过热力升压并蒸发成为动力气源；低温动力气源通过有压燃烧室燃烧升温，或者通过喷射抽气系统抽吸燃气或其它热气升温。在太阳能或风力发电储能方面，甚至可以利用高温空气成为等离子态具有导电特点，通过电力实现等离子放电或等离子电磁涡流效应加热获得超高温空气，为热力喷射制冷空气液化系统提供动力，实现高效率无转到机械储能；以及通过换热器利用中低温热源升温，或者采用上述两种或多种升温。另外，提出一种旋流喷射式制冷方法，低温工质气源通过膨胀减压制冷，其特征是动力系统采用喷射抽气系统或者压缩机或者风机使低温气源与旋流式气液分离器之间产生压力差，低温气源经喷嘴进入旋流式气液分离器内膨胀雾化并沿切向产生射流形成旋流实现气液分离后，冷凝液体留在气液分离器内剩余气体从排气管排出，导流器安装在排气管内或排气管口。动力系统为制冷系统排气管提供抽气动力，或者为喷嘴提供有压气源，或者同时为排气管提供抽气动力为喷嘴提供有压气源，可实现抽气制冷或喷射制冷过程中减小或避免节流损失。该方案为热力或电力空调、空气液化、海水淡化及空气除湿等热力或制冷过程减小节流损失利用膨胀功提供新低成本方案。这里涉及到的气的概念是包括空气、烟气、蒸汽及湿空气等各种气源或气态工质的广义概念，以下同。本专利技术具体解决方案灵活多样，将结合实施例进一步说明。本专利技术的优点：1.复合喷射抽气系统与空气液化及热力升压方法结合，避免了气轮机直接接触高温烟气，可以很好解决热动力过程高参数运行低参数排放，可充分发挥高效率优势。2.多孔喷射可简化喷射装置缩短射流长度，不仅很好适应多级串并联复合循环结构需要而且也可以在用于单级喷射抽气器时发挥优势。3.旋流喷射式制冷，可以避免节流损失，可实现无转动机械制冷式空气液化，在制冷、储能、海水淡化烟气净化等领域广泛发挥低成本高效率的优势。4.复合喷射抽气热力循环与热力升压系统结合，可实现无转子发动机解决了发动机实现高参数运行的必须克服耐高温的瓶颈。5.空气液化与热力升压结合方便燃烧系统实现富氧或纯氧燃烧以及液氧与液态燃料直接燃烧。6.可用于小型微型热电冷储联产热力系统，系统内液化空气不仅可以实现低成本储能，而且系统发电运行时蒸发升压可顺便为空调提供冷源不消耗能源，高效节能。7.高效率的复合喷射热力系统可为喷管提供低温动力气源，为翼板表面喷射空气动力系统创造了有利条件，与导流弯板组合有利于使各种移动设备使用空气动力成为普遍。8.利用高效的热力循环方案可实现热动力引风机及鼓风机，采用气压水的方式可替代水泵，也可以推动液态磁流体发电，可实现无转动机械的高效发电。9.有利于太阳能、生物能及各种余热通过空气液化实现高效储能及发电。10.本专利技术为基础创新，适用面广，必将会在更多领域发挥节能作用。附图说明图1是三级串连喷射抽气过程简图。图2是三级串联循环喷射抽气过程简图，图2A为分体循环喷射器结构。图3是单级循环喷射抽气过程简图。图4是多喷嘴喷射抽气结构简图。图5是喷嘴按斜向形成旋流方式分布的原理示意图。图6是旋流式喷射抽气器分体布置方式示意图。图7是多级串连真空抽气器结构简图。图8是水源热泵或制冷系统示意图。图9是一种蒸汽压缩式海淡化系统示意图。图10是复合喷射抽气式燃气轮机系统示意图。图11是复合喷射抽气式无压燃烧燃气轮机系统示意图。图12是空气压缩机和气轮机同轴布置的两层复合喷射抽气燃气轮机。图13是采用了空气液化及热力升压的复合喷射抽气气轮机循环系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热力过程采用喷射抽气节能方法，属于热能与流体动力过程，动力气源通过喷射抽气系统抽吸气流后实现混合流动，其特征是：喷射抽气系统采用了单级喷射抽气方式或者复合喷射抽气方式；所谓复合喷射抽气方式是指喷射抽气系统采用了一级或多级循环喷射抽气方式，或者采用了串联和并联以及循环三种喷射抽气方式中的两种或三种结合的方式。

【技术特征摘要】
2011.05.27 CN 201110140232.3;2011.08.30 CN 2011101.一种热力过程采用喷射抽气节能方法，属于热能与流体动力过程，动力气源通过喷射抽气系统抽吸气流后实现混合流动，其特征是：喷射抽气系统采用了复合喷射抽气方式；所谓复合喷射抽气方式是指喷射抽气系统采用了一级或多级循环喷射抽气方式，或者采用了串联和并联以及循环三种喷射抽气方式中的两种或三种结合的方式。2.如权利要求1所述的一种热力过程采用喷射抽气节能方法，其特征是：由液化空气或液氧与液态燃料燃烧而成动力气源，或者工质气体被压缩机压缩升压或者被液化后通过热力升压并蒸发成为动力气源；或者低温动力气源通过有压燃烧室燃烧升温，或者通过喷射抽气系统抽吸燃气或其它热气升温；或者通过电力实现等离子放电或等离子电磁涡流效应加热升温；或者采用换热器加热升温，或者同时采用了两种或多种上述升温方法。3.如权利要求1所述的一种热力过程采用喷射抽气节能方法，其特征是：动力气源通过喷射抽气系统至少实现以下用途之一：(1)用于热力引风或热力鼓风；(2)为水源热泵或制冷系统提供抽气动力，喷射抽气系统抽取水源容器内的蒸汽与动力气流混合扩压后为用户供热，或者抽出水源容器内蒸汽使水源降温成为冷水为用户提供冷源；(3)为单效或多效蒸馏系统提供喷射抽气压缩动力；(4)为气轮机组提供动力气源，末级循环喷射抽气抽取大气或气轮机尾气或前置气轮机排气，或者抽取其它系统来气；(5)为喷管提供气源成为喷气式发动机系统，末级循环喷射抽气抽取大气或前置涡轮机排气或抽取空气液化系统排气，或者抽取其它系统来气。4.如权利要求1所述的一种热力过程采用喷射抽气节能方法，其特征是：液化的工质气管路或容器采用了防霜加热器，其加热管路或容器由内外管或容器套装组成，内外夹层之间封存有气体，通过控制系统改变封存气体的压力或流速控制其换热系数。5.如权利要求1所述的一种热力过程采用喷射抽气节能方法，用于喷气发动机为移动设备提供动力，其特征是：喷射抽气式喷气发动机的喷管喷射方向布置在移动设备的表面或布置在翼板表面，组成表面喷射空气动力系统。6.如权利要求5所述的一种热力过程采用喷射抽气节能方法，其特征是：表面喷射空气动力系统增加了控制喷射气流经过喷射表面后的流动方向的导流件组成表面喷射与导流组合系统。7.如权利要求5所述的一种热力过程采用喷射抽气节能方法，其特征是：移动设备由一组或者多组表面喷射与导流件系统提供动力并且通过控制系统对动力气源分布及导流件的控制进而控制移动设备的移动状态。8.如权利要求1所述的一种热力过程采用喷射抽气节能方法，用于容积式气动水泵或其它容积式气动系统，其特征是：喷射抽气系统通过阀门控制为隔膜泵或者其它双容...

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