实现一种热力循环的方法和设备技术

一种实现热动力循环的方法和装置。将包含有一种低沸点组分和一种高沸点组分的加热了的气体工作流膨胀，以使工作流中的能量转化成有用的形式并产生膨胀工作流。膨胀工作流被分成两路工质流，一路继续膨胀以获得更多能量并产生废工质流，另一路被抽出。将废工质流送入蒸馏／冷凝子系统中，在此将废工质流转化成一种含有较少低沸点组分的贫工质流和含有较多低沸点成分的富工质流。贫工质流和富工质流在再生子系统中同抽出的膨胀工质流部分相结合并产生工作流，而后工作流在加热器中被有效地加热并产生用于膨胀的加热了的气体工作流。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及如何实现一种热力循环。利用工质在热力循环式的封闭系统中膨胀和再生，可将来自热源的热能转化成机械能，然后转变成电能。工质可以具有不同沸点的组份，在系统内的不同位置工质的组分可以改变，以提高运行效率。具有多组份工质的系统已在A1exander I.Kalina的美国专利号4346561；4489563；4548043；4586340；4604867；4732005；4763480；4899545；4982568；5029444；5095708和美国专利申请系列号08/127167；08/147670；08/283091)中被描述，因此这些文献在这里做为参考资料。美国专利(专利号4899545)描述了这样一个系统，其中工质的膨胀由多级完成，膨胀级之间的一部分工质流与含有较少低沸点组分的贫工质流相混合，然后进入接收废的，完全膨胀了的工质流的蒸馏塔中与其它工质流相结合。总之，专利技术涉及实现一种热力循环的方法和设备。一种包含低沸点成份和高沸点成份的，被加热了的气体工作流膨胀，将工质流中的能量转化成有用的形式，并产生膨胀了的工作流。膨胀后的工作流被分成两路流，一路进一步膨胀以获得更多能量，最终成为废工质流，另一路被抽出。废工质流被送入蒸馏/冷凝子系统，在此转化成含有较少低沸点组份的贫工质流和含有较多低沸点组份的富工质流。贫工质流和富工质流在再生子系统中与被抽出的膨胀工质流结合，产生工作流。然后工作流在加热器中被有效地加热产生用于膨胀的、加热后的气体工作流。在优选实施例中，从蒸馏/冷凝子系统输出的贫工质流和富工质流为完全冷凝了的工质流。贫工质流与膨胀后的工质流结合产生一中间工质流，该流冷却时产生热量用来预热富工质流。此后中间工质流与预热后的富工质流相接合。冷却过程中中间工质流被冷凝，之后通过泵增加压力，在与被预热了的富工质流相结合之前被预热，富工质流是使用来自中间工质流的冷却的热量而预热的。贫工质流也是使用中间工质流冷却放出的热量在与膨胀后的工质流混合之前被预热的。从贫富工质流再生出的工作流被与其混合的膨胀工质流预热以使再生工作流在随后被加热时的热传递更有效。蒸馏/冷凝子系统最好产生第二贫工质流，将其与废工质流结合，产生的组合流中低沸点组份的浓度较废工质流中低沸点组份浓度低，这样可通过膨胀至低压来提高系统的运行效率。蒸馏/冷凝子系统包括一分离器，用于接纳至少一部分组合流，当其被冷凝和加热后，将其分离成汽态初始富工质流和液态初始贫工质流。部分冷凝后的组合流与初始富工质流混合成为富工质流。蒸馏/冷凝子系统包括一些热交换器，用于使结合后的冷凝工质流在进入分离器分离前再加热；使富工质流在冷凝后并经泵升至高压后预热；使令工质流和贫工质流在冷凝前冷却；使初始富工质流与冷凝后组合流在混合之前冷却。本专利技术的其它优点和特性将从以下优选实施例及其权利要求的描述中可以清楚地看出。附图说明图1是根据本专利技术的实施热力循环的系统流程图。参照图1，该图示出了实现热力循环的设备400。该循环利用在加热器412和再热器414中的燃料例如废物来产生热，利用温度为57°F的水450作为低温源。除加热器412和再热器414外，装置400还包括热交换器401-411，高压透平416和泵428，430，432，434。装置400中采用包括水和氨(比水的沸点低)的两种组份的工质。如上述参考专利文献所描述的，也可来用其它多组份流体。高压透平包括418、420两级，每一级都作为一个气体膨胀装置，并具有机械部件，当热气体膨胀时，将膨胀能量转化成有用的形式。热交换器405-411，分离器424和泵428-432构成蒸馏/冷凝子系统426，该子系统接收来自低压透平422的废工质流，并将其转化成含有较少低沸点组份的贫工质流(图1的41)和含有较多低沸点组份的富工质流(图1的22)。热交换器401，402和403和泵434构成再生子系统452，该子系统将来自透平级418的膨胀工作流(点34)和来自蒸馏/冷凝子系统426的贫工质流(点41)和富工质流(22)再生成工作流(点62)。如上所述的装置400将在下面讨论，系统中关键点的参数列于表1。被称之为″废工质流″的入口工质是来自低压透平422的饱和蒸汽。废工质流的参数由点38表示，该流通过换热器404并在此被部分冷凝和冷却，此时参数由点16表示。然后参数由点16所示的废工质流通过热交换器407，在此被进一步部分冷凝和冷却，获得点17所示的参数。在这之后，废工质流与点20所示参数的液流相混合，该液流叫作贫工质流，因为它相对于废工质流包含较少的低沸点组份(氨)。这样混合的结果所产生的″组合流″(点18)含有低浓度的低沸点组份，在低压和适当温度的冷却水下能完全被冷凝。这样就允许废工质流为低压(点38)工质流，因此提高了系统效率。如点18所示参数的组合流通过换热器410，在此它被冷却水流(点23～59)完全冷凝，成为点1所示的参数，之后，点1所示参数的冷凝组合流由泵428升至较高压力，使得泵428之后的组合流具有点2所示参数。点2所示参数的组合流的一部分被分离出来，这一部分具有如点8所示的参数。其余的组合流被分成两个支流，分别具有点201和点202所示的参数。具有点202所示参数的组合流部分进入热交换器407，在此被废工质流16～17(见上)逆流加热，得到点56所示的参数。具有点201所示参数的组合流的那部分进入热交换器408，在此被逆流的贫工质流12-19(参见下)加热，获得点55所示的参数。在这一设计的较佳实施例中，55点和56点的温度彼此相近或相等。此后，这两种工质流结合成点3所示参数的工质流。然后具有点3所示参数的工质流被分成3个支流，分别具有点301，302和303的参数。具有点303参数的工质流被送入热交换器404，在此被废工质流38-16(见上)进一步加热并部分汽化，形成点53的参数。具有点302参数的工质流进入热交换器405，在此被贫工质流11-12(见下)进一步加热并部分汽化，成为点52所示之参数。具有点301参数的工质流进入热交换器406，在此被″初始富工质流″6-7(见下)进一步加热并部分汽化，获得点51所示参数。然后具有点51、52、53参数的三种工质流混合成一个具有点5参数的一种组合流。具有点5参数的组合流进入重力分离器424，在重力分离器424中，点5参数的工质流被分成点6参数饱和蒸汽的″初始富工质流″和点10参数饱和液体的″初始贫工质流″。点6参数的饱和蒸汽，也就是初始富工质流进入热交换器406，在此被工质流301-51(见上)冷却并部分冷凝，成为点7所示参数。然后，点7参数的初始富工质流进入热交换器409，在此被″富工质流″21-22(见下)进一步冷却并部分冷凝，成为点9所示参数。此后点9参数的初始富工质流与具有点8(见上)参数的液体的结合后的冷凝工质流相混合，产生点13参数的所谓″富工质流″。点13的组分和压力应使得这种富工质流能被一定温度的冷却水全部冷凝。点13参数的富工质流通过换热器411，在此被水(工质流23-58)冷却并全部冷凝，获得点14的参数。此后，点14参数的全部冷凝了的富工质流被给水泵430升至高压，获得点21的参数。点21参数的富工质流现在为过冷液体状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现热动力循环的方法，包括：膨胀包含有一种低沸点组分和一种高沸点组分的、加热了的气体工作流，以使所述工作流中的能量转化成有用的形式并产生膨胀工作流，将所述膨胀工作流分成第一膨胀工质流和第二膨胀工质流，膨胀所述第一膨胀工质流以 半其能量转化成有用形式并产生废工质流，将所述废工质流送入蒸馏／冷凝子系统并由此输出含有较少低沸点组份的第一贫工质流和含有较多低沸点成分的富工质流，将所述第二膨胀工质流与所述贫工质流和所述富工质流相结合产生所述工作流，对所述工作流 加热以产生所述加热了的气体工作流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AI卡林纳，RI佩列蒂埃，
申请(专利权)人：艾克泽吉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]