[發明專利]分級蒸發聯合循環蒸汽動力裝置

有效

• 申請號: 201710982275.3
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107905857B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 李華玉
• 申請（專利權）人: 李華玉
• 主分類號: F01K3/18
• 分類號: F01K3/18;F01K13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供分級蒸發聯合循環蒸汽動力裝置，屬于能源與動力工程領域。壓縮機有循環介質通道依次連通高溫熱交換器、膨脹機、中溫蒸發器和低溫蒸發器之后與自身連通，冷凝器有冷凝液管路經循環泵和預熱器與中溫蒸發器連通，中溫蒸發器有蒸汽通道依次連通第二膨脹機和冷凝器，冷凝器有冷凝液管路經第二循環泵和第二預熱器與低溫蒸發器連通，低溫蒸發器有蒸汽通道依次連通第三膨脹機和冷凝器連通；高溫熱交換器、中溫蒸發器、低溫蒸發器、預熱器和第二預熱器分別有熱源介質通道與外部連通，冷凝器有冷卻介質通道與外部連通，膨脹機連接壓縮機并傳輸動力，膨脹機、第二膨脹機和第三膨脹機連接外部并輸出動力，形成分級蒸發聯合循環蒸汽動力裝置。

技術領域：

本發明屬于能源與動力技術領域。

背景技術：

冷需求、熱需求和動力需求，為人類生活與生產當中所常見。在動力需求技術領域，利用熱能轉換為機械能是獲得和提供動力的重要方式。對于諸如以核反應為驅動能源或熱源具有很高溫度的情況，以及采用水蒸氣為循環工質的外燃式蒸汽動力裝置而言，在蒸汽實現熱變功時，由于受到材料耐溫耐壓性能和安全性方面的限制，循環工質與熱源之間往往存在很大的沒有利用起來的溫差，即不可逆損失大，熱效率低，這也意味著提高熱效率的潛力甚大。

以采用水蒸氣為循環工質的外燃式蒸汽動力裝置為例，其在工作介質、低溫放熱環節和動力負荷范圍等方面具有顯著的優勢——比如，水蒸氣具有很寬的參數工作范圍，循環的放熱溫度可接近環境，裝置的負荷范圍寬等；為了提高熱能轉換為機械能的效率，現行主要措施是使水蒸汽工作在臨界、超臨界或超超臨界狀態，這需要換熱管束既承受高壓又必須承受高溫——這是極為困難的，導致蒸汽與燃氣之間的溫差仍然甚大。正是受制于材料性能，水蒸氣的平均吸熱溫度與熱源(如高溫燃氣)平均放熱溫度之間仍然存在很大溫差，使得熱效率的提升難以取得實質性突破；另外，采取臨界、超臨界或超超臨界參數運行，還帶來了蒸汽動力裝置運行安全性的降低。

針對蒸汽動力裝置的優點和在熱效率及安全性方面存在的重大缺陷，針對其它將高溫熱能轉換為機械能的情況，本發明提出了分級蒸發聯合循環蒸汽動力裝置；本發明能夠在保留蒸汽動力裝置優點的同時，大幅度提高蒸汽動力裝置的熱效率和裝置運行的安全性。

發明內容：

本發明主要目的是要提供分級蒸發聯合循環蒸汽動力裝置，具體發明內容分項闡述如下：

1.分級蒸發聯合循環蒸汽動力裝置，主要由壓縮機、膨脹機、第二膨脹機、第三膨脹機、循環泵、第二循環泵、高溫熱交換器、中溫蒸發器、低溫蒸發器和冷凝器所組成；壓縮機有循環介質通道經高溫熱交換器與膨脹機連通，膨脹機還有循環介質通道經中溫蒸發器和低溫蒸發器與壓縮機連通，冷凝器有冷凝液管路經循環泵與中溫蒸發器連通之后中溫蒸發器再有蒸汽通道與第二膨脹機連通，第二膨脹機還有蒸汽通道與冷凝器連通，冷凝器還有冷凝液管路經第二循環泵與低溫蒸發器連通之后低溫蒸發器再有蒸汽通道與第三膨脹機連通，第三膨脹機還有蒸汽通道與冷凝器連通；高溫熱交換器還有熱源介質通道與外部連通，冷凝器還有冷卻介質通道與外部連通，膨脹機連接壓縮機并傳輸動力，膨脹機、第二膨脹機和第三膨脹機連接外部并輸出動力，形成分級蒸發聯合循環蒸汽動力裝置。

2.分級蒸發聯合循環蒸汽動力裝置，主要由壓縮機、膨脹機、第二膨脹機、第三膨脹機、循環泵、第二循環泵、高溫熱交換器、中溫蒸發器、低溫蒸發器和冷凝器所組成；壓縮機有循環介質通道經高溫熱交換器與膨脹機連通，膨脹機還有循環介質通道經中溫蒸發器和低溫蒸發器與壓縮機連通，冷凝器有冷凝液管路經循環泵與中溫蒸發器連通之后中溫蒸發器再有蒸汽通道與第二膨脹機連通，第二膨脹機還有蒸汽通道與冷凝器連通，冷凝器還有冷凝液管路經第二循環泵與低溫蒸發器連通之后低溫蒸發器再有蒸汽通道與第三膨脹機連通，第三膨脹機還有蒸汽通道與冷凝器連通；高溫熱交換器還有熱源介質通道與外部連通，中溫蒸發器或低溫蒸發器還有熱源介質通道與外部連通，冷凝器還有冷卻介質通道與外部連通，膨脹機連接壓縮機并傳輸動力，膨脹機、第二膨脹機和第三膨脹機連接外部并輸出動力，形成分級蒸發聯合循環蒸汽動力裝置。