[發(fā)明專利]一種AMTEC/ORC聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811440005.0
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109519242A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭剛
• 申請（專利權(quán)）人: 郭剛
• 主分類號: F01K25/08
• 分類號: F01K25/08;F01K11/02;F01D15/10;F01K27/00;H02N3/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 張世功

1.一種AMTEC/ORC聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于其主體結(jié)構(gòu)包括有AMTEC子系統(tǒng)，即堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器，還包括有ORC子系統(tǒng)，即有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，AMTEC子系統(tǒng)與ORC子系統(tǒng)通過聯(lián)合換熱器耦合，聯(lián)合換熱器既是AMTEC子系統(tǒng)的冷凝器，也是ORC子系統(tǒng)的蒸發(fā)器，AMTEC子系統(tǒng)的工質(zhì)作為聯(lián)合換熱器中的熱流體，在聯(lián)合換熱器中冷凝釋放出冷凝熱，ORC子系統(tǒng)的工質(zhì)作為聯(lián)合換熱器中的冷流體吸收AMTEC冷凝熱后，變成高溫高壓的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機中膨脹做功，為獲得高輸出電壓，單個BASE管以串聯(lián)的形式連接在一起構(gòu)成BASE集成模塊，BASE集成模塊設(shè)置于腔體中間處并將腔體分為上下兩個部分，上部空間為低壓腔，下部空間為高壓腔，低壓腔的輸出端與聯(lián)合換熱器的輸入端管路連接，聯(lián)合換熱器的輸出端與電磁泵Ⅰ的輸入端管路連接，電磁泵Ⅰ的輸出端與AMTEC蒸發(fā)器的輸入端連接以構(gòu)成回路；聯(lián)合換熱器還依次管路連接有汽輪機、回?zé)崞鳌RC冷凝器、電磁泵Ⅱ，再次管路連接至回?zé)崞鳎⒔?jīng)回?zé)崞髋c聯(lián)合換熱器管路連接，其中汽輪機還與發(fā)電機連接以通過汽輪機帶動其發(fā)電產(chǎn)生電能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種AMTEC/ORC聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于ORC子系統(tǒng)的工質(zhì)為有機工質(zhì)，AMTEC子系統(tǒng)的工質(zhì)是鈉、鉀和鈉鉀合金中的一種，以鈉作為AMTEC的工質(zhì)，以甲苯作為ORC子系統(tǒng)的工質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種AMTEC/ORC聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于具體工作過程按照如下方式進(jìn)行：鈉在聯(lián)合換熱器中完全冷凝后，被電磁泵Ⅰ加壓成過冷狀態(tài)，然后經(jīng)管路進(jìn)入AMTEC蒸發(fā)器中，吸收熱源釋放的熱量，變成高溫高壓的過熱鈉蒸汽，隨后離開AMTEC蒸發(fā)器進(jìn)入高壓腔中，由于BASE管兩側(cè)存在強大的壓力差，有壓力差就有流動，鈉原子本能的要往低壓腔流動，因為BASE管只允許陽離子通過，不允許電子通過，如此陽極側(cè)就滯留了大量的電子，而大量的鈉離子穿過BASE管到達(dá)了陰極側(cè)；當(dāng)AMTEC外電路接通時，陽極側(cè)的電子通過外電路導(dǎo)線到達(dá)陰極側(cè)，并與陰極側(cè)的鈉離子重新結(jié)合成鈉原子，并在陰極表面蒸發(fā)進(jìn)入低壓腔，最后流出低壓腔進(jìn)入聯(lián)合換熱器中冷凝成鈉液體；ORC子系統(tǒng)的有機工質(zhì)甲苯在聯(lián)合換熱器中，吸收鈉釋放的冷凝熱，蒸發(fā)成高溫高壓的過熱蒸汽，進(jìn)入汽輪機中膨脹做功，汽輪機帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電，從汽輪機出來的甲苯蒸汽在回?zé)崞髦欣鋮s放熱，而后進(jìn)入ORC冷凝器中進(jìn)一步冷卻為液態(tài)，并被電磁泵Ⅱ加壓為過冷液態(tài)后，進(jìn)入回?zé)崞髦形諄碜杂诩妆秸羝麖钠啓C中出來在回?zé)崞髦嗅尫诺臒崃浚筮M(jìn)入聯(lián)合換熱器中繼續(xù)吸收鈉釋放的熱量，變成高溫高壓的甲苯過熱蒸汽，如此循環(huán)往復(fù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一權(quán)利要求所述的一種AMTEC/ORC聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于將AMTEC蒸發(fā)器和ORC冷凝器構(gòu)造成一個換熱器-聯(lián)合換熱器，即聯(lián)合換熱器既是AMTEC系統(tǒng)的冷凝器，也是ORC系統(tǒng)的蒸發(fā)器，能夠提高AMTEC冷凝熱的傳熱效率，并且AMTEC/ORC聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的體積小、重量輕且結(jié)構(gòu)緊湊。