[发明专利]非水工作介质高效热电转化的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于热电转化技术领域，涉及一种对现有燃煤、燃油、燃气和核能发电方法及系统的改进。

背景技术

在世界范围内，现行的热电转化技术和现有的热电运行机组都是以水为工作介质的。由于水的气化潜能巨大(2260千焦尔/千克)，而水巨大的气化潜能又无法为热电转化所利用，因此现行的以水为工质的热电机组的热电转化效率较低，一般只有30％左右。欲以现有热电转化技术为基础提高热电转化效率，只有提高工质工作温度和压力，而提高工质工作温度和压力自然会大大增加设备制造成本，因此，以水为工质的热电机组的热电转化效率的提高空间已经很有限。

现行的以水为工质的热电机组的热电转化效率较低，其主要原因是做功后乏汽所含有的巨大的气化潜能无法再回收利用，大多数情况下这些能源被浪费性地排放掉了。为了减少乏汽所含能源的大量浪费性排放，一些有条件的热电厂便采用电热联产方法来提高能量利用率。电热联产即是将一些部分做功后低压蒸汽，以直接或转化成为热水的方式，供给需要低温热源的用户，以减少乏汽所含能源的浪费性排放。虽然电热联产能够部分提高热电厂热能的利用率，但是电热联产的方式并没有很好地解决热电厂乏汽所含能源的浪费性排放问题，而且大多数热电厂不具备实施电热联产的条件，所以电热联产也不是提高热电转化效率的根本办法。

发明内容

本发明的目的是：

提供一种热电转化效率高于水工作介质的非水工作介质高效热电转化的方法及系统。

本发明的方法是：

采用氢氟烷类或全氟烷类物质代替水作为发电系统的工作介质，采用液氨或氢氟烷类或全氟烷类作为回收系统工作介质。

采用的全氟烷类是全氟丙烷(C₃F₈)或全氟丁烷(C₄F₁₀)。

采用的氢氟烷类是二氟乙烷(C₂H₄F₂)或三氟乙烷(C₂H₃F₃)或四氟乙烷(C₂H₂F₄)。

采用的液氨是经冷却或压缩形成的液态氨(NH₈)。

系统可以是直接或间接加热两种系统。

本发明的直接加热系统是：

将经热源器加热达到工作温度和压力的气态发电系统工作介质导给汽轮机，经汽轮机做功后导入凝汽器，在凝汽器内被冷却凝结成为液态的发电系统工作介质后送入回收系统工作介质压缩机外套，吸收了压缩机释放热量的发电系统工作介质再导入到换热器进一步预热，预热后导送回热源器并重新被热源器加热达到工作温度和压力，完成一次工作循环并开始下一个工作循环。

将液态的回收系统工作介质导入到设在凝汽器内的回收系统工作介质蒸发器，回收系统工作介质在蒸发器内因吸收了气态发电系统工作介质所释放的热量而蒸发转变成气态，从蒸发器内导出的气态回收系统工作介质经分流阀分流，一路导入到压缩机压缩液化，然后将液态的回收系统工作介质导入到换热器逐步降温，经降温后的回收系统工作介质再送回蒸发器，完成一次循环；另一路直接导入到换热器，完成热交换后与前一路的气态回收系统工作介质合并，一同送入压缩机压缩液化，溶入回收系统工作介质的整体循环。

本发明的间接加热系统是：

热源器仍然对水和水蒸气加热，从热源器导出的高温高压蒸汽进入换热器与气态的发电系统工作介质进行热交换，导出的高温高压蒸汽经分流阀分流，一路导入到水预热器对循环水进行预热；另一路导入到两工作介质换热器继续与气态的发电系统工作介质进行热交换并液化成为高温液态水，再将高温液态水导入到低温换热器与液态的发电系统工作介质进行热交换，冷却后的低温水导入到水预热器进行预热，预热升温后送回锅炉进行再循环。

将在凝汽器内被冷却凝结成为液态的发电系统工作介质导入到回收系统工作介质压缩机外套对压缩过程进行冷却，吸收了压缩机释放热量的发电系统工作介质再导入到低温换热器进行预热，预热后再导入到换热器换热升温，然后再导入到换热器继续换热升温至工作温度，达到工作温度的气态发电系统工作介质导给汽轮机做功发电，经汽轮机做功后的气态发电系统工作介质导入到凝汽器并在凝汽器内凝结成为液态，将液态的发电系统工作介质导出并进入下一次工作再循环。