專利名稱：混合式蘭金(rankine)循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)。
裝有蘭金循環(huán)系統(tǒng)的典型發(fā)電廠具有一臺鍋爐B、一臺汽輪機ST、一個冷凝器C和一個給水泵FP。通常鍋爐B裝備有一個過熱器SH。
鍋爐B加熱工質(zhì)或水以產(chǎn)生蒸氣或蒸汽。鍋爐B內(nèi)產(chǎn)生的高溫高壓飽和蒸汽流入到過熱器SH中，並且被過熱變成較高溫度的過熱蒸汽。來自過熱器SH的高壓蒸汽通過汽輪機ST膨脹以產(chǎn)生機械功，然后以相對較低的溫度和壓力排出。于是在汽輪機ST內(nèi)產(chǎn)生的機械功借助于連接到汽輪機ST上的發(fā)電機G被轉(zhuǎn)換為電功率。從汽輪機ST來的蒸汽通過冷凝器，在那里由于外面所傳送的冷卻水CW在熱交換中蒸汽被冷凝成為凝結水CD。來自冷凝器C的凝結水CD由給水泵FP打到鍋爐B完成一個循環(huán)。
一般，發(fā)電廠的熱效率η由輸入到通過鍋爐流動的工作液體的能量轉(zhuǎn)變成為輸出凈功的程度來測定。于是在一個基本循環(huán)中，熱效率η用下列公式來表示η＝ (W汽輪機－W泵)/(Q輸入)式中W汽輪機表示由汽輪機ST所作的外功，W泵表示輸入到給水泵FP的功，和Q輸入表示輸入到鍋爐的能量以下的兩種方法可以有效的提高熱效率(1)增加傳送到汽輪機ST的蒸汽溫度和壓力，和(2)減少從汽輪機ST排出的蒸汽溫度和壓力。
關于第一種方法，從鍋爐材料耐熱強度的技術觀點來看，最高的溫度和壓力分別地被限制到811°K和839°K之間和不能高于2.46×102Pa(帕斯卡)，因此，指望由增加溫度和壓力來進一步提高熱效率是困難的。
從汽輪機排出的蒸汽溫度和壓力取決于冷卻水CW的溫度。通常，自汽輪機出來的蒸汽壓力相當于比冷卻水CW的溫度高出5℃到10℃蒸汽的飽和壓力。自汽輪機出來的蒸汽溫度相當于進入到汽輪機內(nèi)的蒸汽在其內(nèi)膨脹而降低了壓力到達離開汽輪機處的蒸汽的溫度。因此采用第二種方法來提高熱效率需要較低溫度的冷卻水所以違背希望地受到限制。
另一方面，大家都知道卡諾(Karina)循環(huán)並不需要低溫的冷卻水。這個循環(huán)叫做卡諾循環(huán)，它是采用氨作為工質(zhì)用于蒸氣原動機。工質(zhì)(氨)被水吸收所以自原動機出來的蒸汽壓力和溫度被降低了。然而，因為氨的易燃性和毒性，所以卡諾循環(huán)需要各種不同的附加安全措施。從體積比例的觀點來看0.5%～1%濃度的氨在30分鐘以內(nèi)會引起致命的效果。因此卡諾循環(huán)不適于實際應用，而且需要復雜的結構。
因此，本發(fā)明的一個目的就是提供一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以克服先有技術的上述問題。
詳細地說，本發(fā)明的目的在于提供一種混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)呈現(xiàn)出足夠高的熱效率並具有簡單的結構。
為此，按照本發(fā)明提供的一種混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)包括有包括一種加熱設備和用于從所述工質(zhì)和物質(zhì)組成的弱吸收劑溶液中分離出工質(zhì)蒸氣的裝置，該物質(zhì)的沸點高于加熱設備中的加熱溫度，從而在其中保留了強吸收溶液;
一個蒸氣驅(qū)動原動機，通過它從所述分離裝置來的所述蒸氣膨脹而產(chǎn)生外部功;
一個吸收冷凝器裝置，用于使強吸收劑溶液導入到其中以吸收從原動機來的蒸氣，產(chǎn)生弱吸收劑溶液;
用于傳送弱吸收劑溶液到蒸氣分離裝置的裝置;以及用于將從分離裝置來的強吸收劑溶液傳送到吸收冷凝器裝置的裝置。
按本發(fā)明的混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，變濃的強吸收劑溶液是由一種工質(zhì)蒸氣分離裝置(例如鍋爐或再熱器)產(chǎn)生的。變濃的強吸收劑溶液被傳送到吸收冷凝器，在那里來自原動機的工質(zhì)蒸氣由強吸收劑溶液所吸收並冷凝而變成為一種凝結物。
圖1是按本發(fā)明混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)的一個實施例結構圖;
圖2是用于圖1所示實施例中一種溴化鋰溶液的溫度壓力濃度(Duhring)圖;
圖3是蒸汽的焓-熵圖;
圖4和5分別表示出常規(guī)的蘭金(Rankine)循環(huán)系統(tǒng)和卡諾(Karina)循環(huán)系統(tǒng)的結構圖;
圖6和8是不同實施例的結構圖;
圖7是溴化鋰(Libr)溶液的焓-熵度圖;
圖9和10是不同實施例的結構圖;
圖11是蒸汽的焓-熵圖;
圖12是一個比較實例的結構圖;
圖13A到13C為在運行條件中緩慢變化的示圖;
圖14是不同實施例的結構圖;
圖15到圖17示出不同運行條件下所得到的發(fā)電效率變化曲線圖;以及圖18到22是不同實施例的結構圖。
參照圖1，按本發(fā)明實施的混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)的一個實施例，主要具有一臺鍋爐1，一臺蒸氣原動機2，一個吸收冷凝器3和一個給送泵4。鍋爐1可以帶有一個過熱器。
用給送泵4將一種吸收劑溶液傳送到鍋爐1，並且在其中被加熱從吸收劑溶液中分餾出這種吸收劑溶液所吸收的一種工質(zhì)的蒸氣，因此，一種高濃度的吸收溶液(以下稱強吸收劑溶液)留在鍋爐1中。蒸氣離開鍋爐流入到原動機2中並在那里膨脹產(chǎn)生機械功，並且以較低的溫度和壓力排到吸收冷凝器3中。鍋爐1的出口通過聯(lián)絡管道5與吸收冷凝器3相連，強吸收劑溶液通過管道5流動。來自原動機2的蒸氣與來自鍋爐1的強吸收劑溶液形成一種氣體-液體相接觸。即，離開鍋爐1的強吸收劑溶液吸收了工質(zhì)蒸氣而變成一種低濃度的吸收劑溶液(下稱弱吸收劑液液)所產(chǎn)生的吸收熱由流動在冷卻水管道6中的冷卻水放掉。弱吸收劑溶液從吸收冷凝器3排出以后借助于給送泵4返回到鍋爐1。
工質(zhì)和吸收劑應該這樣選擇，即當吸收劑溶液在沸騰狀態(tài)時它們相互間不易混合。吸收劑溶液最好應具有以下性質(zhì)(1)大的吸收能力(吸收率)
(2)高的化學穩(wěn)定性(3)低的粘滯性和高的熱傳導性(4)無毒性並具有不易燃性和弱爆炸性。
于是一種水-溴化鋰(LiBr)溶液，水-氯化鋰(LiCl)溶液，或一種水-氫氧化鉀(KOH)溶液適于作為吸收溶液。
當采用溴化鋰溶液作為吸收劑溶液時，在原動機2中工作的工質(zhì)是蒸汽，而吸收劑溶液是一種溴化鋰的水溶液。
圖2示出一種溴化鋰水溶液的溫度壓力濃度(Duhring)曲線圖，可看出，溴化鋰水溶液飽和溫度變得愈高則溴化鋰的濃度愈高，從冷凝器3向著鍋爐1流動的吸收劑溶液是溴化鋰的弱質(zhì)水溶液，而在聯(lián)絡管道5中流動的吸收劑溶液是強質(zhì)溴化鋰水溶液。
假設鍋爐中的壓力是16ata(絕對大氣壓)，冷卻水的溫度是40℃，而且在弱溴化鋰的水溶液中和在強溴化鋰水溶液中溴化鋰的濃度分別是59%和678%，(點A)。在這些條件下，在冷凝器3中的壓力變?yōu)樵邳cC上的壓力即0.01ata，這個大氣壓相當于濃度為59%和溫度為40℃+α的溴化鋰。
在鍋爐1中所產(chǎn)生的蒸汽的和強溴化鋰產(chǎn)生的溫度與壓力分別為310℃和16ata，如圖2中B點所示。310℃和16ata的蒸汽在原動機2中絕熱膨脹而降低壓力為0.01ata。如膨脹是完全絕熱的，如圖3中B點所示，蒸汽的溫度和壓力分別降低到7℃和0.01ata。在這種情況下，在原動機2的入口和出口處蒸汽的焓分別是730千卡/公斤(圖3中點A)和465千卡/公斤(圖3中點B)。因此，原動機2產(chǎn)生每單位時間每公斤蒸汽265千卡的輸出。
現(xiàn)在參照圖4中示出的常規(guī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)，假設離開鍋爐11的蒸汽溫度和壓力是310℃和16ata，通過冷凝器71循環(huán)的冷卻水溫度是40℃，冷凝器71中的壓力是0.12ata(飽和溫度50℃)原動機21的入口和出口處蒸汽的焓分別是730千卡/公斤(圖3中A點)和530千卡/公斤(圖3中E點)。因此原動機21輸出的每單位時間每公斤蒸汽是200千卡。
從上述可知，所述實施例可能產(chǎn)生每公斤蒸汽為265千卡/公斤的輸出，這個輸出大大地高于由常規(guī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)所產(chǎn)生的200千卡/公斤，于是熱效率得到顯著的提高。另外，所述實施例不要過熱器設備即能產(chǎn)生過熱蒸汽。常規(guī)的蘭金循環(huán)系統(tǒng)要求系統(tǒng)在起動期間必須帶有一個輕的熱負荷運行直到鍋爐的過熱器中蒸汽的流量增加到足夠防止過熱器熔畢的水平為止。在所述實施例的混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)中，這種輕負荷運行是不需要的。于是，所述實施例在相當大地縮短起動時間間隔方面也是有利的。
如圖5中所示，一種利用氨和水所組成混合流體的常規(guī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)應用一個閃蒸箱82，這個閃蒸箱對含水氨和氨氣的混合物進行閃蒸，以便分離混合物成為兩種分離物即低濃度的含水氨(弱含水氨)和氨氣蒸汽混合物。弱含水氨流到吸收冷凝器92中並在其中吸收離開原動機22的氨氣。另一方面，來自閃蒸箱82的氨氣和蒸汽混合物流入到冷凝器93，在其中凝結成高濃度的氨的凝結物(強氨凝結物)。
可以看出，以上所述實施例在結構上比圖5示出的蘭金循環(huán)系統(tǒng)更為簡單，此外，由于排除了采用具有強烈毒性的氨，保證了較高的安全性。
本發(fā)明中一個不同的實施例示于圖6，在傳送到鍋爐101去的弱吸收劑溶液和離開鍋爐101的強吸收劑溶液之間進行著熱的交換。為此，使強吸收劑溶液通過的一條聯(lián)絡管道105與弱吸收劑溶液返回的管道107，經(jīng)過一個熱交換器108相交叉。被傳送到鍋爐101去的弱吸收劑溶液的溫度(在第一實施例中低到50℃)依靠熱交換器108的作用可以預熱到約250℃。這樣即減少了需要輸入到鍋爐101中的熱，于是，有助于提高系統(tǒng)的熱效率。
表1示出本發(fā)明兩種實施例的性能，即一種不帶熱交換器的混合式蘭金循環(huán)(圖1)和一種帶熱交換器的混合式蘭金循環(huán)(圖6)，將它們與常規(guī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)性能進行比較。
從表1可以看出，圖6中示出的混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)呈現(xiàn)出37%的熱效率，它大大高于常規(guī)的蘭金循環(huán)系統(tǒng)的熱效率(29%)。
圖8示出一種不同的實施例，它采用了圖6中實施例相同結構，並且還包括提供一個流體渦輪機209，設置在強吸收劑溶液聯(lián)絡管道205和泵210中間，泵210設置在弱吸收劑溶液返回管道207的中間。泵210由流體渦輪機209驅(qū)動。在本實施例中，流體渦輪機209和泵210的配合提供為使吸收劑溶液從吸收冷凝器206傳送到鍋爐201中所需的70%電力，因此，給送泵204的容量能夠減少到應用于圖1和圖6實施例中的大約30%。
圖9和10示出本發(fā)明的另外實施例它采用了適當?shù)目垢g措施。
圖9的實施例除了以下特點外，和圖6中示出的實施例具有實質(zhì)相同的布局結構。傳熱管道309配置在鍋爐301內(nèi)，以致在它們完全地浸沒在鍋爐301中的吸收劑溶液液面之下，原動機302是
一個由多級所組成的，例如，由高壓側312和低壓側322所組成。象以前實施例中一樣，用水作為工質(zhì)，而溴化鋰(LiBr)作為吸收劑。從高壓側原動機312出來的蒸汽在傳熱管道309中進行再加熱，然后向低壓側原動機322傳送。即，從高壓側原動機312出來具有低溫低壓的蒸汽返回到鍋爐301，使它流過傳熱管道309以便在鍋爐301中由蒸汽和高溫高壓溴化鋰溶液進行再加熱。這樣再加熱到一個較高溫度的蒸汽流入到低壓側原動機322，並通過那里膨脹而產(chǎn)生外部功。然后具有低溫低壓的蒸汽排入到吸收冷凝器303。另一方面，在鍋爐301中變濃縮為較高濃度的溴化鋰溶液通過熱交換器308流入到吸收冷凝器303中，並且吸收來自低壓側原動機322的蒸汽變成為弱溴化鋰溶液。然后該弱溴化鋰溶液借助于給送泵304通過熱交換器308返回到鍋爐301。
在圖9所示的實施例中，因傳熱管道309浸沒在鍋爐301中溴化鋰溶液的液面之下，傳送到低壓側原動機322的蒸汽的溫度實質(zhì)上可能升高到鍋爐301發(fā)出蒸汽的同樣水平。因此低壓側原動機322出口蒸汽的干度維持在高水平，從而消除了任何腐蝕的危險。
即使通過系統(tǒng)循環(huán)的蒸汽流量仍然很低(在起動期間)，而傳熱管道309的溫度也維持到如溴化鋰溶液基本相同的低水平。所以傳熱管道可避免了高溫損壞的問題，因而循環(huán)系統(tǒng)可不受起動狀態(tài)中主要限制而平穩(wěn)地起動起來，這樣就縮短了混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)的起動時間(即從起動直到穩(wěn)定運行的時間)。
傳熱管道309可以這樣布置，即將這些管道的一部分暴露在溴化鋰溶液液面以上(即在蒸汽氣氛中)，如圖10所示。甚至有可能將全部傳熱管道309放置在鍋爐內(nèi)的蒸汽氣氛中。
下面對于圖9所示實施例的優(yōu)點和不具有再熱傳熱管道的布置進行比較討論。
假設傳送到鍋爐301中溴化鋰溶液的溴化鋰濃度為59%，而來自鍋爐301中溴化鋰溶液的溴化鋰濃度是68%，同時假設在鍋爐301中產(chǎn)生的蒸汽壓力是16ata，冷卻水的入口和位于306處出口的水溫分別假設為36℃和42℃，而在吸收冷凝器303的出口處溴化鋰溶液的溫度是50℃(見圖2)，系統(tǒng)運行于這些情況下各部分的溫度和壓力示于表2。
表2鍋爐壓力(高壓側原動機312入口壓力)16ata鍋爐出口處溴化鋰(LiBr)溶液的溫度310℃(高壓側原動機312入口溫度)高壓側原動機312出口壓力1ata高壓側原動機312出口溫度100℃低壓側原動機322入口壓力1ata低壓側原動機322出口溫度305℃低壓側原動機322出口壓力0.01ata低壓側原動機322出口溫度7℃吸收冷凝器303出口溴化鋰溶液的溫度50℃鍋爐入口溴化鋰溶液溫度260℃高壓側原動機312出口蒸汽的干度0.94低壓側原動機322出口蒸汽的干度0.92圖11是一個熵-焓圖，實線表示本實施例中工質(zhì)的狀態(tài)，虛線表示無再熱系統(tǒng)中工質(zhì)的狀態(tài)。
如表2和圖11所示，高壓和低壓原動機312和322出口蒸汽的干度理論上分別為0.94和0.92。相反，無再熱系統(tǒng)理論上呈現(xiàn)的干度為0.78，這就更加增大了腐蝕的趨勢。
以下將闡述該實施例所述系統(tǒng)的起動時間，與圖12所示的傳熱管309置于從鍋爐出來的煙氣流中的布置相比較，並具體參照圖13A到13C，它們分別地代表，鍋爐的燃料供給量、鍋爐中蒸汽發(fā)生量和鍋爐的內(nèi)部壓力與延續(xù)的時間關系。在該圖中，與圖9的實施例有關的數(shù)據(jù)和與圖12的布置有關的數(shù)據(jù)分別由實線和虛線所示。如圖13A到13C所示，在實施本發(fā)明的系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)起動后5分鐘內(nèi)燃料供給量達到100%。此外，在15分鐘和25分鐘時，燃料供給量和蒸汽發(fā)生量分別達到各自的額定值。相反，在圖12所示布置中，則約需50分鐘后燃料供給量才達到100%。蒸汽發(fā)生量和鍋爐內(nèi)壓分別經(jīng)過60分鐘和約65分鐘才達到各自的額定值。從這些數(shù)據(jù)中可了解到，根據(jù)本發(fā)明實施的系統(tǒng)能夠很快地達到穩(wěn)定運行，這就明顯地縮短了起動時間。
雖然前面幾個實施例采用溴化鋰(LiBr)作為吸收劑，這僅是舉例說明，而且當用氯化鋰(LiCl)作吸收劑時也帶來同樣的優(yōu)點。
圖14表示一個不同的實施例，它特別適用于當十分需要防止鍋爐受工作液體腐蝕的情況。
在這個實施例中，吸收劑溶液(腐蝕性的)並不傳送到鍋爐中，而水(工質(zhì))具有很小的腐蝕作用被送到鍋爐401中，所以在鍋爐401中的結構允許能有效地避免遭受腐蝕。
更詳細地講，在本實施例中，由吸收冷凝器403來的吸收溶液通過熱交換器408而引至再熱器409，並由從原動機402通過一條或多條分支管道流來的蒸汽傳遞的熱量而加熱並沸騰。由于沸騰而產(chǎn)生的蒸汽被引至冷凝器410以便冷卻並凝結成液態(tài)。由于蒸發(fā)而導致造成的強吸收溶液流到熱交換器408並在這里與從吸收冷凝器403來的弱吸收溶液進行熱交換，此后強吸收溶液即流到吸收冷凝器406，在這里它吸收從原動機402來的蒸汽。在這種情況下，該再熱器409作用為分離裝置，它將吸收溶液中的工作介質(zhì)(蒸汽)分離出來，從原動機402流出的蒸汽經(jīng)過一些分支管道被再熱器409中的熱吸收劑作用而部分地冷凝成液態(tài)，並經(jīng)過一個壓力調(diào)節(jié)閥411而引到冷凝器410以便完全冷凝。在冷凝器410中產(chǎn)生的水和從外面補充的水借助于給水泵404而返送到鍋爐401。
在圖14所示的實施例中，傳送到再熱器409的蒸汽是從原動機402流出蒸汽的管道上抽出來的，但這不是唯一方法，而且蒸汽也可從原動機402的中部抽出。在流到吸收冷凝器403的蒸汽溫度低于冷卻水管406中冷卻水溫的情況中，傳送到吸收冷凝器403的蒸汽可以從原動機402的中部抽取，而傳送到再熱器409的蒸汽則可由原動機402的出口處引出。
在本實施例中，傳送到鍋爐401的液體是水而不是吸收劑溶液，所以鍋爐401得到抗腐蝕的保護，否則會受吸收溶液腐蝕的。因此，從鍋爐401來的蒸汽能夠具有足夠高的壓力，以致原動機的輸出效率與常規(guī)系統(tǒng)相比是增大了，該效率是以原動機的輸出功率與鍋爐的熱輸入相比來計算的。
圖15表示該系統(tǒng)的發(fā)電效率與系統(tǒng)的效率的變化關系、與吸收冷凝器403中冷卻水溫度的變化關系以及與原動機(汽輪機)402入口的蒸汽壓力變化關系，是依據(jù)下述假定條件而得，即汽輪機402入口汽溫為500℃，以及吸收冷凝器403和再熱器409內(nèi)吸收劑溶液中溴化鋰(LiBr)的濃度分別為55%和60%。
圖16表示在本實施例中發(fā)電效率與再熱器409中溴化鋰濃度改變的相互關系，如所示，當在吸收冷凝器403的溶液和再熱器409的溶液之間溴化鋰濃度之差為5%時，而在汽輪機入口處蒸汽的溫度和壓力就分別為500℃和8.1MPa，將會了解到發(fā)電效率是隨著溴化鋰濃度的上升而增加的。
圖17表示在本實施例中發(fā)電效率與汽輪機入口處蒸汽溫度改變的相互關系，如所示，當吸收冷凝器403和再熱器409中溴化鋰溶液的濃度分別為55%和60%時，而在汽輪機入口處蒸汽的壓力是8.1MPa。將會了解到發(fā)電效率是隨著汽輪機入口蒸汽溫度上升而增加的。
雖然本實施例是參照這種情況描述的，即驅(qū)動原動機(汽輪機)的工質(zhì)是以(水)蒸汽組成的工作流體，以及是以溴化鋰(LiBr)的水溶液構成的吸收劑溶液，這僅是舉例說明，而用蒸汽和氯化鋰(LiCl)的水溶液結合也能取得同樣效益。
圖18表示本發(fā)明的不同的實施例，例中應用了多臺再熱器。在所述的情況中，具有由兩個再熱器412和413串聯(lián)連接組成的再熱裝置4，同時還應用了相應于再熱器412和413的熱交換器414和415。在本實施例中，由于應用了多重組合的再熱器和熱交換器，于是從吸收溶液中分離蒸汽被有效地藉助于再生器412和413而分成兩級，甚至在流過分支管道416的蒸汽流量小的時候也如此，以至原動機402的輸出效率(發(fā)電效率)能有利地被提高。
圖19表示的一個不同的實施例，其中用了一個逆滲透裝置516代替再熱器作為分離裝置，用來將工質(zhì)蒸汽與吸收溶液彼此分離。該逆滲透裝置516用于從流出吸收冷凝器403的吸收劑溶液中分離出水，于是分離出的水即可由一臺給送泵504傳送到鍋爐501，同時分離出的和剩留在逆滲透裝置516中的強吸收劑溶液即返回到吸收冷凝器403去吸收從原動機502來的工質(zhì)蒸汽。因此，圖9所示的實施例保證有高的發(fā)電效率，同時克服了鍋爐501的腐蝕問題。為了借助逆滲透裝置516的作用分離和抽出吸收劑溶液中的水，必需對該吸收劑溶液施加高壓力，在吸收劑溶液中溴化鋰的濃度為約60%時，該壓力約為100MPa。
圖20表示的不同實施例中應用了一臺電滲析器517代替逆滲透裝置516，用于分離開吸收冷凝器403流出的吸收劑溶液中的水。和具有逆滲透裝置516的實施例相同，本實施例提供出高的發(fā)電效率，同時抑制了鍋爐501的腐蝕。
圖21示出的實施例中弱溶液是在一臺高溫再熱器601中加熱以便分離蒸汽和強吸收劑溶液。一部分蒸汽流經(jīng)蒸汽管道601a到達低溫再熱器610，並在其內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，和在冷凝器611中凝結成水，水被流經(jīng)蒸發(fā)器612的冷卻水再加熱和汽化，在蒸發(fā)器612中產(chǎn)生的蒸汽被連接到該蒸發(fā)器612的吸收器603中的強溶液吸收並冷凝，結果，在蒸發(fā)器612和吸收器603中保持5毫米水銀柱數(shù)量級左右的真空。
然后該冷凝物利用泵604送到高溫再熱器601，在該高溫再熱器601中產(chǎn)生的其余部分蒸汽經(jīng)過蒸汽管道601b流到汽輪機602，並在這里通過時膨脹而降低壓力的同時對外產(chǎn)生作功。然后該如此膨脹的蒸汽即直接送到吸收器603，以便被溶液吸收和冷凝。
從前面對圖21實施例的描述可了解到，流經(jīng)蒸汽管道601a的蒸汽是通過一種吸收型冷卻循環(huán)再循環(huán)的，通過該循環(huán)而產(chǎn)生和提供出冷卻水613，通過蒸汽管路601b的蒸汽驅(qū)動汽輪機602而產(chǎn)生電功率。通過管路601a和601b的兩股蒸汽都在吸收器603中被吸收和冷凝。
因此，在本實施例中，借助于按照需要來控制蒸汽管道601a和601b中的蒸汽流量而能使冷卻水和電功率的量實現(xiàn)預期的改變。
本實施例的系統(tǒng)通過將一臺汽輪機和一臺發(fā)電機合并結合到吸收冷凝系統(tǒng)中而簡單地實現(xiàn)，所以該系統(tǒng)具有十分簡單的結構，這種結構非常容易維護和監(jiān)察。
圖22示出本發(fā)明的一個不同的實施例，其中設有一臺與冷卻循環(huán)的吸收器不同的吸收冷凝器613，它設在圖21所示汽輪機的背壓側，也即排汽側。設置該吸收冷凝器613是為了將大部分蒸汽能量轉(zhuǎn)換成熱能，而不轉(zhuǎn)換成機械或電能。更詳細地講，在該實施例中，流在加熱的水循環(huán)614中的冷水溫度被置于約80℃，同時允許抽汽的能量被從汽輪機中抽出作為加熱80℃的水之用，從而使汽輪機602轉(zhuǎn)換成電能的比率下降，該加熱的水中包含的熱能通過一臺分離冷卻器615或一臺加熱水的熱交換器616而回收，借此而使最大部分的蒸汽熱能有效地利用。
權利要求
1.一個混合式蘭金(Rankine)循環(huán)系統(tǒng)，其特征為，包括有裝置，它帶有一個加熱裝置並用于從弱吸收劑溶液中分離出工質(zhì)蒸氣，該弱吸收劑溶液中含有所述的工質(zhì)和沸點高于所述加熱裝置中的加熱溫度的物質(zhì)，借此而保留其中的強吸收溶液；一臺蒸氣驅(qū)動的原動機，從所述蒸氣分離裝置出來的蒸氣通過該原動機膨脹而產(chǎn)生對外作功；一臺吸收冷凝器裝置，用于向其內(nèi)引入所述強吸收劑溶液，該強吸收劑溶液吸收從該原動機來的蒸氣而產(chǎn)生所述的弱吸收劑溶液；裝置，用于將所述弱吸收劑溶液傳送到所述蒸氣分離裝置；以及裝置，用于將從所述分離裝置來的強吸收劑溶液傳送到所述的吸收冷凝器裝置。
2.如權利要求1的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的分離裝置包括一臺鍋爐，用于加熱所述的弱吸收劑溶液以將所述的蒸氣與所述強吸收劑溶液中相互分離。
3.如權利要求2的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的系統(tǒng)還包括一個熱傳送管道裝置，它被設在所述蒸氣分離裝置內(nèi)以接觸所述蒸氣和/或所述強吸收劑溶液，並且其中所述的原動機是一臺多級汽輪機，並且從所述汽輪機的一級排出的蒸氣被引到所述的熱傳送管道裝置，以及從該處來的蒸氣被發(fā)送到所述汽輪機的下一級。
4.如權利要求3的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的熱傳送管道裝置包括有至少一條熱傳送管。
5.如權利要求1的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的蒸汽分離裝置是一臺鍋爐裝置，用于加熱所述的弱吸收劑溶液，以將它分離成強吸收劑溶液和蒸氣，並且其中所述的強吸收劑溶液被引到所述吸收冷凝裝置中，以供給所述的鍋爐裝置應用。
6.如權利要求1的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的蒸氣分離裝置是一臺再熱器裝置，用于加熱所述的弱吸收劑溶液，以將它分離成強吸收劑溶液和蒸氣;以及一個冷凝器用于將從所述再熱器裝置來的所述蒸汽冷凝成凝結物而被饋送到所述蒸氣分離裝置;以及其中所述的強吸收劑溶液從所述再熱器裝置被引到所述吸收冷凝器裝置中。
7.如權利要求1的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的工質(zhì)是水。
8.如權利要求7的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的物質(zhì)是一種堿土金屬和鹵素。
9.如權利要求7的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述物質(zhì)是溴化鋰(LiBr)或氯化鋰(LiCl)，或是氯化鈣(CaCl)。
10.如權利要求2的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的系統(tǒng)還包括有一個熱交換裝置，所述的強吸收劑溶液即在其中被加熱交換，是與從所述吸收冷凝器裝置來的所述弱吸收劑溶液進行交換。
11.如權利要求2的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的弱吸收劑溶液發(fā)送裝置是設在所述弱吸收劑溶液流道中的一臺泵;並且其中所述的系統(tǒng)還包括有一個液體驅(qū)動渦輪機，它設置在所述強吸收劑溶液的流道中，用于驅(qū)動所述的泵。
12.如權利要求6的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的再熱器裝置包括多個再熱器串聯(lián)連接。
13.一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)其特征為包括鍋爐裝置，用于產(chǎn)生工質(zhì)蒸氣;一臺蒸氣驅(qū)動的原動機，通過它將從所述鍋爐來的所述蒸氣膨脹而產(chǎn)生對外做功;一臺吸收冷凝器裝置，用于將強吸收劑溶液引到這里去吸收從所述鍋爐裝置來的所述蒸氣以產(chǎn)生弱吸收劑溶液;裝置，用于將工質(zhì)冷凝物和所述強吸收劑溶液從所述弱吸收劑溶液中分離出來;裝置，用于將所述強吸收劑溶液發(fā)送到所述吸收冷凝器裝置;以及裝置，用于將所述工質(zhì)冷凝物發(fā)送到所述鍋爐裝置。
14.如權利要求1的一個混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的分離裝置包括有一個逆滲透裝置或一個電滲檢器。
全文摘要
混合式蘭金循環(huán)系統(tǒng)包括一臺產(chǎn)生水蒸汽的鍋爐、被該蒸汽驅(qū)動的一臺汽輪機驅(qū)動一臺發(fā)電機而產(chǎn)生電能，一臺吸收冷凝器引入強吸收劑溶液于是吸收汽輪機排出的水蒸汽而產(chǎn)生弱吸收劑溶液。該弱吸收劑溶液由泵唧入鍋爐，該弱吸收劑溶液在鍋爐中加熱而產(chǎn)生強吸收劑溶液被送到吸收冷凝器中，而產(chǎn)生的水蒸汽則供送到汽輪機。
文檔編號F01K25/06GK1035705SQ8910075
公開日1989年9月20日 申請日期1989年2月11日 優(yōu)先權日1988年2月12日
發(fā)明者石田哲義, 川野滋祥, 高鷹生男, 山田纮二郎, 加來宏行, 成田恒雄 申請人:巴布考克日立株式會社