[发明专利]一种工质相变循环的热力发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种工质相变循环的热力发电系统。

背景技术

目前，石油、煤炭储藏量有限且价格上涨，而且以石油煤炭为燃料燃烧产生的CO₂、SO₂对环境产生很大的危害，危极人类的生存。利用太阳能及工业余热发电，没有废气排放，但是在实现热相变发电技术应用在能源动力方面至今还是个极具发展潜力和应用前景的设想。

发明内容

针对上述所要解决的技术问题，本发明的主要目的是提供一种结构设计合理、适用范围广、无碳的一种工质相变循环的热力发电系统。

为达到上述的目的，本发明采用如下技术方案，

一种工质相变循环的热力发电系统，包括换热器、汽轮机、发电机、冷凝器和循环泵；其中换热器通过管路与汽轮机相连，汽轮机分别通过管路与发电机和冷凝器相连，冷凝器通过管路与循环泵相连，循环泵通过管路又与换热器相连，使换热器，汽轮机，冷凝器和循环泵之间形成一个回路。

所述的换热器的管道内吸收太阳能或工艺余热的热量加热管壁间的制冷剂工质，使其从液体变成高温高压的气体，体积膨胀作功，推动汽轮机旋转作功，汽轮机拖动发电机发电；在汽轮机内膨胀作功后的气体由冷凝器冷凝成液体，经循环泵送回换热器，完成一个工作循环。

所述的制冷剂工质采用液态氨。

本发明的有益效果为：本发明利用氨等制冷剂工质，从高温换热器热源吸收热量后，使工质从液态变成高温高压气体，推动低温工质汽轮机作功；气体由冷凝器冷凝成液体，向低温热源放热时，体积收缩，从气态变回液态。与现有技术相比具有结构设计合理、适用范围广，不用煤、石油燃料，没有锅炉，无环境污染，可以采用太阳能、工业余热的低品位的热能驱动而节省能源和费用的特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明工质相变循环朗肯循环的p-v图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的一种工质相变循环的热力发电系统，做完功后没有生成物，对环境无污染.包括换热器1、汽轮机2、发电机3、冷凝器4和循环泵5；其中换热器1通过管路与汽轮机2相连，汽轮机2分别通过管路与发电机3和冷凝器4相连，冷凝器4通过管路与循环泵8相连，循环泵8通过管路又与换热器4相连，使换热器4，汽轮机5，冷凝器7和循环泵8之间形成一个回路.

所述的换热器4的管道内吸收太阳能或工艺余热的热量加热管壁间的制冷剂工质，制冷剂工质采用液态氨，进行热传导；使其从液体变成高温高压的气体，体积膨胀作功，推动汽轮机5旋转作功，汽轮机5拖动发电机6发电；在汽轮机5内膨胀作功后的气体由冷凝器7冷凝成液体，经循环泵8送回换热器4，完成一个工作循环。

本实施例的工质相变循环的热力发电系统是一种热相变发电技术，可利用太阳能热水、太阳能热蒸气、工业余热的热能做功，工质相变循环没有碳排放。是一种无碳发电技术。其工质可以为液态氨、也可以是其它新型制冷剂工质，不破坏臭氧层。其汽轮机是一种低温汽轮机，有很好的防腐和密封性能。

本实施例的相变发电热力学分析如下；基于工质相变的热力发电循环是由二个等压过程、两个绝热过程组成的朗肯循环系统。工质相变发电循环是近似的朗肯循环。如图2所示，线段3-4-5-1代表为工质从高温热源吸热过程，线段1-2为在汽轮机做功过程，线段2-3为在冷凝器内放热过程，h为该点焓值，s为该点的熵值。

高温热源在换热器内等温定压吸热过程，1kg工质吸热量为q₁，

工质在定压吸热过程总热量：q₁＝h₁-h_3′

1kg工质在冷凝器内定压放热热量q₂  为：

q₂＝h₂-h₃

1kg工质在汽轮机内做净功  W₀＝q₁-q₂

朗肯循环热效率η=w0q1]]>