[发明专利]热力过程采用喷射抽气节能方法

说明书

技术领域

本发明属于热能动力及制冷领域。

背景技术

在热能动力领域总是追求大容量高参数机组的开发以追求高效率，但是温度与压力两个参数总是难以同时满足这一目的。内燃机、燃气轮机以及火箭发动机燃烧温度度高但是烟气压力有限导致工作时排烟温度太高，燃煤发电厂的蒸汽轮机组可获得超临界压力，虽然温度压力在汽轮机实现了同步降低达到低参数排放，但是蒸汽温度初参数仅550℃左右，目前先进的大型热力机组单机热效率都不超过50％，内燃机与燃气轮机热效率甚至不到40％，因此还有很大节能空间。一种解决办法是采用了燃气轮机与蒸汽循环联合发电，将燃气轮机的排出的高温烟气再通过蒸汽循环发电，总热效率可达55％左右，但是这种动力过程直接组合使得系统复杂问题叠加导致投资成本与运行成本很大，应用并不广泛。

在喷射抽气技术领域，一般采用单级喷射实现真空抽气或几个单级喷射抽气器“串联”(所谓“串连”是从抽气流程而言，是目前业内习惯说法，从动力气源流程看实际为并联)实现更高真空抽气。目前单级喷嘴喷射抽气器常用于余热利用，如蒸汽喷射制冷、蒸发式海水淡化及其它热力系统的蒸汽回收等节能领域，但是其单级喷射结构决定其只能使用中低参数气源(高参数高效率汽轮机都是多级喷嘴串联做功)，其最大的问题是热效率很低，目前还没有实现从动力气源流程看实现多级串联喷射结构的报道。单级喷射抽气的低效率特点使其应用受到局限，而优点是抽气压气过程中无需转动机械。

另外，微网分布式发电在电力安全、可再生能源利用及用户采用热电冷联产实现高效节能方面有重要意义迫切需要小机组发电实现高效率，但是小型热力机组最大的问题是很难实现高参数，尤其压力参数很难上去。专利申请CN200810182738.9提出了热力升压式热力循环方法，是一种有效的小型蒸汽机组实现高参数蒸汽的解决方案，但是需要的小型汽轮发电机却很难有对应的高参数型号，目前因小机组热效率低而严重制约其广泛发展。

在制冷与热泵领域，制冷循环中工质膨胀制冷都是通过节流阀或细微管实现降压膨胀，放弃利用膨胀功，有资料提出采用液压马达等设备回收膨胀功但投资成本与效率都比较差。

发明内容

本发明的目的：大幅度提高热力过程的热效率，降低投资成本。

本发明的技术方案：在热力过程中采用高参数动力气源经过复合喷射抽气系统产生射流抽吸其它气源混合减速后为热功转换装置提供动力，实现对被抽吸气源的无转动机械的压缩做功，所谓复合喷射抽气方式是指喷射抽气系统采用了一级或多级循环喷射抽气方式，或者是采用了串联与并联与循环三种喷射抽气方式之中的两种或三种结合的方式，多级循环喷射抽气是指两级或者两级以上的循环喷射抽气方式。所谓的循环喷射抽气是指喷射抽气过程中 每级抽气抽取的是下级抽气压缩做功后的气源，末级抽气抽取的是热功转换装置经膨胀做功后的尾气或其它气源，实现逐步循环抽气逐步增大循环流量到末级集中膨胀做功，单级循环喷射抽气直接抽取热功转换装置膨胀做功后的尾气。

复合喷射抽气动力系统原理的实质是，无论是循环抽取本系统排气还是抽取其它气源，都是动力气源抽入被抽气源并对被抽入气源压缩做功的过程，高参数动力气源在做功过程中参数降低换来质量流量增加，喷射抽气装置串联可使高压气源不断膨胀到需要的低压参数，而并联可使高温气源多次压缩多次膨胀到需要的低温参数，通过串联与并联及循环抽气的灵活组合，只要散热系统能保护高温设备正常工作，理论上可实现任何高温烟气做功到接近环境温度排放，实现高参数高效率运行。

采用复合喷射抽气系统为实现高温高参数动力系统创造了非常有利的条件，可以适应燃烧室产生的任何高温烟气，如由液化空气或液氧与液态燃料甚至固体燃料燃烧而成动力气源，有利于热力过程高参数高效率运行。也为灵活利用各种热源做功节能创造了有利条件，如：工质气体被压缩机压缩升压或者被液化后通过热力升压并蒸发成为动力气源；低温动力气源通过有压燃烧室燃烧升温，或者通过喷射抽气系统抽吸燃气或其它热气升温。在太阳能或风力发电储能方面，甚至可以利用高温空气成为等离子态具有导电特点，通过电力实现等离子放电或等离子电磁涡流效应加热获得超高温空气，为热力喷射制冷空气液化系统提供动力，实现高效率无转到机械储能；以及通过换热器利用中低温热源升温，或者采用上述两种或多种升温。