[发明专利]一种利用混合组分工质的低温热源热电转换系统及方法

权利要求书

1.一种利用混合组分工质的低温热源热电转换系统，其特征在于：包括产汽器(8)，产汽器(8)内从上至下依次设有喷淋器(7)、第一加热器(9-1)、第二加热器(9-2)，盛有混合组分工质的热井(1)通过带有加压输液泵(11)的管路连接喷淋器(7)；产汽器(8)上部设有干汽器(6)，干汽器(6)通过管路连接涡轮机(5)进气端，涡轮机(5)连接发电机(4)，涡轮机(5)排气端通过管路连接混合器(3)；产汽器(8)下部设有回流器(10)，回流器(10)通过管路连接混合器(3)，混合器(3)连接凝汽器(2)。

2.如权利要求1所述的一种利用混合组分工质的低温热源热电转换系统，其特征在于：所述混合组分工质同时满足以下两个条件：一、两种以上化学成分稳定的工作介质；二、两种以上沸点稳定且能形成不固定沸点的相异工作介质。

3.如权利要求1所述的一种利用混合组分工质的低温热源热电转换系统，其特征在于：所述第一加热器(9-1)与第二加热器(9-2)共用同一低温热源，即低温热源先进入第一加热器(9-1)，从第一加热器(9-1)出来后再进入第二加热器(9-2)。

4.如权利要求1或3所述的一种利用混合组分工质的低温热源热电转换系统，其特征在于：所述第一加热器(9-1)与第二加热器(9-2)的传热面温度均高于所述混合组分工质的沸点温度。

5.如权利要求1所述的一种利用混合组分工质的低温热源热电转换系统，其特征在于：所述凝汽器(2)内通有冷却水源(12)。

6.如权利要求1所述的一种利用混合组分工质的低温热源热电转换系统，其特征在于：所述回流器(10)连接混合器(3)的管路上设有流量调节阀(13)。

7.如权利要求1所述的一种利用混合组分工质的低温热源热电转换系统，其特征在于：所述产汽器(8)中的液位线(9-0)位于第一加热器(9-1)以下。

8.一种利用混合组分工质的低温热源热电转换方法，其特征在于：采用如权利要求1～7任一项所述的利用混合组分工质的低温热源热电转换系统，步骤为：

步骤1：热井(1)中的混合组分工质经由加压输液泵(11)送入产汽器(8)内的喷淋器(7)，混合组分工质经由喷淋器(7)先与具有高于混合组分工质沸点温度的第一加热器(9-1)表面接触并使混合组分工质中沸点温度低于第一加热器(9-1)表面温度的工质部分汽化；

步骤2：首批析出的汽态工质流逸至干汽器(6)，未汽化的混合组分工质则进入产汽器(8)下部并形成液位线(9-0)；液位线(9-0)以下的工质继续被具有高于混合组分工质沸点温度的第二加热器(9-2)传热面继续加热，并继续析出汽态工质流逸往干汽器(6)，汽态工质中的液态颗粒在干汽器(6)中被去除；

步骤3：从干汽器(6)出来的干汽态工质被输导往涡轮机(5)，该汽态工质在涡轮机(5)的叶片流道中被膨胀作功转换成机械能，驱动发电机(4)以电能形式向电网供电；经涡轮机(5)作过功的乏汽被排往混合器(3)；

步骤4：位于产汽器(8)中液位线(9-0)下方的、部分沸点温度低于第一加热器(9-1)表面温度且已被汽化后剩余的工作介质在第二加热器(9-2)热传导面的加热下继续发生深度汽化，未被汽化的、密度较高的工作介质趋向于停留在产汽器(8)下部，在回流器(10)中形成沸点温度低于第一加热器(9-1)表面温度的工作介质组分浓度最低区域；

步骤5：根据加压输液泵(11)送入产汽器(8)的总量和沸点温度低于第一加热器(9-1)表面温度工作介质的组分比例及液位线(9-0)，从回流器(10)中取出液态工质，输送至混合器(3)中与在涡轮机(5)中作过功排出的乏汽混合；乏汽和未汽化混合组分工作介质在混合器(3)中充分混合之后被引往凝汽器(2)中，该汽、液混合物通过凝汽器(2)降温后，汽、液混合物中的汽态工作介质逐渐被液态工作介质吸收；该混合物最终呈液态进入热井(1)，完成一个热电转换循环过程。

9.如权利要求8所述的一种利用混合组分工质的低温热源热电转换方法，其特征在于：所述步骤5中，利用对产汽器(8)的液位线(9-0)的多冲量控制精确调节从回流器(10)中取出的液态工质的量。

10.如权利要求9所述的一种利用混合组分工质的低温热源热电转换方法，其特征在于：所述对产汽器(8)的液位线(9-0)的多冲量控制的参考参数包括：涡轮机(5)进口汽态工质的流量、温度和密度，加压输液泵(11)出口液态工作介质的流量、温度、密度，回流器(10)出口至混合器(3)入口管道上的液态工作介质的流量、温度、密度。