[发明专利]多级热力循环系统

说明书

多级热力循环系统是提高热能利用效率的一种热力循环装置，通过构建多级热力循环系统，使前一个热力循环系统吸热做功后，将余热通过换热管等温传递给后一个热力循环系统继续做功。多级热力循环系统有效提高了热能利用效率，通过计算，三级热力循环系统可将热效率提高到80％以上，且循环系统的设备简单，经济效益显著。

技术领域

本发明涉及蒸汽机技术领域，具体涉及一种蒸汽机的热力循环系统。

背景技术

热力发电仍然是全球发电量的主力，随着煤炭资源的大量开采利用，所导致的环境问题日益突出。目前，电厂发电主要是采用了以朗肯循环为基本原理的热力循环系统，其效率约在35％左右。多级热力循环系统的热能利用效率可达到80％以上。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多级热力循环系统，提高热能利用效率，节能减排，降低能源使用对环境造成的污染。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：构建多级热力循环系统，第一个热力循环系统从高温热源吸热做功后，将剩余热量通过换热管等温传递给第二个热力循环系统，第二个热力循环系统吸收第一个热力循环系统的余热做功，以此类推，后一个热力循环系统吸收前一个热力循环系统的余热做功，直到最后一个热力循环系统的余热不足以继续开发利用。

后一个热力循环系统的工质吸收前一个热力循环系统的余热后，可通过高温热源二次加热，使工质的温度再次升高后做功。

每个热力循环系统主要由汽轮机、水泵、换热管及水箱组成，汽轮机和水泵之间采用换热管连接，从水泵流向汽轮机的工质在换热管内逐渐吸收上一个热力循环系统的余热而升温，从汽轮机流向水泵的工质在换热管内逐渐将热量传递给下一个热力循环系统而降温。

所述换热管是两根密切接触的细长管道，两个管道之间可以传递热量，两个管道中的工质流向相反，温度在换热管长度方向呈梯度分布，通过调整管内工质的流速，使换热管在每个微小管段内两个工质的温度趋于相同，满足管端流入流出的工质温度相同。

所述水箱设置在水泵的进口处，当热力循环系统的工质不足时，可在水箱中添加工质。

每个热力循环系统可根据热源温度和环境温度选择合适的工质，满足工质吸热后充分气化为气态，冷凝后充分凝结为液态。

第一个热力循环系统的工质管道从热源的低温端进入，从热源的高温端穿出。工质从热源的低温端流向高温端，逐步加热，热源产生的废气则从高温端流向低温端，逐步冷却，工质将热源的热量充分吸收，使排烟口排出的烟气温度接近环境温度。

本发明提供的热气机具有以下优点：

能充分利用热源的热量，热效率较高；

采用换热管等温逆流传热，防止了热量损失；

设备制造简单，换热管能实现批量生产，且成本较低，汽轮机、水泵等都是目前的传统设备，制造技术成熟。

附图说明

图1是多级热力循环系统的示意图，其中实心箭头所指方向为工质的流动方向；

图2是换热管的横断面图；

图3是给部分热力循环系统二次加热的多级热力循环系统的示意图。

其中：(1)是第一个热力循环系统的汽轮机，(2)、(3)、(4)、(5)分别是第二个、第三个、至最后一个热力循环系统的汽轮机；(6)是高温热源；(7)是低温热井；(8)是水泵；(9)是换热管；(10)是热源的燃烧室，称为高温端；(11)是热源的排烟口，称为低温端；(12)是水箱；(21)是内管；(22)是外管；(23)是保温层；(24)是内管的固定支架。

具体实施方式