[其他]一种新的热力循环方法

说明书

本发明是关于能量的转换方法。具体来说，本发明是关于通过利用膨胀和蓄热的工作流体把热源的能量变成可用的能量的一种方法。本发明还进一步是关于在热力循环中提高热能利用效率的一种方法。因此，也是关于新的热力循环的使用方法。

从热源产生有用的能量最通常使用的热力循环是朗肯（Rankine）循环。朗肯循环中，诸如水、氨或氟利昂之类的工作流体在汽化器中利用现有的热源汽化，然后被汽化了的气态的工作流体经过透平机膨胀，把它的能量变成可利用的能量形式。然后经过循环后的气态工作流体在冷凝器中利用现有的冷却介质冷凝，把冷凝后的工作介质用泵增压。然后高压的工作流体再次汽化，等等以继续循环。朗肯循环的工作效率相对来说是比较低的。

改进了的热力循环其效率比朗肯循环高，降低了每千瓦能量的设备费用。在目前的燃料价格情况下，这种改进了的热力循环对利用各种废热源来说，将是有工业生命力的。

申请人在1980年4月24日申请的专利号为4346561的专利，是关于一个能量转换系统。这个系统利用二元组分或多组分的工作流体，被称为＊系统。该系统通常按照二元组分工作流体以液态用泵增压到高的工作压力的原理来工作。加热系统使工作流体部分汽化，闪蒸该系统以分离高沸点的工作流体组分和低沸点的工作流体组分，低沸点的工作流体组分在一台透平机内膨胀而驱动其运转。而高沸点组分进行热量回收以用于在汽化之前加热二元工作流体，然后和经过循环后的低沸点工作流体混合，以便在冷凝器中，在冷却介质存在下，吸收经过循环后的工作流体。

申请人的＊循环在理论上与申请人在以前的专利中的朗肯循环比较，证明提高了效率并证明了申请人的＊循环的优点。当一个可用的相对的低温热源例如海水的表面被利用的时候，这种理论上的比较已经证明申请者的＊循环比朗肯循环有更高的效率。

然而，申请人发现：当使用较高温度的现有热源的时候，申请人的Exergy循环提供的理论优点比起传统的朗肯循环来要少些。

因此，针对这样一些发明申请，申请人提出了更进一步的发明以提供一种改进的热力循环。在本发明使用的蒸馏系统中，部分工作流体被蒸馏。因此，有利于工作流体组分的再生。本发明的主题就是申请人在1982年8月6日提出的405942号在先专利申请的主题。

申请人认为：当工作流体用热源汽化的时候，如果能采取有效的步骤来解决饱和蒸汽与冷却剂最小温差点（Pinchpoint）问题，热力循环就可以改进。

因此，本发明的目的之一是提供一个热力循环，在这个循环中，饱和蒸汽与冷却剂最小温差点问题可以解决。

本发明提供的一种新的热力循环的方法包括：

（a）至少有一部分含有较高的和较低的沸点组分的初始混合物的初始混合物流体在中等压力下在蒸馏系统中进行蒸馏，以使部分混合物流体被蒸馏或被汽化，因此产生了富集的蒸汽馏分，该蒸汽馏分相对于富工作流体馏分和贫工作馏分富集了沸点较低的组分;

（b）把富集的蒸汽馏分与部分混合物流体混合并将它吸收于其中，至少产生一种富工作流体馏分，该馏分相对于具有较低沸点组分的混合工作流体来说富集了低沸点组分;

（c）从部分混合物流体中至少产生一种贫工作流体馏分，该贫工作流体馏分相对于这样的混合工作流体含有较少的低沸点组分;

（d）把初始混合物流体的剩余部分用作冷凝流体;

（e）冷凝富工作流体馏分和贫工作流体馏分中的蒸汽于富工作流体馏分和贫工作流体馏分中;

（f）把液态形式的富工作流体馏分和贫工作流体馏分的压力增加到工作的高压。

（g）富工作流体馏分和贫工作流体馏分分别进入到第一汽化器，以加热贫工作流体馏分至接近其沸点，使至少一部分富工作流体馏分汽化;

（h）把贫工作流体馏分和富工作流体馏分混合，产生混合工作流体;

（i）在第二汽化器中汽化该混合工作流体，以生成增压的混合工作流体;

（j）使增压的混合工作流体膨胀到经过循环后的低压，以把它的能量变成可利用的形式的能量;

（k）在吸收阶段中，在低于中等压力下，在冷凝流体中，通过冷却使经过循环后的混合工作流体冷凝，并把它吸收在冷凝物流中，以再生初始混合物流体。贫工作流体馏分和富工作流体馏分不是以液态形式产生，在它们被加压到工作高压之前，最好把它们完全冷凝或基本完全冷凝成液体。