一种低品位热流发电系统的制作方法

专利名称：一种低品位热流发电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电系统，尤其涉及一种将热能转化为电能的系统。
技术背景 现行大容量发电技术有火力发电，用水做工质，把燃料的化学能转化成电能，但 只能把水蒸汽的显热转化成电能，潜热通过循环冷却水散发电到大气中，循环热效率不到 50% ;低压火力发电已淘汰，最低参数是中压机组，压力约4. 0Mpa，温度425°C ;水力发电是 把水流的位能转化成电能；核电是把原子能转化成电能。卡林纳循环提出了利用氨水溶液 把废热转化成电能的方法，但现在不能解决IO(TC以下热能的转换。专利02116497. 5提出 了内燃机废气发电及制氢方法与装置，只能改善内燃机的燃烧。专利02143430. l是解决发 动机发电的消音。专利01273968. 5 二氧化碳发电装置用闭环磁流体发电，每1000KW要消耗 200kg 二氧化碳。对于工农生产和生活中巨量排放的低品位热能，特别是低于20(TC及低于 IO(TC甚至接近3(TC的低品位热能，至今还没有转化成大容量电能的方法。而低品位热能 量却非常巨大工业生产的象征是双曲线冷却塔，它所散发的的正是低品位热能，全国双曲 线冷却塔不少于10000个，每个塔散发的低品位热能折标煤5000吨/年，共排掉热能5000 万吨标煤；锅炉烟气在脱硫除尘之前，约18(TC，烟气定容比热约1. 34KJ/立米.t:，若能转 换50X，就有60KJ/立米。10/h锅炉引风机风量11000立/h，可转换出电能300KW。 2007 年，我国煤产量25.5亿吨，按国内用作锅炉燃料的占四分之一，10t/h锅炉用煤约1.5t/h， 折10t/h锅炉约100万台，可取得电能3亿KW。 现有发电系统中，热效率低，造成资源极大地浪费，对于发电厂来说，成本增加，由 于水蒸汽的潜热散发到大气中，对于发电厂周围的环境造成很大程度的影响；另外，当前随 着社会的发展，要求充足的电力来支持，但新的火力发电厂的建立，无疑会进一步增加对环 境的污染；其他没有被充分利用的热能也存在同样的问题。
实用新型内容 本实用新型专利要解决的技术问题之一是克服上述现有技术之不足，提供一种充 分利用被废弃的热能，提高热源利用效率，特别是温度为IO(TC以下的潜热的利用，节约资
源，保护环境的发电系统和方法。 按照本实用新型提供的低品位热流发电系统，包括包括热流锅炉单元、膨胀做功 单元、发电单元；所述热流锅炉单元包括热流锅炉，所述的热流锅炉无需燃料提供热量，其 壳程供低品位热流体经过，所述热流锅炉的管程供低沸点介质流过，实现热流体与低沸点 介质交换热量；所述的低沸点介质吸收热流体的热量后温度升高，然后进入膨胀做功单元 使其发生运动，所述的膨胀做功单元连接发电单元，当所述的膨胀做功单元发生运动时带 动发电单元进行发电。 本实用新型还具有如下附属技术特征 在膨胀做功单元之后，还设有加压泵单元供物态为液态的低沸点介质经加压后再 流入所述的热流锅炉，形成循环工作状态；或设有压縮单元，供物态为气态的低沸点介质再 流入所述的热流锅炉，形成循环工作状态；或设有压縮单元及加压泵单元，供物态即有气态也有液态的低沸点介质再流入所述的热流锅炉，形成循环工作状态。 所述的低沸点介质是在热流锅炉正常工作工况下的沸点在摄氏零上99t:至零下
273t:的气体或液体。 所述的低沸点介质是如下物质之一或之二或之三或其混合物之一 二氧化碳气、 二氧化碳及其吸收剂的混合物；氮气、空气、氦气、氩气、氢气、氨、氨的水溶液、醇类及醇的 水溶液、氟里昴系列等人工合成气；烷类及烷类与其他物质的化合物；烯类及烯类与其他 物质的化合物；苯类及苯类与其他物质的化合物。 所述的低沸点介质在所述的工作循环中，其物态是气态和液态的相互转化，也可 以在气态和液态转化中伴有固态物产生，或者在整个循环中为气态。包括饱和气态、过热 气态、饱和气与过热气转化。 所述的工作循环为发电循环，所述的发电循环可以为如下四个基本发电循环之 第一基本发电循环，是采取亚临界、跨临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀 做功单元、发电单元、储液单元、加压泵单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是气 态和液态的相互转化，所述的低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换 并吸收低品位热流的热量，由液态转化为气态，之后进入膨胀做功单元使得其产生运动，由 所述的膨胀做功单元的运动带动发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的 低沸点介质经膨胀做功后降温变为液态进入所述的储液单元，经过加压泵单元后回到热流 锅炉单元，再次进入循环； 第二基本发电循环，是采用亚临界、跨临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀 做功单元、发电单元、气液分离单元、压縮单元、加压泵单元；所述的低沸点介质在工作过程 中的物态是气态和液态的相互转化，所述的低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热 流进行热交换并吸收低品位热流的热量，由液态转化为气态，之后进入膨胀做功单元使得 其产生运动，由所述的膨胀做功单元的运动带动发电单元发电，实现将热能经机械能转化 为电能；所述的低沸点介质经膨胀做功后降温变为气液两相流进入所述的气液分离单元， 所述的气态介质再经过压縮单元后转化为液态，与经过一级加压泵单元的液态介质汇合后 再经过二级加压泵单元进入所述的热流锅炉单元，再次进入循环； 第三基本发电循环，是采取超临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单 元、发电单元、压縮单元，还可设有换热单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是全 程气态，所述的低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换并吸收低品位 热流的热量，气温升高体积膨胀，之后进入膨胀做功单元使得其产生运动，由所述的膨胀做 功单元的运动带动发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质经 膨胀做功后为气态，但温度和压力降低，经压縮单元压縮后再进入所述的热流锅炉单元，再 次进入循环；在所述的低沸点介质再次进入热流锅炉前，可设有换热单元，利用外部冷源对 所述的低沸点介质降温； 第四基本发电循环，是采取超临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单 元、发电单元、压縮单元、自换热单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是全程气态， 所述的低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换并吸收低品位热流的热 量，气温升高，之后进入膨胀做功单元使得其产生运动，由所述的膨胀做功单元的运动带动
6发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质经膨胀做功后为气态， 但温度和压力降低，进入压縮单元，所述的低沸点介质经压縮后利用自换热单元实现对流 出所述的热流锅炉的低沸点介质进行换热，从而降低本身的温度，再进入所述的热流锅炉 单元，再次进入循环；在所述的低沸点介质再次进入热流锅炉前，还可设有换热单元，利用 外部冷源对所述的低沸点介质降温。 所述的四种基本发电循环中，还包括供冷单元，分别构成四种发电-制冷联合循 环，即第一、第二、第三和第四基本发电_制冷联合循环。 所述的四种基本发电循环和四种基本发电_制冷联合循环中，还分别包括介质补 充单元，也可以分别包括泄漏介质收集单元； 所述的介质补充单元可以为液态介质补充单元或气态介质补充单元或两者都 有； 所述的第一、第二基本发电循环和第一、第二基本发电-制冷联合循环中，所述的 加压泵单元可以是一级加压或二级加压泵单元。 所述的四种基本发电循环中的单元，是指所述单元包括本体设备及其附属设备、 部件、元件、连接以及仪表和控制之全部。 所述的低品位热流发电系统包括两个或两个上的循环，所述的循环可以是所述的
四种基本发电循环和四种基本发电制冷循环中的任意两个或多个的组合；通过在前一循环
的膨胀做功单元之后增加凝汽单元或冷却单元实现与后一个循环的连接，在所述的凝汽单
元或冷却单元中前一循环的低沸点介质与后一个循环中的低沸点介质进行热交换。 所述循环的膨胀做功单元，采用透平式膨胀机、容积式膨胀机、喷嘴之一种或其组合. 透平式膨胀机可以采用轴流式、离心式或二者的组合混流式，其叶片能承受单相
气态或单相液态或二相流液态和气态或三相流气态、液态和固态介质的推动和冲刷；透平
式膨胀机可做成冲动式，也可做成反动式；可以是一次膨胀，也可是多次膨胀；可以是一台
膨胀机，也可是多台膨胀机；透平叶轮材质，可以是合金钢或铝合金或钛合金，可以前数级
是合金钢，介质降到某一温度后改用铝合金或钛合金，或前数级是合金钢，介质降到某一温
度后改用铝合金，再降到某一温度后改用钛合金或先改用钛合金再改用铝合金，可以在基
材上喷涂、刷涂或烧结耐磨损或耐磨损和耐冲刷或耐磨损和耐冲刷和耐腐蚀物质； 所述容积式膨胀机，可使用活塞汽缸式、滚动活塞式、摆动转子式、涡旋式、螺杆
式，所述膨胀机输出轴有二种输出方式；一种是只接发电机，第二种是一端联发电机，另一
端联压縮机。 所述循环的气体压縮单元可采用轴流、离心、活塞式单级或二级或多级压縮机，可 以采用一台及一台以上的压縮机；轴流和离心可分成两台压縮机，也可做成一台前数级 为轴流，后一级或数级为离心，压縮后使介质接近饱和，再用容积式压縮机压縮成液态，也 可用透平或容积式压縮机直接压縮成液态；成为液态的介质用离心泵或容积泵加压升高到 必要压力，在超临界循环中，每级压縮后可带冷却器，冷却器可用循环水冷却、空气冷却或 其他介质冷却或用从前一循环凝汽器膨胀后的低温气体冷却； 当热流洁净度不够或在热流锅炉内部形成积垢的在热流锅炉内部设清洗装置或 清扫装置；当热流洁净度不够时，在热流锅炉前设净化装置；热流锅炉出口设冷流排放装置；对热流锅炉出口冷流设环保处理装置，如除尘、脱硫、降C0D、B0D装置； 所述的膨胀做功单元和压縮单元可做成一体，即膨胀压縮机；所述膨胀压縮机的
种类和型式可以是轴流透平式、离心透平式、轴流离心混流式、往复活塞式、滚动活塞式、摆
动转子式、滑片式、螺杆式、铰接叶片式； 所述低品位热流发电系统中的设备、装置、管路采取隔热保温保冷措施，使循环成 为绝热循环或接近绝热循环； 所述的膨胀做功单元、压縮单元、膨胀压縮单元的密封采用迷宫密封、石墨密封、 介质密封等密封手段。 本实用新型还提供一种低品位热流发电方法，其包括如下步骤 采用低沸点介质，使其与低品位热流发生热交换，所述的低沸点介质由液态转化
为气态，且体积膨胀，或者保持气态但温度升高体积膨胀； 对所述的低沸点介质进行减压膨胀，把压力能转化成机械能； 所述低沸点介质膨胀做功后温度和压力降低， 当其为液态时，经加压后，再与低品位热流进行热交换； 当其为气态时，经压縮升压后再与低品位热流进行热交换； 所述机械能能经过发电单元转化成电能； 上述步骤形成循环。
上述发电方法还具有如下特征 还包括制冷步骤，所述的制冷步骤可以设置在所述的低沸点介质与低品位热流发 生热交换的步骤后，也可以设置在所述的低沸点介质经过减压膨胀后再次与低品位进行热 交换的步骤之前。 当低沸点介质发生减少时，对介质进行补充的步骤；当低沸点介质发生泄漏时，对 泄漏进行收集的步骤。 所述的低沸点介质与低品位热流的热交换发生在热流锅炉中； 所述的热流锅炉无需燃料提供热量，其壳程供低品位热流体经过，所述热 流锅炉的管程供低沸点介质流过，实现热流体与低沸点介质交换热量； 所述的低沸点介质是在热流锅炉正常工作工况下的沸点在摄氏零上99t:至零下
273t:的气体和液体物质；如下述物质之一或其任意组合 二氧化碳气、二氧化碳及其吸收剂的混合物； 氮气、空气、氦气、氩气、氢气、氨、氨的水溶液、醇类及醇的水溶液、氟里昴系列等 人工合成气； 烷类及其与其他物质的化合物； 烯类及其与其他物质的化合物； 苯类及其与其他物质的化合物。 按照本实用新型提供的低品位热流发电系统和方法，具有如下显著效益 1、把现在不能利用而排放的巨量的温度在3(TC至20(TC的低品位热流的热量用 起来发电，每年可发出相当上亿吨标准煤的发电量，极大地缓解电力供应不足的问题； 2、替代部分火力发电机组，减少火力发电机组的建设，减少煤的使用量，节约发电 成本，节约资源，减少循环冷却水的消耗；[0055] 3、避免或减少水蒸汽的潜热散发到大气中，减缓地球变暖。

图1第1种基本发电循环，即亚临界、跨临界单循环发电流程示意图； 图2第2种基本发电循环，即另一种亚临界、跨临界单循环发电流程示意图； 图3第3种基本发电循环，即超临界单循环发电流程示意图； 图4第4种基本发电循环，即另一种超临界单循环发电流程 图5第1种基本发电_制冷循环，即亚临界、跨临界单循环发电_制冷联合流程示 意图； 图6第2种基本发电_制冷循环，即另一种亚临界、跨临界单循环发电_制冷联合 流程示意图； 图7第3种基本发电_制冷循环，即超临界单循环发电_制冷联合流程示意图； 图8第4种基本发电_制冷循环，即超临界单循环发电_制冷联合流程示意图； 图9 一种双循环发电流程，即第1种基本发电循环构成第一循环，第2种基本发发 电循环构成第二循环的流程示意图； 图10另一种双循环发电流程，即第2基本发电循环分别构成第一循环和第二循环 的流程示意图； 图11再一种双循环发电流程，即第一循环是由第2种基本发电循环构成，第二循 环是第4种基本发电循环的流程示意图； 图12第4种双循环发电流程第一循环是第3种基本发电循环构成、第二循环是第 4种基本发电循环构成的流程示意图； 图13第5种双循环发电流程第一循环是第1种超临界发电循环、第二循环是第2 种亚临界、跨临界发电循环流程示意图； 图14第6种双循环发电流程，第一循环是第2种基本发电循环构成，第二循环是 第3种基本发电循环构成的流程示意图； 图15第7种双循环发电流程，第一循环是第2种基本发电_制冷循环构成、第二 循环是第2种基本发电_制冷循环构成的流程示意图； 图16第8种双循环发电流程，第一循环是第2种基本发电_制冷循环构成，第二 循环是第3种基本发电_制冷循环流程示意图； 图17第9种双循环发电流程，第一循环是第2种基本发电_制冷循环构成、第二 循环是第4种基本发电_制冷循环构成的流程示意图； 图18第10种双循环发电_制冷联合循环第一循环是第1种基本发电_制冷循 环构成、第二循环是第4种基本发电_制冷循环构成的流程示意具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行进一步的说明 参见图一 第1种基本发电循环，采用低沸点介质之一如二氧化碳，在热流锅炉单 元1的管程内，高压低温的上述低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入膨胀做功 单元2后减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动做功，带动发电
9单元3发电，做完功的低沸点介质温度降低到液化温度，全部液化成液体，进入贮液单元4。 再经加压泵单元5加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉单元1管程做再次循 环。全面考虑补充介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，图示为在加压 泵5前设液态介质补充单元6，或在热流锅炉单元1后设气态介质补充单元7对漏损介质补 充，为节约介质用量，设泄漏介质收集装置8收集泄漏介质，收集后再利用。介质补充装置 可设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只做接口 ，据流程设计也可不设补充 装置，泄漏装置也可不设。 本处所述的单元，包括主机、辅助设备、仪表和控制等全部，如安全装置，压力、温 度、流量、转速等就地和远方显示及控制，每个单元可以是几个机组串联或并联，比如加压 泵单元包括泵本体，泵的连接件，测量仪表及控制电路等整个泵的工作系统，也可以是几个 泵的工作系统的串联或并联，发电单元包括发电机本体，转子温度、转子转速的测量及显示 仪表、控制电路、安全报警设备等。 参见图2 :图2为第2种基本发电循环，采用低沸点介质如二氧化碳气与其吸收剂 丙酮的混合物，在热流锅炉1管程内，高压低温的低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气 化，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元运动件运动做 功，带动发电单元3发电，同时带动压縮单元4对气态低沸点介质压縮，或用电动机单独拖 动压縮单元。做完功的低沸点介质温度降低到液化温度，部分是液体状态部分是气体状态， 进入气液分离单元5，分离出的气体进入压縮单元4被压縮成液体，之后流出压縮单元与一 级加压泵单元6出口液体汇合，分离出的液体从分离单元5液体出口流出，经一级加压泵 单元6加压到与压縮单元4出口压力相同与压縮单元出口液体汇合，再经二级加压泵单元 7加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。全面考虑补充低 沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，如图示在一级加压泵单元6 和二级加压泵单元7之间设液态低沸点介质补充单元8，或在热流锅炉单元与膨胀做功单 元之间设气态低沸点介质补充单元9对系统补充介质。为节约低沸点介质用量，设泄漏低 沸点介质收集装置10收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。 由于低沸点介质膨胀到饱和温度或接近饱和，压縮成液体所消耗的功占整个膨胀 功的比例很小。以用二氧化碳做低沸点介质为例，假定从7. 372Mpa膨胀到0Mpa，只要压縮 到三相点压力0. 5179Mpa就液化成液体，再用泵加压到7. 372Mpa，取得的有用功为膨胀功 与系统效率的积减压縮功再减去水泵的提升液体压力的功及损耗。低沸点介质质量流量相 同，液体低沸点介质又吸收了能量后膨胀，且压差和扬程相同，气体的膨胀功远大于液体的 升压功，所以可取得可观的有用功。 在气态第二介质直接膨胀到液态时，如图1所示，则省去了压縮单元和气体的压 縮功，取得的效益更大。 膨胀做完功的介质也可是气态，温度接近饱和温度的微过热态，被压縮机容易地
压縮成液体。这样做的优点是膨胀机不存在液滴的冲击，容易制作且寿命长。 当采用超临界循环时，即循环中无液体产生，介质始终在过热态运行。此种循环去
掉气液分离器、一级泵、二级泵，增加气体冷却器，根据介质压縮工况采取一级压縮一级冷
却或多级压縮、多级冷却以减小压縮功，最大限度地取得有用功。 参见图3，采用低沸点介质如氨，在热流锅炉1管程内，高压低温的气态低沸点介质吸收壳程热流热量后温度升高体积膨胀，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化 成动能推动膨胀做功单元运动件运动做功，膨胀做功单元2输出轴联发电单元3输入轴，带 动发电单元3发电，同时带动压縮单元4对低沸点介质压縮，或用电动机单独拖动压縮单 元。做完功的低沸点介质温度降低到微过热温度，进入压縮单元4。被压縮到超临界压力进 入冷却单元6，降温后出冷却单元进热流锅炉1管程做二次循环。若压縮中气体温升大，设 中间冷却单元5对压縮过程中的气体降温压縮过程中的气体从压縮单元某一级流出进中 间冷却单元5降温，再进入压縮单元下一级继续压縮。为补充损耗，设介质补充单元7对漏 损低沸点介质补充。当设计成移动式补充装置时通过补充接口做补充，全面考虑补充介质 的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，为节约低沸点介质用量，设泄漏介质 收集装置8收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可设计成固定式或 移动式，设计成移动式时在系统上只做接口 ，据流程设计也可不设补充装置，泄漏装置也可 不设。 参见图4，采用低沸点介质如乙烯气体，在热流锅炉1管程内，高压低温的气态低 沸点介质吸收壳程热流热量后温度升高体积膨胀，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力 能转化成动能推动膨胀做功单元运动件的运动做功，膨胀做功单元2输出轴联发电单元3 输入轴，带动发电单元3发电，同时带动压縮单元4对低沸点介质压縮，或用电动机单独拖 动压縮单元。做完功的低沸点介质温度降低到微过热温度，进入压縮单元4。被压縮到超临 界压力进热流锅炉1管程做二次循环。为补充损耗，设气态低沸点介质补充单元7对漏损 低沸点介质补充。当设计成移动式补充装置时通过补充扫口做低沸点介质补充，全面考虑 补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，为节约低沸点介质 用量，设泄漏低沸点介质收集装置8收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充 装置可设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只做接口 ，据流程设计也可不设 补充装置，泄漏装置也可不设。把自换热单元设在蒸发单元9和膨胀做功单元10之间。用 从第一循环凝汽器出来相对温度较低的气体对压縮后温度较高的气体降温以提高第一循 环凝汽器的真空度。同时升高第一循环凝汽器出来的气体温度，提高膨胀机的做功能力。 当采用单循环不能把所吸收的的热能完全转化成机械能进而转化成电能，或流程 设计需要，设第二循环继续能量转化。第三循环组成基本同第二介质循环，但使用的介质的 沸点比第二循环用的介质沸点低。由于第二循环做功量大，大功率更适合透平膨胀机，当采 用亚临界和跨临界循环时须解决后几级叶片抗液滴冲刷。若采用超临界循环则可避开液滴 冲刷。为把第一循环水蒸汽的潜热尽可能地转化成电能，采用第三循环继续能量转化是办 法之一。 图9、图10、图11、图12、图13、图14是双循环发电流程组合中的六种，还的其他 组合不一一列举。双循环的第一循环与在四种单循环发电流程基础上，亚临界、跨临界循环 在膨胀做功单元后增加了凝汽单元，超临界循环在膨胀做功单元后增加了冷却单元。以图 9为例，第一循环是第1种亚临界、跨临界发电循环，第二循环是第2种亚临界、跨临界发电 循环，说明如下 第一循环循环过程是在热流锅炉1管程内，采用低沸点介质如二氧化碳与吸收 剂N-甲基-2-吡咯烷酮的混合物，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气 化，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动做
11功，带动发电单元3发电，做完功的低沸点介质温度降低到饱和温度，进入第一凝汽单元4， 把热量传给第二循环低沸点介质冷凝成液体进入第一贮液单元5，再经第一加压泵单元6 加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉l管程做二次循环。全面考虑补充低沸 点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，图示为在加压泵6前设液态 低沸点介质补充单元7，或在热流锅炉单元1后设气态低沸点介质补充单元8对漏损低沸点 介质补充，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集装置9收集泄漏低沸点介质，收 集后再利用。低沸点介质补充装置可设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只 做接口 ，据流程设计也可不设补充装置，泄漏装置也可不设。 第二循环循环过程是高压和更低温度的第二循环低沸点介质如空气在第二蒸发 单元内吸收第一循环低沸点介质的热量后气化，体积膨胀进入第二膨胀做功单元把压力能 转变成动能推动膨胀做功单元运动件运动，把动能转化成机械能，膨胀做功单元带动发电 单元转子旋转把机械能转化成电能。低沸点介质做功后压力温度，温度降低到液化温度，部 分是液体部分是气体，进入气液分离单元14，分离出的气体进入压縮单元13被压縮成液体 出压縮单元13与一级加压泵单元15出口液体汇合，分离出的液体从分离单元15液体出口 流出，经一级加压泵单元15加压到与压縮单元13出口压力相同与压縮单元出口液体汇合， 再经二级加压泵单元16加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入第二蒸发单元管程做二 次循环。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，如 图示在一级加压泵单元15和二级加压泵单元16之间设液态低沸点介质补充单元17，或在 热流锅炉单元与膨胀做功单元之间设气态低沸点介质补充单元18对系统补充介质。为节 约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集装置19收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。 低沸点介质补充装置可设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只做接口 ，据流 程设计也可不设补充装置，泄漏装置也可不设。 本实用新型主要用于增加发电量，但也可同时提供冷量，即发电-制冷联合循环。 做法是1、热流锅炉出口冷流提供总储量，2、根据需要的冷量级别，在第二循环、第三循环的 适宜环节中增加一台或多台换热器，对提取冷量的介质降温即提供冷量。此时循环成为发 电-制冷联合循环。 图10中各标号所指的部位对应关系为1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3 第一发电单元，4第一压縮单元，5第一凝汽单元，6第一气水分离单元，7第一一级加压泵单 元，8第一二级加压泵单元，9第一液态介质补充单元，10第一气态介质补充单元，11第一泄 露介质收集单元，12第二蒸发单元，13第二膨胀做功单元，14第二发电单元，15第二压縮单 元，16第二气水分离单元，17第二一级加压泵单元，18第二二级加压泵单元，19第二液态介 质补充单元，20第二气态介质补充单元，21第二泄露介质收集单元； 图11中各标号所指的部位对应关系为1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3 第一发电单元，4第一压縮单元，5第一凝汽单元，6第一气水分离单元，7第一一级加压泵单 元，8第一二级加压泵单元，9第一液态介质补充单元，10第一气态介质补充单元，11第一泄 露介质收集单元，12第二蒸发单元，13第二膨胀做功单元，14第二发电单元，15第二压縮单 元，16第二自换热单元，17第二介质补充单元，18第二泄露介质收集单元； 图12中各标号所指的部位对应关系为1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3 第一发电单元，4第一压縮单元，5第一供冷单元，6第二供冷单元，7第一介质补充单元，8第
12一泄露介质收集单元，9第二蒸发单元，10第二膨胀做功单元，11第二发电单元，12第二压 縮单元，13第二自换热单元，14第二介质补充单元，15第二泄露介质收集单元； 图13中各标号所指的部位对应关系为1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3 第一发电单元，4第一压縮单元，5第一供冷单元，6第二供冷单元，7第一介质补充单元，8第 一泄露介质收集单元，9第二蒸发单元，10第二膨胀做功单元，11第二发电单元，12第二压 縮单元，13第二气水分离单元，14第二一级加压泵单元，15第二二级加压泵单元，16第二液 态介质补充单元，17第二气态介质补充单元，18第二泄露介质收集单元； 图14中1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3第一发电单元，4第一压縮单元， 5第一凝汽单元，6第一气水分离单元，7第一一级加压泵单元，8第一二级加压泵单元，9第 一液态介质补充单元，10第一气态介质补充单元，11第一泄露介质收集单元，12第二蒸发 单元，13第二膨胀做功单元，14第二发电单元，15第二压縮单元，16第二介质补充单元，17 第二泄露介质收集单元. 图5、图6、图7和图8所示为单循环发电_制冷循环流程，分述如下 图5 :在热流锅炉l管程内，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身 气化，进入低沸点介质膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2 运动件运动做功，带动发电单元3发电，做完功的低沸点介质温度降低到液化温度，全部液 化成液体，进入贮液单元4。再经加压泵单元5加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热 流锅炉1管程做二次循环。 冷流温度一般低于常温，可提供冷量；循环系统温度尤其是膨胀做功单元至热流 锅炉之间的温度一般在零下，根据冷量需要及保证循环条件下确定可提供冷量的数量和温 度级别并选择位置，如图供冷单元6设在加压泵单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀做 功单元之间。 全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点， 图示为在加压泵5前设液态低沸点介质补充单元7，或在热流锅炉单元1后设气态低沸点介 质补充单元8对漏损低沸点介质补充，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集装 置9收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可设计成固定式或移动式， 设计成移动式时在系统上只做接口 ，据流程设计也可不设补充装置，泄漏装置也可不设。 图6 :在热流锅炉l管程内，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身 气化，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元运动件运动 做功，带动发电单元3发电，同时带动压縮单元4对低沸点介质压縮，或用电动机单独拖动 压縮单元。做完功的低沸点介质温度降低到液化温度，部分是液体部分是气体，进入气液分 离单元5，分离出的气体进入压縮单元4被压縮成液体出压縮单元与一级加压泵单元6出口 液体汇合，分离出的液体从分离单元5液体出口流出，经一级加压泵单元6加压到与压縮单 元4出口压力相同与压縮单元出口液体汇合，再经二级加压泵单元7加压到亚临界或临界 甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。 冷流温度一般低于常温，可提供冷量；循环系统温度尤其是膨胀做功单元至热流 锅炉之间的温度一般在零下，根据冷量需要及保证循环条件下确定可提供冷量的数量和温 度级别并选择位置。如图供冷单元8设在加压泵单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀做 功单元之间。
13[0100] 全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点， 如图示在一级加压泵单元6和二级加压泵单元7之间设液态低沸点介质补充单元9，或在热 流锅炉单元与膨胀做功单元之间设气态低沸点介质补充单元10对系统补充介质。为节约 低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集装置11收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低 沸点介质补充装置可设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只做接口 ，据流程 设计也可不设补充装置，泄漏装置也可不设。 图7 :在热流锅炉1管程内，高压低温的气态低沸点介质吸收壳程热流热量后温度 升高体积膨胀，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元运 动件运动做功，膨胀做功单元2输出轴联发电单元3输入轴，带动发电单元3发电，同时带 动压縮单元4对低沸点介质压縮，或用电动机单独拖动压縮单元。做完功的低沸点介质温 度降低到微过热温度，进入压縮单元4。被压縮到超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循 环。 冷流温度一般低于常温，可提供冷量；循环系统温度尤其是膨胀做功单元至热流 锅炉之间的温度一般在零下，根据冷量需要及保证循环条件下确定可提供冷量的数量和温 度级别并选择位置。如图供冷单元5设在膨胀做功单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀 做功单元之间。 为补充损耗，设气态低沸点介质补充单元6对漏损低沸点介质补充。当设计成移 动式补充装置时通过补充扫口做低沸点介质补充，全面考虑补充低沸点介质的压力、物态 及尽可能取得效益等到因素选取补充点，。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收 集装置7收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可设计成固定式或移 动式，设计成移动式时在系统上只做接口 ，据流程设计也可不设补充装置，泄漏装置也可不 设。 图8 :在热流锅炉l管程内，高压低温的气态低沸点介质吸收壳程热流热量后温度 升高体积膨胀，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元运 动件的运动做功，膨胀做功单元2输出轴联发电单元3输入轴，带动发电单元3发电，同时 带动压縮单元4对低沸点介质压縮，或用电动机单独拖动压縮单元。做完功的低沸点介质 温度降低到微过热温度，进入压縮单元4。被压縮到超临界压力进入自换热单元5，降温后 出自换热单元进热流锅炉1管程做二次循环。若压縮中气体温升大，设中间冷却单元5对 压縮过程中的气降温压縮中的气从压縮单元某一级流出进中间冷却单元降温，再进入压 縮单元下一级继续压縮。 冷流温度一般低于常温，可提供冷量；循环系统温度尤其是膨胀做功单元至热流 锅炉之间的温度一般在零下，根据冷量需要及保证循环条件下确定可提供冷量的数量和温 度级别并选择位置。如图供冷单元6设在热流锅炉与自换热单元之间或膨胀做功单元与压 縮单元之间。 为补充损耗，设气态低沸点介质补充单元7对漏损低沸点介质补充。当设计成移 动式补充装置时通过补充扫口做低沸点介质补充，全面考虑补充低沸点介质的压力、物态 及尽可能取得效益等到因素选取补充点，。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收 集装置8收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可设计成固定式或移 动式，设计成移动式时在系统上只做接口 ，据流程设计也可不设补充装置，泄漏装置也可不设。本处所述的单元，包括主机、辅助设备、仪表和控制等全部，如安全装置，压力、温度、流 量、转速等就地和远方显示及控制，每个单元可以是几个机组串联或并联。把自换热单元设 在蒸发单元9和膨胀做功单元10之间。用从第一循环凝汽器出来相对温度较低的气体对 压縮后温度较高的气体降温以提高第一循环凝汽器的真空度。同时升高第一循环凝汽器出 来的气体温度，提高膨胀机的做功能力。 图15、图16、图17、图18是发电-制冷双循环组合之中的四种方式。以图16为例 说明如下 第一循环是在热流锅炉1管程内，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热 量后自身气化体积膨胀，进入膨胀做功单元2减压膨胀做功，把压力能转化成动能推动膨 胀做功单元运动件运动做功，带动发电单元3发电，同时带动压縮单元4对低沸点介质压 縮，或用电动机单独拖动压縮单元。做完功的低沸点介质温度降低到饱和或接近饱和温度， 进入第一凝汽单元5，把热量传给第二循环低沸点介质后全部冷凝或大部分是液体进入气 液分离单元6，分离出的气体进入压縮单元4被压縮成液体出压縮单元与一级加压泵单元6 出口液体汇合，分离出的液体从分离单元5液体出口流出，经一级加压泵单元7加压到与压 縮单元4出口压力相同与其出口液体汇合，再经二级加压泵单元8加压到亚临界或临界甚 至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。 冷流温度一般低于常温，可提供冷量；循环系统温度尤其是膨胀做功单元至热流 锅炉之间的温度一般在零下，根据冷量需要及保证循环条件下确定可提供冷量的数量和温 度级别并选择位置。如图供冷单元9设在加压泵单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀做 功单元之间。 为补充损耗，设气态低沸点介质补充单元7对漏损低沸点介质补充。当设计成移 动式补充装置时通过补充扫口做低沸点介质补充，全面考虑补充低沸点介质的压力、物态 及尽可能取得效益等到因素选取补充点，。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收 集装置8收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可设计成固定式或移 动式，设计成移动式时在系统上只做接口 ，据流程设计也可不设补充装置，泄漏装置也可不 设。 本处所述的单元，包括主机、辅助设备、仪表和控制等全部，如安全装置，压力、温 度、流量、转速等就地和远方显示及控制，每个单元可以是几个机组串联或并联。 第二循环是在热流锅炉1管程内，高压低温的气态第二低沸点介质吸收壳程热 流热量后温度升高体积膨胀，进入膨胀做功单元14减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨 胀做功单元14运动件运动做功，膨胀做功单元14输出轴联发电单元15输入轴，带动发电 单元15发电，同时带动压縮单元16对从膨胀做功单元来的低压低沸点介质压縮，压縮单 元16也可用电动机单独拖动。做完功的低沸点介质温度降低到微过热温度，进入压縮单元 16。被压縮到超临界压力进入第二蒸发单元13管程做二次循环。 冷流温度一般低于常温，可提供冷量；循环系统温度尤其是膨胀做功单元至蒸发 单元之间的温度一般在零下，根据冷量需要及保证循环条件下确定可提供冷量的数量和温 度级别并选择位置。如图设在压縮单元与蒸发单元之间或蒸发单元与膨胀做功单元之间。 为补充损耗，设低沸点介质补充单元18对漏损低沸点介质补充。全面考虑补充低 沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集装置19收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可 设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只做接口 ，据流程设计也可不设补充装 置，泄漏装置也可不设。 图15中，标号所指的部位为1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3第一发电单 元，4第一压縮单元，5第一凝汽单元，6第一气水分离单元，7第一一级加压泵单元，8第一二 级加压泵单元，9第一供冷单元，10第一液态介质补充单元，11第一气态介质补充单元，12 第一泄露介质收集单元，13第二蒸发单元，14第二膨胀单元，15第二发电单元，16第二压縮 单元，17第二气水分离单元，18第二一级加压泵单元，19第二二级加压泵单元，20第二供冷 单元，21第二液态介质补充单元，22第二气态介质补充单元，23第二泄漏介质收集单元。 图17中，标号所指的部位为1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3第一发电单 元，4第一压縮单元，5第一凝汽单元，6第一气水分离单元，7第一一级加压泵单元，8第一二 级加压泵单元，9第一供冷单元，10第一液态介质补充单元，11第一气态介质补充单元，12 第一泄漏介质收集单元，13第二蒸发单元，14第二膨胀单元，15第二发电单元，16第二压縮 单元，17第二自换热单元，18第二供冷单元，19第二介质补充单元，20第二泄露介质收集单 元。 图18中，标号为所的部位为1热流锅炉单元，2第一膨胀单元，3第一发电单元，4 第一压縮单元，5第一供冷单元，6第一供冷单元，7第一介质补充单元，8第一泄漏介质收集 单元，9第二蒸发单元，10第二膨胀单元，11第二发电单元，12第二压縮单元，13第二自换热 单元，14第二供冷单元，15第二介质补充单元，16第二泄漏介质收集单元。 其他循环不一一详述。 无论是二循环还是三循环还是三循环以上，无论是发电循环还是发电_制冷联合
循环，都可据需要由基本循环及其改型任意组合。两个循环啣接部设前一循环凝汽单元或
过冷单元即后一循环的蒸发单元，当前一循环是跨临界循环时还要设加压泵单元。 第二循环介质和第三循环介质气化后状态有以下各种状态1.饱和态；2.过热
态；3.亚临界态；4.临界态；5.超临界态。五种状态做功能力依次加大，做功后温度依次降
得更低，更易于压縮，即消耗的压縮功更小。
第二循环和第三循环及三循环以上的多循环，介质膨胀过程，有以下方式1、一次
膨胀；2、二次及多次膨胀；3、每次膨胀可以是一级；4、每次膨胀可以是多级。
第一循环、第二循环及循环数大于二的多循环的核心是膨胀机，其种类有 1、透平膨胀机包括轴流式、离心式及其组合轴流离心混流式。 一种膨胀全过程都
是气态，叶片只承受气体的推动。第二种膨胀是到饱和温度或二相点、三相点温度，末数级
叶片能承受部分液化及全部液化的甚至有固体颗粒介质的冲击。透平可做成冲动(冲击)
式，也可做成反动(反击)式。透平叶轮材质，可以是合金钢以及铝合金。也可前数级是合
金钢，介质降到某一温度后改用铝合金；可以在基材外喷涂、刷涂或烧结耐磨损或耐磨损和
耐冲刷或耐磨损和耐冲刷和耐腐蚀物质； 2、容积式膨胀机包括活塞汽缸式、滚动活塞式、摆动转子式、涡旋式、螺杆式。容 积式膨胀机，对液滴的敏感度低于透平机。 3、喷嘴； 4、采用透平膨胀机、容积式膨胀机和喷嘴的组合。[0127] 降低温度和压縮可取以下流程 1、气态介质膨胀直接液化成液体，液态介质用泵加压，再进入热流锅炉或蒸发单 元，如第1种亚临界、跨临界循环； 2、气态介质膨胀到饱和态，即有液体又有气体甚至有少量固体，是二相流或三相
流，经气液分离，分离出的液体用泵加压，分离出的气体用压縮单元加压成液体，二者再用
二级加压泵加压进入热流锅炉或蒸发单元，如第2种亚临界、跨临界循环； 3、气态介质膨胀后仍是气体，但已接近饱和温度，目的是最大限度地减小 压縮功，很容易地被压縮机压縮成液体，再用泵继续加压，升压后进入热流锅炉或
蒸发单元，如第2种亚临界、跨临界循环； 4、气态介质膨胀后仍是气体，但已接近饱和温度，目的是最大限度地减小压縮功，
被压縮单元压縮送入热流锅炉单元或前一循环冷却单元，如第1种超临界循环； 5、气态介质膨胀做功后仍是气体，过热度较高，但根据流程需要设计好膨胀终温，
尽量减小压縮功。用压縮单元加压后根据需要用空气或循环冷却水(含盐水)或另一介质 降温到设计值，还可以对在压縮的气在压縮单元做中间冷却，压縮终了进入热流锅炉单元 或前一循环的冷却单元，如第1种和第2种超临界循环。 压縮和冷却级数和次数，无论是亚临界、跨临界还是超临界，都根据介质特性可设 计成一级或多级压縮，一次或多次压縮，无冷却或一级(次)冷却或多级(次)冷却。 压縮机种类压縮机可以是透平式和容积式，透平式可以是轴流式、离心式和轴 流、离心混流式，即前数级为轴流式，后一级或数级做成离心式。容积式中可以是往复式 (包括活塞式、斜盘式)、涡旋式、滑片式、滚动活塞式、螺杆式。透平压縮机叶轮或叶片表面 可以喷涂、刷涂或烧结其他物质。 压縮过程可用透平把介质压縮到接近饱和，再用容积式压縮机压縮成液态。也可 用透平直接压縮成液态，或只用容积式压縮成液态。成为液态的介质用离心泵或容积式泵 加压升高到必要压力。 第二循环和第三循环的膨胀机及压縮机的轴封、壳体密封及系统和管路密封，采 用现有成熟的密封技术，防止介质泄漏。 膨胀机除拖动发电机，还可同时拖动压縮机，与现在的燃气轮机组相似。即膨胀一 端联发电机，另 一端联压縮机。
膨胀压縮机种类把膨胀机和压縮机做成一体。种类有轴流式、离心式、轴流离
心混流式、往复活塞式、滚动活塞式、摆动转子式、滑片式、螺杆式、铰接叶片式等。
为补充泄漏损失，设第二循环和第三循环介质补充口和补充装置。补充口的位置，
当采用液态介质补充时设在二级加压泵单元之前或蒸发单元之前。当采用气态介质补充时
根据补充介质的压力、膨胀机进气前的压力设在适宜补充、不浪费补充介质的能量又取得
最大发电能力或出力处。 由于第一和第二介质循环是在低温下运行，需要保温保冷，使循环在接近绝热循 环或就是绝热循环。 上述实施例只为说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关领域 的普通技术人员，在此基础上，还可以做出多种变更和改进方案，而不脱离本实用新型的精 神和保护范围。本权利要求书中，希望已经包含了符合本实用新型实质和范围的所有这些
17变更和改进方案'
权利要求一种低品位热流发电系统，其特征在于包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元；所述热流锅炉单元包括热流锅炉，所述的热流锅炉无需燃料提供热量，其壳程供低品位热流体经过，所述热流锅炉的管程供低沸点介质流过，实现热流体与低沸点介质交换热量；所述的低沸点介质吸收热流体的热量后温度升高，然后进入膨胀做功单元使其发生运动，所述的膨胀做功单元连接发电单元，当所述的膨胀做功单元发生运动时带动发电单元进行发电。
2. 如权利要求1所述的低品位热流发电系统，其特征在于在膨胀做功单元之后，还设有加压泵单元供物态为液态的低沸点介质经加压后再流入所述的热流锅炉，形成循环工作状态；或设有压縮单元，供物态为气态的低沸点介质再流入所述的热流锅炉，形成循环工作状态；或设有压縮单元及加压泵单元，供物态即有气态也有液态的低沸点介质再流入所述的热流锅炉，形成循环工作状态。
3. 如权利要求1或2所述的低品位热流发电系统，其特征在于所述的低沸点介质是在热流锅炉正常工作工况下的沸点在摄氏零上99t:至零下273t:的气体或液体。
4. 如权利要求3所述的低品位热流发电系统，其特征在于所述的低沸点介质在所述的工作循环中，其物态是气态和液态的相互转化，也可以在气态和液态转化中伴有固态物产生，或者在整个循环中为气态，包括饱和气态、过热气态、饱和气与过热气转化。
5. 如权利要求2所述的低品位热流发电系统，其特征在于所述的工作循环为发电循环，所述的发电循环可以为如下四个基本发电循环之一第一基本发电循环，是采取亚临界、跨临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、储液单元、加压泵单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是气态和液态的相互转化，所述的低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换并吸收低品位热流的热量，由液态转化为气态，之后进入膨胀做功单元使得其产生运动，由所述的膨胀做功单元的运动带动发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质经膨胀做功后降温变为液态进入所述的储液单元，经过加压泵单元后回到热流锅炉单元，再次进入循环；第二基本发电循环，是采用亚临界、跨临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、气液分离单元、压縮单元、加压泵单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是气态和液态的相互转化，所述的低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换并吸收低品位热流的热量，由液态转化为气态，之后进入膨胀做功单元使得其产生运动，由所述的膨胀做功单元的运动带动发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质经膨胀做功后降温变为气液两相流进入所述的气液分离单元，所述的气态介质再经过压縮单元后转化为液态，与经过一级加压泵单元的液态介质汇合后再经过二级加压泵单元进入所述的热流锅炉单元，再次进入循环；第三基本发电循环，是采取超临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、压縮单元，还可设有换热单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是全程气态，所述的低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换并吸收低品位热流的热量，气温升高体积膨胀，之后进入膨胀做功单元使得其产生运动，由所述的膨胀做功单元的运动带动发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质经膨胀做功后为气态，但温度和压力降低，经压縮单元压縮后再进入所述的热流锅炉单元，再次进入循环；在所述的低沸点介质再次进入热流锅炉前，可设有换热单元，利用外部冷源对所述的低沸点介质降温；第四基本发电循环，是采取超临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、压縮单元、自换热单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是全程气态，所述的低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换并吸收低品位热流的热量，气温升高，之后进入膨胀做功单元使得其产生运动，由所述的膨胀做功单元的运动带动发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质经膨胀做功后为气态，但温度和压力降低，进入压縮单元，所述的低沸点介质经压縮后利用自换热单元实现对流出所述的热流锅炉的低沸点介质进行换热，从而降低本身的温度，再进入所述的热流锅炉单元，再次进入循环；在所述的低沸点介质再次进入热流锅炉前，还可设有换热单元，利用外部冷源对所述的低沸点介质降温。
6. 如权利要求5所述的低品位热流发电系统，其特征在于所述的四种基本发电循环中，还包括供冷单元，分别构成四种发电_制冷联合循环，即第一、第二、第三和第四基本发电_制冷联合循环。
7. 如权利要求5或6所述的低品位热流发电系统，其特征在于所述的四种基本发电循环和四种基本发电-制冷联合循环中，还分别包括介质补充单元，也可以分别包括泄漏介质收集单元；所述的介质补充单元可以为液态介质补充单元或气态介质补充单元或两者都有；所述的第一、第二基本发电循环和第一、第二基本发电-制冷联合循环中，所述的加压泵单元可以是一级加压或二级加压泵单元；所述的四种基本发电循环中的单元，是指所述单元包括本体设备及其附属设备、部件、元件、连接以及仪表和控制之全部。
8. 如权利要求7所述的低品位热流发电系统，其特征在于所述的低品位热流发电系统包括两个或两个上的循环，所述的循环可以是所述的四种基本发电循环和四种基本发电制冷循环中的任意两个或多个的组合；通过在前一循环的膨胀做功单元之后增加凝汽单元或冷却单元实现与后一个循环的连接，在所述的凝汽单元或冷却单元中前一循环的低沸点介质与后一个循环中的低沸点介质进行热交换。
9. 如权利要求8所述的低品位热流发电系统，其特征在于所述循环的膨胀做功单元，采用透平式膨胀机、容积式膨胀机、喷嘴之一种或其组合；透平式膨胀机可以采用轴流式、离心式或二者的组合混流式，其叶片能承受单相气态或单相液态或二相流液态和气态或三相流气态、液态和固态介质的推动和冲刷；透平式膨胀机可做成冲动式，也可做成反动式；可以是一次膨胀，也可是多次膨胀；可以是一台膨胀机，也可是多台膨胀机；透平叶轮材质，可以是合金钢或铝合金或钛合金，可以前数级是合金钢，介质降到某一温度后改用铝合金或钛合金，或前数级是合金钢，介质降到某一温度后改用铝合金，再降到某一温度后改用钛合金或先改用钛合金再改用铝合金，可以在基材上喷涂、刷涂或烧结耐磨损或耐磨损和耐冲刷或耐磨损和耐冲刷和耐腐蚀物质；所述容积式膨胀机，可使用活塞汽缸式、滚动活塞式、摆动转子式、涡旋式、螺杆式，所述膨胀机输出轴有二种输出方式；一种是只接发电机，第二种是一端联发电机，另一端联压縮机。
10.如权利要求8所述的低品位热流发电系统，其特征在于所述循环的气体压縮单元可采用轴流、离心、活塞式单级或二级或多级压縮机，可以采用一台及一台以上的压縮机；轴流和离心可分成两台压縮机，也可做成一台前数级为轴流，后一级或数级为离心，压縮后使介质接近饱和，再用容积式压縮机压縮成液态，也可用透平或容积式压縮机直接压縮成液态；成为液态的介质用离心泵或容积泵加压升高到必要压力，在超临界循环中，每级压縮后可带冷却器，冷却器可用循环水冷却、空气冷却或其他介质冷却或用从前一循环凝汽器膨胀后的低温气体冷却；所述的膨胀做功单元和压縮单元可做成一体，即膨胀压縮机；所述膨胀压縮机的种类和型式可以是轴流透平式、离心透平式、轴流离心混流式、往复活塞式、滚动活塞式、摆动转子式、滑片式、螺杆式、铰接叶片式；所述低品位热流发电系统中的设备、装置、管路采取隔热保温保冷措施，使循环成为绝热循环或接近绝热循环；所述的膨胀做功单元、压縮单元、膨胀压縮单元的密封采用迷宫密封、石墨密封、介质密封等密封手段。
专利摘要本实用新型涉及一种低品位热流发电系统，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元；所述热流锅炉单元包括热流锅炉，所述的热流锅炉无需燃料提供热量，其壳程供低品位热流体经过，所述热流锅炉的管程供低沸点介质流过，实现热流体与低沸点介质交换热量；所述的低沸点介质吸收热流体的热量后温度升高，然后进入膨胀做功单元使其发生运动，所述的膨胀做功单元连接发电单元，当所述的膨胀做功单元发生运动时带动发电单元进行发电。该发电系统和方法可以充分利用被废弃的热能，提高热源利用效率，节约资源，保护环境。
文档编号F01K11/02GK201546768SQ20092016721
公开日2010年8月11日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者王世英, 王恩岐 申请人:王世英