一种带引射器的热力发电系统的制作方法

本发明涉及一种发电系统，具体涉及一种带引射器的热力发电系统。

背景技术：

目前的热力发电系统主要是采用朗肯循环(Rankin Cycle)，工质主要选用水或者有机工质，如氟利昂类工质或者烷烃类工质。朗肯循环的发电效率除了与工质的热物理性质密切相关之外，主要取决于蒸发温度和冷凝温度之间的差值，一般而言，蒸发温度越高，朗肯循环的发电效率就越高，冷凝温度越低，朗肯循环的发电效率也越高。但是，为了追求较高的发电效率而提高蒸发温度，就会导致高温热源的出口温度过高，高品位热能浪费严重，为了追求较高的发电效率而降低冷凝温度，就会导致冷却热源的出口温度过低，冷凝热不再具有热利用价值。系统的发电效率与综合热经济性之间的这种矛盾在利用中低温余废热的有机朗肯循环发电系统中更为常见和突出。

从发电量的角度看，朗肯循环的发电量主要取决于工质蒸发过程的吸热量与发电效率的乘积，一般而言，发电效率越高，朗肯循环的发电量就越多，工质蒸发过程的吸热量越多，朗肯循环的发电量也越多。不难发现，即使系统的发电效率降低一些，但是如果能够实现工质蒸发过程的吸热量大幅增加，也是能够保障系统总发电量不变的，甚至系统的总发电量略有增加的。这为解决热力发电系统的发电效率与综合热经济性之间难以协调的矛盾提供了一种新的解决思路。

技术实现要素：

本发明为了解决常规热力发电系统存在的发电效率与综合热经济性之间难以协调的矛盾，进而提供一种带引射器的热力发电系统。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：

1、它包括透平发电机组、冷凝器、储液器、节流膨胀阀、工质泵、高温蒸发器、低温蒸发器、引射器、气液分离器、调适换热器、蒸汽过热器、第一工质管路、第二工质管路、第三工质管路、高温热源管路和第一低温热源管路，第一低温热源管路依次与第一冷凝器和调适换热器连通并穿过调适换热器设置，高温热源管路依次与蒸汽过热器、高温蒸发器、调适换热器和低温蒸发器连通并穿过低温蒸发器设置，引射器的出口端与第三工质管路的入口端连通，第三工质管路依次与蒸汽过热器、透平发电机组、冷凝器、储液器、低温蒸发器和气液分离器的入口端连通，节流膨胀阀设置在储液器与低温蒸发器之间的第三工质管路上，气液分离器分别与第一工质管路入口端和第二工质管路入口端连通，第一工质管路依次与工质泵、高温蒸发器和引射器的引射工作流体入口端连通，第二工质管路出口端与引射器的被引射流体入口端连通。

2、它包括透平发电机组、冷凝器、储液器、节流膨胀阀、工质泵、高温蒸发器、低温蒸发器、引射器、气液分离器、调适换热器、蒸汽过热器、第一工质管路、第二工质管路、第三工质管路、高温热源管路、第一低温热源管路、第二低温热源管路、第三低温热源管路和第四低温热源管路，第一低温热源管路分别与第二低温热源管路的入口端和第三低温热源管路和的入口端连通，第三低温热源管路依次与冷凝器和第四低温热源管路的入口端连通，第二低温热源管路依次与调适换热器和第四低温热源管路的入口端连通，高温热源管路依次与蒸汽过热器、高温蒸发器、调适换热器和低温蒸发器连通并穿过低温蒸发器设置，引射器的出口端与第三工质管路的入口端连通，第三工质管路依次与蒸汽过热器、透平发电机组、冷凝器、储液器、低温蒸发器和气液分离器的入口端连通，节流膨胀阀设置在储液器与低温蒸发器之间的第三工质管路上，气液分离器分别与第一工质管路入口端和第二工质管路入口端连通，第一工质管路依次与工质泵、高温蒸发器和引射器的引射工作流体入口端连通，第二工质管路出口端与引射器的被引射流体入口端连通。

3、它包括透平发电机组、冷凝器、储液器、节流膨胀阀、工质泵、高温蒸发器、低温蒸发器、引射器、气液分离器、调适换热器、蒸汽过热器、第一工质管路、第二工质管路、第三工质管路、高温热源管路和第一低温热源管路，第一低温热源管路依次与冷凝器和调适换热器连通并穿过调适换热器设置，高温热源管路依次与蒸汽过热器、高温蒸发器、调适换热器和低温蒸发器连通并穿过低温蒸发器设置，引射器的出口端与第三工质管路的入口端连通，第三工质管路依次与蒸汽过热器、透平发电机组、冷凝器、储液器、工质泵、高温蒸发器和气液分离器的入口端连通，气液分离器分别与第一工质管路入口端和第二工质管路入口端连通，第一工质管路与引射器的引射工作流体入口端连通，第二工质管路出口端依次与低温蒸发器和引射器的被引射流体入口连通，节流膨胀阀设置在气液分离器和低温蒸发器之间的第二工质管路上。

4、它包括透平发电机组、冷凝器、储液器、节流膨胀阀、工质泵、高温蒸发器、低温蒸发器、引射器、气液分离器、调适换热器、蒸汽过热器、第一工质管路、第二工质管路、第三工质管路、高温热源管路、第一低温热源管路、第二低温热源管路、第三低温热源管路和第四低温热源管路，第一低温热源管路分别与第二低温热源管路的入口端和第三低温热源管路和的入口端连通，第三低温热源管路依次与冷凝器和第四低温热源管路的入口端连通，第二低温热源管路依次与调适换热器和第四低温热源管路的入口端连通，高温热源管路依次与蒸汽过热器、高温蒸发器、调适换热器和低温蒸发器连通并穿过低温蒸发器设置，引射器的出口端与第三工质管路的入口端连通，第三工质管路依次与蒸汽过热器、透平发电机组、冷凝器、储液器、工质泵、高温蒸发器和气液分离器的入口端连通，气液分离器分别与第一工质管路入口端和第二工质管路入口端连通，第一工质管路与引射器的引射工作流体入口端连通，第二工质管路依次与低温蒸发器和引射器的被引射流体入口端连通，节流膨胀阀设置在气液分离器和低温蒸发器之间的第二工质管路上。

本发明的有益效果是：

1、本发明虽然降低了透平发电机组1的进口压力，降低了系统的发电效率，但是大幅降低了高温热源的出口温度，增加了工质蒸发的吸热量，可以在相同的高温热源和低温热源流量和进口温度的条件下，实现发电总量不变甚至略有增加，特别地本发明可以增加低温热源的温度水平，本发明可以大幅降低高温热源的出口温度，在保障系统总发电量不变的条件下，大幅提高冷却热源的温度水平，增加发电排放废热的利用价值和系统的综合热经济性，所以一种保电增温型热力发电系统，“保电”是指保障总发电量不减少，“增温”是指增加冷却热源的温度水平，目的是为了提升整个热力发电系统的综合热经济性。

2、本发明将引射器8置于透平发电机组1之前，充分利用高压工质蒸汽的抽吸能力，可以在低温蒸发器7内创造更低的蒸发压力和蒸发温度，从而更大幅度地降低高温热源的出口温度，充分攫取高温热源的热能用于发电。

3、本发明设置了气液分离器9，并将其设置在高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的管路系统上，可以自适应地满足高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的工质流量分配，充分保证系统的稳定工作，降低系统的控制难度。

4、本发明设置了调适换热器10，既可以自适应地满足高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的换热量比例，实现更低的高温热源的出口温度，同时也可以进一步提升低温热源的出口温度。

5、本发明可以应用于中低温余废热发电项目或者太阳能发电项目，可以充分攫取余废热的热能，保障总发电的同时提升低温热源的温度水平，满足常规采暖的要求，发电与采暖一举两得。

附图说明

图1是本发明具体实施方式一方案的整体结构示意图，图2是本发明具体实施方式二方案的整体结构示意图，图3是本发明具体实施方式三方案的整体结构示意图，图4是本发明具体实施方式四方案的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种带引射器的热力发电系统，它包括透平发电机组1、冷凝器2、储液器3、节流膨胀阀4、工质泵5、高温蒸发器6、低温蒸发器7、引射器8、气液分离器9、调适换热器10、蒸汽过热器11、第一工质管路41、第二工质管路42、第三工质管路43、高温热源管路61和第一低温热源管路51，第一低温热源管路51依次与第一冷凝器2和调适换热器10连通并穿过调适换热器10设置，高温热源管路61依次与蒸汽过热器11、高温蒸发器6、调适换热器10和低温蒸发器7连通并穿过低温蒸发器7设置，引射器8的出口端与第三工质管路43的入口端连通，第三工质管路43依次与蒸汽过热器11、透平发电机组1、冷凝器2、储液器3、低温蒸发器7和气液分离器9的入口端连通，节流膨胀阀4设置在储液器3与低温蒸发器7之间的第三工质管路43上，气液分离器9分别与第一工质管路41入口端和第二工质管路42入口端连通，第一工质管路41依次与工质泵5、高温蒸发器6和引射器8的引射工作流体入口端连通，第二工质管路42出口端与引射器8的被引射流体入口端连通。

本实施方式工质的热力循环过程：储液器3收集冷凝的液态工质，液态工质在压差的驱动下，通过节流膨胀阀4节流降压之后进入低温蒸发器7，在低温蒸发器7内液态工质被高温热源加热并沸腾蒸发，之后进入气液分离器9进行气液分离，分离后的液态工质由工质泵5驱动升压后进入高温蒸发器6，在高温蒸发器6内液态工质被高温热源加热并沸腾蒸发，产生的高压工质蒸汽进入引射器8作为引射工作流体，在引射器8内引射由气液分离器9分离出来的低压工质蒸汽，引射器8出口的中压工质蒸汽进入蒸汽过热器11被高温热源进行加热后，进入透平发电机组1内进行膨胀做功和发电，降温降压之后再进入冷凝器2，在冷凝器2内气态工质被低温热源冷却冷凝，冷凝之后的液态工质进入储液器3，如此就构成了工质的热力循环。引射器8和节流膨胀阀4营造了低温蒸发器7和气液分离器9的低压环境，引射器8和工质泵5营造了高温蒸发器6的高压环境。

高温热源的放热过程：高温热源通过高温热源管路61进入系统，首先在蒸汽过热器11内放热，加热引射器8出口的中压工质蒸汽可以增加工质蒸汽的显热量和后续的发电量，同时高温热源实现第一次降温，之后高温热源在高温蒸发器6内放热，加热高压工质使之沸腾蒸发，同时高温热源实现第二次降温，之后高温热源在调适换热器10内放热，加热低温热源使之升温，同时高温热源实现第三次降温，最后高温热源在低温蒸发器7内放热，加热低压工质使之沸腾蒸发，同时高温热源实现第四次降温。高温热源第一次、第二次和第四次降温所释放的热量进入系统进行发电，保障总发电量满足要求，第三次降温所释放的热量用于低温热源的升温，提高低温热源的温度水平。

低温热源的吸热过程：低温热源通过第一低温热源管路51进入系统，首先在冷凝器2内吸热，冷凝膨胀做功之后的工质蒸汽，同时实现低温热源的第一次升温，之后低温热源在调适换热器10内吸热，降低高温热源的温度使之满足工质热力循环的温度要求，同时实现低温热源的第二次升温。低温热源的温度水平提高之后可以有更多的利用价值和综合热经济性。

本发明中应用的高温热源可以是工业乏汽，中高温150℃以上的废气或烟气，中高温100℃以上的液态物质水、油等，或者太阳能的集热载体等。低温热源主要是指水。工质可以使用水、氟利昂类工质，或者烷烃类工质。

当低温热源的进口温度偏低时，适合采用本实施方案。

将引射器8设置于透平发电机组1上游的理由如下：绝大多数工质具有如下的热物理性质规律，即饱和温度水平较高时，相同的饱和温度之差所对应的饱和压力之差就会越大，例如水温为50℃与40℃所对应的饱和压差为0.12335-0.07375＝0.04960bar，而水温为120℃与110℃所对应的饱和压差为1.9854-1.4327＝0.5527bar，或者说压力水平越低时，相同的饱和压力之差所对应的饱和温度之差就会越大。也可以总结为压力水平越低时，压降所导致的热能品位损耗就越大，压力水平越高时，压降所导致的热能品位损耗就越小。

基于此规律，本发明将引射器8设置于透平发电机组1之前。为了保证引射器8具有足够的引射能力，必须保证引射器8的进出口之间满足一定的工作压差。如果将引射器8设置于透平发电机组1之后，由于引射器8的进口压力偏低，导致引射器8的进出口要满足相同的工作压差，必然要大幅降低冷凝器2的冷凝温度，这降低了冷凝热的热能品位和热经济价值。更低的冷凝温度也为低温热源的制备提高了难度。如果将引射器8设置于透平发电机组1之前，由于工质蒸汽压力很高，更容易满足引射器8的进出口工作压差的要求，而引射压降所导致的热能品位损耗就越小，这更有利于系统综合效率的提高。

设置蒸汽过热器11的理由如下：引射器8的设置增加了可用于膨胀发电的工质蒸汽的质量流量，但是降低了进入透平发电机组1工质蒸汽的压力，将导致发电效率有所下降，但是工质蒸汽膨胀发电主要依靠的是工质蒸汽的显热热能，高温热源可通过蒸汽过热器11对引射器8出口的中压工质蒸汽进行二次加热，增加工质蒸汽的显热热能，提升工质蒸汽的温度，这样可以提高透平发电机组1的发电效率，部分或全部抵消由于压力降低所引起发电效率损耗，保障系统的发电效率处于较高水平。

设置气液分离器9的理由如下：在高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的管路系统上设置了气液分离器9，使得高温蒸发器6和低温蒸发器7的液态工质形成串联流动的形式，优先保障低温蒸发器的蒸发流量需求，根据质量守恒原理，未蒸发的液态工质自然能够满足高温蒸发器6的蒸发流量需求，这种系统结构设置可以自适应地满足高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的工质流量分配，充分保证系统的稳定工作，降低系统的控制难度。

设置调适换热器10的理由如下：当系统正常运行时，工质热力循环的状态是明确的，即高温蒸发器6和低温蒸发器7各自的蒸发温度是明确的，而且二者之间的换热量比值也是明确的。如果高温热源进入高温蒸发器6之后直接进入低温蒸发器7，将会出现高温热源的温降过程无法同时满足高温蒸发器6和低温蒸发器7的蒸发温度和换热量之比的要求，使得系统无法实现。

例如系统设计要求的高温蒸发器6的高温热源进口温度为155℃，出口温度为35℃，高温蒸发器6的蒸发温度为100℃，低温蒸发器7的蒸发温度为30℃，高温蒸发器6与低温蒸发器7之间的换热量比值为10:6，那么如果高温热源进入高温蒸发器6之后直接进入低温蒸发器7，则高温热源在高温蒸发器6内的最大温降为55℃，在低温蒸发器7的最小温降为65℃，无论如何是无法满足换热量之比为10:6的要求的。

因此本发明在高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的高温热源管路61上增加设置了调适换热器10，它可以自适应地调整低温蒸发器7的高温热源的进口温度，实现低温换热器7换热量的调节，使得高温蒸发器6和低温蒸发器7的换热量之比满足热力循环的要求。

仍然针对上述例子，设计高温蒸发器6出口高温热源温度为105℃，增加调适换热器10之后，调适换热器10出口高温热源温度可以调节为65℃，低温蒸发器7的出口高温热源温度为35℃，则高温热源在高温蒸发器6内的温降为50℃，在低温蒸发器7内的温降为30℃，忽略高温热源的比热变化，则可以满足高温蒸发器6和低温蒸发器7的换热量之比为10:6的热力循环的要求。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种带引射器的热力发电系统，它包括透平发电机组1、冷凝器2、储液器3、节流膨胀阀4、工质泵5、高温蒸发器6、低温蒸发器7、引射器8、气液分离器9、调适换热器10、蒸汽过热器11、第一工质管路41、第二工质管路42、第三工质管路43、高温热源管路61、第一低温热源管路51、第二低温热源管路52、第三低温热源管路53和第四低温热源管路54，第一低温热源管路51分别与第二低温热源管路52的入口端和第三低温热源管路53和的入口端连通，第三低温热源管路53依次与冷凝器2和第四低温热源管路54的入口端连通，第二低温热源管路52依次与调适换热器10和第四低温热源管路54的入口端连通，高温热源管路61依次与蒸汽过热器11、高温蒸发器6、调适换热器10和低温蒸发器7连通并穿过低温蒸发器7设置，引射器8的出口端与第三工质管路43的入口端连通，第三工质管路43依次与蒸汽过热器11、透平发电机组1、冷凝器2、储液器3、低温蒸发器7和气液分离器9的入口端连通，节流膨胀阀4设置在储液器3与低温蒸发器7之间的第三工质管路43上，气液分离器9分别与第一工质管路41入口端和第二工质管路42入口端连通，第一工质管路41依次与工质泵5、高温蒸发器6和引射器8的引射工作流体入口端连通，第二工质管路42出口端与引射器8的被引射流体入口端连通。

本实施方式与实施方式一的区别在于低温热源通过第一低温热源管路51进入系统之后分成两路，一路通过第三低温热源管路53在冷凝器2内吸热，冷凝膨胀做功之后的工质蒸汽，同时实现该路低温热源的温度提升，另一路通过第二低温热源管路52在调适换热器10内吸热，降低高温热源的温度使之满足热力循环的温度要求，同时实现该路低温热源的温度提升，升温之后的两路低温热源最后汇合并入第四低温热源管路54而流出系统。

本实施方式工质的热力循环过程：储液器3收集冷凝的液态工质，液态工质在压差的驱动下，通过节流膨胀阀4节流降压之后进入低温蒸发器7，在低温蒸发器7内液态工质被高温热源加热并沸腾蒸发，之后进入气液分离器9进行气液分离，分离后的液态工质由工质泵5驱动升压后进入高温蒸发器6，在高温蒸发器6内液态工质被高温热源加热并沸腾蒸发，产生的高压工质蒸汽进入引射器8作为引射工作流体，在引射器8内引射由气液分离器9分离出来的低压工质蒸汽，引射器8出口的中压工质蒸汽进入蒸汽过热器11被高温热源进行加热后，进入透平发电机组1内进行膨胀做功和发电，降温降压之后再进入冷凝器2，在冷凝器2内气态工质被低温热源冷却冷凝，冷凝之后的液态工质进入储液器3，如此就构成了工质的热力循环。引射器8和节流膨胀阀4营造了低温蒸发器7和气液分离器9的低压环境，引射器8和工质泵5营造了高温蒸发器6的高压环境。

高温热源的放热过程：高温热源通过高温热源管路61进入系统，首先在蒸汽过热器11内放热，加热引射器8出口的中压工质蒸汽可以增加工质蒸汽的显热量和后续的发电量，同时高温热源实现第一次降温，之后高温热源在高温蒸发器6内放热，加热高压工质使之沸腾蒸发，同时高温热源实现第二次降温，之后高温热源在调适换热器10内放热，加热低温热源使之升温，同时高温热源实现第三次降温，最后高温热源在低温蒸发器7内放热，加热低压工质使之沸腾蒸发，同时高温热源实现第四次降温。高温热源第一次、第二次和第四次降温所释放的热量进入系统进行发电，保障总发电量满足要求，第三次降温所释放的热量用于低温热源的升温，提高低温热源的温度水平。

当低温热源的进口温度偏高时，适合采用本实施方案。因为当低温热源的进口温度偏高时，在低温热源侧仍然将冷凝器2和调适换热器10采用串联连接，将使得调适换热器10的低温热源进口温度过高而失去调适作用，而在低温热源侧仍然将冷凝器2和调适换热器10采用串联连接则可以避免该问题。

本发明中应用的高温热源可以是工业乏汽，中高温150℃以上的废气或烟气，中高温100℃以上的液态物质水、油等，或者太阳能的集热载体等。低温热源主要是指水。工质可以使用水、氟利昂类工质，或者烷烃类工质。

将引射器8设置于透平发电机组1上游的理由如下：绝大多数工质具有如下的热物理性质规律，即饱和温度水平较高时，相同的饱和温度之差所对应的饱和压力之差就会越大，例如水温为50℃与40℃所对应的饱和压差为0.12335-0.07375＝0.04960bar，而水温为120℃与110℃所对应的饱和压差为1.9854-1.4327＝0.5527bar，或者说压力水平越低时，相同的饱和压力之差所对应的饱和温度之差就会越大。也可以总结为压力水平越低时，压降所导致的热能品位损耗就越大，压力水平越高时，压降所导致的热能品位损耗就越小。

基于此规律，本发明将引射器8设置于透平发电机组1的上游。为了保证引射器8具有足够的引射能力，必须保证引射器8的进出口之间满足一定的工作压差。如果将引射器8设置于透平发电机组1之后，由于引射器8的进口压力偏低，导致引射器8的进出口要满足相同的工作压差，必然要大幅降低冷凝器2的冷凝温度，这降低了冷凝热的热能品位和热经济价值。更低的冷凝温度也为低温热源的制备提高了难度。如果将引射器8设置于透平发电机组1之前，由于工质蒸汽压力很高，更容易满足引射器8的进出口工作压差的要求，而引射压降所导致的热能品位损耗就越小，这更有利于系统综合效率的提高。

设置蒸汽过热器11的理由如下：引射器8的设置增加了可用于膨胀发电的工质蒸汽的质量流量，但是降低了进入透平发电机组1工质蒸汽的压力，将导致发电效率有所下降，但是工质蒸汽膨胀发电主要依靠的是工质蒸汽的显热热能，高温热源可通过蒸汽过热器11对引射器8出口的中压工质蒸汽进行二次加热，增加工质蒸汽的显热热能，提升工质蒸汽的温度，这样可以提高透平发电机组1的发电效率，部分或全部抵消由于压力降低所引起发电效率损耗，保障系统的发电效率处于较高水平。

设置气液分离器9的理由如下：在高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的管路系统上设置了气液分离器9，使得高温蒸发器6和低温蒸发器7的液态工质形成串联流动的形式，优先保障低温蒸发器的蒸发流量需求，根据质量守恒原理，未蒸发的液态工质自然能够满足高温蒸发器6的蒸发流量需求，这种系统结构设置可以自适应地满足高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的工质流量分配，充分保证系统的稳定工作，降低系统的控制难度。

设置调适换热器10的理由如下：当系统正常运行时，工质热力循环的状态是明确的，即高温蒸发器6和低温蒸发器7各自的蒸发温度是明确的，而且二者之间的换热量比值也是明确的。如果高温热源进入高温蒸发器6之后直接进入低温蒸发器7，将会出现高温热源的温降过程无法同时满足高温蒸发器6和低温蒸发器7的蒸发温度和换热量之比的要求，使得系统无法实现。

例如系统设计要求的高温蒸发器6的高温热源进口温度为155℃，出口温度为35℃，高温蒸发器6的蒸发温度为100℃，低温蒸发器7的蒸发温度为30℃，高温蒸发器6与低温蒸发器7之间的换热量比值为10:6，那么如果高温热源进入高温蒸发器6之后直接进入低温蒸发器7，则高温热源在高温蒸发器6内的最大温降为55℃，在低温蒸发器7的最小温降为65℃，无论如何是无法满足换热量之比为10:6的要求的。

因此本发明在高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的高温热源管路61上增加设置了调适换热器10，它可以自适应地调整低温蒸发器7的高温热源的进口温度，实现低温换热器7换热量的调节，使得高温蒸发器6和低温蒸发器7的换热量之比满足热力循环的要求。

仍然针对上述例子，设计高温蒸发器6出口高温热源温度为105℃，增加调适换热器10之后，调适换热器10出口高温热源温度可以调节为65℃，低温蒸发器7的出口高温热源温度为35℃，则高温热源在高温蒸发器6内的温降为50℃，在低温蒸发器7内的温降为30℃，忽略高温热源的比热变化，则可以满足高温蒸发器6和低温蒸发器7的换热量之比为10:6的热力循环的要求。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述一种带引射器的热力发电系统，它包括透平发电机组1、冷凝器2、储液器3、节流膨胀阀4、工质泵5、高温蒸发器6、低温蒸发器7、引射器8、气液分离器9、调适换热器10、蒸汽过热器11、第一工质管路41、第二工质管路42、第三工质管路43、高温热源管路61和第一低温热源管路51，第一低温热源管路51依次与冷凝器2和调适换热器10连通并穿过调适换热器10设置，高温热源管路61依次与蒸汽过热器11、高温蒸发器6、调适换热器10和低温蒸发器7连通并穿过低温蒸发器7设置，引射器8的出口端与第三工质管路43的入口端连通，第三工质管路43依次与蒸汽过热器11、透平发电机组1、冷凝器2、储液器3、工质泵5、高温蒸发器6和气液分离器9的入口端连通，气液分离器9分别与第一工质管路41入口端和第二工质管路42入口端连通，第一工质管路41与引射器8的引射工作流体入口端连通，第二工质管路42出口端依次与低温蒸发器7和引射器8被引射流体入口连通，节流膨胀阀4设置在气液分离器9和低温蒸发器7之间的第二工质管路42上。

低温热源的吸热过程：低温热源通过第一低温热源管路51进入系统，首先在冷凝器2内吸热，冷凝膨胀做功之后的工质蒸汽，同时实现低温热源的第一次升温，之后低温热源在调适换热器10内吸热，降低高温热源的温度使之满足工质热力循环的温度要求，同时实现低温热源的第二次升温。低温热源的温度水平提高之后可以有更多的利用价值和综合热经济性。

本发明中应用的高温热源可以是工业乏汽，中高温(150℃以上)的废气或烟气，中高温(100℃以上)的液态物质水、油等，或者太阳能的集热载体等。低温热源主要是指水。工质可以使用水、氟利昂类工质，或者烷烃类工质。

当低温热源的进口温度偏低时，适合采用本实施方案。

工质的热力循环过程：储液器3收集冷凝的液态工质，液态工质由工质泵5驱动升压后进入高温蒸发器6，在高温蒸发器6内液态工质被高温热源加热并沸腾蒸发，之后进入气液分离器9进行气液分离，分离后的液态工质通过节流膨胀装置4节流降压之后进入低温蒸发器7，在低温蒸发器7内液态工质被高温热源加热并沸腾蒸发，气液分离器9分离出来的高压工质蒸汽进入引射器8作为引射工作流体，在引射器8内引射由低温蒸发器7蒸发产生的低压蒸汽，引射器8出口的中压工质蒸汽进入蒸汽过热器11被高温热源进行加热后，进入透平发电机组1内进行膨胀做功和发电，降温降压之后再进入冷凝器2，在冷凝器2内气态工质被低温热源冷却冷凝，冷凝之后的液态工质进入储液器3，如此就构成了工质的热力循环。引射器8和节流膨胀装置4营造了低温蒸发器7的低压环境，引射器8和工质泵5营造了高温蒸发器6和气液分离器9的高压环境。

高温热源的放热过程：高温热源通过高温热源管路61进入系统，首先在蒸汽过热器11内放热，加热引射器8出口的中压工质蒸汽(可以增加工质蒸汽的显热量和后续的发电量)，同时高温热源实现第一次降温，之后高温热源在高温蒸发器6内放热，加热高压工质使之沸腾蒸发，同时高温热源实现第二次降温，之后高温热源在调适换热器10内放热，加热低温热源使之升温，同时高温热源实现第三次降温，最后高温热源在低温蒸发器7内放热，加热低压工质使之沸腾蒸发，同时高温热源实现第四次降温。高温热源第一次、第二次和第四次降温所释放的热量进入系统进行发电，保障总发电量满足要求，第三次降温所释放的热量用于低温热源的升温，提高低温热源的温度水平。

将引射器8设置于透平发电机组1上游的理由如下：绝大多数工质具有如下的热物理性质规律，即饱和温度水平较高时，相同的饱和温度之差所对应的饱和压力之差就会越大，例如水温为50℃与40℃所对应的饱和压差为0.12335-0.07375＝0.04960bar，而水温为120℃与110℃所对应的饱和压差为1.9854-1.4327＝0.5527bar，或者说压力水平越低时，相同的饱和压力之差所对应的饱和温度之差就会越大。也可以总结为压力水平越低时，压降所导致的热能品位损耗就越大，压力水平越高时，压降所导致的热能品位损耗就越小。

基于此规律，本发明将引射器8设置于透平发电机组1的上游。为了保证引射器8具有足够的引射能力，必须保证引射器8的进出口之间满足一定的工作压差。如果将引射器8设置于透平发电机组1之后，由于引射器8的进口压力偏低，导致引射器8的进出口要满足相同的工作压差，必然要大幅降低冷凝器2的冷凝温度，这降低了冷凝热的热能品位和热经济价值。更低的冷凝温度也为低温热源的制备提高了难度。如果将引射器8设置于透平发电机组1之前，由于工质蒸汽压力很高，更容易满足引射器8的进出口工作压差的要求，而引射压降所导致的热能品位损耗就越小，这更有利于系统综合效率的提高。

设置蒸汽过热器11的理由如下：引射器8的设置增加了可用于膨胀发电的工质蒸汽的质量流量，但是降低了进入透平发电机组1工质蒸汽的压力，将导致发电效率有所下降，但是工质蒸汽膨胀发电主要依靠的是工质蒸汽的显热热能，高温热源可通过蒸汽过热器11对引射器8出口的中压工质蒸汽进行二次加热，增加工质蒸汽的显热热能，提升工质蒸汽的温度，这样可以提高透平发电机组1的发电效率，部分或全部抵消由于压力降低所引起发电效率损耗，保障系统的发电效率处于较高水平。

设置气液分离器9的理由如下：在高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的管路系统上设置了气液分离器9，使得高温蒸发器6和低温蒸发器7的液态工质形成串联流动的形式，优先保障低温蒸发器的蒸发流量需求，根据质量守恒原理，未蒸发的液态工质自然能够满足高温蒸发器6的蒸发流量需求，这种系统结构设置可以自适应地满足高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的工质流量分配，充分保证系统的稳定工作，降低系统的控制难度。

设置调适换热器10的理由如下：当系统正常运行时，工质热力循环的状态是明确的，即高温蒸发器6和低温蒸发器7各自的蒸发温度是明确的，而且二者之间的换热量比值也是明确的。如果高温热源进入高温蒸发器6之后直接进入低温蒸发器7，将会出现高温热源的温降过程无法同时满足高温蒸发器6和低温蒸发器7的蒸发温度和换热量之比的要求，使得系统无法实现。

例如系统设计要求的高温蒸发器6的高温热源进口温度为155℃，出口温度为35℃，高温蒸发器6的蒸发温度为100℃，低温蒸发器7的蒸发温度为30℃，高温蒸发器6与低温蒸发器7之间的换热量比值为10:6，那么如果高温热源进入高温蒸发器6之后直接进入低温蒸发器7，则高温热源在高温蒸发器6内的最大温降为55℃，在低温蒸发器7的最小温降为65℃，无论如何是无法满足换热量之比为10:6的要求的。

因此本发明在高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的高温热源管路61上增加设置了调适换热器10，它可以自适应地调整低温蒸发器7的高温热源的进口温度，实现低温换热器7换热量的调节，使得高温蒸发器6和低温蒸发器7的换热量之比满足热力循环的要求。

仍然针对上述例子，设计高温蒸发器6出口高温热源温度为105℃，增加调适换热器10之后，调适换热器10出口高温热源温度可以调节为65℃，低温蒸发器7的出口高温热源温度为35℃，则高温热源在高温蒸发器6内的温降为50℃，在低温蒸发器7内的温降为30℃，忽略高温热源的比热变化，则可以满足高温蒸发器6和低温蒸发器7的换热量之比为10:6的热力循环的要求。

具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种带引射器的热力发电系统，它包括透平发电机组1、冷凝器2、储液器3、节流膨胀阀4、工质泵5、高温蒸发器6、低温蒸发器7、引射器8、气液分离器9、调适换热器10、蒸汽过热器11、第一工质管路41、第二工质管路42、第三工质管路43、高温热源管路61、第一低温热源管路51、第二低温热源管路52、第三低温热源管路53和第四低温热源管路54，第一低温热源管路51分别与第二低温热源管路52的入口端和第三低温热源管路53和的入口端连通，第三低温热源管路53依次与冷凝器2和第四低温热源管路54的入口端连通，第二低温热源管路52依次与调适换热器10和第四低温热源管路54的入口端连通，高温热源管路61依次与蒸汽过热器11、高温蒸发器6、调适换热器10和低温蒸发器7连通并穿过低温蒸发器7设置，引射器8的出口端与第三工质管路43的入口端连通，第三工质管路43依次与蒸汽过热器11、透平发电机组1、冷凝器2、储液器3、工质泵5、高温蒸发器6和气液分离器9的入口端连通，气液分离器9分别与第一工质管路41入口端和第二工质管路42入口端连通，第一工质管路41与引射器8的引射工作流体入口端连通，第二工质管路42依次与低温蒸发器7和引射器8的被引射流体入口端连通，节流膨胀阀4设置在气液分离器9和低温蒸发器7之间的第二工质管路42上。

本实施方式与实施方式三的区别在于低温热源通过第一低温热源管路51进入系统之后分成两路，一路通过第三低温热源管路53在冷凝器2内吸热，冷凝膨胀做功之后的工质蒸汽，同时实现该路低温热源的温度提升，另一路通过第二低温热源管路52在调适换热器10内吸热，降低高温热源的温度使之满足热力循环的温度要求，同时实现该路低温热源的温度提升，升温之后的两路低温热源最后汇合并入第四低温热源管路54而流出系统。

当低温热源的进口温度偏高时，适合采用本实施方案。因为当低温热源的进口温度偏高时，在低温热源侧仍然将冷凝器2和调适换热器10采用串联连接，将使得调适换热器10的低温热源进口温度过高而失去调适作用，而在低温热源侧仍然将冷凝器2和调适换热器10采用串联连接则可以避免该问题。

工质的热力循环过程：储液器3收集冷凝的液态工质，液态工质由工质泵5驱动升压后进入高温蒸发器6，在高温蒸发器6内液态工质被高温热源加热并沸腾蒸发，之后进入气液分离器9进行气液分离，分离后的液态工质通过节流膨胀装置4节流降压之后进入低温蒸发器7，在低温蒸发器7内液态工质被高温热源加热并沸腾蒸发，气液分离器9分离出来的高压工质蒸汽进入引射器8作为引射工作流体，在引射器8内引射由低温蒸发器7蒸发产生的低压蒸汽，引射器8出口的中压工质蒸汽进入蒸汽过热器11被高温热源进行加热后，进入透平发电机组1内进行膨胀做功和发电，降温降压之后再进入冷凝器2，在冷凝器2内气态工质被低温热源冷却冷凝，冷凝之后的液态工质进入储液器3，如此就构成了工质的热力循环。引射器8和节流膨胀装置4营造了低温蒸发器7的低压环境，引射器8和工质泵5营造了高温蒸发器6和气液分离器9的高压环境。

高温热源的放热过程：高温热源通过高温热源管路61进入系统，首先在蒸汽过热器11内放热，加热引射器8出口的中压工质蒸汽(可以增加工质蒸汽的显热量和后续的发电量)，同时高温热源实现第一次降温，之后高温热源在高温蒸发器6内放热，加热高压工质使之沸腾蒸发，同时高温热源实现第二次降温，之后高温热源在调适换热器10内放热，加热低温热源使之升温，同时高温热源实现第三次降温，最后高温热源在低温蒸发器7内放热，加热低压工质使之沸腾蒸发，同时高温热源实现第四次降温。高温热源第一次、第二次和第四次降温所释放的热量进入系统进行发电，保障总发电量满足要求，第三次降温所释放的热量用于低温热源的升温，提高低温热源的温度水平。

本发明中应用的高温热源可以是工业乏汽，中高温(150℃以上)的废气或烟气，中高温(100℃以上)的液态物质水、油等，或者太阳能的集热载体等。低温热源主要是指水。工质可以使用水、氟利昂类工质，或者烷烃类工质。

将引射器8设置于透平发电机组1上游的理由如下：绝大多数工质具有如下的热物理性质规律，即饱和温度水平较高时，相同的饱和温度之差所对应的饱和压力之差就会越大，例如水温为50℃与40℃所对应的饱和压差为0.12335-0.07375＝0.04960bar，而水温为120℃与110℃所对应的饱和压差为1.9854-1.4327＝0.5527bar，或者说压力水平越低时，相同的饱和压力之差所对应的饱和温度之差就会越大。也可以总结为压力水平越低时，压降所导致的热能品位损耗就越大，压力水平越高时，压降所导致的热能品位损耗就越小。

基于此规律，本发明将引射器8设置于透平发电机组1的上游。为了保证引射器8具有足够的引射能力，必须保证引射器8的进出口之间满足一定的工作压差。如果将引射器8设置于透平发电机组1之后，由于引射器8的进口压力偏低，导致引射器8的进出口要满足相同的工作压差，必然要大幅降低冷凝器2的冷凝温度，这降低了冷凝热的热能品位和热经济价值。更低的冷凝温度也为低温热源的制备提高了难度。如果将引射器8设置于透平发电机组1之前，由于工质蒸汽压力很高，更容易满足引射器8的进出口工作压差的要求，而引射压降所导致的热能品位损耗就越小，这更有利于系统综合效率的提高。

设置蒸汽过热器11的理由如下：引射器8的设置增加了可用于膨胀发电的工质蒸汽的质量流量，但是降低了进入透平发电机组1工质蒸汽的压力，将导致发电效率有所下降，但是工质蒸汽膨胀发电主要依靠的是工质蒸汽的显热热能，高温热源可通过蒸汽过热器11对引射器8出口的中压工质蒸汽进行二次加热，增加工质蒸汽的显热热能，提升工质蒸汽的温度，这样可以提高透平发电机组1的发电效率，部分或全部抵消由于压力降低所引起发电效率损耗，保障系统的发电效率处于较高水平。

设置气液分离器9的理由如下：在高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的管路系统上设置了气液分离器9，使得高温蒸发器6和低温蒸发器7的液态工质形成串联流动的形式，优先保障低温蒸发器的蒸发流量需求，根据质量守恒原理，未蒸发的液态工质自然能够满足高温蒸发器6的蒸发流量需求，这种系统结构设置可以自适应地满足高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的工质流量分配，充分保证系统的稳定工作，降低系统的控制难度。

设置调适换热器10的理由如下：当系统正常运行时，工质热力循环的状态是明确的，即高温蒸发器6和低温蒸发器7各自的蒸发温度是明确的，而且二者之间的换热量比值也是明确的。如果高温热源进入高温蒸发器6之后直接进入低温蒸发器7，将会出现高温热源的温降过程无法同时满足高温蒸发器6和低温蒸发器7的蒸发温度和换热量之比的要求，使得系统无法实现。

例如系统设计要求的高温蒸发器6的高温热源进口温度为155℃，出口温度为35℃，高温蒸发器6的蒸发温度为100℃，低温蒸发器7的蒸发温度为30℃，高温蒸发器6与低温蒸发器7之间的换热量比值为10:6，那么如果高温热源进入高温蒸发器6之后直接进入低温蒸发器7，则高温热源在高温蒸发器6内的最大温降为55℃，在低温蒸发器7的最小温降为65℃，无论如何是无法满足换热量之比为10:6的要求的。

因此本发明在高温蒸发器6和低温蒸发器7之间的高温热源管路61上增加设置了调适换热器10，它可以自适应地调整低温蒸发器7的高温热源的进口温度，实现低温换热器7换热量的调节，使得高温蒸发器6和低温蒸发器7的换热量之比满足热力循环的要求。

仍然针对上述例子，设计高温蒸发器6出口高温热源温度为105℃，增加调适换热器10之后，调适换热器10出口高温热源温度可以调节为65℃，低温蒸发器7的出口高温热源温度为35℃，则高温热源在高温蒸发器6内的温降为50℃，在低温蒸发器7内的温降为30℃，忽略高温热源的比热变化，则可以满足高温蒸发器6和低温蒸发器7的换热量之比为10:6的热力循环的要求。