专利名称：能量转换方法及装置及发电方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于新能源利用及发电技术领域，特别属于利用海水温差能及地热能进行发电的方法及装置。
背景技术：
与本发明临近的技术是“低温(24℃-27℃)能源激发器，低温(24℃-27℃)蒸馏器”，(专利申请号85106310)它是利用表层海水(24℃-27℃)与深层海水(1000米深，4℃)之间的温差能来进行海水淡化及发电的，由于其冷凝的方式是用深层的低温海水，因此，其不足之处是冷海水取水管道非常长，向上抽水的动力系统需消耗很大的一部分电力，且冷海水在沿管道进入冷凝器的过程中温度显著提高，减小了可以利用的海水温差，且其设备制造难度很大。
与本发明临近的技术还有“太阳池热发电系统”(引自《新能源发电技术》中国电力出版社)。太阳池实质上是一个含盐量具有一定浓度的盐水池。池上部保有一层较轻的新鲜水，底部为较重的盐水，使在沿太阳池的竖直方向维持一定的盐度梯度。太阳光的可见光和紫外线部分可以透过几米深的清净水，这部分辐射能量将被池的深色底部吸收。由于净水体是一个很好的有效绝热体，因此，良好设计的太阳池的最底层的水，由于不断吸热而可能沸腾。必须尽量避免这种沸腾，这是因为池底水一旦沸腾，将毁坏池内稳定的密度梯度。所以，在设计用于各种太阳热利用和热发电的太阳池时，必须做到既能有效的进行大量有用热的转移，而又可切实避免池底水沸腾。
太阳池面积通常有1ha大小，不能采用不同工质的热交换管网进行换热。热力学原理指出，流体层可以从池底缓慢移走而不扰乱水体主体。这样就可以用泵从池底抽出被加热的盐水，通过热交换器换热后，再送回池底。由于回流的流体比抽出的流体温度低，因此能够做到将加热的盐水从池底抽出，同时维持池内所需要的密度梯度而不致扰动太阳池正常工作。
应用太阳池的上述特性，将天然盐水湖建成太阳池，就是一个巨大的平板太阳集热器。利用它吸收太阳能，再通过热交换器加热低沸点工质产生过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电，这就是太阳池热发电的原理。
以色列奥尔马特汽轮机公司在美国加州冬圣伯纳第诺地区一个干涸湖泊上建筑了世界上最大的太阳池发电站，其总净发电功率为48MW，第一组12MW机组与1985年投入运行，整座电站于1987年12月投入运行。
这座电站有四个盐水湖，每个面积48*1000平方米，池深3.6-4.8米，可供1-2组汽轮发电机组发电。池底的浓盐水被太阳光加热后，温度可达93.3度。用泵将浓盐水抽出，通过热交换器加热氟里昂，使之汽化，产生过热蒸汽，驱动低沸点工质汽轮发电机组发电。汽轮机排出的蒸汽经凝汽器凝结后，返回热交换器再进行加热。系统运行温度可达82.2度。该电站由奥尔马特公司设计，建造和经营，产生的电能卖给加州爱迪生电网。
目前此技术属于开发示范应用阶段。由于建造太阳池需要一定的地域限制，只能在沿海或盐水湖地区建造，且技术难度较高，适宜大容量并网发电。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能量转换方法；本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种能量转换装置；本发明所要解决的再一技术问题是，提供一种利用所述能量转换方法及装置发电的方法；本发明所要解决的再一技术问题是，提供一种利用所述能量转换方法及装置发电的装置；本发明能量转换方法的技术方案是一种能量转换方法，包括以下步骤利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使密闭循环系统中的水或酒精或低沸点工质通过热交换器吸收外部环境或外接设备的热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使外部环境或外接设备降温；然后，蒸汽被送入冷交换器，向外部环境或外接设备放出热量，使外部环境或外接设备升温，同时蒸汽被冷凝成液态，然后再重新被送入热交换器进行循环工作；从而达到使能量从一地转换到另一地的目的。
所述密闭循环系统还包括控制系统，所述控制系统通过连通管路与冷交换器及热交换器连接，用控制系统控制所述密闭循环系统的压强；所述控制系统，包括控制阀和泵；所述泵可以是真空泵或压缩机；通过所述控制系统，可以任意控制热交换器及管路及冷交换器任意部位的压强。
所述密闭循环系统还包括循环泵，所述循环泵通过连通管路与冷交换器及热交换器连接，所述循环泵用于将液态水或酒精或低沸点工质从低位置提升到高位置。
将所述冷交换器设置于深海位置，将所述热交换器设置于所需工作位置，利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使水或酒精或低沸点工质用热交换器吸收外部环境或外接设备的热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使外部环境或外接设备降温，然后，蒸汽被送入冷交换器，向深海放出热量，同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被送入热交换器进行循环工作；从而达到利用深海海水为外接设备降温的目的。既可以直接作为冷源利用，也可以作为发电的冷凝系统利用。
将所述热交换器设置于地热井或地热田中，将所述冷交换器设置于所需工作位置，利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使密闭循环系统中的水或酒精或低沸点工质通过热交换器吸收地热井或地热田中的热量，迅速汽化，变成蒸汽，然后，蒸汽被送入冷交换器，通过冷交换器，向外部环境或外接设备放热，并同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被送入热交换器进行循环工作；用热交换器将地热井或地热田中的能量提升给冷交换器，然后，再用冷交换器加热外接设备，既可以直接利用地热能，也可以利用地热能发电。
本发明利用所述能量转换方法及装置发电的方法的技术方案是一种发电方法，包括以下步骤通过热源系统加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化，产生高压蒸汽，所述热源系统是由表层海水或温度高于深海海水的热源提供系统和低沸点工质蒸发器组成，由表层海水或温度高于深海海水的热源提供系统将低沸点工质加热，使之汽化，产生高压蒸汽；将高压蒸汽通入汽轮机并推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电；高压蒸汽进入冷凝系统，由冷凝系统将其冷凝成液态；将冷凝成液态的低沸点工质再送入蒸发器内，进行下一循环工作；所述冷凝系统是由冷凝器和能量转换方法所述的热交换器组成；热交换器通过设置于深海位置的冷交换器被降温；将所述冷交换器设置于深海位置，将所述热交换器设置于冷凝系统内，(与冷凝器共同组成冷凝系统)利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使水或酒精或低沸点工质通过热交换器吸收冷凝器的热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使冷凝器降温，然后，蒸汽被送入冷交换器，向深海放出热量，同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被(用循环泵)送入热交换器进行循环工作；从而达到利用深海海水为冷凝器降温的目的。
本发明利用所述能量转换方法及装置发电的方法的另一技术方案是一种发电方法，包括以下步骤通过热源系统加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化，产生高压蒸汽，将高压蒸汽通入汽轮机并推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电；高压蒸汽进入冷凝系统，由冷凝系统将其冷凝成液态；将冷凝成液态的低沸点工质再送入蒸发器内，进行下一循环工作；所述热源系统是由能量转换方法中所述的冷交换器和低沸点工质蒸发器组成(冷交换器和低沸点工质蒸发器共同组成热源系统)；冷交换器通过设置于地热井或地热田中的热交换器提供能量；热交换器设置于地热井或地热田中，利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使水或酒精或低沸点工质用热交换器吸收地热井或地热田中的热量，迅速汽化，变成蒸汽，然后，蒸汽被送入冷交换器，通过冷交换器，向低沸点工质蒸发器放热，并同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被送入热交换器进行循环工作；所述冷凝系统是由冷凝器和温度低于热源系统并可将低沸点工质冷凝成液态的冷源提供系统组成。
本发明利用所述能量转换方法及装置发电的方法中，还包括用泵将冷凝系统中冷凝成液态的低沸点工质，再送入蒸发器内，进行下一循环工作的步骤。
本发明能量转换装置的技术方案是一种能量转换装置，包括冷交换器、热交换器、连通管路，冷交换器与热交换器通过连通管路连接，组成密闭循环系统。
所述能量转换装置中包含有控制系统；所述控制系统通过连通管路与冷交换器及热交换器连接，所述控制系统中包括控制阀和泵；所述泵可以是真空泵或压缩机；通过所述控制系统，可以任意控制热交换器及管路及冷交换器任意部位的压强。
所述能量转换装置中包含有循环泵；所述循环泵通过连通管路与冷交换器及热交换器连接，所述循环泵用于将液态水或酒精或低沸点工质从低位置提升到高位置。
将所述能量转换装置中所述冷交换器设置于深海位置，将所述热交换器设置于所需工作位置，利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使水或酒精或低沸点工质用热交换器吸收外部环境或外接设备热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使外部环境或外接设备降温，然后，蒸汽被送入冷交换器，向深海放出热量，同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被送入热交换器进行循环工作；从而达到用深海海水为外部环境或外接设备降温的目的。
将所述能量转换装置中所述热交换器设置于地热井或地热田中，将所述冷交换器设置于所需工作位置，利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使水或酒精或低沸点工质用热交换器吸收地热井或地热田中的热量，迅速汽化，变成蒸汽，然后，蒸汽被送入冷交换器，向外部环境或外接设备放热，并同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被送入热交换器进行循环工作；从而达到利用地热能为外部环境或外接设备提供能量的目的。
本发明利用所述能量转换方法及装置发电的装置的技术方案是一种发电装置，包括汽轮机及与该汽轮机连接的发电机；所述汽轮机的蒸汽入口连接有热源系统，所述汽轮机的蒸汽出口连接有冷凝系统，热源系统与冷凝系统之间连接有连通管路；所述热源系统是由储表层海水或温度高于深海海水的热源提供系统和低沸点工质蒸发器组成；所述冷凝系统是由冷凝器和能量转换装置中所述的热交换器组成；所述热交换器通过设置于深海位置的冷交换器被降温；将所述冷交换器设置于深海位置，将所述热交换器设置于冷凝系统内，(与冷凝器共同组成冷凝系统)利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使水或酒精或低沸点工质通过热交换器吸收冷凝器的热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使冷凝器降温，然后，蒸汽被送入冷交换器，向深海放出热量，同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被(用循环泵)送入热交换器进行循环工作；从而达到利用深海海水为冷凝器降温并发电的目的；本发明利用所述能量转换方法及装置发电的装置的另一技术方案是一种发电装置，包括汽轮机及与该汽轮机连接的发电机；所述汽轮机的蒸汽入口连接有热源系统，所述汽轮机的蒸汽出口连接有冷凝系统，热源系统与冷凝系统之间连接有连通管路；所述热源系统是由能量转换方法中所述的冷交换器和低沸点工质蒸发器组成(冷交换器和低沸点工质蒸发器共同组成热源系统)；所述冷交换器通过设置于地热井或地热田中的热交换器提供能量；热交换器设置于地热井或地热田中，利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使水或酒精或低沸点工质用热交换器吸收地热井或地热田中的热量，迅速汽化，变成蒸汽，然后，蒸汽被送入冷交换器，通过冷交换器，向低沸点工质蒸发器放热，并同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被送入热交换器进行循环工作；所述冷凝系统是由冷凝器和温度低于热源系统并可将低沸点工质冷凝成液态的冷源提供系统组成。
本发明利用所述能量转换方法及装置发电的装置中，还包括泵；所述泵通过连通管路与冷凝系统及热源系统连接，所述泵用于将液态低沸点工质从低位置提升到高位置。
本发明的有益效果是本发明提出了利用水(或酒精或低沸点工质)在低压下的汽化吸热原理，采用能量转换的方法及装置，取代了直接将深层海水抽取上来作为冷源系统，水在5℃时的汽化潜热是2490KJ/KG，而每千克水温度升高2。5℃所需热量约为10KJ，由计算可知，采用能量转换系统作为冷凝系统，其冷凝效果是直接将深层海水抽取上来作为冷凝系统的200多倍，也就是采用能量转换系统作为冷凝系统，每抽上来1吨水的冷凝效果，相当于直接将深层海水抽取上来200多吨的冷凝效果，利用海水温差能发电的主要瓶颈之一就是冷海水取水管道问题，一般输出功率为100兆瓦的海洋温差发电厂，其深层海水取水管的直径为10米以上，甚至达20米，因此，向上抽水的动力系统需消耗很大的一部分电力，且冷海水在沿管道进入冷凝器的过程中温度显著提高，减小了可以利用的海水温差，且其设备制造难度很大。而采用本发明的能量转换系统，深层海水取水管的直径只需0。2米左右，在海水温差能的利用方面，是一项重大突破。
本发明采用能量转换的方法及装置，在地热能的利用上也有突破性的进展，由于采用能量转换系统，在利用地热能时不需要抽取地下热水或含有杂质的热蒸汽或泥浆，也不需要采取回灌措施，而只需将能量转换上来，大大地提高了地热井的使用寿命，减少了动力系统的消耗，降低了设备的投资，尤其是对干热岩型地热资源和岩浆型地热资源的利用，开发了一条行之有效的途径。
四
图1是本发明的能量转换方法及装置系统结构原理示意图；图2是本发明的能量转换方法及装置另一系统结构原理示意图；图3是本发明的发电系统结构原理示意图；图4是本发明的另一种发电系统结构原理示意图；图5是本发明的发电系统一种实施方式的结构示意图；附图标记101冷交换器102循环泵103连通管道105控制阀106真空泵或压缩机107连通管道108热交换器8低沸点工质蒸发器9发电机10汽轮机11冷凝器12泵15连通管路307热源系统308冷凝系统801太阳能箱组802高透光塑料水袋803出水阀804出水管道805放气阀806入水阀807保温水箱808低沸点工质蒸发器809发电机810汽轮机811冷凝器812泵816出水阀818放气阀五具体实施方式
实施例一如图1所示能量转换系统由冷交换器101、循环泵102、连通管道103、热交换器108、控制阀105、真空泵106、连通管道107组成。优选的，冷交换器101、热交换器108由热导体、防水材料制成，连通管道103、107由绝热、保温、防水材料制成。整个系统为密闭循环系统，在冷交换器101的底部预先装入水或酒精或低沸点工质，(本发明以水的工作参数做说明，其他酒精或低沸点工质工作原理相同，只是工作参数不同。)将冷交换器101固定于深海海底或湖、井、河、水库的低部，(本发明以深海海底的工作参数做说明，其他湖、井、河、水库的工作原理相同，只是工作参数不同。)将热交换器108安装于需要降温的工作位置。由于深海海水温度常年保持在5℃左右，因此，冷交换器101内的水被降温到5℃左右，打开控制阀105，启动真空泵106，将系统内抽为真空，使其压强达到水在5℃时的饱和蒸汽压，然后，关闭控制阀105及真空泵106。启动泵循环102，将冷交换器101内的被降温到5℃左右的水，抽入热交换器108内，当热交换器108的外部环境温度高于5℃时，热交换器108内的水，迅速吸收热量，变成蒸汽，通过连通管道107进入冷交换器101再次被降温到5℃左右变为水，进行下一循环工作。同时，热交换器108的外部环境热量被迅速吸收，温度降低，多次循环工作，温度可降到5℃左右.
如图3、图4所示本发明的发电方法及装置，包括汽轮机10以及与该汽轮机10连接的发电机9。汽轮机10的蒸汽入口连接有热源系统307，汽轮机10的蒸汽出口连接有冷凝系统308，热源系统307与冷凝系统308之间连接有连通管路15。当冷凝系统308位置低于热源系统307时，则需要在热源系统307与冷凝系统308的连通管路之间加入泵12。所述热源系统内包含低沸点工质蒸发器8；低沸点工质蒸发器8由散热材料制成。所述冷凝系统内包含冷凝器11，冷凝器11由散热材料制成。
本发明中，采用能量转换系统作为冷凝系统，将冷凝系统308由热交换器108取代(图1中)，所述热交换器108已经被深层海水降温到约5℃；用热交换器108为冷凝器11降温；热源系统采用海水系统，其工作过程如下将经过滤后的普通表层海水(约25℃)注入热源系统307内，由海水将低沸点工质蒸发器8内的低沸点工质加热，低沸点工质蒸发器8内的低沸点工质吸收海水的热量，迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机10带动发电机9发电，然后蒸汽进入冷凝器11中，在热交换器108(约5℃)的作用下冷凝成液态，再由泵12重新排入蒸发器8，进行下一循环工作。在冷凝系统位置高于热源系统时，可以不用泵12。
本发明中，热源系统307也可采用空气热源系统，所述空气热源系统是直接将空气吹向热源系统307，使低沸点工质蒸发器8内的低沸点工质吸收空气中的热量，迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机10带动发电机9发电，然后蒸汽进入冷凝器11中，在热交换器108(约5℃)的作用下冷凝成液态，再由泵12重新排入蒸发器8，进行下一循环工作。此方法在夏季气温高时，非常有效。
本发明中，热源系统307也可采用太阳能加热系统，用太阳能加热热源系统307，使低沸点工质蒸发器8内的低沸点工质吸收太阳能中的热量，迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机10带动发电机9发电，然后蒸汽进入冷凝器11中，在热交换器108(约5℃)的作用下冷凝成液态，再由泵12重新排入蒸发器8，进行下一循环工作。
本发明中，热源系统可以采用任意温度高于热交换器108(约5℃)的系统，与所述冷凝系统(由热交换器108与冷凝器11组成)组成发电系统。
本发明中，在低沸点工质蒸发器8内的系统压力达到水或酒精在热源系统温度时的饱和蒸汽压的情况下，低沸点工质也可以换成水或酒精。
本发明中，能量转换系统内的工作介质也可以是低沸点工质，(例如氨等)，本方法也可以不用控制阀105及真空泵或压缩机106，只要保持密闭循环系统内的压强大于相应低沸点工质在5℃时的饱和蒸气压；(为了提高效率以及便于控制系统内的压强，也可以将真空泵106改为压缩机；)在冷交换器101的底部预先装入液态低沸点工质，(本发明以低沸点工质的工作参数做说明，其他酒精或水工作原理相同，只是工作参数不同。)将冷交换器101固定于深海海底或湖、井、河、水库的低部，(本发明以深海海底的工作参数做说明，其他湖、井、河、水库的工作原理相同，只是工作参数不同。)将热交换器108安装于需要降温的工作位置。由于深海海水温度常年保持在5℃左右，因此，冷交换器101内的低沸点工质被降温到5℃左右，启动泵循环102，将冷交换器101内的被降温到5℃左右的液态低沸点工质，抽入热交换器108内，当热交换器108的外部环境温度高于5℃时，热交换器108内的液态低沸点工质，迅速吸收热量，变成蒸汽，通过连通管道107进入冷交换器101，再次被降温到5℃左右变为液态，进行下一循环工作。同时，热交换器108的外部环境热量被迅速吸收，温度降低，多次循环工作，温度可降到5℃左右。可用控制阀105及压缩机106控制系统内的不同部分压强，使工作效率最优。
然后，再用热交换器108替代本发明的发电方法及装置中的冷凝系统308(图3、图4中)，用于发电系统。
实施例二图5中，太阳能箱组801为一组箱体由保温材料制成，内表面由黑色吸光材料(黑色塑料等)制成，顶部由双层真空玻璃(或高透光多层内充气塑料薄膜)密封而成。倾角由所在地区纬度不同而定，以太阳光垂直射入安放为佳。内装高透光塑料水袋802，高透光塑料水袋802的上部有入水阀806和放气阀805，下部有出水阀803组成，如此结构可使太阳光透过高透光塑料水袋802，直射底部吸光材料，由底部向上加热，热效率可比真空管式太阳能热水器提高20％以上，且成本造价可大幅度降低。若独立使用，即可作为太阳能热水器使用。高透光塑料水袋802采用软体透明塑料袋为盛水材料，优点是可有效防止水的结垢，并使材料更换成本很低。出水阀803由出水管道804与保温水箱807相连，保温水箱807由保温、密闭、防水材料构成，底部一侧垫高，可使降温后的冷水容易由放水阀816排出。保温水箱807的顶部有一放气阀818。保温水箱807可设计一个备用箱，用来多储存热水以备夜晚或无阳光天气使用。保温水箱807内装有低沸点工质蒸发器808，低沸点工质蒸发器808内装有液态低沸点工质，低沸点工质蒸发器808由金属散热材料制成。低沸点工质蒸发器808通过管道与汽轮机810连接，汽轮机810联带发电机809，汽轮机810的出气口通过管道与能量转换系统中的热交换器108内的冷凝器811连接，冷凝器811与水泵812连接，泵812与低沸点工质蒸发器808连接。所述热交换器108，由深海海水降温。
本发明的工作过程如下将水经入水阀806，注入太阳能箱组801内的高透光塑料水袋802中，关闭放水阀803，并同时打开放气阀805，待高透光塑料水袋802中水注满后，关闭放气阀805和入水阀806。待高透光塑料袋802中的水经太阳能加热后，即可打开出水阀803和放气阀805，待热水注入保温水箱807内，蒸发器808内的液态低沸点工质经热水加热后，吸收热量，迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机810带动发电机809发电，然后蒸汽进入冷凝器811中，在能量转换系统中的热交换器108内的作用下冷凝成液态，再由泵812重新排入蒸发器808，进行下一循环工作。
保温水箱807内的热水，在工作一段时间后，温度降低，沉入箱底，打开放气阀818及放水阀816，由放水阀816排出，送回太阳能箱组801内，继续加热，循环使用。如此，热水不断流入，以使系统源源不断提供电能。
实施例三如图2所示能量转换系统由冷交换器101、连通管道103、热交换器108、控制阀105、真空泵或压缩机106、连通管道107组成。优选的，冷交换器101、热交换器108由热导体、防水材料制成，连通管道103、107由绝热、保温、防水材料制成。整个系统为密闭循环系统；在热交换器108内预先装入水(或酒精或低沸点工质)，打开控制阀105，启动真空泵或压缩机106，(地热井或地热田温度高于水或酒精或低沸点工质的沸点温度时，系统可不用控制阀105和真空泵或压缩机106)使系统内的压强保持在低于地热井温度时水或酒精或低沸点工质的饱和蒸汽压，(本发明以水的工作参数做说明，其他酒精或低沸点工质工作原理相同，只是工作参数不同)将热交换器108固定于地热井或地热田的低部，将冷交换器101安装于需要加热的工作位置；热交换器108内的水迅速吸收热量，变成蒸汽，通过连通管道103进入冷交换器101内，通过冷交换器101将热量传递给需被加热的外部工作介质或外接设备，使工作介质或外接设备温度升高，同时，冷交换器101内的蒸汽，温度降低，被冷凝成水，通过连通管道107进入热交换器108内，再次被加热，变成蒸汽，进行循环工作；本发明通过冷交换器101，即可将地热中的能量用于为其他系统提供热源系统(当高温工作区108位置高于低温工作区101时，需加入泵102用于将液态水提升到高温工作区)。
如图3、图4所示本发明的发电方法及装置，包括汽轮机10以及与该汽轮机10连接的发电机9。汽轮机10的蒸汽入口连接有热源系统307，汽轮机10的蒸汽出口连接有冷凝系统308，热源系统307与冷凝系统308之间连接有连通管路15。当冷凝系统308位置低于热源系统307时，则需要在热源系统307与冷凝系统308的连通管路之间加入泵12；当冷凝系统308位置高于热源系统307时，则不需要在热源系统307与冷凝系统308的连通管路之间加入泵12；所述热源系统内包含低沸点工质蒸发器8；低沸点工质蒸发器8由散热材料制成。所述冷凝系统内包含冷凝器11，冷凝器11由散热材料制成。本发明中，热源系统307由能量转换系统中的冷交换器101(图2中)代替。冷交换器101用地热中的热量，加热低沸点工质蒸发器8内的低沸点工质，使低沸点工质迅速汽化，产生高压蒸汽，推动汽轮机10带动发电机9发电，然后蒸汽进入冷凝器11中，在冷凝系统308的作用下冷凝成液态，再由泵12重新排入低沸点工质蒸发器8中，进行下一循环工作。
本发明中，冷凝系统308可以采用水冷凝系统，所述水冷凝系统是将水(可以是井水、湖水、河水、海水、普通水)通过冷凝系统308，将冷凝器11中的低沸点工质冷凝成液态；所述冷凝系统也可以是空气冷凝系统，所述空气冷凝系统是直接将冷空气吹向冷凝系统308，将冷凝器11中的低沸点工质冷凝成液态；此方法在冬季气温低时，非常有效。所述冷凝系统也可以是储冰冷凝系统或储雪冷凝系统，所述储冰冷凝系统或储雪冷凝系统是在储冰装置或储雪装置中，装置有冰或雪用于将冷凝器11中的低沸点工质冷凝成液态；所述冷凝系统也可以是任意温度低于本发明中能量转换系统中冷交换器101的温度，且可将冷凝器11中的低沸点工质冷凝成液态的系统。
本发明中，能量转换系统也可以直接将地热能用于所需能量的任意系统中。
权利要求
1.一种能量转换方法，其特征是，包括以下步骤利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使水或酒精或低沸点工质用热交换器吸收外部环境或外接设备的热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使外部环境或外接设备降温；然后，蒸汽被送入冷交换器，向外部环境或外接设备放出热量，使外部环境或外接设备升温，同时蒸汽被冷凝成液态，然后再重新被送入热交换器进行循环工作；从而达到使能量从一地转换到另一地的目的。
2.根据权利要求1所述的能量转换方法，其特征是，还包括用控制系统控制所述密闭循环系统压强的步骤；所述控制系统，包括控制阀和泵；所述泵可以是真空泵或压缩机；通过所述控制系统，可以任意控制热交换器及管路及冷交换器任意部位的压强。
3.根据权利要求1所述的能量转换方法，其特征是，还包括用循环泵将液态水或酒精或低沸点工质从低位置提升到高位置的步骤。
4.根据权利要求1或2或3所述的能量转换方法，其特征是，还包括以下步骤将所述冷交换器设置于深海位置，将所述热交换器设置于所需工作位置，利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使水或酒精或低沸点工质用热交换器吸收外部环境或外接设备的热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使外部环境或外接设备降温，然后，蒸汽被送入冷交换器，向深海放出热量，同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被送入热交换器进行循环工作；从而达到利用深海海水降温的目的。
5.根据权利要求1或2或3所述的能量转换方法，其特征是，还包括以下步骤将所述热交换器设置于地热井或地热田中，将所述冷交换器设置于所需工作位置，利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使水或酒精或低沸点工质用热交换器吸收地热井或地热田中的热量，迅速汽化，变成蒸汽，然后，蒸汽被送入冷交换器，通过冷交换器，向外部环境或外接设备放热，并同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被送入热交换器进行循环工作；从而达到利用地热能的目的。
6.一种发电方法，其特征是，包括以下步骤通过热源系统加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化，产生高压蒸汽，所述热源系统是由表层海水或温度高于深海海水的热源提供系统和低沸点工质蒸发器组成，由表层海水或温度高于深海海水的热源提供系统将低沸点工质加热，使之汽化，产生高压蒸汽；将高压蒸汽通入汽轮机并推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电；高压蒸汽进入冷凝系统，由冷凝系统将其冷凝成液态；所述冷凝系统是由冷凝器和权利要求4所述的热交换器组成；用热交换器给冷凝器降温，用深海海水的低温能量，通过能量转换的方法，给冷凝系统降温，达到发电的目的；将冷凝成液态的低沸点工质再送入蒸发器内，进行下一循环工作。
7.一种发电方法，其特征是，包括以下步骤通过热源系统加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化，产生高压蒸汽，所述热源系统是由权利要求5所述的冷交换器和低沸点工质蒸发器组成；用冷交换器将地热中的能量，通过能量转换的方法，提供给热源系统，加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化；将高压蒸汽通入汽轮机并推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电；高压蒸汽进入冷凝系统，由冷凝系统将其冷凝成液态；所述冷凝系统是由冷凝器和温度低于热源系统并可将低沸点工质冷凝成液态的冷源提供系统组成；将冷凝成液态的低沸点工质再送入蒸发器内，进行下一循环工作。
8.根据权利要求6或7所述的发电方法，其特征是，还包括以下步骤用泵将冷凝系统中冷凝成液态的低沸点工质，再送入蒸发器内，进行下一循环工作的步骤。
9.一种能量转换装置，其特征是，包括冷交换器、热交换器、连通管路，冷交换器与热交换器通过连通管路连接，组成密闭循环系统。
10.根据权利要求9所述的能量转换装置，其特征是，它包含有控制系统；所述控制系统通过连通管路与冷交换器及热交换器连接，所述控制系统中包括控制阀和泵；所述泵可以是真空泵或压缩机；通过所述控制系统，可以任意控制热交换器及管路及冷交换器任意部位的压强。
11.根据权利要求9所述的能量转换装置，其特征是，它包含有循环泵；所述循环泵通过连通管路与冷交换器及热交换器连接，所述循环泵用于将液态水或酒精或低沸点工质从低位置提升到高位置。
12.根据权利要求9或10或11所述的能量转换装置，其特征是，它包括将所述冷交换器设置于深海位置，将所述热交换器设置于所需工作位置，利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压强，使水或酒精或低沸点工质用热交换器吸收外部环境或外接设备热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使外部环境或外接设备降温，然后，蒸汽被送入冷交换器，向深海放出热量，同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被送入热交换器进行循环工作；从而达到用深海海水为外部环境或外接设备降温的目的。
13.根据权利要求9或10或11所述的能量转换装置，其特征是，它包括将所述热交换器设置于地热井或地热田中，将所述冷交换器设置于所需工作位置，利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭循环系统的压力，使水或酒精或低沸点工质用热交换器吸收地热井或地热田中的热量，迅速汽化，变成蒸汽，然后，蒸汽被送入冷交换器，向外部环境或外接设备放热，并同时蒸汽被冷凝成液态，然后液态水或酒精或低沸点工质再重新被送入热交换器进行循环工作；从而达到利用地热能为外部环境或外接设备提供能量的目的。
14.一种发电装置，其特征是，包括汽轮机及与该汽轮机连接的发电机；所述汽轮机的蒸汽入口连接有热源系统，所述汽轮机的蒸汽出口连接有冷凝系统，热源系统与冷凝系统之间连接有连通管路；所述冷凝系统是由冷凝器和权利要求12所述的热交换器组成；用热交换器给冷凝器降温，用深海海水的低温能量，通过能量转换的方法，给冷凝系统降温，达到发电的目的；所述热源系统是由储表层海水装置或温度高于深海海水的热源提供系统和低沸点工质蒸发器组成，由表层海水或温度高于深海海水的热源提供系统将低沸点工质加热，使之汽化，产生高压蒸汽。
15.一种发电装置，其特征是，包括汽轮机及与该汽轮机连接的发电机；所述汽轮机的蒸汽入口连接有热源系统，所述汽轮机的蒸汽出口连接有冷凝系统，热源系统与冷凝系统之间连接有连通管路；所述热源系统是由权利要求13所述的冷交换器和低沸点工质蒸发器组成；用冷交换器将地热中的能量，通过能量转换的方法，提供给热源系统，加热蒸发器中的低沸点工质，使之汽化；所述冷凝系统是由冷凝器和温度低于热源系统并可将低沸点工质冷凝成液态的冷源提供系统组成。
16.根据权利要求14或15所述的发电装置，其特征是，它包含有泵；所述泵通过连通管路与冷凝系统及热源系统连接，所述泵用于将液态低沸点工质从低位置提升到高位置。
全文摘要
本发明公开了一种能量转换方法及其装置，以及利用该方法及其装置发电的方法及装置，能量转换方法包括以下步骤利用水或酒精或低沸点工质在不同温度下的饱和蒸汽压或沸点的不同，通过控制密闭系统的压力，使水或酒精或低沸点工质在高温工作区时吸收外部环境热量，迅速汽化，变成蒸汽，同时使外部环境降温；然后，蒸汽被送入低温工作区，向外部环境放出热量，使外部环境升温，同时蒸汽被冷凝成液态；利用能量转换方法及其装置，可以使海水温差能发电技术及地热能利用及发电技术获得飞跃式的发展。
文档编号F24J3/08GK1896501SQ20051012934
公开日2007年1月17日 申请日期2005年7月12日 优先权日2005年7月12日
发明者孟英志 申请人:孟英志