专利名称：海水温差驱动的氨水再热-引射吸收动力循环系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海水温差做功领域，尤其是一种海水温差驱动的氨水再热-引射 吸收动力循环系统。
背景技术：
目前采用的海洋温差发电装置主要为闭式郎肯循环装置。闭式郎肯循环装置主要 由蒸发器1，、汽轮机2’、冷凝器3’和溶液泵4’组成，该装置以低沸点工质，如丙烷、异丁烷、 氟里昂、氨等作为工作物质，依靠该工质在蒸发器1’中吸热蒸发产生的气体推动汽轮机2’ 转动对外做功，蒸发器1’的出口与汽轮机2’的进口相连，压缩机的出口与冷凝器3’的进 口相连，对外做功后的乏汽被送到冷凝器3中冷凝为液体，冷凝后的液体通过溶液泵4’加 压后进入蒸发器1’。该装置通过液体工质在蒸发器1’中吸热蒸发，同时产生的蒸汽推动汽 轮机2’对外做功来发电，通过汽轮机2’后的乏汽在冷凝器3’中冷凝，即该装置通过工质 的蒸发_冷凝实现连续的动力循环。但是上述工质的蒸发-冷凝是物理过程，其发电量受工质相变潜热值的限制，循 环效率从而受到限制；另外，在工程上采用的吸收器多为套管式吸收器、鼓泡式吸收器和膜 式吸收器。现有的吸收器存在液体与气体接触面积小，与冷却壁面接触不充分，溶液填充量 大，不利于热交换等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种海水温差驱动的氨水再热_引射吸收动力循环系 统，该系统可以使吸收换热后的浓氨水溶液获得更低的温度，大大提高了循环效率。本发明是采用以下的技术方案实现的一种海水温差驱动的氨水再热_引射吸收 动力循环系统，包括发生器，气液分离器和汽轮机，其中汽轮机包括一级汽轮机和二级汽轮 机，其中，发生器的气体通道出口通过气液分离器与一级汽轮机的进口连通，对应的在发生 器上设置一进口，该进口通过管道与气液分离器的液体出口连通，发生器的液体通道出口 通过管道与溶液换热器的进口连通，对应的溶液换热器的出口通过节流阀与引射吸收换热 器的液体进口连通，发生器的液体通道进口通过管道与溶液换热器出口连通，对应的溶液 换热器的进口与溶液泵连通，发生器上另设有一对进出口，其分别与高温热库的出口和进 口连通，一级汽轮机出口通过管道与再热器进口连通，再热器出口通过管道与气液分离器 连通，同时再热器上另外设置一对进出口，分别与高温热库的出口和进口连通，气液分离器 的液体出口通过管道与二级引射器的工作流体进口连通，气液分离器的气体出口通过管道 与二级汽轮机进口连通，二级汽轮机出口通过管道与引射吸收换热器的气体进口连通，引 射吸收换热器出口通过管道与二次引射器的吸气进口连通，二级引射器出口通过管道和溶 液泵与溶液换热器的进口连通。本发明中，所述的引射吸收换热器上另外设置一对进出口，并通过管道与低温热 库的进口和出口连通，可以采用冷海水作为冷源，为低温热库提供低温。
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所述引射吸收换热器的其一端设有进口，另一端设有出口，进口和出口之间通过 引射器连通，引射器呈矩阵形状间隔排列，引射器的喉管外侧套装箱式带挡流板的换热器， 喉管的内壁上沿其长度方向间隔设置肋片。本发明的有益效果是首先，本发明的动力循环系统以氨水溶液作为循环工质，利 用氨水溶液在发生器中解吸产生的氨气以两级再热的形式推动汽轮机对外做功发电，单位 工质的做功能力高于传统的闭式郎肯循环做功能力，而发生器和吸收器单位换热量低于传 统的闭式郎肯循环中蒸发器和冷凝器的单位换热量，因此可以获得更高的循环效率；第二， 本发明的引射吸收换热器以引射器代替传统的套管式、鼓泡式、膜式吸收器，使用稀氨水溶 液引射氨气，在引射混合的过程中伴随着稀氨水溶液对氨气的吸收，使吸收效果得到提高， 同时在换热系数很高的引射器喉管外侧及内侧分别设置换热器和肋片，可以取得良好的换 热效果，从而降低循环的吸收换热温差，获得更低的换热后溶液温度，使循环效率得以提 高；第三，气液分离器分离的高压液体作为工作流体进入二级引射器，可以将引射吸收换热 器排出的浓氨水溶液向溶液泵引射，以此降低溶液泵的耗功，同时还可以提高溶液泵入口 压力，进一步降低溶液泵的耗功，提高了循环效率。
图1为现有闭式郎肯循环装置的结构示意图；图2为本发明的结构示意图；图3为本发明中引射吸收换热器的主视剖视图；图4为本发明中引射吸收换热器的左视局部剖视图。图中1’ -蒸发器；2’ -汽轮机；3’ -冷凝器；4’ -溶液泵；1、发生器；2、气液分 离器；3、高温热库；4、再热器；5、一级汽轮机；6、气液分离器；7、二级汽轮机；8、引射吸收 换热器；9、二级引射器；10、溶液泵；11、溶液换热器；12、高温热库；13、节流阀；14、低温热 库；15、换热器；16、喉管；17、肋片；18、引射器。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。图2至图4为本发明所述的海水温差驱动的氨水再热_引射吸收动力循环系统。 该系统包括发生器1，气液分离器2、6和汽轮机，其中汽轮机包括一级汽轮机5和二级汽轮 机7。发生器1的气体通道出口通过管道和气液分离器2与一级汽轮机5的进口连通，对应 的在发生器1上设置一进口，该进口通过管道与气液分离器2的液体出口连通。发生器1 的液体通道出口通过管道与溶液换热器11的进口连通，对应的溶液换热器11的出口通过 管道和节流阀13与引射吸收换热器8的液体进口连通；发生器1的液体通道进口通过管道 与溶液换热器11的出口连通，对应的溶液换热器11的进口与溶液泵10连通。发生器1上 另设有一对进出口，其分别与高温热库12的出口和进口连通。进入发生器1内的浓氨水溶 液吸热后发生溶液解吸，溶液的解吸反应为NH4OH = NH3+H20+Q即浓氨水溶液分解产生氨气和少量的水蒸汽，其中氨气沿气体通道出口进入气液 分离器2内，氨气中含有的少量水分被气液分离器2分离并回流入发生器1中。被过滤后的高温高压氨气进入一级汽轮机5中，解吸后分离出的高压稀氨水溶液经溶液换热器11降 温加压后，经节流阀13作为工作流体进入引射吸收换热器8进行一级引射。一级汽轮机5的输出端与发电机驱动装置连接，一级汽轮机5出口通过管道与再 热器4进口连通，再热器4出口通过管道与气液分离器6连通。同时再热器4上另外设置 一对进出口，分别与高温热库3的出口和进口连通。高温高压氨气进入一级汽轮机5内并 驱动其做功，从而使一级汽轮机5对外做功并发电，做功后的低温低压氨气流入再热器4内 重新加热，流出的过热氨气进入气液分离器6中。气液分离器6的液体出口通过管道与二 级引射器9的工作流体进口连通，气液分离器6的气体出口通过管道与二级汽轮机7进口 连通。分离得到的高压浓氨水流入二级引射器9中，分离后的氨气则进入二级汽轮机7做 功。二级汽轮机7的输出端与发电机驱动装置连接，二级汽轮机7出口通过管道与引 射吸收换热器8的气体进口连通。引射吸收换热器8出口通过管道与二次引射器9的吸气 进口连通，同时引射吸收换热器8上另外设置一对进出口，并通过管道与低温热库14的进 口和出口连通，可以采用冷海水作为冷源，为低温热库14提供低温；也可以不设置低温热 库14，直接通过冷海水提供低温。引射吸收换热器8的结构如图3和图4所示，其一端设有 进口，另一端设置出口，进口和出口之间通过多个引射器18连通，引射器18呈矩阵形状间 隔排列，引射器的喉管16外侧套装箱式带挡流板的换热器15，换热器15可以实现换热降 温，喉管16的内壁上沿其长度方向间隔设置多个肋片17，进一步提高换热效果，从而降低 循环的吸收换热温差，获得更低的换热后溶液温度，使循环效率得以提高。做功后的低温低 压氨气作为被吸气体进入引射吸收换热器8内，低温低压氨气与低温低压的稀氨水溶液在 引射吸收换热器8内进行一次引射，使氨气融入稀氨水，并发生以下反应NH3+H20 = NH4OH-Q从而使稀氨水溶液变为浓氨水溶液，同时通过换热器15降低浓氨水的温度，浓氨 水溶液沿管道进入二级引射器9内。二级引射器9的工作流体进口与气液分离器6连通，吸气进口与引射吸收换热器 8连通，其出口通过管道和溶液泵10与溶液换热器11的进口连通。在二次引射器9内，从 引射吸收换热器8中流出的浓氨水与从气液分离器6中流出的浓氨水进行二次引射，混合 溶液被溶液泵10泵入溶液换热器11内，低温低压的浓氨水溶液通过换热器11后成为高温 高压的浓氨水溶液，并再次流入发生器1内。通过设置二次引射器9，可以将引射吸收换热 器8排出的浓氨水溶液向溶液泵10引射，同时还可以提高溶液泵10的进口压力，大大降低 了溶液泵10的功耗，提高了循环效率。该装置的工作过程如下所述利用温海水泵使温海水在发生器1内加热氨水溶 液，经发生器1解吸出的气体通入气液分离器2，分离的氨水溶液回流至发生器1中，分离 的过热氨气则进入一级汽轮机5做功，做功后的低温低压氨气随后进入再热器4加热。再 热器4中流出的过热氨气通入气液分离器6，分离的高压浓氨水溶液直接流入二级引射器9 内，分离的氨气则进入二级汽轮机7做功。做功后的低温低压气体作为被吸气体进入引射 吸收换热器8，同时从发生器1流出的高压稀氨水溶液经过溶液换热器11和节流阀13，作 为工作流体进入引射吸收换热器8进行一级引射，同时使用冷海水作为冷源进行换热，经 过引射吸收并冷却后的浓氨水溶液进入二级引射器9的进口，与气液分离器6分离的浓氨水进行二级引射，随后混合溶液被溶液泵10泵入溶液换热器11，生成的高温高压浓氨水溶 液回流入发生器1完成循环。本发明可以用于海水温差发电。
权利要求
1.一种海水温差驱动的氨水再热-引射吸收动力循环系统，包括发生器(1)，气液分离 器(2)、(6)和汽轮机，其中汽轮机包括一级汽轮机(5)和二级汽轮机(7)，其特征在于发 生器(1)的气体通道出口通过气液分离器⑵与一级汽轮机(5)的进口连通，对应的在发 生器(1)上设置一进口，该进口通过管道与气液分离器(2)的液体出口连通，发生器(1)的 液体通道出口通过管道与溶液换热器(11)的进口连通，对应的溶液换热器(11)的出口通 过节流阀(13)与引射吸收换热器(8)的液体进口连通，发生器(1)的液体通道进口通过管 道与溶液换热器(11)出口连通，对应的溶液换热器(11)的进口与溶液泵(10)连通，发生 器(1)上另设有一对进出口，其分别与高温热库(12)的出口和进口连通，一级汽轮机(5) 出口通过管道与再热器(4)进口连通，再热器(4)出口通过管道与气液分离器(6)连通，同 时再热器(4)上另外设置一对进出口，分别与高温热库(3)的出口和进口连通，气液分离器 (6)的液体出口通过管道与二级引射器(9)的工作流体进口连通，气液分离器(6)的气体 出口通过管道与二级汽轮机(7)进口连通，二级汽轮机(7)出口通过管道与引射吸收换热 器⑶的气体进口连通，引射吸收换热器⑶出口通过管道与二次引射器(9)的吸气进口 连通，二级引射器(9)出口通过管道和溶液泵(10)与溶液换热器(11)的进口连通。
2.根据权利要求1所述的海水温差驱动的氨水再热_引射吸收动力循环系统，其特征 在于所述的引射吸收换热器(8)上另外设置一对进出口，并通过管道与低温热库(14)的 进口和出口连通。
3.根据权利要求1或2所述的海水温差驱动的氨水再热_引射吸收动力循环系统，其 特征在于所述引射吸收换热器(8)的一端设有进口，另一端设有出口，进口和出口之间通 过引射器(18)连通，引射器(18)呈矩阵形状间隔排列，引射器的喉管(16)外侧套装箱式 带挡流板的换热器(15)，喉管(16)的内壁上沿其长度方向间隔设置肋片(17)。
全文摘要
本发明涉及一种海水温差做功领域，尤其是海水温差驱动的氨水再热-引射吸收动力循环系统。该系统包括发生器，气液分离器和汽轮机，汽轮机包括一级汽轮机和二级汽轮机，发生器的气体通道出口通过气液分离器与一级汽轮机的进口连通，一级汽轮机出口通过管道与再热器进口连通，再热器出口通过管道与气液分离器连通，气液分离器的液体出口通过管道与二级引射器的工作流体进口连通，气液分离器的气体出口通过管道与二级汽轮机进口连通，二级汽轮机出口通过管道与引射吸收换热器的气体进口连通，引射吸收换热器出口通过管道与二次引射器的吸气进口连通，二级引射器出口通过管道和溶液泵与溶液换热器的进口连通，其大大提高了循环效率。
文档编号F03G7/05GK102116274SQ20111000424
公开日2011年7月6日 申请日期2011年1月11日 优先权日2011年1月11日
发明者李艳, 梅宁, 白彧, 袁瀚 申请人:中国海洋大学