热能利用系统及发电站的制作方法

本发明涉及热能回收利用技术领域，尤其涉及一种热能利用系统及发电站。

背景技术：

烟囱是最古老、最重要的防污染装置之一。同时烟囱也是火力发电厂中与锅炉机组配套使用的建筑设施，其主要作用是把锅炉排放的大量烟气中的烟尘和有害的气体引向高空，增大扩散半径，避免局部污染过重；不仅如此，高耸入云的烟囱也是现在火力发电厂的标志性建筑物。

现有技术中，通常采用烟囱将锅炉烟道内烟气直接排放至大气中，浪费了锅炉烟道内烟气的大量热能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供热能利用系统，以解决现有技术中存在的锅炉烟道等热源管路内热量大量浪费技术问题。

本发明的目的还在于提供发电站，以解决现有技术中存在的锅炉烟道等热源管路内热量大量浪费技术问题。

基于上述第一目的，本发明提供的热能利用系统，包括冷却利用管路和热源管路；所述热源管路依次包括热源管道入口、第一换热装置和热源管道出口；

所述冷却利用管路包括依次连通的冷却利用低温工质存储器、所述第一换热装置和冷却利用输出口；

所述第一换热装置用于令所述冷却利用低温工质存储器内的冷却利用介质冷却所述热源管路流经的热源介质，并输送给所述冷却利用输出口排出。

进一步地，所述热源管路还包括第三换热装置；

所述热源管路中，从所述热源管道入口至所述热源管道出口，所述第一换热装置、所述第三换热装置按照流经自身的冷却利用介质的温度由高至低依次设置；

所述第三换热装置连通深层热能利用管路；所述深层热能利用管路包括流通有气液相变介质的n个循环回路；其中，n为大于等于1的整数；

n为1时，第一循环回路包括首尾依次连通的第三换热装置、一级汽轮机或一级膨胀机、一级冷凝器和一级液体泵；

n为大于等于2的整数时，第n循环回路包括首尾依次连通的n-1级冷凝器、n级汽轮机或n级膨胀机、n级冷凝器和n级液体泵；所述n-1级冷凝器用于令流经第n循环回路的第n介质冷却n-1级汽轮机或n-1级膨胀机输出的第n-1介质；

所述n级冷凝器用于冷却n级汽轮机或n级膨胀机输出的第n介质；

所述第一循环回路的第一介质为低温液体介质；所述第n介质为标准大气压下沸点低于0摄氏度的低温液体介质。

进一步地，所述冷却利用管路包括冷却利用汽轮机或冷却利用膨胀机；所述冷却利用汽轮机或所述冷却利用膨胀机设置在所述第一换热装置和所述冷却利用输出口之间。

进一步地，所述热源管路还包括第二换热装置；

所述热源管路中，所述第二换热装置内的冷却利用介质温度高于所述第一换热装置内的冷却利用介质温度时，所述第二换热装置设置在所述热源管道入口与所述第一换热装置之间；所述第二换热装置内的冷却利用介质温度低于所述第一换热装置内的冷却利用介质温度时，所述第一换热装置设置在所述热源管道入口与所述第二换热装置之间；

所述冷却利用管路中，所述第一换热装置、所述冷却利用汽轮机或所述冷却利用膨胀机、所述第二换热装置和所述冷却利用输出口依次连通；所述第二换热装置用于令流经所述冷却利用汽轮机或所述冷却利用膨胀机的冷却利用介质冷却所述热源管路输出的热源介质，并输送给所述冷却利用输出口排出。

进一步地，所述热源管路还包括第三换热装置；

所述热源管路中，从所述热源管道入口至所述热源管道出口，所述第一换热装置、所述第二换热装置、所述第三换热装置按照流经自身的冷却利用介质的温度由高至低依次设置；

所述第三换热装置连通深层热能利用管路；所述深层热能利用管路包括流通有气液相变介质的n个循环回路；其中，n为大于等于1的整数；

n为1时，第一循环回路包括首尾依次连通的第三换热装置、一级汽轮机或一级膨胀机、一级冷凝器和一级液体泵；

n为大于等于2的整数时，第n循环回路包括首尾依次连通的n-1级冷凝器、n级汽轮机或n级膨胀机、n级冷凝器和n级液体泵；所述n-1级冷凝器用于令流经第n循环回路的第n介质冷却n-1级汽轮机或n-1级膨胀机输出的第n-1介质；

所述n级冷凝器用于冷却n级汽轮机或n级膨胀机输出的第n介质；

所述第一循环回路的第一介质为低温液体介质；所述第n介质为标准大气压下沸点低于0摄氏度的低温液体介质。

进一步地，所述深层热能利用管路包括流通有气液相变介质的制冷循环回路；所述制冷循环回路包括首尾依次连通的所述n级冷凝器、压缩机、换热器、制冷汽轮机或制冷膨胀机或膨胀阀；所述n级冷凝器用于令流经制冷循环回路的制冷介质冷却n级汽轮机或n级膨胀机输出的第n介质；所述压缩机用于压缩制冷介质，并将所述制冷介质通过所述换热器冷却，输送至所述制冷汽轮机或所述制冷膨胀机或所述膨胀阀；

和/或，

所述深层热能利用管路包括冷却直排管路；所述冷却直排管路包括依次连通的冷却直排低温工质存储器、所述n级冷凝器和冷却直排输出端；所述n级冷凝器用于令所述冷却直排低温工质存储器内的冷却直排介质冷却所述n级汽轮机或所述n级膨胀机输出的第n介质，并输送给所述冷却直排输出端排出；所述冷却直排低温工质存储器与所述n级冷凝器之间设置有冷却直排液体泵，所述冷却直排液体泵用于令所述冷却直排低温工质存储器内的冷却直排介质输送给所述n级冷凝器；所述冷却直排低温工质存储器与所述冷却直排液体泵之间设置有冷却存储器出口阀门；所述冷却直排输出端设置有冷却直排阀门。

进一步地，所述第一换热装置包括一个或者多个热源换热器；所述第二换热装置包括一个或者多个热源换热器；

所述第一换热装置包括多个热源换热器时，所述第一换热装置的多个热源换热器依次连通，或者所述第一换热装置的多个热源换热器的两端分别连通；

所述第二换热装置包括多个热源换热器时，所述第二换热装置的多个热源换热器依次连通，或者所述第二换热装置的多个热源换热器的两端分别连通。

进一步地，所述热源管路设置有热源风机或热源压缩机；所述热源风机或所述热源压缩机用于压缩和令所述热源管路内介质从所述热源管道入口输出至所述热源管道出口；

所述热源风机或所述热源压缩机设置在所述热源管路入口、所述热源管路出口、所述热源管路入口与所述热源管路出口之间的任一位置。

进一步地，所述冷却利用低温工质存储器与所述第一换热装置之间设置有冷却利用液体泵；所述冷却利用液体泵用于令所述冷却利用低温工质存储器内的冷却利用介质输送给所述第一换热装置；

所述冷却利用低温工质存储器与所述冷却利用液体泵之间设置有冷却利用低温存储器出口阀门；

所述冷却利用汽轮机或所述冷却利用膨胀机包括相互独立的第一腔室和第二腔室；所述冷却利用低温工质存储器内的冷却利用介质依次经过所述第一换热装置、所述第一腔室、所述冷却利用输出口和所述第二腔室并排出；

所述冷却利用介质为水、二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮、氟利昂、甲烷、乙烷、丙烷、天然气、煤气或者沼气；

所述热源管路的热源管道入口连通锅炉烟道、海水、空气或者冷凝器；

所述冷却利用汽轮机或所述冷却利用膨胀机驱动连接冷却利用发电机。

基于上述第二目的，本发明提供的发电站，包括所述的热能利用系统。

本发明的有益效果：

本发明提供的热能利用系统，通过冷却利用管路冷却热源管路，以使锅炉烟道等热源管路内热量被冷却利用管路收集然后再将该热能转化为机械能、电能等能量，可以减少热源管路内热量大量浪费；具体而言，通过冷却利用低温工质存储器输出低温的冷却利用介质，通过第一换热装置以使冷却利用介质冷却热源管路的热源介质，以实现通过冷却利用管路收集热源管路的热能，解决热源管路内热量大量浪费技术问题。

本发明提供的发电站，包括热能利用系统，通过冷却利用管路收集热源管路的热能，解决热源管路内热量大量浪费技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的热能利用系统的第一流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的热能利用系统的第二流程示意图；

图3为本发明实施例一提供的热能利用系统的深层热能利用管路的第一流程示意图；

图4为本发明实施例一提供的热能利用系统的深层热能利用管路的第二流程示意图；

图5为本发明实施例一提供的热能利用系统的深层热能利用管路的第三流程示意图。

图标：601-冷却利用低温工质存储器；6011-冷却利用低温存储器出口阀门；602-冷却利用液体泵；603-第一换热装置；604-冷却利用汽轮机；605-第二换热装置；606-冷却利用发电机；607-冷却利用输出口；6071-冷却利用输出阀门；610-热源管道入口；611-热源管道出口；612-热源风机；

101-第三换热装置；102-一级汽轮机；103-一级冷凝器；1031-一级冷凝补偿排气阀；104-一级液体分离器；105-一级冷凝泵；106-一级低温工质存储器；1061-一级存储器入口阀门；1062-一级存储器出口阀门；1063-一级存储器补偿排气阀；107-一级液体泵；108-一级发电机；

202-二级汽轮机；203-二级冷凝器；204-二级液体分离器；205-二级冷凝泵；206-二级低温工质存储器；2061-二级存储器入口阀门；2062-二级存储器出口阀门；207-二级液体泵；208-二级发电机；

302-三级汽轮机；303-三级冷凝器；304-三级液体分离器；305-三级冷凝泵；306-三级低温工质存储器；3061-三级存储器入口阀门；3062-三级存储器出口阀门；307-三级液体泵；308-三级发电机；

401-压缩机；402-换热器；403-制冷液体分离器；404-制冷低温工质存储器；4041-制冷存储器入口阀门；4042-制冷存储器出口阀门；405-制冷汽轮机；406-制冷发电机；407-压缩入口液体分离器；408-冷却直排低温工质存储器；4081-冷却存储器出口阀门；409-冷却直排液体泵；410-冷却直排阀门；

501-换热排气阀；502-循环回路排放阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1-图5所示，本实施例提供了一种热能利用系统；图1、图2为本实施例提供的热能利用系统的两个流程示意图；图3-图5为本实施例深层热能利用管路的第一流程示意图至第三流程示意图；图1、图2中第三换热装置101连接的深层热能利用管路未示出。

参见图1、图2所示，本实施例提供的热能利用系统，包括冷却利用管路和热源管路；热源管路依次包括热源管道入口610、第一换热装置603和热源管道出口611；可选地，热源管路的热源管道入口610连通锅炉烟道、海水、空气或者冷凝器；优选地，热源管路为锅炉烟道，以通过热能利用系统有效利用锅炉烟道内烟气的大量热能。

冷却利用管路包括依次连通的冷却利用低温工质存储器601、第一换热装置603和冷却利用输出口607。

第一换热装置603用于令冷却利用低温工质存储器601内的冷却利用介质冷却热源管路流经的热源介质，并输送给冷却利用输出口607排出。

本实施例中所述热能利用系统，通过冷却利用管路冷却热源管路，以使锅炉烟道等热源管路内热量被冷却利用管路收集然后再将该热能转化为机械能、电能等能量，可以减少热源管路内热量大量浪费；具体而言，通过冷却利用低温工质存储器601输出低温的冷却利用介质，通过第一换热装置603以使冷却利用介质冷却热源管路的热源介质，以实现通过冷却利用管路收集热源管路的热能，解决热源管路内热量大量浪费技术问题。

参见图1、图2所示，本实施例的可选方案中，冷却利用管路包括冷却利用汽轮机604或冷却利用膨胀机；冷却利用汽轮机604或冷却利用膨胀机设置在第一换热装置603和冷却利用输出口607之间。在特定环境中，冷却利用低温工质存储器601内的冷却利用介质通过第一换热装置603与热源管路交换热量并能够形成高压，从而能够驱使冷却利用汽轮机604或冷却利用膨胀机做功，将热源管路的热能转化为旋转机械能。可选地，冷却利用汽轮机604或冷却利用膨胀机驱动连接冷却利用发电机606，以在一定程度上将热源管路的热源介质的热能转化为冷却利用发电机606的电能，提高发电效率。此外，冷却利用汽轮机604或冷却利用膨胀机还可以驱动连接其他旋转器械。

可选地，冷却利用汽轮机604或冷却利用膨胀机包括相互独立的第一腔室和第二腔室；冷却利用低温工质存储器601内的冷却利用介质依次经过第一换热装置603、第一腔室、冷却利用输出口607和第二腔室并排出；通过第一腔室和第二腔室，以使冷却利用介质两次驱使冷却利用汽轮机604或冷却利用膨胀机做功，提高了冷却利用汽轮机604或冷却利用膨胀机的效率，也提高了热源管路的热能转化的效率。

参见图1、图2所示，本实施例的可选方案中，冷却利用低温工质存储器601与第一换热装置603之间设置有冷却利用液体泵602；冷却利用液体泵602用于令冷却利用低温工质存储器601内的冷却利用介质输送给第一换热装置603；通过冷却利用液体泵602，便于将冷却利用低温工质存储器601内的冷却利用介质输送给第一换热装置603。

可选地，冷却利用低温工质存储器601与冷却利用液体泵602之间设置有冷却利用低温存储器出口阀门6011；通过冷却利用低温存储器出口阀门6011，便于控制冷却利用低温工质存储器601输出管路的通断。

可选地，冷却利用输出口607设置有冷却利用输出阀门6071。

可选地，冷却利用介质为无机低温介质或者有机低温介质。可选地，冷却利用介质的沸点高于或者低于0℃(在一个大气压下)。其中，冷却利用介质例如可以为水、二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮、氟利昂、甲烷、乙烷、丙烷、天然气、煤气或者沼气等；当然，冷却利用介质还可以为其他低温介质。

本实施例的可选方案中，热源管路还包括第二换热装置605。

热源管路中，第二换热装置605内的冷却利用介质温度高于第一换热装置603内的冷却利用介质温度时，第二换热装置605设置在热源管道入口610与第一换热装置603之间；第二换热装置605内的冷却利用介质温度低于第一换热装置603内的冷却利用介质温度时，第一换热装置603设置在热源管道入口610与第二换热装置605之间；也即，从热源管道入口610至热源管道出口611，第一换热装置603、第二换热装置605按照流经自身的冷却利用介质的温度由高至低依次设置。

冷却利用管路中，第一换热装置603、冷却利用汽轮机604或冷却利用膨胀机、第二换热装置605和冷却利用输出口607依次连通；第二换热装置605用于令流经冷却利用汽轮机604或冷却利用膨胀机的冷却利用介质冷却热源管路输出的热源介质，并输送给冷却利用输出口607排出。通过第二换热装置605，以进一步交换热源管路中的热能。

可选地，第一换热装置603包括一个或者多个热源换热器；第二换热装置605包括一个或者多个热源换热器。

第一换热装置603包括多个热源换热器时，第一换热装置603的多个热源换热器依次连通，或者第一换热装置603的多个热源换热器的两端分别连通；也即可以理解为多个热源换热器串联或者并联连接。通过第一换热装置603设置多个热源换热器，以提高第一换热装置603热交换的面积，以及提高第一换热装置603热交换的效率。

第二换热装置605包括多个热源换热器时，第二换热装置605的多个热源换热器依次连通，或者第二换热装置605的多个热源换热器的两端分别连通；也即可以理解为多个热源换热器串联或者并联连接。通过第二换热装置605设置多个热源换热器，以提高第二换热装置605热交换的面积，以及提高第二换热装置605热交换的效率。

本实施例的可选方案中，热源管路包括第三换热装置101。

热源管路中，从热源管道入口610至热源管道出口611，第一换热装置603、第三换热装置按照流经自身的冷却利用介质的温度由高至低依次设置；也即，流经第一换热装置603的冷却利用介质的温度高于流经第三换热装置的冷却利用介质的温度时，热源管道入口610、第一换热装置603、第三换热装置101、热源管道出口611依次设置。

或者，热源管路中，从热源管道入口610至热源管道出口611，第一换热装置603、第二换热装置605、第三换热装置101按照流经自身的冷却利用介质的温度由高至低依次设置。图1、图2中显示的是流经第三换热装置101的冷却利用介质的温度高于流经第二换热装置605的冷却利用介质的温度，流经第二换热装置605的冷却利用介质的温度高于流经第一换热装置603的冷却利用介质的温度，也即热源管道入口610、第三换热装置101、第二换热装置605、第一换热装置603、热源管道出口611依次设置。

其中，第三换热装置101连通深层热能利用管路；可选地，参见图3-图5所示，深层热能利用管路包括流通有气液相变介质的n个循环回路；其中，n为大于等于1的整数；其中，n例如可以为1、2、3、4、5等等。

n为1时，第一循环回路包括首尾依次连通的第三换热装置101、一级汽轮机102或一级膨胀机、一级冷凝器103和一级液体泵107；可选地，第一循环回路的第一介质为气液相变介质。可选地，一级液体泵107将流经一级冷凝器103的第一介质输送至第三换热装置101，第一介质经与第三换热装置101的余热进行热交换后，第一介质升温呈全部或者部分气态，也即第一介质呈全部或者部分液态吸热转化为呈全部或者部分气态。在特定环境中，第一介质能够形成高压，从而能够驱使一级汽轮机102或一级膨胀机做功。可选地，一级汽轮机102或一级膨胀机驱动连接一级发电机108，以在一定程度上将第三换热装置101的余热热能转化为一级发电机108的电能，提高发电效率。此外，一级汽轮机102或一级膨胀机还可以驱动连接其他旋转器械。可选地，第一循环回路的第一介质为沸点低于0摄氏度的低温液体介质；第一循环回路采用(一个大气压下)沸点温度低于零摄氏度的低温液体介子，按照朗肯循环理论完成等熵压缩、等压加热、等熵膨胀、等压冷凝。

n为大于等于2的整数时，第n循环回路包括首尾依次连通的n-1级冷凝器、n级汽轮机或n级膨胀机、n级冷凝器和n级液体泵。n-1级冷凝器用于令流经第n循环回路的第n介质冷却n-1级汽轮机或n-1级膨胀机输出的第n-1介质。可选地，n级液体泵将流经n级冷凝器的第n介质输送至n-1级冷凝器，在n-1级冷凝器内，第n介质与第n-1介质进行热交换，第n-1介质降温呈全部或者部分液态，也即第n-1介质呈全部或者部分气态放热转化为呈全部或者部分液态，第n介质升温呈全部或者部分气态，也即第n介质呈全部或者部分液态吸热转化为呈全部或者部分气态。在特定环境中，第n介质能够形成高压，从而能够驱使n级汽轮机或n级膨胀机做功。可选地，n级汽轮机或n级膨胀机驱动连接n级发电机，以在一定程度上将流经n-1级冷凝器的第n-1介质的热能转化为n级发电机的电能，提高发电效率。此外，n级汽轮机或n级膨胀机还可以驱动连接其他旋转器械。可选地，第n循环回路的第n介质为沸点低于0摄氏度的低温液体介质；第n循环回路采用(一个大气压下)沸点温度低于零摄氏度的低温液体介子，按照朗肯循环理论完成等熵压缩、等压加热、等熵膨胀、等压冷凝。

n级冷凝器用于冷却n级汽轮机或n级膨胀机输出的第n介质。也即，该系统包括一个循环回路时，一级冷凝器用于冷却一级汽轮机或一级膨胀机输出的第一介质；该系统包括二个循环回路时，二级冷凝器用于冷却二级汽轮机或二级膨胀机输出的第二介质。

可选地，第一介质为无机低温介质或者有机低温介质。可选地，第一介质的沸点高于或者低于0℃(在一个大气压下)。其中，第一介质例如可以为水、二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮、氟利昂、甲烷、乙烷、丙烷、天然气、煤气或者沼气等；当然，第一介质还可以为其他低温介质。优选地，第一介质为水、二氧化碳或者氨。二氧化碳或者氨的沸点温度适中，余热发电应用过程中产生的压力适中，技术应用也相对比较成熟。此外，二氧化碳无毒，无杂质，无刺激味道，无燃烧爆炸，不助燃，其成本和价格也比较低。

可选地，第n介质的沸点不高于第n-1介质的沸点，以便于第n介质在n-1级冷凝器内冷却第n-1介质。可选地，第n介质为无机低温介质或者有机低温介质。可选地，第n介质为标准大气压下沸点低于0摄氏度的低温液体介质。可选地，第n介质的沸点低于-30℃。其中，n为大于等于2的整数时，第n介质例如可以为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮、氟利昂、甲烷、乙烷、丙烷、天然气、煤气或者沼气等；当然，第n介质还可以为其他低温介质。优选地，第一介质为二氧化碳或者氨，第二介质为氟利昂，第三介质为氮。

参见图3-图5所示，本实施例的可选方案中，所述深层热能利用管路包括流通有气液相变介质的制冷循环回路；通过制冷循环回路以冷却n级汽轮机或n级膨胀机输出的第n介质。

具体而言，制冷循环回路包括首尾依次连通的n级冷凝器、压缩机401、换热器402、制冷汽轮机405或制冷膨胀机或膨胀阀。也就是说，n级冷凝器、压缩机401、换热器402和制冷汽轮机405首尾依次连通并形成制冷循环回路；或者，n级冷凝器、压缩机401、换热器402和制冷膨胀机首尾依次连通并形成制冷循环回路；或者，n级冷凝器、压缩机401、换热器402和膨胀阀首尾依次连通并形成制冷循环回路。

n级冷凝器用于令流经制冷循环回路的制冷介质冷却n级汽轮机或n级膨胀机输出的第n介质。

压缩机401用于压缩制冷介质，并将制冷介质通过换热器402冷却，输送至制冷汽轮机405或制冷膨胀机或膨胀阀，以驱使制冷汽轮机405或制冷膨胀机转动。可选地，制冷汽轮机405或制冷膨胀机驱动连接制冷发电机406，以在一定程度上将流经n级冷凝器的第n介质的热能转化为制冷发电机406的电能，提高发电效率。此外，制冷汽轮机405或制冷膨胀机还可以驱动连接其他旋转器械。

可选地，制冷循环回路的制冷介质为沸点低于0摄氏度的低温液体介质。可选地，制冷介质的沸点不高于第n介质的沸点，以便于制冷介质在n级冷凝器内冷却第n介质。可选地，制冷介质为无机低温介质或者有机低温介质。可选地，制冷介质的沸点低于-30℃。其中，制冷介质例如可以为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮、氟利昂、甲烷、乙烷、丙烷、天然气、煤气或者沼气等；当然，制冷介质还可以为其他低温介质。优选地，制冷介质为氮或者沸点低于氮的介质。

可选地，制冷循环回路的制冷介质为气液变相介质，也即制冷介质在该制冷循环回路内进行气相与液相的转化。可选地，经压缩机401压缩并经换热器402冷却后的制冷介质全部或者部分呈液态，制冷介质流经制冷汽轮机405或制冷膨胀机做功后释放压力并呈全部或者部分气态。

本实施例的可选方案中，换热器402设置在n级液体泵和n-1级冷凝器之间；压缩机401压缩制冷介质后，制冷介质升温，通过换热器402令第n循环回路的第n介质与制冷循环回路的制冷介质换热，即制冷介质被第n介质冷却形成全部或者部分液体，第n介质被制冷介质加热形成部分气体。理论上，经换热器402加热第n介质后，以使经压缩机401压缩制冷介质产生的热能能够被有效利用，提高了系统的能量使用率，减少了能量的损耗。

可选地，换热器402与n-1级冷凝器之间的管路上设置有用于排气的换热排气阀501。通过换热排气阀501可以释放换热器402与n-1级冷凝器之间的管路上的压力。例如，第n介质被制冷介质加热形成部分气体后，管道的压力剧增，通过换热排气阀501释放部分压力，以提高第n循环回路运行的安全性，以及提高系统的安全性。

可选地，n级冷凝器与压缩机401之间连通有压缩入口液体分离器407；压缩入口液体分离器407用于分离制冷循环回路的制冷介质，并将呈气相的制冷介质输送给压缩机401；通过压缩入口液体分离器407，以确保输送给压缩机401的制冷介质为气体，进而提高压缩机401的使用寿命。

可选地，制冷汽轮机405或制冷膨胀机或膨胀阀，与换热器402之间连通有制冷低温工质存储器404；以通过制冷低温工质存储器404存储制冷介质，以及提高制冷循环回路的稳定性能。其中，制冷低温工质存储器404用于存储制冷介质，可以在一定程度上提高制冷循环回路的稳定性能。

可选地，换热器402与制冷低温工质存储器404之间连通有制冷液体分离器403；制冷液体分离器403用于分离制冷循环回路的制冷介质，并将呈液相的制冷介质输送给制冷低温工质存储器404；通过制冷液体分离器403，以确保输送给制冷低温工质存储器404的制冷介质为液体，在一定程度上减少或者避免制冷低温工质存储器404承受压力或者承受较大的压力，以提高制冷低温工质存储器404的安全性能。

可选地，制冷低温工质存储器404与制冷液体分离器403之间设置有制冷存储器入口阀门4041；制冷汽轮机405或制冷膨胀机或膨胀阀，与制冷低温工质存储器404之间设置有制冷存储器出口阀门4042。通过制冷存储器入口阀门4041和制冷存储器出口阀门4042，以使制冷低温工质存储器404能够构成独立的低温工质储存设备，同时也可以与制冷循环回路的n级冷凝器、压缩机401等设备中的制冷介质进行流通与分离，以在特定情况下运行保护及控制系统。

本实施例的可选方案中，深层热能利用管路包括冷却直排管路；通过冷却直排管路以冷却n级汽轮机或n级膨胀机输出的第n介质。

具体而言，冷却直排管路包括依次连通的冷却直排低温工质存储器408、冷却直排液体泵409、n级冷凝器和冷却直排输出端；可选地，所述冷却直排输出端设置有冷却直排阀门410。可选地，冷却直排低温工质存储器408与冷却直排液体泵409之间设置有冷却存储器出口阀门4081；通过冷却存储器出口阀门4081以控制冷却直排低温工质存储器408与冷却直排液体泵409之间的管路的通断。

冷却直排液体泵409用于令冷却直排低温工质存储器408内的冷却直排介质输送给n级冷凝器，并经过冷却直排输出端排出，也可以说经过冷却直排阀门410排出。例如，打开冷却直排阀门410，冷却直排介质通过冷却直排输出端排出。通过令冷却直排介质在n级冷凝器内冷却n级汽轮机或n级膨胀机输出的第n介质，以使第n循环回路能够正常运行。

可选地，冷却直排管路的冷却直排介质为沸点低于0摄氏度的低温液体介质。可选地，冷却直排介质的沸点不高于第n介质的沸点，以便于冷却直排介质在n级冷凝器内冷却第n介质。可选地，冷却直排介质为无机低温介质或者有机低温介质。可选地，冷却直排介质的沸点低于-30℃。其中，冷却直排介质例如可以为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮、氟利昂、甲烷、乙烷、丙烷、天然气、煤气或者沼气等；当然，冷却直排介质还可以为其他低温介质。优选地，冷却直排介质为氮或者沸点低于氮的介质。

可选地，冷却直排介质为不可燃介质，例如为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮、氟利昂等，冷却直排介质直接排放。可选地，冷却直排介质为可燃介质；例如冷却直排介质为甲烷、乙烷、丙烷、氧气、天然气、煤气或者沼气等等；进一步地，冷却直排输出端与锅炉的燃烧室连通，以使冷却直排管路排出的冷却直排介质在锅炉内燃烧，以充分利用冷却直排介质，避免或者减少冷却直排介质的浪费。

可选地，冷却直排管路的冷却直排介质为气液变相介质，也即冷却直排介质在该冷却直排管路内进行气相与液相的转化。可选地，冷却直排介质在冷却直排低温工质存储器408内全部或者部分呈液态，冷却直排介质流经制冷汽轮机405或制冷膨胀机做功后释放压力并呈全部或者部分气态。

本实施例的可选方案中，深层热能利用管路包括制冷循环回路和/或冷却直排管路，即深层热能利用管路包括制冷循环回路，或者深层热能利用管路包括冷却直排管路，或者深层热能利用管路包括制冷循环回路和冷却直排管路。可选地，深层热能利用管路包括制冷循环回路或冷却直排管路，以简化深层热能利用管路，降低系统的建造成本。此外，深层热能利用管路还可以包括其他用于冷却n级汽轮机或n级膨胀机输出的第n介质的设备、管路。

本实施例的可选方案中，n为大于等于1的整数时，n级冷凝器与n级液体泵之间设置有n级低温工质存储器；其中，n级低温工质存储器用于存储第n介质，可以在一定程度上提高第n循环回路的稳定性能。例如，例如n为1时，一级冷凝器103与一级液体泵107之间设置有一级低温工质存储器106；其中，一级低温工质存储器106用于存储第一介质，可以在一定程度上提高第一循环回路的稳定性能。可选地，n级低温工质存储器外套有保温层。

可选地，n为大于等于1的整数时，n级冷凝器与n级低温工质存储器之间连通有n级冷凝泵；n级冷凝泵用于令流经n级冷凝器的第n介质输入至n级低温工质存储器内；通过n级冷凝泵，以将流经n级冷凝器的第n介质输送给n级低温工质存储器。例如n为1时，一级冷凝器103与一级低温工质存储器106之间连通有一级冷凝泵105；一级冷凝泵105用于令流经一级冷凝器103的第一介质输入至一级低温工质存储器106内；通过一级冷凝泵105，以将流经一级冷凝器103的第一介质输送给一级低温工质存储器106。可选地，n级冷凝泵外套有保温层。

可选地，n为大于等于1的整数时，n级冷凝器与n级冷凝泵之间连通有n级液体分离器；n级液体分离器用于分离第n循环回路的第n介质，并将呈液相的第n介质输送给n级冷凝泵；通过n级液体分离器，以确保经n级冷凝泵输送给n级低温工质存储器的第n介质为液体，在一定程度上减少或者避免n级低温工质存储器承受压力或者承受较大的压力，以提高n级低温工质存储器的安全性能。例如n为1时，一级冷凝器103与一级冷凝泵105之间连通有一级液体分离器104；一级液体分离器104用于分离第一循环回路的第一介质，并将呈液相的第一介质输送给一级冷凝泵105；通过一级液体分离器104，以确保经一级冷凝泵105输送给一级低温工质存储器106的第一介质为液体。可选地，n级液体分离器外套有保温层。

可选地，n为大于等于1的整数时，n级冷凝泵与n级低温工质存储器之间设置有n级存储器入口阀门；n级液体泵与n级低温工质存储器之间设置有n级存储器出口阀门；通过n级存储器入口阀门和n级存储器出口阀门，以使n级低温工质存储器能够构成独立的低温工质储存设备，同时也可以与第n循环回路的n级冷凝器、n级液体泵等设备中的第n介质进行流通与分离，以在特定情况下运行保护及控制系统。例如n为1时，一级冷凝泵105与一级低温工质存储器106之间设置有一级存储器入口阀门1061；一级液体泵107与一级低温工质存储器106之间设置有一级存储器出口阀门1062；通过一级存储器入口阀门1061和一级存储器出口阀门1062，以使一级低温工质存储器106能够构成独立的低温工质储存设备，同时也可以与第一循环回路的一级冷凝器103、一级液体泵107等设备中的第一介质进行流通与分离，以在特定情况下运行保护及控制系统。

可选地，n为大于等于1的整数时，n级低温工质存储器设置有n级存储器补偿排气阀；n级存储器补偿排气阀用于补偿或者排放n级低温工质存储器内的介质，该介质可以为n级低温工质存储器内的第n介质，也可以为首次排空n级低温工质存储器内的空气等其他介质；通过n级存储器补偿排气阀，以能够补充n级低温工质存储器的第n介质，以补偿第n循环回路泄露、挥发的第n介质；通过n级存储器补偿排气阀，还能够排放n级低温工质存储器内呈气体的第n介质，可以在一定程度上减少或者避免n级低温工质存储器承受压力或者承受较大的压力，以提高n级低温工质存储器的安全性能。例如n为1时，一级低温工质存储器106设置有一级存储器补偿排气阀1063；一级存储器补偿排气阀1063用于补偿或者排放一级低温工质存储器106内的第一介质；通过一级存储器补偿排气阀1063，以能够补充一级低温工质存储器106的第一介质，以补偿第一循环回路泄露、挥发的第一介质；通过一级存储器补偿排气阀1063，还能够排放一级低温工质存储器106内呈气体的第一介质。

可选地，n为大于等于1的整数时，n级冷凝器设置有n级冷凝补偿排气阀；n级冷凝补偿排气阀用于补偿或者排放n级冷凝器内的介质，该介质可以为n级冷凝器内的第n介质，也可以为首次排空n级冷凝器内的空气等其他介质。通过n级冷凝补偿排气阀，以能够补充n级冷凝器的第n介质，以补偿第n循环回路泄露、挥发的第n介质；通过n级冷凝补偿排气阀，还能够排放n级冷凝器内呈气体的第n介质，可以在一定程度上减少或者避免n级冷凝器承受较大的压力，以提高n级冷凝器的安全性能。例如n为1时，一级冷凝器103设置有一级冷凝补偿排气阀1031；一级冷凝补偿排气阀1031用于补偿或者排放一级冷凝器103内的介质，该介质可以为一级冷凝器103内的第一介质，也可以为首次排空一级冷凝器103内的空气等其他介质；通过一级冷凝补偿排气阀1031，还能够补充一级冷凝器103的第一介质，以补偿第一循环回路泄露、挥发的第一介质；通过一级冷凝补偿排气阀1031，能够排放一级冷凝器103内呈气体的第一介质或其他杂质，可以在一定程度上减少或者避免一级冷凝器103承受较大的压力，以提高一级冷凝器103的安全性能。

可选地，n为大于等于1的整数时，n级汽轮机与n级冷凝器为一体装置，或者n级膨胀机与n级冷凝器为一体装置，以简化系统结构，降低系统成本。例如n为1时，一级汽轮机与一级冷凝器为一体装置，或者一级膨胀机与一级冷凝器为一体装置。

可选地，n为大于等于1的整数时，第n循环回路设置有一处或者多处循环回路排放阀502，循环回路排放阀502用于排放第n循环回路内介质；该介质可以为n级冷凝器内的第n介质，也可以为首次排空n级冷凝器内的空气等其他介质。可选地，循环回路排放阀502设置在n级冷凝器的输出端或者输入端；可选地，循环回路排放阀502设置在n级汽轮机或n级膨胀机的输出端或者输入端。如图3-图5所示，图中示出了第一循环回路设置在一级液体泵107与一级低温工质存储器106之间的循环回路排放阀502。

可选地，所述n级汽轮机或所述n级膨胀机、所述n级冷凝器和所述n级液体泵外套有保温层。

参见图3-图5所示，图中所示的深层热能利用管路包括流通有气液相变介质的3个循环回路。

具体而言，第一循环回路包括首尾依次连通的第三换热装置101、一级汽轮机102或一级膨胀机、一级冷凝器103、一级液体分离器104、一级冷凝泵105、一级存储器入口阀门1061、一级低温工质存储器106、一级存储器出口阀门1062和一级液体泵107；其中，一级汽轮机102或一级膨胀机驱动连接一级发电机108。

第二循环回路包括首尾依次连通的一级冷凝器103、二级汽轮机202或二级膨胀机、二级冷凝器203、二级液体分离器204、二级冷凝泵205、二级存储器入口阀门2061、二级低温工质存储器206、二级存储器出口阀门2062和二级液体泵207；其中，二级汽轮机202或二级膨胀机驱动连接二级发电机208。

第三循环回路包括首尾依次连通的二级冷凝器203、三级汽轮机302或三级膨胀机、三级冷凝器303、三级液体分离器304、三级冷凝泵305、三级存储器入口阀门3061、三级低温工质存储器306、三级存储器出口阀门3062和三级液体泵307；其中，三级汽轮机302或三级膨胀机驱动连接三级发电机308。

所述深层热能利用管路包括制冷循环回路时，制冷循环回路包括首尾依次连通的三级冷凝器303、压缩入口液体分离器407、压缩机401、换热器402、制冷液体分离器403、制冷存储器入口阀门4041、制冷低温工质存储器404、制冷存储器出口阀门4042、制冷汽轮机405或制冷膨胀机或膨胀阀；其中，制冷汽轮机405或制冷膨胀机驱动连接制冷发电机406。

所述深层热能利用管路包括冷却直排管路时，冷却直排管路包括依次连通的冷却直排低温工质存储器408、冷却直排液体泵409、三级冷凝器303和冷却直排阀门410。

本实施例的可选方案中，深层热能利用管路包括流通有气液相变介质的2个循环回路。

具体而言，第一循环回路包括首尾依次连通的第三换热装置101、一级汽轮机102或一级膨胀机、一级冷凝器103、一级液体分离器104、一级冷凝泵105、一级存储器入口阀门1061、一级低温工质存储器106、一级存储器出口阀门1062和一级液体泵107；其中，一级汽轮机102或一级膨胀机驱动连接一级发电机108。

第二循环回路包括首尾依次连通的一级冷凝器103、二级汽轮机202或二级膨胀机、二级冷凝器203、二级液体分离器204、二级冷凝泵205、二级存储器入口阀门2061、二级低温工质存储器206、二级存储器出口阀门2062和二级液体泵207；其中，二级汽轮机202或二级膨胀机驱动连接二级发电机208。

所述深层热能利用管路包括制冷循环回路时，制冷循环回路包括首尾依次连通的二级冷凝器203、压缩入口液体分离器407、压缩机401、换热器402、制冷液体分离器403、制冷存储器入口阀门4041、制冷低温工质存储器404、制冷存储器出口阀门4042、制冷汽轮机405或制冷膨胀机或膨胀阀；其中，制冷汽轮机405或制冷膨胀机驱动连接制冷发电机406。

所述深层热能利用管路包括冷却直排管路时，冷却直排管路包括依次连通的冷却直排低温工质存储器408、冷却直排液体泵409、二级冷凝器203和冷却直排阀门410。

可选地，第三换热装置101为锅炉，冷却直排管路的冷却直排输出端与锅炉的燃烧室连通，以使冷却直排管路排出的冷却直排介质在锅炉内燃烧，以充分利用冷却直排介质，避免或者减少冷却直排介质的浪费。可选地，第一介质为水，第一介质为二氧化碳，冷却直排介质例如可以为甲烷、乙烷、丙烷、氧气、天然气、煤气或者沼气等可燃介质。

需要说明的是，二氧化碳属于温室气体，南极北极的大量冰川都在不断的进行融化，全球变暖。该系统一旦使用，很有可能使用大量二氧化碳液体，相当于是对温室气体的一种封存，这种封存数量有可能很大，对于我们的生态环境和气候变暖，可以说也是贡献巨大。

参见图1、图2所示，本实施例的可选方案中，热源管路设置有热源风机612或热源压缩机；热源风机612或热源压缩机用于压缩热源管路内介质，并令热源管路内介质从热源管道入口610输出至热源管道出口611；通过热源风机612或热源压缩机，以加速热源管路内介质从热源管道入口610向热源管道出口611流动。

热源风机612或热源压缩机可以设置在热源管路的任意位置，例如热源风机612或热源压缩机设置在热源管路入口、热源管路出口、热源管路入口与热源管路出口之间的任一位置等。

实施例二

实施例二提供了一种发电站，该实施例包括实施例一所述的热能利用系统，实施例一所公开的热能利用系统的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的热能利用系统的技术特征不再重复描述。

本实施例提供的发电站，包括热能利用系统。可选地，所述发电站例如包括多个热能利用系统。

本实施例中所述发电站具有实施例一所述热能利用系统的优点，实施例一所公开的所述热能利用系统的优点在此不再重复描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。