CN117869240A - 光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,属于热力学与热动技术领域。冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道经热源热交换器和核反应堆与太阳能集热***连通,压缩机有蒸汽通道经热源热交换器和核反应堆与太阳能集热***连通,太阳能集热***还有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通之后分成两路——第一路与压缩机连通和第二路与冷凝器连通;冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,汽轮机连接压缩机并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
Description
技术领域:
本发明属于热力学与热动技术领域。
背景技术:
光热,核能,以及以工业余热为代表的常规热资源,都可以实现热变功;采用相同或不同的热变功原理,利用不同的***装置,付出相应的建设成本,从而实现光热、核能或常规热资源转换为机械能;显而易见,设法减少热变功装置的数量是有积极意义的。
为提高太阳能转化为机械能的效率,高温光热是太阳能利用发展的主要方向;相应地,太阳能集热***的建设成本随之显著增大。分析发现,受限于工作原理、材料、热力循环和工质性质的影响,光热的动力应用价值难以随着光热温度的提升而得到同比例提升。因此,设法提升高温光热的利用价值意义重大。
高温气冷堆是核能利用发展的主要方向,受限于工作原理、材料性能和安全要求等因素,核燃料的应用过程存在温差不可逆损失;以工业余热为代表的高温热资源,其热效率有提升的空间——但在传统技术条件下,其热效率难以获得突破性提升。
跨越种类和热源品位障碍,创建热力学完善度高、流程合理和结构简单的一体化热动循环技术,降低热变功体系建设成本,以实现高温光热、核燃料和常规热资源的高价值动力应用,不是一件容易的事。
本着简单、主动、安全、高效地利用能源获得动力的原则,本发明给出了高温光热、核能以及与核能相近品位热资源之间梯级携同,流程合理,结构简单,热力学完善度高,提升三类能源应用价值,建设成本低和性价比高的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
发明内容:
本发明主要目的是要提供光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,具体发明内容分项阐述如下:
1.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆和太阳能集热***所组成;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道经热源热交换器和核反应堆与太阳能集热***连通,压缩机有蒸汽通道经热源热交换器和核反应堆与太阳能集热***连通,太阳能集热***还有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通之后分成两路——第一路与压缩机连通和第二路与冷凝器连通;冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,汽轮机连接压缩机并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机连接压缩机和升压泵并传输动力。
2.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和回热器所组成;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与热源热交换器连通,压缩机有蒸汽通道与热源热交换器连通,热源热交换器还有蒸汽通道经回热器和核反应堆与太阳能集热***连通,太阳能集热***还有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道经回热器与蒸发器连通之后分成两路——第一路与压缩机连通和第二路与冷凝器连通;冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,汽轮机连接压缩机并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机连接压缩机和升压泵并传输动力。
3.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和回热器所组成;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道经回热器与热源热交换器连通,压缩机有蒸汽通道经回热器与热源热交换器连通,热源热交换器还有蒸汽通道经核反应堆与太阳能集热***连通,太阳能集热***还有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道经回热器连通蒸发器之后分成两路——第一路与压缩机连通和第二路与冷凝器连通;冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,汽轮机连接压缩机并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机连接压缩机和升压泵并传输动力。
4.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***、回热器和第二回热器所组成;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道经回热器与热源热交换器连通,压缩机有蒸汽通道经回热器与热源热交换器连通,热源热交换器还有蒸汽通道经第二回热器和核反应堆与太阳能集热***连通,太阳能集热***还有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道经第二回热器和回热器连通蒸发器之后分成两路——第一路与压缩机连通和第二路与冷凝器连通;冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,汽轮机连接压缩机并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机连接压缩机和升压泵并传输动力。
5.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在第2或第3项所述的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将汽轮机有低压蒸汽通道经回热器与蒸发器连通,调整为汽轮机有蒸汽通道经回热器与自身连通之后汽轮机再有低压蒸汽通道与蒸发器连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
6.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在第4项所述的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将汽轮机有低压蒸汽通道经第二回热器和回热器与蒸发器连通,调整为汽轮机有蒸汽通道经第二回热器与自身连通之后汽轮机再有低压蒸汽通道经回热器与蒸发器连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
7.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和供热器所组成;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与热源热交换器连通之后热源热交换器再有蒸汽通道经核反应堆与太阳能集热***连通,压缩机有蒸汽通道经核反应堆与太阳能集热***连通,太阳能集热***还有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道连通供热器之后分成两路——第一路与压缩机连通和第二路与冷凝器连通;冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,供热器还有被加热介质通道与外部连通,汽轮机连接压缩机并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机连接压缩机和升压泵并传输动力。
8.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆和太阳能集热***所组成;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道经热源热交换器与核反应堆连通,核反应堆还有蒸汽通道通过中间端口与汽轮机连通,压缩机有蒸汽通道经热源热交换器和核反应堆与太阳能集热***连通,太阳能集热***还有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通之后分成两路——第一路与压缩机连通和第二路与冷凝器连通;冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,汽轮机连接压缩机并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机连接压缩机和升压泵并传输动力。
9.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和第二汽轮机所组成;冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与第二汽轮机连通,第二汽轮机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通,压缩机有蒸汽通道经热源热交换器和核反应堆与太阳能集热***连通,太阳能集热***还有蒸汽通道与汽轮机连通,汽轮机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通,蒸发器还有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通;冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,汽轮机连接压缩机并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机连接压缩机和升压泵并传输动力。
10.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在第1-9项所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将太阳能集热***有蒸汽通道与汽轮机连通,调整为太阳能集热***有蒸汽通道与汽轮机连通之后汽轮机还有再热蒸汽通道经热源热交换器与自身连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
11.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在第1-9项所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将太阳能集热***有蒸汽通道与汽轮机连通,调整为太阳能集热***有蒸汽通道与汽轮机连通之后汽轮机还有再热蒸汽通道经核反应堆与自身连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
12.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在第1-9项所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将太阳能集热***有蒸汽通道与汽轮机连通,调整为太阳能集热***有蒸汽通道与汽轮机连通之后汽轮机还有再热蒸汽通道经太阳能集热***与自身连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
13.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在第1-9项所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将太阳能集热***有蒸汽通道与汽轮机连通,调整为太阳能集热***有蒸汽通道与汽轮机连通之后汽轮机还有再热蒸汽通道经热源热交换器、核反应堆和太阳能集热***与自身连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
14.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在第1-13项所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,增加第二升压泵和低温回热器,将冷凝器有冷凝液管路与升压泵连通调整为冷凝器有冷凝液管路经第二升压泵与低温回热器连通,压缩机增设抽汽通道与低温回热器连通,低温回热器再有冷凝液管路与升压泵连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
15.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在第1、5项所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,增加新增蒸发器和新增扩压管,将汽轮机有低压蒸汽通道与蒸发器连通调整为汽轮机有低压蒸汽通道经蒸发器与新增蒸发器(A)连通,将蒸发器有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通调整为新增蒸发器(A)有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通,将冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通调整为冷凝器有冷凝液管路经升压泵与新增蒸发器(A)连通之后新增蒸发器(A)再有湿蒸汽通道经新增扩压管(B)与蒸发器连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
16.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在第2-4、6项所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,增加新增蒸发器和新增扩压管,将回热器有低压蒸汽通道与蒸发器连通调整为回热器有低压蒸汽通道经蒸发器与新增蒸发器(A)连通,将蒸发器有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通调整为新增蒸发器(A)有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通,将冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通调整为冷凝器有冷凝液管路经升压泵与新增蒸发器(A)连通之后新增蒸发器(A)再有湿蒸汽通道经新增扩压管(B)与蒸发器连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
17.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在第1-16项所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,增加膨胀增速机并取代汽轮机,增加双能压缩机并取代压缩机,增加扩压管并取代升压泵,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
附图说明:
图1是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第1种原则性热力***图。
图2是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第2种原则性热力***图。
图3是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第3种原则性热力***图。
图4是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第4种原则性热力***图。
图5是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第5种原则性热力***图。
图6是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第6种原则性热力***图。
图7是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第7种原则性热力***图。
图8是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第8种原则性热力***图。
图9是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第9种原则性热力***图。
图10是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第10种原则性热力***图。
图11是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第11种原则性热力***图。
图12是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第12种原则性热力***图。
图13是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第13种原则性热力***图。
图14是依据本发明所提供的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置第14种原则性热力***图。
图中,1-汽轮机,2-压缩机,3-升压泵,4-冷凝器,5-蒸发器,6-热源热交换器,7-核反应堆,8-太阳能集热***,9-回热器,10-第二回热器,11-供热器,12-第二汽轮机,13-第二升压泵,14-低温回热器,15-膨胀增速机,16-双能压缩机,17-扩压管,A-新增蒸发器,B-新增扩压管。
(1)关于核能和核反应堆,这里给出如下简要说明:
本发明申请中的核反应堆,是利用核能直接或间接向工作介质提供高温热负荷的供热装置,一般包含两种情况:
①核燃料通过核反应释放的热能,直接提供给流经核反应堆的循环工质。
②核燃料通过核反应释放的热能,首先提供给一回路冷却介质,然后由一回路冷却介质通过热交换器提供给流经核反应堆的循环工质——这意味着该热交换器被视为核反应堆8的组成部分。
(2)关于光热和太阳能集热***,这里给出如下简要说明:
①本发明申请中的太阳能集热***,又称太阳能供热***,是指利用集热器将太阳辐射能转换成高温热能(简称光热),能够用来向热力循环***提供驱动热负荷的供热***;其主要由集热器及相关必要辅助设施构成。
②太阳能集热***的类型,包括但不限于:其一为聚光型太阳能集热***,当前主要有槽式、塔式和蝶式三种***;其二为非聚光型太阳能集热***,现阶段有太阳池、太阳能烟筒等***。
③太阳能集热***的供热方式,当前主要有两种:一是将太阳能转换成的中温/高温热能直接提供给流经太阳能集热***的循环工质;二是将太阳能转换成的中温/高温热能,首先提供给自身循环回路工作介质,然后由工作介质通过热交换器提供给流经太阳能集热***的循环工质。
具体实施方式:
首先要说明的是,在结构和流程的表述上,非必要情况下不重复进行;对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,它主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆和太阳能集热***所组成;冷凝器4有冷凝液管路经升压泵3与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道经热源热交换器6和核反应堆7与太阳能集热***8连通,压缩机2有蒸汽通道经热源热交换器6和核反应堆7与太阳能集热***8连通,太阳能集热***8还有蒸汽通道与汽轮机1连通,汽轮机1还有低压蒸汽通道与蒸发器5连通之后分成两路——第一路与压缩机2连通和第二路与冷凝器4连通;冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器6还有热源介质通道与外部连通,汽轮机1连接压缩机2并传输动力。
(2)流程上,冷凝器4的冷凝液流经升压泵3升压,流经蒸发器5吸热升温和汽化,之后进入热源热交换器6吸热升温,压缩机2排放的蒸汽进入热源热交换器6吸热升温;热源热交换器6排放的蒸汽流经核反应堆7和太阳能集热***8逐步吸热升温,之后进入蒸汽流经汽轮机1降压作功;汽轮机1排放的低压蒸汽流经蒸发器5放热降温,之后分成两路——第一路进入压缩机2升压升温,第二路进入冷凝器4放热冷凝;热源介质通过热源热交换器6提供驱动热负荷,核燃料通过核反应堆7提供驱动热负荷,太阳能通过太阳能集热***8提供驱动热负荷,冷却介质通过冷凝器4带走低温热负荷;汽轮机1输出的功提供给压缩机2和外部作动力,或汽轮机1输出的功提供给压缩机2、升压泵3和外部作动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图2所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,它主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和回热器所组成;冷凝器4有冷凝液管路经升压泵3与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道与热源热交换器6连通,压缩机2有蒸汽通道与热源热交换器6连通,热源热交换器6还有蒸汽通道经回热器9和核反应堆7与太阳能集热***8连通,太阳能集热***8还有蒸汽通道与汽轮机1连通,汽轮机1还有低压蒸汽通道经回热器9与蒸发器5连通之后分成两路——第一路与压缩机2连通和第二路与冷凝器4连通;冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器6还有热源介质通道与外部连通,汽轮机1连接压缩机2并传输动力。
(2)流程上,与图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:热源热交换器6排放的蒸汽流经回热器9吸热升温,之后进入核反应堆7吸热升温;汽轮机1排放的低压蒸汽流经回热器9和蒸发器5逐步放热降温,之后分别进入压缩机2升压升温和进入冷凝器4放热冷凝,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图3所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,它主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和回热器所组成;冷凝器4有冷凝液管路经升压泵3与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道经回热器9与热源热交换器6连通,压缩机2有蒸汽通道经回热器9与热源热交换器6连通,热源热交换器6还有蒸汽通道经核反应堆7与太阳能集热***8连通,太阳能集热***8还有蒸汽通道与汽轮机1连通,汽轮机1还有低压蒸汽通道经回热器9连通蒸发器5之后分成两路——第一路与压缩机2连通和第二路与冷凝器4连通;冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器6还有热源介质通道与外部连通,汽轮机1连接压缩机2并传输动力。
(2)流程上,与图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:蒸发器5和压缩机2分别排放的高压蒸汽流经回热器9吸热升温,之后进入热源热交换器6吸热升温;汽轮机1排放的低压蒸汽流经回热器9和蒸发器5逐步放热降温,之后分别进入压缩机2升压升温和进入冷凝器4放热冷凝,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图4所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,它主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***、回热器和第二回热器所组成;冷凝器4有冷凝液管路经升压泵3与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道经回热器9与热源热交换器6连通,压缩机2有蒸汽通道经回热器9与热源热交换器6连通,热源热交换器6还有蒸汽通道经第二回热器9和核反应堆7与太阳能集热***8连通,太阳能集热***8还有蒸汽通道与汽轮机1连通,汽轮机1还有低压蒸汽通道经第二回热器9和回热器9连通蒸发器5之后分成两路——第一路与压缩机2连通和第二路与冷凝器4连通;冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器6还有热源介质通道与外部连通,汽轮机1连接压缩机2并传输动力。
(2)流程上,与图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:蒸发器5和压缩机2分别排放的高压蒸汽流经回热器9、热源热交换器6和第二回热器10逐步吸热升温,之后进入核反应堆7吸热升温;汽轮机1排放的低压蒸汽流经第二回热器10、回热器9和蒸发器5逐步放热降温,之后分别进入压缩机2升压升温和进入冷凝器4放热冷凝,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图5所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,在图2所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将汽轮机1有低压蒸汽通道经回热器9与蒸发器5连通,调整为汽轮机1有蒸汽通道经回热器9与自身连通之后汽轮机1再有低压蒸汽通道与蒸发器5连通。
(2)流程上,与图2所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:太阳能集热***8排放的蒸汽进入汽轮机1降压作功,至一定程度之后流经回热器9放热降温,然后进入汽轮机1继续降压作功,再之后进入蒸发器5放热降温,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图6所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,在图3所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将汽轮机1有低压蒸汽通道经回热器9与蒸发器5连通,调整为汽轮机1有蒸汽通道经回热器9与自身连通之后汽轮机1再有低压蒸汽通道与蒸发器5连通。
(2)流程上,与图3所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:太阳能集热***8排放的蒸汽进入汽轮机1降压作功,至一定程度之后流经回热器9放热降温,然后进入汽轮机1继续降压作功,再之后进入蒸发器5放热降温,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图7所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,在图4所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将汽轮机1有低压蒸汽通道经第二回热器10和回热器9与蒸发器5连通,调整为汽轮机1有蒸汽通道经第二回热器10与自身连通之后汽轮机1再有低压蒸汽通道经回热器9与蒸发器5连通。
(2)流程上,与图4所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:太阳能集热***8排放的蒸汽进入汽轮机1降压作功,至一定程度之后流经第二回热器10放热降温,然后进入汽轮机1继续降压作功,再之后进入回热器9放热降温,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图8所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,它主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和供热器所组成;冷凝器4有冷凝液管路经升压泵3与热源热交换器6连通之后热源热交换器6再有蒸汽通道经核反应堆7与太阳能集热***8连通,压缩机2有蒸汽通道经核反应堆7与太阳能集热***8连通,太阳能集热***8还有蒸汽通道与汽轮机1连通,汽轮机1还有低压蒸汽通道连通供热器11之后分成两路——第一路与压缩机2连通和第二路与冷凝器4连通;冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器6还有热源介质通道与外部连通,供热器11还有被加热介质通道与外部连通,汽轮机1连接压缩机2并传输动力。
(2)流程上,与图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:冷凝器4的冷凝液流经升压泵3升压,流经热源热交换器6吸热升温和汽化,之后进入核反应堆7吸热升温,压缩机2排放的蒸汽进入核反应堆7吸热升温;汽轮机1排放的低压蒸汽流经供热器11放热降温,之后分别进入压缩机2升压升温和进入冷凝器4放热冷凝;被加热介质通过供热器11带走供热热负荷,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图9所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,它主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆和太阳能集热***所组成;冷凝器4有冷凝液管路经升压泵3与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道经热源热交换器6与核反应堆7连通,核反应堆7还有蒸汽通道通过中间端口与汽轮机1连通,压缩机2有蒸汽通道经热源热交换器6和核反应堆7与太阳能集热***8连通,太阳能集热***8还有蒸汽通道与汽轮机1连通,汽轮机1还有低压蒸汽通道与蒸发器5连通之后分成两路——第一路与压缩机2连通和第二路与冷凝器4连通;冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器6还有热源介质通道与外部连通,汽轮机1连接压缩机2并传输动力。
(2)流程上,与图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:冷凝器4的冷凝液流经升压泵3升压,流经蒸发器5吸热升温和汽化,流经热源热交换器6和核反应堆7逐步吸热升温,之后通过中间进汽端口进入汽轮机1降压作功;压缩机2排放的蒸汽流经热源热交换器6、核反应堆7和太阳能集热***8逐步吸热升温,之后进入汽轮机1降压作功;汽轮机1排放的低压蒸汽流经蒸发器5放热降温,之后分别进入压缩机2升压升温和进入冷凝器4放热冷凝,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图10所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,它主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和第二汽轮机所组成;冷凝器4有冷凝液管路经升压泵3与蒸发器5连通之后蒸发器5再有蒸汽通道与第二汽轮机12连通,第二汽轮机12还有低压蒸汽通道与蒸发器5连通,压缩机2有蒸汽通道经热源热交换器6和核反应堆7与太阳能集热***8连通,太阳能集热***8还有蒸汽通道与汽轮机1连通,汽轮机1还有低压蒸汽通道与蒸发器5连通,蒸发器5还有低压蒸汽通道分别与压缩机2和冷凝器4连通;冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器6还有热源介质通道与外部连通,汽轮机1连接压缩机2并传输动力。
(2)流程上,与图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:冷凝器4的冷凝液流经升压泵3升压,流经蒸发器5吸热升温和汽化,流经第二汽轮机12降压作功,之后进入蒸发器5;压缩机2排放的蒸汽流经热源热交换器6、核反应堆7和太阳能集热***8逐步吸热升温,流经汽轮机1降压作功,之后进入蒸发器5;低压蒸汽流经蒸发器5放热降温,之后分成两路——第一路进入压缩机2升压升温,第二路进入冷凝器4放热冷凝;汽轮机1和第二汽轮机12输出的功提供给压缩机2和外部作动力,或汽轮机1和第二汽轮机12输出的功提供给压缩机2、升压泵3和外部作动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图11所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,在图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将太阳能集热***8有蒸汽通道与汽轮机1连通,调整为太阳能集热***8有蒸汽通道与汽轮机1连通之后汽轮机1还有再热蒸汽通道经太阳能集热***8与自身连通。
(2)流程上,与图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:太阳能集热***8排放的蒸汽进入汽轮机1降压作功,至一定程度之后进入太阳能集热***8吸热升温,然后进入汽轮机1继续降压作功,汽轮机1排放的低压蒸汽提供给蒸发器5,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图12所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,在图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,增加第二升压泵和低温回热器,将冷凝器4有冷凝液管路与升压泵3连通调整为冷凝器4有冷凝液管路经第二升压泵13与低温回热器14连通,压缩机2增设抽汽通道与低温回热器14连通,低温回热器14再有冷凝液管路与升压泵3连通。
(2)流程上,与图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:冷凝器4排放的冷凝液流经第二升压泵13升压之后进入低温回热器14,与来自压缩机2的抽汽混合、吸热和升温,抽汽放热成冷凝液;低温回热器14的冷凝液流经升压泵3升压,之后进入蒸发器5吸热升温和汽化;汽轮机1排放的低压蒸汽流经蒸发器5放热降温,之后分成两路——第一路进入压缩机2升压升温,第二路进入冷凝器4放热冷凝;低压蒸汽进入压缩机2升压升温,至一定程度之后分成两路——第一路提供给低温回热器14,第二路继续升压升温之后进入热源热交换器6,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图13所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,在图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,增加新增蒸发器和新增扩压管,将汽轮机1有低压蒸汽通道与蒸发器5连通调整为汽轮机1有低压蒸汽通道经蒸发器5与新增蒸发器A连通,将蒸发器5有低压蒸汽通道分别与压缩机2和冷凝器4连通调整为新增蒸发器A有低压蒸汽通道分别与压缩机2和冷凝器4连通,将冷凝器4有冷凝液管路经升压泵3与蒸发器5连通调整为冷凝器4有冷凝液管路经升压泵3与新增蒸发器A连通之后新增蒸发器A再有湿蒸汽通道经新增扩压管B与蒸发器5连通。
(2)流程上,与图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:冷凝器4排放的冷凝液流经升压泵3升压,流经新增蒸发器A吸热升温、部分汽化并增速,流经新增扩压管B降速升压,之后进入蒸发器5吸收汽化;汽轮机1排放的低压蒸汽流经蒸发器5和新增蒸发器A逐步放热降温,之后分别进入压缩机2升压升温和进入冷凝器4放热冷凝,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
图14示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置是这样实现的:
(1)结构上,在图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,增加膨胀增速机15并取代汽轮机1,增加双能压缩机16并取代压缩机2,增加扩压管17并取代升压泵3。
(2)流程上,与图1所示的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:冷凝器4的冷凝液流经扩压管17降速升压,流经蒸发器5吸热升温和汽化,之后进入热源热交换器6吸热升温,双能压缩机16排放的蒸汽进入热源热交换器6吸热升温;太阳能集热***8排放的蒸汽流经膨胀增速机15降压作功并增速,膨胀增速机15排放的低压蒸汽流经蒸发器5放热降温,之后分成两路——第一路进入双能压缩机16升压升温并降速,第二路进入冷凝器4放热冷凝;膨胀增速机15输出的功提供给双能压缩机16和外部作动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,具有如下效果和优势:
(1)高温光热、核能以及与核能相近品位的常规热资源共用一体化热变功***,不同驱动能源的热变功***合三为一,节省热变功体系建设成本,性价比高。
(2)高温光热、核能和常规热资源之间,实现跨类型、跨品位携同,热力学完善度高。
(3)高温光热、核能和常规热资源提供驱动热负荷环节,温差损失小,热力学完善度高。
(4)常规热资源借助于核能发挥更大作用,显著提升核燃料转换为机械能的利用价值。
(5)核燃料借助于高温光热发挥更大作用,显著提升高温光热转换为机械能的利用价值。
(6)高水平发挥常规热资源动力应用价值,减少核能提供驱动热负荷过程中的温差不可逆损失;高水平发挥核能动力应用价值,减少高温光热提供驱动热负荷过程中的温差不可逆损失。
(7)驱动热负荷在单工质联合循环中实现分级利用,显著降低温差不可逆损失,热变功效率及热力学完善度高。
(8)常规热资源可用于或有助于降低联合循环升压比,提升循环工质流量,有利于构建大负荷光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
(9)利用工质特性,采用简单技术手段显著提升传热过程温差利用水平,提高热效率。
(10)提供多种回热技术手段,有效提升装置在负荷、性能指数、升压比等方面的协调性。
(11)结构简单,流程合理,方案丰富;提升能源合理利用水平,有利于扩展光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置的应用范围。
Claims (17)
1.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆和太阳能集热***所组成;冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(3)与蒸发器(5)连通之后蒸发器(5)再有蒸汽通道经热源热交换器(6)和核反应堆(7)与太阳能集热***(8)连通,压缩机(2)有蒸汽通道经热源热交换器(6)和核反应堆(7)与太阳能集热***(8)连通,太阳能集热***(8)还有蒸汽通道与汽轮机(1)连通,汽轮机(1)还有低压蒸汽通道与蒸发器(5)连通之后分成两路——第一路与压缩机(2)连通和第二路与冷凝器(4)连通;冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通,汽轮机(1)连接压缩机(2)并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机(1)连接压缩机(2)和升压泵(3)并传输动力。
2.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和回热器所组成;冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(3)与蒸发器(5)连通之后蒸发器(5)再有蒸汽通道与热源热交换器(6)连通,压缩机(2)有蒸汽通道与热源热交换器(6)连通,热源热交换器(6)还有蒸汽通道经回热器(9)和核反应堆(7)与太阳能集热***(8)连通,太阳能集热***(8)还有蒸汽通道与汽轮机(1)连通,汽轮机(1)还有低压蒸汽通道经回热器(9)与蒸发器(5)连通之后分成两路——第一路与压缩机(2)连通和第二路与冷凝器(4)连通;冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通,汽轮机(1)连接压缩机(2)并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机(1)连接压缩机(2)和升压泵(3)并传输动力。
3.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和回热器所组成;冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(3)与蒸发器(5)连通之后蒸发器(5)再有蒸汽通道经回热器(9)与热源热交换器(6)连通,压缩机(2)有蒸汽通道经回热器(9)与热源热交换器(6)连通,热源热交换器(6)还有蒸汽通道经核反应堆(7)与太阳能集热***(8)连通,太阳能集热***(8)还有蒸汽通道与汽轮机(1)连通,汽轮机(1)还有低压蒸汽通道经回热器(9)连通蒸发器(5)之后分成两路——第一路与压缩机(2)连通和第二路与冷凝器(4)连通;冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通,汽轮机(1)连接压缩机(2)并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机(1)连接压缩机(2)和升压泵(3)并传输动力。
4.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***、回热器和第二回热器所组成;冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(3)与蒸发器(5)连通之后蒸发器(5)再有蒸汽通道经回热器(9)与热源热交换器(6)连通,压缩机(2)有蒸汽通道经回热器(9)与热源热交换器(6)连通,热源热交换器(6)还有蒸汽通道经第二回热器(10)和核反应堆(7)与太阳能集热***(8)连通,太阳能集热***(8)还有蒸汽通道与汽轮机(1)连通,汽轮机(1)还有低压蒸汽通道经第二回热器(10)和回热器(9)连通蒸发器(5)之后分成两路——第一路与压缩机(2)连通和第二路与冷凝器(4)连通;冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通,汽轮机(1)连接压缩机(2)并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机(1)连接压缩机(2)和升压泵(3)并传输动力。
5.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在权利要求2或权利要求3所述的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将汽轮机(1)有低压蒸汽通道经回热器(9)与蒸发器(5)连通,调整为汽轮机(1)有蒸汽通道经回热器(9)与自身连通之后汽轮机(1)再有低压蒸汽通道与蒸发器(5)连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
6.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在权利要求4所述的光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将汽轮机(1)有低压蒸汽通道经第二回热器(10)和回热器(9)与蒸发器(5)连通,调整为汽轮机(1)有蒸汽通道经第二回热器(10)与自身连通之后汽轮机(1)再有低压蒸汽通道经回热器(9)与蒸发器(5)连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
7.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和供热器所组成;冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(3)与热源热交换器(6)连通之后热源热交换器(6)再有蒸汽通道经核反应堆(7)与太阳能集热***(8)连通,压缩机(2)有蒸汽通道经核反应堆(7)与太阳能集热***(8)连通,太阳能集热***(8)还有蒸汽通道与汽轮机(1)连通,汽轮机(1)还有低压蒸汽通道连通供热器(11)之后分成两路——第一路与压缩机(2)连通和第二路与冷凝器(4)连通;冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通,供热器(11)还有被加热介质通道与外部连通,汽轮机(1)连接压缩机(2)并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机(1)连接压缩机(2)和升压泵(3)并传输动力。
8.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆和太阳能集热***所组成;冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(3)与蒸发器(5)连通之后蒸发器(5)再有蒸汽通道经热源热交换器(6)与核反应堆(7)连通,核反应堆(7)还有蒸汽通道通过中间端口与汽轮机(1)连通,压缩机(2)有蒸汽通道经热源热交换器(6)和核反应堆(7)与太阳能集热***(8)连通,太阳能集热***(8)还有蒸汽通道与汽轮机(1)连通,汽轮机(1)还有低压蒸汽通道与蒸发器(5)连通之后分成两路——第一路与压缩机(2)连通和第二路与冷凝器(4)连通;冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通,汽轮机(1)连接压缩机(2)并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机(1)连接压缩机(2)和升压泵(3)并传输动力。
9.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,主要由汽轮机、压缩机、升压泵、冷凝器、蒸发器、热源热交换器、核反应堆、太阳能集热***和第二汽轮机所组成;冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(3)与蒸发器(5)连通之后蒸发器(5)再有蒸汽通道与第二汽轮机(12)连通,第二汽轮机(12)还有低压蒸汽通道与蒸发器(5)连通,压缩机(2)有蒸汽通道经热源热交换器(6)和核反应堆(7)与太阳能集热***(8)连通,太阳能集热***(8)还有蒸汽通道与汽轮机(1)连通,汽轮机(1)还有低压蒸汽通道与蒸发器(5)连通,蒸发器(5)还有低压蒸汽通道分别与压缩机(2)和冷凝器(4)连通;冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通,热源热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通,汽轮机(1)连接压缩机(2)并传输动力,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置;其中,或汽轮机(1)连接压缩机(2)和升压泵(3)并传输动力。
10.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在权利要求1-9所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将太阳能集热***(8)有蒸汽通道与汽轮机(1)连通,调整为太阳能集热***(8)有蒸汽通道与汽轮机(1)连通之后汽轮机(1)还有再热蒸汽通道经热源热交换器(6)与自身连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
11.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在权利要求1-9所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将太阳能集热***(8)有蒸汽通道与汽轮机(1)连通,调整为太阳能集热***(8)有蒸汽通道与汽轮机(1)连通之后汽轮机(1)还有再热蒸汽通道经核反应堆(7)与自身连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
12.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在权利要求1-9所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将太阳能集热***(8)有蒸汽通道与汽轮机(1)连通,调整为太阳能集热***(8)有蒸汽通道与汽轮机(1)连通之后汽轮机(1)还有再热蒸汽通道经太阳能集热***(8)与自身连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
13.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在权利要求1-9所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,将太阳能集热***(8)有蒸汽通道与汽轮机(1)连通,调整为太阳能集热***(8)有蒸汽通道与汽轮机(1)连通之后汽轮机(1)还有再热蒸汽通道经热源热交换器(6)、核反应堆(7)和太阳能集热***(8)与自身连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
14.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在权利要求1-13所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,增加第二升压泵和低温回热器,将冷凝器(4)有冷凝液管路与升压泵(3)连通调整为冷凝器(4)有冷凝液管路经第二升压泵(13)与低温回热器(14)连通,压缩机(2)增设抽汽通道与低温回热器(14)连通,低温回热器(14)再有冷凝液管路与升压泵(3)连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
15.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在权利要求1、5所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,增加新增蒸发器和新增扩压管,将汽轮机(1)有低压蒸汽通道与蒸发器(5)连通调整为汽轮机(1)有低压蒸汽通道经蒸发器(5)与新增蒸发器(A)连通,将蒸发器(5)有低压蒸汽通道分别与压缩机(2)和冷凝器(4)连通调整为新增蒸发器(A)有低压蒸汽通道分别与压缩机(2)和冷凝器(4)连通,将冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(3)与蒸发器(5)连通调整为冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(3)与新增蒸发器(A)连通之后新增蒸发器(A)再有湿蒸汽通道经新增扩压管(B)与蒸发器(5)连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
16.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在权利要求2-4、6所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,增加新增蒸发器和新增扩压管,将回热器(9)有低压蒸汽通道与蒸发器(5)连通调整为回热器(9)有低压蒸汽通道经蒸发器(5)与新增蒸发器(A)连通,将蒸发器(5)有低压蒸汽通道分别与压缩机(2)和冷凝器(4)连通调整为新增蒸发器(A)有低压蒸汽通道分别与压缩机(2)和冷凝器(4)连通,将冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(3)与蒸发器(5)连通调整为冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(3)与新增蒸发器(A)连通之后新增蒸发器(A)再有湿蒸汽通道经新增扩压管(B)与蒸发器(5)连通,形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
17.光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置,是在权利要求1-16所述的任一一款光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置中,增加膨胀增速机(15)并取代汽轮机(1),增加双能压缩机(16)并取代压缩机(2),增加扩压管(17)并取代升压泵(3),形成光热型多能携同联合循环蒸汽动力装置。
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