一种低温热源驱动产生动力的循环方法及其发电装置与流程

1.本发明涉及新能源应用技术领域，具体涉及一种低温热源驱动产生动力的循环方法及其发电装置。


背景技术：

2.在我国，应对环境问题提书了双碳目标，针对能源问题也作了新能源替代化石能源的战略部署。而与工业建设和人们生活息息相关的电力能源，在目前仍对化石能源存在很大的依赖，火力燃煤的排放给环境治理带来了很大压力。因此，新能源发电方式得到了高度重视，太阳能光伏发电正在大力发展，整体推进，但也存在着转换效率低，间歌性工作及电网有序消纳等问题。
3.太阳能热发电具有独特的优势，得益于我国的工业产业结构，太阳能集热热水的制备和廉价完善的熔盐储热装备都已形成了先进水平的产业，给太阳能热发电提供了先决条件。于是塔式、槽式、碟式聚焦型太阳能发电项目如雨后春笋，蓬勃发展。这种方式系统的工作介质为水、熔盐，将场地阳光聚焦到一点，产生450℃及以上高温，加热工作介质，获得高温高压水蒸汽，来推动汽轮发电机旋转实现发电目的，可以做到千万千瓦级的发电能力，但是投资大、建设至正常运营周期长，需要高温运行，属于朗肯循环工程项目级别，中高温太阳能利用范畴。
4.在太阳能低温热发电技术领域，有机朗肯循环发电系统又被重新重视。利用有机工质的低沸点特性代替水工质，在达到同样高温高压蒸汽的情况下，工作热源温度可以降低到100℃及以下，选择适宜的有机工质，60℃～80℃的工作热源温度也可以驱动设备正常发电，热源易得，又可以小型化，具有易普及、易推广，易复制的市场特性，容易实现千万千瓦级供电集群站的模式，解决我国电力能源问题。但是，有机朗肯循环发电系统的热利用率不高，热效率一般为7％～12％，阻碍了它的发展。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低温热源驱动产生动力的循环方法及其发电装置，以达到高效率、轻量化低温热源发电的目的。
6.一种低温热源驱动产生动力的循环方法，其特征在于，包括有气驱升压器、增压发生器、气体引射器、高压室、中压室、低压室、膨胀动力机；
7.所述的气驱升压器分为第一气驱升压器与第二气驱升压器，每个气驱升压器包括t型气缸体，t型活塞安装在t型气缸体内；所述的t型活塞在t型气缸体内移动时，将气缸体内空间分为高压区、泄压区和驱动区；在高压区中连接有两条管路，一条管路上设置有输出单向阀；另一条管路上设置有输入单向阀；在驱动区中连接有两条管路，一条为排气管，另一条为进气管；在第一气驱升压器与第二气驱升压器的泄压区中，连通有导通管；
8.所述的增压发生器分为第一增压发生器与第二增压发生器；每个增压发生器包括有壳体，在壳体内设置有加热盘管，且在壳体中填充换热工质；在每个增压发生器上连接有
回流单向阀、压力控制开关并设置有两处出气端口；且第一增压发生器与第二增压发生器中的加热盘管连通；
9.所述的高压室、中压室、低压室均为容积型结构；其中，高压室与中压室上分别设置一处进气端口和一处出气端口；低压室上设有两处排气进气端口、一处乏气进气端口以及一处引射气体出口；
10.所述的气驱升压器高压区中的输出单向阀互联后，接入高压室进气端口；膨胀动力机为做功未端设备，高压室的出气端口连接膨胀动力机进口，膨胀动力机出口连接低压室的乏气进气端口；
11.所述的气体引射器上设置有工作蒸汽进口，引射蒸汽进口和压缩蒸汽出口；
12.一增压发生器上的其一出气端口通过串联的供气电磁阀和阻止电磁阀与对应的一气驱升压器的驱动区上的进气口连接，两电磁阀的交点与引射器的工作蒸汽导管连接；工作蒸汽导管连接引射器的工作蒸汽进口；
13.增压器上的另一出气端口与对应的一气驱升压器中的高压区上的输入单向阀连接；
14.气驱升压器驱动区上的排气口通过排气电磁阀连接低压室排气进气端口；
15.低压室上的引射气体出口连接引射器的引射蒸汽进口，压缩蒸汽出口连接中压室的进气端口，中压室的出气端口连接管路，分别连接至增压发生器，且在管路中连接有回流单向阀；
16.通过a进b出，接通循环的热源水，电路控制使第二供气电磁阀、第二阻止电磁阀及第一排气电磁阀关断；同时，第一供气电磁阀、第一阻止电磁阀及第二排气电磁阀联动连通；在第二增压发生器内热水加热内部充填的有机工质，处于封闭升压状态，压力升高的气体一部分在其上部的第三蒸汽出气端口经第二输入单向阀进入第二气驱升压器的第二高压区储存；在第一增压发生器内，同样热水加热有机工质升压，压力升高的气体在其上部第二蒸气出气端口经连通状态的第一供气电磁阀后，一部分经引射器工作蒸汽导管提供给引射器的工作蒸汽，另一部分经过连通状态的第一阻止电磁阀进入第一气驱升压器的第一驱动区，推动第一活塞左移，第一泄压区内的气体通过导管进入第二气驱升压器的第二泄压区，与进入第二高压区的气体压力共同推动第二t型活塞左移，第一高压区内介质经过第一输出单向阀输出给高压室；第二驱动区内的气体靠压差在第二排气口经连通状态的第二排气电磁阀及低压室的第二排气进气端口进入低压室中；
17.进入高压室的高压气体在高压室出气端口输送给膨胀动力机进口进入膨胀机做功；做功后的乏气由膨胀动力机出口排出，靠压差经低压室的乏气进气端口进入低压室中；
18.获得工作蒸汽的引射器工作，引吸低压室内进入的第二气驱升压器的排气和来自膨胀动力机的乏气，保持低压室的低压状态；压缩后的中压气体由压缩蒸汽出口经中压室进气端口，进入中压室，缓冲稳压后经中压室出气端口输出经第二回流单向阀，第一回流单向阀分别供给第二增压发生器和第一增压发生器补充气体状态的有机工质，构成有机工质的循环；
19.当处于封闭升压状态的第二增压发生器的第二压力控制开关检测到内部达到预定压力时，第二控制开关动作，使两组电磁阀切换导通状态，循环持续进行。
20.进一步的，所述的换热工质为有机工质r 134a。
21.同时，本发明还提供了基于上述循环方法的发电装置，其特征在于，在膨胀动力机上机械联接有发电机。
22.本发明的工作原理及有益效果：
23.利用有机工质的低沸点特性，使用低温热水加热便可得到高温高压蒸汽，较高压力的蒸汽推动膨胀动力机做功产生动力，可以带动发电机达到低温热能发电的目的。本发明与常规循环不同，不对膨胀机做功后的乏气进行冷凝为液体的处理，仍以气体状态参与回流循环，整个循环不向系统外排放热量。因此，减小了发生器内加热工质的热源补充，提高了系统热效率；无需增加冷凝器件设备，减小了系统造价，同时省去了常规循环用于冷凝工质的冷却水，使用更方便。该循环的发电装置实现了低成本、小型化、低温热水高效发电的目的。
附图说明
24.图1为本发明的工作原理图；
25.图中：高压室1，高压室进气端口102、高压室出气端口101，第一气驱升压器2，第一t型气缸体201，第一t型活塞202，第一高压区21，第一泄压区 22，第一驱动区23，，第一输出单向阀203，第一输入单向阀204，第一排气口 205，第一进气口206，第二气驱升压器3，第二t型气缸体301，第二t型活塞 302，第二高压区31，第二泄压区32，第二驱动区33，第二输出单向阀303，第二输入单向阀304，第二排气口305，第二进气口306，导通管4，第一增压发生器6，第一壳体63，第一热水加热盘管61，第一蒸气出气端口601，第二蒸气出气端口602，第一压力控制开关63，第一回流单向阀62；第二增压发生器5，第二壳体53，第二热水加热盘管51，第二回流单向阀52，第三蒸气出气端口501，第四蒸气出气端口502，第二压力控制开关53，热水导管56，低压室7，第一排气进气端口702，第二排气进气端口703，一处乏气进气端口709，引射气体出口708；气体引射器8，工作蒸汽进口81，引射蒸汽进口82，压缩蒸汽出口83，膨胀动力机9，膨胀动力机进口901，膨胀动力机出口902，中压室11，中压室出气端口1101，中压室进气端口1102，工作蒸汽导管12，第一供气电磁阀2a，第二供气电磁阀3a，第一阻止电磁阀8a，第二阻止电磁阀8b，第一排气电磁阀2b，第二排气电磁阀3b。
具体实施方式
26.下面通过具体实施方式对本发明技术方案做进一步的解释说明。
27.一种低温热源驱动产生动力的循环方法，其特征在于，包括有气驱升压器、增压发生器、气体引射器8、高压室、中压室、低压室、膨胀动力机；
28.所述的气驱升压器分为第一气驱升压器2与第二气驱升压器3，每个气驱升压器包括t型气缸体，t型活塞安装在t型气缸体内；所述的t型活塞在t型气缸体内移动时，将气缸体内空间分为高压区、泄压区和驱动区；t型活塞在对应的t型气缸体内可以往复自由移动，两边气体临界面面积不等，利用大面积活塞端的低压气体驱动而产生小面积活塞端的高压气体输出；在高压区中连接有两条管路，一条管路上设置有输出单向阀；另一条管路上设置有输入单向阀；在驱动区中连接有两条管路，一条为排气管，另一条为进气管；
29.其中，第一气驱升压器2中，为第一t型气缸体201，第一t型活塞202以及第一高压区21，第一泄压区22和第一驱动区23；第一高压区21上连接有第一输出单向阀203和第一输
入单向阀204，第一驱动区23上没有为第一排气口205与第一进气口206；
30.第二气驱升压器3中，为第二t型气缸体301、第二t型活塞302以及第二高压区31、第二泄压区32和第二驱动区33；第二气驱升压器3的高压区31上连接有第二输出单向阀303和第二输入单向阀304；第二驱动区33上设有第二排气口305与第二进气口306；
31.在第一气驱升压器2与第二气驱升压器3的泄压区中，连通有导通管4；
32.所述的增压发生器分为第一增压发生器6与第二增压发生器5，交替运行；每个增压发生器包括有壳体，在壳体内设置有加热盘管，且在壳体中填充换热工质；在每个增压发生器上连接有回流单向阀、压力控制开关并设置有两处出气端口；且第一增压发生器6与第二增压发生器5中的加热盘管连通；
33.其中，第一增压发生器6中，为第一壳体63，第一热水加热盘管61，第一增压发生器6的上部设有第一蒸气出气端口601和第二蒸气出气端口602和第一压力控制开关63，下部连接有第一回流单向阀62；
34.第二增压发生器5中，为第二壳体53，第二热水加热盘管51，第二增压发生器5的上部设有第三蒸气出气端口501和第四蒸气出气端口502及第二压力控制开关53，下部连接有第二回流单向阀52；
35.第二热水加热盘管51和第一热水加热盘管61，由热水导管56于中间连接，第二热水加热盘管51上的a端口为热水进口，第一热水加热盘管61上的b端口为热水出口；
36.所述的高压室1、中压室11、低压室7均为容积型结构，起缓冲和稳压作用；其中，高压室1与中压室11上分别设置一处进气端口和一处出气端口，高压室1中为高压室进气端口102、高压室出气端口101；中压室11中为中压室进气端口1102和中压室出气端口1101；低压室7上设有第一排气进气端口702 与第二排气进气端口703、一处乏气进气端口709以及一处引射气体出口708；
37.气驱升压器高压区中的输出单向阀互联后，接入高压室1的高压室进气端口102；膨胀动力机9为做功未端设备，高压室出气端口101连接膨胀动力机进口901，膨胀动力机出口902连接低压室7的乏气进气端口709；
38.所述的气体引射器8上设置有工作蒸汽进口81，引射蒸汽进口82和压缩蒸汽出口83；
39.一增压发生器上的其一出气端口通过串联的供气电磁阀和阻止电磁阀与对应的一气驱升压器的驱动区上的进气口连接，两电磁阀的交点与引射器的工作蒸汽导管连接；工作蒸汽导管连接引射器的工作蒸汽进口；
40.具体的：第一增压发生器6上部的第二出气端口602通过串联的第一供气电磁阀2a和第一阻止电磁阀8a与第一气驱升压器2中的第一驱动区23上的第一进气口206连接，两电磁阀的交点与引射器8的工作蒸汽导管12连接；
41.所述第二增压发生器5上部的第四出气端口502通过串联的第二供气电磁阀3a和第二阻止电磁阀8b与第二气驱升压器3中的第二驱动区33上的第二进气口306连接，两电磁阀的交点与引射器8的工作蒸汽导管12连接；
42.工作蒸汽导管12连接引射器8的工作蒸汽进口81；
43.增压器上的另一出气端口与对应的一气驱升压器中的高压区上的输入单向阀连接；
44.具体的，所述第一增压发生器6上的第一出气端口601与一端连接着第一气驱升压器2的第一高压区21上的第一输入单向阀204的另一端连接；第二增压器5上的第三出气端口501与一端连接着第二气驱升压器3中的第二高压区 31上的第二输入单向阀304的另一端连接；
45.气驱升压器驱动区上的排气口通过排气电磁阀连接低压室7排气进气端口；具体的，所述第一气驱压器2的第一驱动区23上的第一排气口205通过排另一气电磁阀连接第一排气进气端口702；第二气驱升压器3中的第二驱动区33上的第二排气口305通过排气电磁阀3b连接第二排气进气端口703；
46.低压室7上的引射气体出口708连接引射器8的引射蒸汽进口82，压缩蒸汽出口83连接中压室进气端口1102，中压室出气端口1101连接管路，分别连接至增压发生器，且在管路中连接有回流单向阀；
47.为维持低压室内的低压状态，需将排入的两个气驱升压器的排气和来自膨胀动力机9的乏气及时排出，通过低压室7上的引射气体出口708连接引射器8 的引射蒸汽进口82，被引射器8引吸，在引射器8内，经工作蒸汽进口81进入的较高压力的工作蒸汽引吸来自低压室7内的低压气体，在压缩蒸汽出口83输出中温中压气体，经中压室进气端口1102，进入中压室11.缓冲稳压后由中压室出气端口1101输出，通过连接着的第一回流单向阀62、第二回流单向阀52，分别供给第一增压发生器6，第二增压发生器5补充有机工质r 134a。，继续加热升压，构成有机工质的整个系统循环。
48.工作时，通过a进b出，接通循环的热源水，电路控制使第二供气电磁阀 3a、第二阻止电磁阀8b及第一排气电磁阀2b关断；同时，第一供气电磁阀2a、第一阻止电磁阀8a及第二排气电磁阀3b联动连通；在第二增压发生器5内热水加热内部充填的有机工质，处于封闭升压状态，压力升高的气体一部分在其上部的第三蒸汽出气端口501经第二输入单向阀304进入第二气驱升压器3的第二高压区31储存；在第一增压发生器6内，同样热水加热有机工质升压，压力升高的气体在其上部第二蒸气出气端口602经连通状态的第一供气电磁阀2a 后，一部分经引射器8工作蒸汽导管12提供给引射器8的工作蒸汽，另一部分经过连通状态的阻止电磁阀8a进入第一气驱升压器2的第一驱动区23，推动第一活塞202左移，第一泄压区22内的气体通过导管4进入第二气驱升压器3的第二泄压区32，与进入第二高压区31的气体压力共同推动第二t型活塞302左移，两活塞都向左移动产生的结果是：
49.①
第一气驱升压器2内的第一驱动区23内的大面积活塞端的低压驱动产生第一高压区21内小面积活塞端的高压，经过第一输出单向阀203输出给高压室 1；
50.②
第二气驱升压器3内的第二驱动区33内的气体靠压差在第二排气口305 经连通状态的第二排气电磁阀3b及低压室7的第二排气进气端口703进入低压室7中；
51.在这个过程中，进入高压室1的高压气体在高压室出气端口101输送给膨胀动力机进口901进入膨胀机9做功达到产生动力的目的；做功后的乏气由膨胀动力机出口902排出，靠压差经低压室7的乏气进气端口709进入低压室7 中；
52.获得工作蒸汽的引射器8工作，引吸低压室7内进入的第二气驱升压器3 的排气和来自膨胀动力机9的乏气，保持低压室7的低压状态。压缩后的中压气体由压缩蒸汽出口83经中压室进气端口1102，进入中压室11，缓冲稳压后经中压室出气端口1101输出经第二回流单向阀52，第一回流单向阀62分别供给第二增压发生器5和第一增压发生器6补充气体状
态的有机工质，构成有机工质的循环。
53.当处于封闭升压状态的第二增压发生器5的第二压力控制开关53检测到内部达到预定压力时，第二控制开关53动作，使两组电磁阀切换导通状态，此时，电磁阀门第二供气电磁阀3a，第二阻止电磁阀8b，第一排气电磁阀2b打开连通；电磁阀第一供气电磁阀2a，第一阻止电磁阀8a，第二排气电磁阀3b联动关断。具有预定压力的气体在第四蒸气出气端口502经第二供气电磁阀3a，一部分进入导管12输送给引射器8的工作蒸汽进口81提供引射器工作蒸汽，另一部分经过连通状态的第二阻止电磁阀8b进入第二气驱升压器3的第二驱动区 33，推动第二t型活塞302右移；第二泄压区32内的气体通过导管4被排入第一气驱升压器2的第一泄压区22推动第一t型活塞202右移，第一驱动区23 内的气体通过连通的第一排气电磁阀2b靠压差排入低压室7中；储存在第二气驱升压器3的第二高压区31内气体，获得高压，经第二输出单向阀303输送给高压室1，继续供给膨胀动力机9高温高压蒸汽连续输出动力。同时，第一气驱升压器2的第一高压区21经过第一输入单向阀204抽吸来自第一增压升压器6 内的气体，第一增压升压器6的气体由第一回流单向阀62补充中压室11内的中压气体储存，然后第一增压发生器6进入封闭加热升压状态；引射器8依旧工作，保持低压室7内的低压状态和中压室11内的充足回流气体。
54.再当第一增压发器6的第一压力控制开关63检测到内部压力达到预定压力时，切控电磁阀导通状态，使电磁阀第二供气电磁阀3a，第二阻止电磁阀8b，第一排气电磁阀2b关断，第一供气电磁阀2a，第一阻止电磁阀8a，第二排气电磁阀3b联动打开联通；重复上述动作，第二增压发生器5与第一增压发生器 6交替运行，实现连续高压输出，使膨胀动力机连续输出动力。
55.实施例2
56.同时，本发明还提供了上述低温热源驱动产生动力的循环方法的发电装置，其特征在于，在膨胀动力机上机械联接有发电机。