专利名称：将热转化成有用能量的制作方法
技术领域：
本发明涉及将热能(例如有毒物和/或腐蚀性燃料例如城市拉圾的燃烧产生的热或地热流体中的热量)转化成有用能量(例如机械能或电能)。
在燃料燃烧过程中会产生有毒物和/或腐蚀性烟气，为防止锅炉管子的迅速腐蚀，需保持管子的温度低于某一值，一般是靠沸水在这些管内循环结果产生饱和和或稍为过热的蒸汽来达到这一效果的。通常使蒸汽在蒸汽透平中膨胀以产生有用能量。然而，因为这种蒸汽一般是饱和的或稍稍过热，基膨胀使透平在温蒸汽区做功，这样极大降低了蒸汽透平的效率和寿命。由于蒸汽透平不能在蒸汽温度超过12-13％的状态下运行，因此常常需要在膨胀的中间停止膨胀并进行汽水分离，却除液体，然后再进一步膨胀。
如美国专利5440882中所述的，也可从含有蒸汽和盐液的地热流体中获取有用能量。
一方面，本发明的总体特征是，利用主流体(例如蒸汽)的多级膨胀、通过利用主流体的热量对在分离的封闭回路中多组分工质的加热以及利用多组分工质的膨胀，将主流体中的热转化成有用能量。蒸汽态的主流体在第一级膨胀器中膨胀，获得有用能量并生成部分膨胀后主流体流，然后将部分膨胀后主流体流分离成液体和蒸汽部分并分流成蒸汽流(在第二级膨胀器中膨胀)和另一主工质流(用于加热多组分工质流)。
在较佳实施例中，废的多组分工质(已被膨胀过)在冷凝器中冷却并通过同流热交换器，在此，废的多组分工质释放的热用于同流地加热冷凝后多组分工质。主流体可由锅炉加热或者是地热流体中的蒸汽。
另一方面，本发明总体特征是利用两个封闭回路将热转化成有用能量。一个封闭回路中包含主工质，它由外热源加热(例如燃烧腐蚀性或有燃料的锅炉)，然后被分流成两股工质流。第一工质流膨胀并获得有用能量(例如在透平中)，第二工质流用在第一热交换器中加热在第二闭合回路中的多组分工质，然后加热后的多组分工质地膨胀以进一步获得有用能量(例如在第二透平中)。
在较佳实施例中，第一工质流被分流成两股工质流，一股是蒸汽流，它用于膨胀以获取有用能量，两股附加工质流也用来在另外两个热交换器中加热多组分工质。
另一方面，本发明的总体特征是一个动力系统，该系统将包含蒸汽和盐液的地热流体中的在转化成有用能量。蒸汽从盐液中分离并膨胀，蒸汽中的热用来在第一热交换器中加热在分离的封闭回路中的多组分工质。被分离后的盐液用来在第二热交换器中进一步加热多组分工质，然后从系统中排出。然后，多组分工质膨胀的进一步获得有用能量。
在较佳实施例中，废的多组分工质在冷凝器中冷凝并通过再生热交换器，在此，从废的多组分工质中释放的热用于同流地加热被冷凝器冷凝后的多组分工质。在第一热交换器中加热多组分工质的热量从已经膨胀并被分流成两股工质流的蒸汽中获得。一股工质流量是蒸汽，它膨胀并获得有用配量，另一股工质流通过第一热交换器，之后被节流并与膨胀后工质流再结合。
本发明的其它优点和特性通过以下对特定实施例和权利要求的描述中将看得更加清楚。
图1是本发明一个实施例的示意图，其中热量是从燃料燃烧中获取的。
图2是本发明第二个实施例的示意图，其中热量是从含有蒸汽和盐液的地热流体中获取的。
参照图1，设备110用于将热转化成机械能。设备110包括第一和第二闭合回路112、114。回路112包括作为主工质的水。回路114包括作为多组分工质的水/氨混合物。具有多组分工质的系统在Alexander I.Kalina的美国专利4,346,561；4,489,563；4,548,043；4,586,340；4,604,867；4,732,005；4,763,480；4,899,545；4,982,568；5,029,444；5,095,708；5,440,882；5,450,821，和序列号为08/283091，08/546419申请中有所描述，它们在此作为参考资料。
在闭合回路112中，具有56点参数的冷凝液体水通过管水送入锅炉116，该锅炉燃烧腐蚀性和/或有的燃料。水在锅炉116的管子中沸腾，产生具有51点参数的干饱和蒸汽。51点参数的蒸汽分成各自为41点和52点参数的第一、第二主蒸汽流。41点参数的蒸汽流送入蒸汽透平ST-1的第一级，该级作为第一膨胀器，蒸汽在此膨胀至中间压力，产生能量，以42点参数离开ST-1。这股已变温的蒸汽送入分离器/分流器118中的分离器S中，在此，将膨胀后的第一主蒸汽流中的液体从蒸汽中分离出去。具有43点参数的部分分离后蒸汽构成第三主蒸汽流，它被送入蒸汽透平的第二级ST-2(第二膨胀器)。离开分离器S的其余蒸汽和所有液体结合并产生具有45点参数的第四主工质流。具有43点(见上文)参数的第三主蒸汽流在蒸汽透平的第二级ST-2中膨胀，产生热量，成为44点参数。结果，形成分别具有52，44和45点参数的饱和的或湿蒸汽的第二、第三和第四主工质流。52点参数的第二主工质流具有最高压力和温度。44点参数的第四主蒸汽流具有中间压力和温度。44点参数的第三主工质流具有最低压力和温度。52点参数的第二主汽流进入热交换器HE-1，在此它被冷凝并过冷，释放热量并以54点参数离开HE-1。45点参数的第四主工质流中蒸汽进入第二热交换器HE-2，在此，它被冷凝，过冷，释放热量并以46点参数离开HE-2。然后由泵P-2将第四主工质流加压至与54点(见上)参数的第二主汽流相同的压力，使其成为50点参数。44点参数的第三主工质流中蒸汽进入第三热交换器HE-3，在此，它被冷凝、过冷，释放热量并以48点参数离开热交换器HE-3。然后由泵P3将第三主工质流加压至与54点和50点(见1)参数的第二、第四主工质流相同的压力，使其成为49点参数。之后，分别具有54点、49点和50点参数的第二、第三和第四主工质流混合以产生55点参数的工质流，该工质流由泵P-4加压至所需的压力，得到56点参数(见上)，然后进入锅炉116。
在第二闭合回路114中，具有14点参数的全冷凝多组分工作流体(工质)由泵P-1加至所需压力，成为21点参数。然后，21点参数的多组分工质流流过第四热交换器HE-4，在此它被加热成为60点参数。60点工质的状态最好是饱和液。然后60点参数的多组分工质流通过回流的第五热交换器HE-5，在此它被部分气化，成为62点参数。然后62点参数的工质流进入第三热交换器HE-3(见上)。在此，它被释在第三热交换器HE-3中的热进一步加热并气化，成为66点参数。66点参数的工质流进入第二热交换器HE-2，在此，它被释放放在第二热交换器HE-2中的热进一步加热并完全气化。离开热交换器HE-2的68点参数(最好为饱和气)的多组分工质流进入第一热交换器HE-1，在此被释放在热交换器HE-1中的热过热，并以30点参数离开HE-1。30点参数的多组分工质流通过工质透平WFT(第二膨胀器)，在此被膨胀，产生能量，成为36点参数的废多组分工质流离开WFT。36点参数的废多组分工质流通过同流热交换器HE-5，在此被冷却并部分冷凝，释放热量(见上)，以38点参数离开HE-5。之后，38点参数的多组分工质流进入同流热交换器HE-4，在此被进一步冷却并冷凝，释放热量(见上)，以29点参数离开HE-4。具有29点参数的部分冷凝的多组分工质流通过冷凝器HE-6，在此被冷却水流或冷却空气流23-24全部冷凝，成为14点参数。
上述过滤所有关键点的所有具体参数列于表1。
装置110有效地转化了有毒的和腐蚀性燃料燃烧所产生的热。所建议的图1系统的性能概况列于表2，它表明净热效率为28.14％。在蒸汽直接膨胀的传统系统中，同51点相同参数的蒸汽离开锅炉可产生21％的净效率。因此图1系统将热转换和发电效率提高了33％。
参考图2，所显示的动力系统210是用来对含蒸汽和盐液的地热流体中的热加以利用。高的含盐量限制了它可被实际冷却的程度，导致其在某些方面与有腐蚀性和有燃料利用的图1系统有相似的情况。状态的相似性使一些相同的原理可在地热流体动力系统210中应用。
在地热流体动力系统210中，具有151点参数的包含蒸汽和矿物盐的地热流体进入分离器S-1，在此被分离成141点参数的饱和蒸汽流和152点参数的含盐液体流，141点参数的蒸汽流进入高压蒸汽透平ST-1，在此被膨胀至中间压力，成为142点参数。142点参数的蒸汽是湿蒸汽，进入分离/分离装置212的分离器S-2中，在此，膨胀后蒸汽中的液体从蒸汽中分离出去并分离成具有143点参数的第一工质流和具有146点参数的第二工质流。从分离器S-2出来的蒸汽分别被分为143点和145点参数的两个支流。然后，第一工质流(143点参数的蒸汽)进入低压蒸汽透平ST-2，在此被膨胀至低压并产出有用能量。高压蒸汽透平ST-1和低压蒸汽透平ST-2分别是蒸汽的第一和第二级膨胀器。在低压透平ST-2中膨胀后，第一工质流成为144点参数。145点参数的蒸汽流同从分离器S-2中分离出的液体混合生成146点参数的第二工质流。第二工质流通过第一热交换器HE-1，在此被冷凝并过冷，以148点参数离开该热交换器。然后148点参数的冷凝液的蒸汽在节流阀TV处被节流至与来自ST-2的144点参数的工质流相同的压力，并与该工质流混合。混合结果是形成149占参数的部分冷凝蒸汽流。149点参数的工质流通过蒸汽冷凝器HE-6，在此被冷却水或冷却空气冷却并合部冷凝，形成150点参数。然后冷凝后工质流从系统210中排出。
从分离器S-1中去除的液体盐具有152点参数(见上)，它通过第二热交换器HE-2，在此被冷却成为154点参数。从热交换器HE-2的盐液中释放出的热传给下面将描述的双循环的工质。冷却后的盐液以可接受的温度从系统210中排走。
具有114点参数的完全被冷凝了的双循环工质被泵P-1加压成为121点参数。然后121点参数的工质流通过同流热交换器HE-3，在此被加热成为160点参数。160点参数的工质状态最好是饱和液。之后160点参数的工质流通过热交换器HE-4，在此被部分沸腾成为166点参数。随后166点参数的工质流通过第一热交换器HE-1，在此被从分离器/分流器212来的第二工质流释放的热加热并冷却气化，以168点参数离开热交换器HE-1。168点参数的多组分工质通过第二热交换器HE-2，在此被冷却液体地热盐释放的热过热。在热交换器HE-1中加热后，工质成为130点参数，进入工质透平WFT。在透平WFT中，工质被膨胀作功成为136点参数。然后136点参数的废多组分工质通过同流热交换器HE-4，在此被部分冷凝以138点参数离开热交换器。释放在热交换器HE-4中的热被用作工质的初始蒸发(160和166点之间)。然后，138点参数的工质通过热交换器HE-3，在此被进一步冷凝，成为129点参数。释放在热交换器HE-3中的热用于以上描述的工质来流的预热(121和160点之间)。129点参数的工质流接着进入冷凝器HE-5，在此被冷却水或冷却空气全部冷凝成为114点参数，该工质循环完成。
在动力系统210中，在透平第二级(ST-2)后的蒸汽冷凝放出的热没有用来加热和蒸发双循环中的工质(如图1中的系统110)，而是排放至环境中。这是因为该热量温度很低，不可能用于作功。
图2中的动力系统210，用于地热能源的利用，与常规系统相比提高效率近30％。在常规系统中，蒸汽被完全膨胀至可能的最低压力，并将液体节流使其产生附加蒸汽，该蒸汽也膨胀至可能的最低压力。
动力系统210中的所有工质流在各关键点的参数示于表3。该系统的运行概况示于表4。
上述系统110，210都采用了蒸汽的多级膨胀，蒸汽用作热源，利用冷凝放热使闭合双循环中的多组分工质加热和蒸发。在这两种情况下，双循环中的多组分工质是至少两种成份的混合物。多组分工质中成份的组成应该是这样的使膨胀后工质的初始冷凝温度高于膨胀前同样工质的初始沸腾温度。这就又能提供使来流工质同流换热的初始沸腾。
本发明的其它实施例在所附权利要求的范围内，例如，在图1所示的系统中，用作热源的可以不是蒸汽而是蒸汽和液体的混合物，并使用冷却该液体所释放的热来使双介质循环的工质过热。
表1# PpsiA X T°FH BUT/Ib G/G30 流量Ib/hr 相14 115.93 .7338 86 -15.96 1 93,701饱和液21 534 .7338 87.46-13.64 1 93,701液10°29 116.23 .7338 160.12 375.03 1 93,701湿.420330 495 .7338 590 974.33 1 93,701气237°36 117.53 .7338 354.53 851.83 1 93,701气9°37 116.83 .7338 257.18 796.41 1 93,701饱和气38 116.53 .7338 201.10 497.89 1 93,701湿.300141 1529.67 蒸汽599 1166.81 .6106 57,213饱和气42 664 蒸汽497.37 1116.46 .6106 57,213湿.1243 664 蒸汽497.37 1202.61 .4137 38,767饱和气44 161.13 蒸汽364.16 1109.19 .4137 38,767湿.100945 664 蒸汽497.37 935.26 .1969 18,446湿.372446 664 蒸汽497.37 484.38 .1969 18,446饱和液48 146.13 蒸汽277.12 246.23 .4137 38,767液79°49 1514.67 蒸汽280.20 252.05 .4137 38,767液317°50 1514.67 蒸汽501.26 488.66 .1969 18,446液96°51 1529.67 蒸汽599 1166.81 .7064 66,186饱和气52 1529.67 蒸汽599 1166.81 .0958 8,973 饱和气54 1514.67 蒸汽497.37 484.13 .0958 8,973 液100°55 1514.67 蒸汽374.55 349.45 .7064 66,186液223°56 1559.67 蒸汽374.66 349.63 .7064 66,186液227°60 524 7338195.70 109.22 1 93,701饱和液61 519 7338251.78 407.74 1 93,701湿.472362 514 7338268.12 463.16 1 93,701湿.402966 509 7338355.16 820.19 1 93,701饱和气68 502 7338488.37 908.95 1 93,701气134°23 ·空气68 8.75 64.1617 6,012,00424 ·空气93.0814.8454.1617 6,012,004
表2运行概况 KCS23给蒸汽锅炉的热 15851.00kW577.22BTU/lb排走的热10736.96kW390.99BTU/lb透平膨胀功 5269.74kW 191.90BTU/lb毛电输出4900.86kW 178.47BTU/lb循环泵功率 166.12kW 6.05BTU/lb冷风扇 139.98kW 5.10BTU/lb电厂净输出 4594.76kW 167.32BTU/lb毛循环效率 29.87％净热效率28.99％第一定律效率33.25％第二定律效率68.22％第二定律最大值 48.73％透平直流率 11771.21BTU/kWh水-氨流率 93700.80 lb/hr
表3# PpsiA XT°F H BUT/Ib G/G30 流量Ib/hr相14 130.95 .7102 96.80-9.16 1 394,231饱和液21 614.50 .7102 98.22-6.81 1 394,231液116i29 131.25 .7102 176.70 384.011 394,231湿.432830 588.50 .7102 404.60 858.491 394,231气32i36 132.55 .7102 262.96 758.471 394,231湿.057538 131.55 .7102 217.40 513.951 394,231湿.305341 276.62 蒸汽 410 1202.84 .8152 321,274饱和气42 52.40 蒸汽 284 1096.43 .8152 321,274湿.085443 52.40 蒸汽 284 1175.14 .6673 263,089饱和气44 2.50蒸汽 134.29 1009.19 .6673 263,089湿.108345 52.40 蒸汽 284 1175.14 .0783 30,852 饱和气46 52.40 蒸汽 284 741.16.1478 58,285 湿.470748 52.40 蒸汽 262.95 232.04.1478 58,285 液21i49 2.50蒸汽 134.29 868.24.8152 321,374湿.246850 2.50蒸汽 143.29 102.05.8152 321,374饱和液51 ·盐液 410 385.563.2336 1,274,77354 ·盐液 284 257.043.2336 1,274,77360 599.50 .7102 212 123.121 394,231饱和液66 594.50 .7102 257.55 367.641 394,231湿.55768 589.50 .7102 278.60 442.911 394,231湿.455923 ·水 87.8055.80 24.6244 9,707,68459 ·水 132.85 100.858.7270 3,440,44258 ·水 127.09 95.09 15.8974 6,267,24224 ·水 129.13 97.13 24.6244 9,707,684
表4输入热 151693.12kW1312.93BTU/lb排走热 117591.11kW1017.77BTU/lb透平焓降 34373.80kW 297.51BTU/lb透平功率 33514.45kW 290.07BTU/lb给水泵在H2.35的率288.77kW 2.50BTU/lb给水十二冷却泵功率 632.05kW 5.47BTU/lb净功率 32882.40kW 284.60BTU/lb毛输出 33514.45kWe循环输出 33225.68kWe净输出 32882.40kWe净热效率 21.68％第二定律限制 30.80％第二定律效率 70.37％盐份消耗率 38.77lb/kW hr功率输出率 25.79Watt hr/lb
权利要求
1.一种将热转化成有用能量的方法，包括在第一级膨胀器中膨胀蒸汽态的主流体以获取有用能量并生成包含蒸汽和液体成份的部分膨胀后主流体流，将所述的部分膨胀后主流体流分离成液体和蒸汽成份并将所述的流体流分流成一般蒸汽流和另一股包含液体的主工质流，在第二级膨胀器中膨胀所述的蒸汽流以获取有用能量，在主交换器中利用所述部分膨胀后主流体流释放的热加热在分开的闭合回路中的多组分工质，在所述分开的闭合回路中的另一膨胀器中膨胀所述的多组分工质以获得有用能量并生成废的多组分工质。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述的的多组分工质在冷凝器中冷凝并流过同流热交换器，在此废的多组分工质释放的热用来同流地加热经所述冷凝器冷凝后的所述多组分工质。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述的蒸汽态主流体是水蒸汽。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述的水蒸汽是通过在锅炉中加热在主闭合回路中的所述主流体而产生的。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述的加热包括燃烧腐蚀性或有毒燃料。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述的蒸汽态主流体被分流成在所述第一级膨胀器中膨胀的第一主工质流和用于进一步加热膨胀前的所述多组分工质的第二主工质流。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述的另一股主工质流用于在所述的主热交换器加热多组分工质之前加热所述的多组分工质。
8.如权利要求3所述的方法，其中所述的蒸汽态主流体从地热流体中获得。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括将所述蒸汽与地区流体中的盐液分离，利用所述盐液进一步加热膨胀前的多组分工质。
10.一种将热转化成有用能量的装置，包括第一级膨胀器，蒸汽态主轴体在其中膨胀以获得有用能量并生成包含蒸汽和液体成份的部分膨胀后主流体流，分离/分流器，将来自所述的第一级膨胀器的所述的部分膨胀后主流体流分离成液体和蒸汽成份并将所述的流体流分流成蒸汽流和另一包含液体的主工质流，第二级膨胀器，来自所述分离/分流器的所述蒸汽流在其中膨胀以获得有用能量，主热交换器，在其中利用所述部分膨胀后主流体流中的热量加热多组分工质，包含所述多组分工质的分离的闭合回路，所述的第二闭合回路包括在所述的主热交换器中的流动通道，所述的第二闭合回路包括另一膨胀器，所述的多组分工质在其中膨胀的获取有用能量并生成废的多组分工质。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述的分开的闭合回路包括冷凝器和同流热交换器，所述的废的多组分工质在冷凝器中冷凝，所述的废的多组分工质中的热量在同流热交换器中被用来同流地加热在冷凝器中被冷凝后的多组分工质。
12.如权利要求10所述的装置，其中所述的蒸汽态主流体是水蒸汽。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述的蒸汽是通过在锅炉中加热在闭合回路中的主工质而产生的。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述的锅炉腐蚀性或有燃料。
15.如权利要求14所述的装置，还包括工质流分流器，所述的蒸汽态主流体在其中被分流成在所述第一级膨胀器中膨胀的第一主工质流和用于加热膨胀以前的所述多组分工质的第二主工质流。
16.如权利要求15所述的装置，其中使所述的另一主工质流用于在所述的主热交换器加热多组分工质之前加热所述的多组分工质。
17.如权利要求12所述的装置，其中所述的蒸汽态的流体从地热流体中获得。
18.如权利要求17所述的装置，还包括一个分离器和另一热交换器，所述蒸汽在分离器中与地热流体中的盐液分离，所述盐液中的热量在另一热交换器中用于进一步加热膨胀前的所述多组分工质。
19.一种将热转换成有用能量的方法，包括用外热源加热在第一闭合回路中的主工质，将所述的加热后主工质分流的第一主工质流和第二主工质流，在第一膨胀器中膨胀第一主工质流从获取有用的能量，在第一热交换器中利用第二主工质流中的热量加热在第二闭合回路中的多组分工质，在第二膨胀器中膨胀多组分工质以获取有用的能量。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述的加热包括燃烧腐蚀性或有毒燃料。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述的主工质是水蒸汽。
22.如权利要求19所述的方法，其中在第二热交换器中，在所述的第一膨胀器中膨胀后的第一主工质流的热量被用来加热所述的多组分工质。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述的第一主工质流在所述的第一膨胀器中膨胀后，被分离成液体和蒸汽成份并被分流成第三和第四主工质流，所述的第二主工质流是蒸汽，总在第三膨胀器中膨胀的获得有用能量，所述的第四主工质流通过所述的第二热交换器。
24.如权利要求23所述的方法，其中在第三热交换器中，在所述的第三膨胀器中膨胀后的第三主工质流动热量被用来加热所述的多组分工质。
25.如权利要求24所述的方法，其中的第二、第三、第四主工质流结合起来形成由所述加热器加热的所述的主工质。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述的第一主工质流在所述的第一膨胀器中膨胀后，在分离器中被分离成液相和蒸汽相，部分所述的蒸汽相成为所述的第三主工质流，部分所述的蒸汽相与所述的液相结合形成所述的第四主工质流。
27.如权利要求19所述的方法，其中所述的多组分工质在所述的第二膨胀器中膨胀后，在冷凝器中被冷凝，并流过第四热交换器，在其中冷凝前的所述多组分工质的热量被用来加热在冷凝器中被冷却的所述的多组分工质。
28.一种将热转化成有用能量的装置，包括只有主工质的第一闭合回路，该回路包括加热所述主工质的加热器和将所述和热后主工质分流成第一主工质流和第二主工质流的第一工质流分流器，所述的第一闭合回路还包括第一膨胀器，所述的第一主工质流在其中膨胀以获得有用能量，所述的第一闭合回路还包括通过第一热交换器的流动通道，在此将所述的第二主工质流中的热量传给多组分工质，具有所述的多组分工质的第二闭合回路，所述的第二闭合回路包括通过所述第一热交换器的流动通道，所述的第二闭合回路包括第二膨胀器，所述的多组分工质在其中膨胀以获得有用能量。
29.如权利要求28所述的装置，其中所述的加热器是燃烧腐蚀性或有毒燃料的锅炉。
30.如权利要求28所述的装置，其中所述的主工质是水蒸汽。
31.如权利要求28所述的装置，其中所述的第一闭合回路和所述的第二闭合回路包括第二热交换器内的通道，在此，所述的第一主工质流的热量被用来加热所述的多组分工质。
32.如权利要求31所述的装置，其中所述的第一闭合回路包括分离/分流器，所述的第一主工质流在所述的第一膨胀器中膨胀后，在分离/分流器中被分离成液相和蒸汽相并被分流成第三和第四主工质流，所述的第三主工质流是蒸汽，所述的第一闭合回路还包括所述的第三主工质流通过并在其中膨胀的第三膨胀器，所述的第四主工质流通过所述的第二热交换器。
33.如权利要求32所述的装置，其中所述的第一闭合回路和所述的第二闭合回路包括第三热交换器内的通道，在此，所述的第三主工质流的热量被用来加热所述的多组分工质。
34.如权利要求33所述的装置，其中所述的第一闭合回路包括工质流组合器，所述的第二、第三和第四主工质流在此混合形成被所述加热器加热的所述的主工质。
35.如权利要求32所述的装置，其中所述的分离/分流器包括将所述的第一主工质流分离成液相和蒸汽相的分离和将所述的蒸汽相分流或所述的第三主工质流和另一工质流的第二工质流分流器，其中所述的分离/分流器还包括工质流组合器，在此所述的另一工质流和所述的液相混合成所述的第四主工质流。
36.如权利要求28所述的装置，其中所述的第二闭合回路包括冷凝器和第四热交换器，所述的多组分工质在冷凝器中冷凝，在第四热交换器中，冷凝剂的所述多组分工质中的热量被用来同流地加在所述冷凝器中冷凝后的所述多组分工质。
37.一种在动力系统中将包含蒸汽和盐液的地热流体中的热转化成有用能量的方法，包括将所述蒸汽从地热流体的盐液中分离出来，在第一膨胀器中膨胀所述的蒸汽，产生膨胀后蒸汽流，在第一热交换器中利用所述蒸汽的热量加热在分离的闭合回路中的多组分工质，在第二热交换器中利用所述盐液进一步加热来自所述第一热交换器的所述多组分工质，将来自所述的第二热交换器的所述盐液排出系统，在分离的闭合回路中的第二膨胀器内膨胀所述的多组分工质以获得有用能量并生成废的多组分工质。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述废的多组分工质在冷凝器中冷凝并通过同流热交换器，在此所述的废多组分工质中的热量被用来同流地加热在所述冷凝器中被冷凝了的所述多组分工质。
39.如权利要求38所述的方法，其中用于在所述第一热交换器中加热所述多组分工质的热量来自在所述第一膨胀器中膨胀后的蒸汽。
40.如权利要求39所述的方法，其中所述的膨胀后蒸汽流在所述的第一膨胀器中膨胀后，被分离成液体和蒸汽成份并被分流成第一和第二工质流，所述的第一工质流是蒸汽，它在第三膨胀器中膨胀以获得有用能量，所述的第二工质流通过所述的第一热交换器。
41.如权利要求40所述的方法，其中所述的第二工质流在通过所述的第一热交换器后被节流并与在所述第三膨胀器中膨胀后的第一工质流相结合。
42.如权利要求41所述的方法，其中结合后的第一和第二工质流被冷凝并从系统中排出。
43.一种在动力系统中将包含蒸汽和盐液的地热流体中的热转化成有用能量的装置，包括将所述蒸汽从所述地热流体的所述盐液中分离出来的分离器，使所述蒸汽膨胀以获得有用能量并产生膨胀后蒸汽流的第一膨胀器，只有多组分工质的分开的闭合回路，所述的第二闭合回路包括第一热交换器内的流动通道，在此所述蒸汽中的热量用来加热所述的多组分工质，所述的第二闭合回路包括第二热交换器内能流动通道，在此所述的盐液进一步加热来自所述第一热交换器的所述多组分工质，所述的第二闭合回路包括第二膨胀器，来自所述第二热交换器的所述多组分工质在此膨胀以获得有用能量并生成的多组分工质，将出自所述第二热交换器的所述盐液排出系统的流出管线。
44.如权利要求43所述的装置，其中所述的分离的闭合回路包括冷凝器同流热交换器，所述的废多组分工质在冷凝器中冷凝，在同流热交换器中，所述的废多组分工质中的热量被用来同流地加热在所述冷凝器中冷凝后的所述多组分工质。
45.如权利要求44所述的装置，其中用于在所述第一热交换器中加热所述多组分工质的热量来自在所述第一膨胀器中膨胀后的蒸汽。
46.如权利要求45所述的装置，还包括将所述膨胀后蒸汽流分离成液体和蒸汽成份并将所述膨胀后蒸汽流分流成第一和第二工质流的分离/分流器，所述的第一工质流是蒸汽，所述装置还包括第三膨胀器，所述的第一工质流通过其并在其中膨胀以获得有用能量，所述的第二工质流通过所述的第一热交换器。
47.如权利要求46所述的装置，还包括节流阀和混合器，通过所述第一热交换器后的第二工质流被节流阀节流，通过所述节流阀后的第二工质在混合器处与在所述第三膨胀器膨胀后的第一工质流相结合。
48.如权利要求47所述的装置，其中结合后的第一和第二工质流被冷凝并排出系统。
全文摘要
通过主流体(例如蒸汽)的多级膨胀，将主流体中的热转化成有用能量，利用主流体的热量使在分别的封闭回路中的多组分工质加热，和多组分工质的膨胀。蒸汽态的主流体在第一级膨胀器中膨胀，获得有用能量并生成部分膨胀后主流体流，然后将部分膨胀后主流体流分离成液体和蒸汽部分并分流在蒸汽流(在第二级膨胀器中膨胀)和另一主工质流(用于加热多组分工质流)。
文档编号F01K23/04GK1165909SQ9710497
公开日1997年11月26日 申请日期1997年2月9日 优先权日1996年2月9日
发明者A·I·卡林纳, L·B·罗德斯 申请人:艾克泽吉公司