专利名称：低温热源转化成中温热源的装置及方法
技术领域：
本发明属于热力传输领域，特别是指一种低温热源转化成中温热源的装置及方法。
背景技术：
汽轮机的出现推动了电力工业的发展，到20世纪初，电站汽轮机单机功率已达10 兆瓦。随着电力应用的日益广泛，美国一些大城市的电站尖峰负荷在20年代已接近1000 兆瓦，如果单机功率只有10兆瓦，则需要装机近百台，因此20年代时单机功率就已增大到 60兆瓦，30年代初又出现了 165兆瓦和208兆瓦的汽轮机。此后的经济衰退和第二次世界大战期间爆发，使汽轮机单机功率的增大处于停顿状态。50年代，随着战后经济发展，电力需求突飞猛进，单机功率又开始不断增大，陆续出现了 325 600兆瓦的大型汽轮机；60年代制成了 1000兆瓦汽轮机；70年代，制成了 1300兆瓦汽轮机。现在许多国家常用的单机功率为300 600兆瓦。汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。汽轮机的排汽压力越低，蒸汽循环的热效率就越高。不过排汽压力主要取决凝汽器的真空度， 真空度又取决于冷却水的温度和抽真空的设备，如果采用过低的排汽压力，就需要增大冷却水流量、增大凝汽器冷却水和冷却介质的换热面、降低被使用的冷却水的温度和抽真空的设备，较长的末级叶片，但同时真空太低又会导致汽轮机汽缸(低压缸)的蒸汽流速加快，使汽轮机汽缸(低压缸)差胀加剧，危及汽轮机安全运转。为了使得排出的热能能够被使用，而又不至于过多的降低热效率，一般汽轮机是排出60°C上下的水蒸气，该温度附近的水蒸气其中可被利用的显热不多，虽然其中包含大量潜热，但是由于潜热很难被利用，因此，汽轮机排出的低温热源的水蒸气的利用效率一直比较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温热源转化成中温热源的装置及方法，解决现有技术中存在的低温热源使用效率偏低的问题。为了实现上述目的，本发明提供了一种低温热源转化成中温热源的方法，包括以下步骤所述低温热源经过冷凝器，将热量传递给所述冷凝器中的导热液体；使用一真空泵对所述冷凝器进行抽真空，使得所述导热液体转化成导热气体；对所述导热气体进行过热处理；对所述导热气体进行压缩，获得所述中温热源。可选的，所述低温热源和所述中温热源均为气态。可选的，所述低温热源的温度范围为30°C至70°C。可选的，所述中温热源的温度范围为80°C至110°C。可选的，所述真空泵为蒸汽喷射真空泵。
为了实现上述目的，本发明还提供一种低温热源转化成中温热源的装置，包括冷凝器，所述冷凝器内设置有导热液体；真空泵，和所述冷凝器相连；过热器，和所述冷凝器相连；压缩机，和所述过热器相连。可选的，所述低温热源和所述中温热源均为气态。可选的，所述低温热源的温度范围为30°C至70°C。可选的，所述中温热源的温度范围为80°C至110°C。可选的，所述真空泵为蒸汽喷射真空泵。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明低温热源转化成中温热源的装置及方法通过对低温热源过热及压缩，使得低温热源转化成中温热源，提高了热源的使用效率；此外本发明使用蒸汽喷射真空泵对冷凝器进行抽真空，不但抽真空效果好，而且经济实惠，有效地节约了成本。
图1为本发明低温热源转化成中温热源的方法流程示意图。图2为本发明低温热源转化成中温热源的装置结构示意图。图3为本发明低温热源转化成中温热源的装置及方法的蒸汽喷射真空泵结构示意图。图4为本发明低温热源转化成中温热源的装置及方法的实施例的实验数据表。图5为本发明低温热源转化成中温热源的装置及方法的实施例的热量投入产出比例表。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。首先，请参考图1，图1为本发明低温热源转化成中温热源的方法流程示意图，从图上可以看出，本发明低温热源转化成中温热源的方法包括以下步骤步骤11 所述低温热源经过冷凝器，将热量传递给所述冷凝器中的导热液体，该低温热源可以来自汽轮机、海水淡化装置、溴化锂吸收式热泵等，但不局限于上述装置，所述低温热源为气态，优选的，低温热源为水蒸气，低温热源的温度范围为30°C至70°C，优选的，所述低温热源的温度为30°c、40°c、5(rc、6(rc或70°C，冷凝器中的导热液体一般为水；步骤12 使用一真空泵对所述冷凝器进行抽真空，使得所述导热液体转化成导热气体，所述真空泵为蒸汽喷射真空泵，蒸汽喷射真空泵不但抽真空效果好，而且价格便宜， 有利于降低成本，对于蒸汽喷射真空泵，后面还会做更加详细的介绍；步骤13 对所述导热气体进行过热处理，过热处理是使用过热器对导热气体进行加温的过程，一般提高导热气体大概10°c左后即可，目的是使得导热气体中可能存在的液体全部转化成气体，因为液体的存在会影响到后续压缩的过程；步骤14 对所述导热气体进行压缩，获得所述中温热源，压缩之后，所述中温热源的温度范围为80°C至110°C，优选的，所述中温热源的温度为80°C、90°C、100°C或者110°C， 温度的设定可以根据需要通过压缩机进行设置。接着，请参考图2，图2为本发明低温热源转化成中温热源的装置结构示意图，图中A、B、C、D、E为设备代码，1,2……10为流体代码。低温热源转化成中温热源的装置包括冷凝器，所述冷凝器内设置有导热液体；真空泵，和所述冷凝器相连；过热器，和所述冷凝器相连；压缩机，和所述过热器相连。A为冷凝器，将发电系统汽轮机的乏汽1进行冷凝， 冷凝液2回到发电系统；B为过热器，将3经冷凝器A加热获得的水蒸气4进行过热，获得过饱和蒸气5 ；C为压缩机，对过热蒸汽5进行压缩，提高其品位变为6 ；D为蒸汽喷射器泵， 维持冷凝器A需求的真空度；E为冷却器，对蒸汽喷射真空泵的压缩蒸汽进行冷凝。1-2 1为发电系统经汽轮机出口的乏汽，在冷凝器内冷凝为液态2 ;3-6 3为冷凝器供给的液态水；3获得发电系统乏汽1的能量，发生相变到气态4，4经过过热器B进行过热，获得过热蒸汽5，5经过压缩机C的作用，变为较高品质的蒸汽6，6可以作为热源进行利用；7-10 约 0. 5MPa的蒸汽8作为蒸汽喷射真空泵的工作流体，牵引冷凝器A内的流体7，从而保持冷凝器内的真空度，同时获得压缩流体9，压缩流体9进行冷却变为液态10。蒸汽喷射真空泵的结构可以参考图3，图3为本发明低温热源转化成中温热源的装置及方法的蒸汽喷射真空泵结构示意图，从图3可以看出，蒸汽喷射真空泵主要部件是喷射器，它由喷嘴吸入室和扩压器三部分组成，喷射器的工作分为三个阶段①绝热压缩阶段，即工作蒸汽通过喷嘴绝热膨胀(等熵膨胀)的过程-将压力能(位能)转化为速度(动能)，以高速射出，压力由P 降至Pl，焓值下降，速度V剧增到Vl (超声速)；②混合阶段，工作蒸汽与被抽气流在混合室进行混合-两股气流进行能量交换，被抽气流的速度由Vz增加到Vs，工作气流携带着被抽气流进入扩压器；③压缩阶段，即扩压器中气体与蒸汽一边继续进行能量交换，一边压力也由P2升至P3，再经过扩散段速度降至V4 (亚声速)，压力进一步由P3升至P4，从而将被抽气体排出(排气压力大于大气压)。因为工作蒸汽压力较高，会导致膨胀增加，喷嘴长度增加，引起喷嘴损失增加，设备的的成本和运行费用增加，而抽气效果没有明显的变化，故工作蒸汽的压力一般为0. 4至1. 6Mpa。接着，请参考图4，图4为本发明低温热源转化成中温热源的装置及方法的实施例的实验数据表，在参考图4时，请一并参考图2。从图4中看到，过热器B的压力约为20kpa， 在过热器入口的低温热源的温度为60°C，经过热后，温度变为70°C，压力前后保持不变，焓值从724. 9lkw. h变为729. 69kw. h，热负荷为4. 78kw. h ；70°C的低温热源经过压缩机C之后，变为85.9°C的中温热源，压力由19. 93kpa变为25kpa，热负荷为10. llkw. h。最后，请参考图5，图5为本发明低温热源转化成中温热源的装置及方法的实施例的热量投入产出比例表，投入的总能量，及上述热负荷之和，为14. 89kw. h，可利用总潜热为632. 32kw. h，净值为617. 43kw.h，投入产出比为42. 46倍。由上述计算数据可以得知，低温热源变为中温热源之后，其热使用效率大大的提高。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种低温热源转化成中温热源的方法，其特征在于，包括以下步骤所述低温热源经过冷凝器，将热量传递给所述冷凝器中的导热液体；使用一真空泵对所述冷凝器进行抽真空，使得所述导热液体转化成导热气体；对所述导热气体进行过热处理；对所述导热气体进行压缩，获得所述中温热源。
2.根据权利要求1所述的低温热源转化成中温热源的方法，其特征在于所述低温热源和所述中温热源均为气态。
3.根据权利要求1所述的低温热源转化成中温热源的方法，其特征在于所述低温热源的温度范围为30°C至70°C。
4.根据权利要求1所述的低温热源转化成中温热源的方法，其特征在于所述中温热源的温度范围为80°C至110°C。
5.根据权利要求1所述的低温热源转化成中温热源的方法，其特征在于所述真空泵为蒸汽喷射真空泵。
6.一种低温热源转化成中温热源的装置，其特征在于，包括冷凝器，所述冷凝器内设置有导热液体；真空泵，和所述冷凝器相连；过热器，和所述冷凝器相连；压缩机，和所述过热器相连。
7.根据权利要求1所述的低温热源转化成中温热源的方法，其特征在于所述低温热源和所述中温热源均为气态。
8.根据权利要求1所述的低温热源转化成中温热源的方法，其特征在于所述低温热源的温度范围为30°C至70°C。
9.根据权利要求1所述的低温热源转化成中温热源的方法，其特征在于所述中温热源的温度范围为80°C至110°C。
10.根据权利要求1所述的低温热源转化成中温热源的方法，其特征在于所述真空泵为蒸汽喷射真空泵。
全文摘要
本发明提供一种低温热源转化成中温热源的装置及方法，所述方法包括以下步骤所述低温热源经过冷凝器，将热量传递给所述冷凝器中的导热液体；使用一真空泵对所述冷凝器进行抽真空，使得所述导热液体转化成导热气体；对所述导热气体进行过热处理；对所述导热气体进行压缩，获得所述中温热源。本发明一种低温热源转化成中温热源的装置及方法能够实现低温热源转化成中温热源，从而可以提升热源的使用效率。
文档编号F01K17/06GK102373976SQ20101026340
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者项晓东 申请人:益科博能源科技(上海)有限公司