專利名稱：帶有氣體分離的高溫雙源有機(jī)朗肯循環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是有機(jī)朗肯渦輪動(dòng)力循環(huán)。更具體地，是一循環(huán)，該循環(huán)經(jīng)優(yōu)化，同時(shí)使用相似等級(jí)的中溫和低溫?zé)嵩?，以有效地獲取電力，以及一循環(huán)，其包括從工質(zhì)中分離反應(yīng)產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
在上世紀(jì)，大量用于從單一熱源生產(chǎn)機(jī)械能和電能的朗肯循環(huán)已獲得了高度發(fā)展。在過去的四十年，為了提高低溫?zé)嵩?可以從大多數(shù)地?zé)豳Y源中獲得，通常在360K到 450K范圍內(nèi))，以及中溫?zé)嵩?可以從集光型太陽能(CSP)中獲得，通常在480K到730K范圍內(nèi))的經(jīng)濟(jì)使用，大量朗肯循環(huán)的變化方式已經(jīng)被闡述及評(píng)價(jià)。許多地?zé)犴?xiàng)目已經(jīng)使用了有機(jī)工質(zhì)，例如異丁烷，因?yàn)樗诘湫偷睦淠郎囟? 300K)下具有相當(dāng)高的蒸汽壓，并且在典型的爐溫( 400K)下具有相對(duì)低的汽化潛熱。 有些已經(jīng)使用了多組分流體，包括丙烷/乙烷混合物，還有些已經(jīng)使用了合成制冷劑，例如 R-22B1、CHBrF2 或氨(NH3)。對(duì)于中溫?zé)嵩磥碚f，近來已經(jīng)使用了級(jí)聯(lián)式循環(huán)，其中較高沸點(diǎn)的流體，例如苯、 水或者甲苯，被加熱到最高使用溫度；冷凝器，通常接近430K，驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)器以在回路中使用較低沸點(diǎn)的流體例如異丁烷。通常，在各回路中的壓力比大約是10，并且也常利用回?zé)?，因?yàn)樵谶@些流體中膨脹器溫度比(TK = TitAot，渦輪進(jìn)口溫度除以渦輪出口溫度)僅僅為大約1. 15-因?yàn)樵谕ǔ５呐蛎浧鳁l件下，(；和Cv的比值γ低于1. 1。其他的循環(huán)則使用了氨和水的混合物，在整個(gè)過程中，混合物在循環(huán)中有些時(shí)點(diǎn)是混合的，而在其他時(shí)點(diǎn)則是分離的，這樣原理上使得主要的熱能轉(zhuǎn)化發(fā)生，雖然復(fù)雜性、質(zhì)量和成本顯著增加，但溫度差異較小，從而提高了效率。這些已被命名為有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)，以區(qū)別于常規(guī)的水蒸汽循環(huán)。近期趨向于選擇較高峰值溫度的流體，這促使人們選擇芳香烴作為流體，例如苯和甲苯，因?yàn)樗鼈儾灰资苊摎浞磻?yīng)影響。然而，它們?cè)诃h(huán)境溫度下的蒸汽壓低，需要使用昂貴的級(jí)聯(lián)式循環(huán)來避免負(fù)壓體系(這導(dǎo)致空氣和濕氣通過不可避免的微細(xì)裂縫進(jìn)入)。有關(guān)化學(xué)穩(wěn)定性的廣泛誤解包括下述觀念，即較高的沸點(diǎn)通常與高熱穩(wěn)定性相互關(guān)聯(lián)，而且溫度上限主要由流體選擇決定。我們?cè)诖斯_用于將輕質(zhì)烷烴的實(shí)際溫度上限增加200-350K的方法，所述方法主要源于結(jié)合(a)調(diào)節(jié)氫氣的產(chǎn)生、(b)最小化高溫停留時(shí)間、(c)使催化活性表面失活、(d)結(jié)合在線的薄膜分離工藝、(e)增加冷凝壓力、和(f) 選擇更適宜的流體混合物。對(duì)于使用巳知工質(zhì)的單一熱源來說，工質(zhì)的汽化潛熱和液相與氣相之間的比熱差異，使得其不可能達(dá)到完全優(yōu)化(接近第二定律極限)。當(dāng)使用二元熱源時(shí)，這些問題可能被有效地解決。我們?cè)诖斯_了一種獲得更高總效率的方法，所述方法結(jié)合使用中溫能源 (例如CSP)和低溫能源，例如地?zé)?、工業(yè)廢熱、低溫太陽能集光器、低成本的平板式太陽能集熱器、或者海洋溫度梯度。一種最近的CSP ORC實(shí)例。近來(2005)關(guān)于太陽能貯槽領(lǐng)域級(jí)聯(lián)式ORC的經(jīng)濟(jì)分析(Prabhu，US-NREL/ SR-550-39433, 2006)顯示，僅5MWPE的電源設(shè)備的安裝費(fèi)用就要超過$3/WPE，其中Wpe是最高電能產(chǎn)量。大多數(shù)情況下，這種成本尺度超出了經(jīng)濟(jì)可行性-尤其對(duì)于太陽能來說，其平均功率通常不到峰值功率的28%。在本研究中，大約三分之二的成本為安裝成本。對(duì)663K的輻射源溫度本研究中預(yù)測的最高峰凈ORC效率為30. 5%，這雖然比近來其它的一些ORC例子中列舉的數(shù)據(jù)高50%，但仍然只是第二定律理論極限值的大約55%，并有300K的下降。 然而，因?yàn)閺恼绾驩RC和集熱器效率降低，全年的平均效率通常為8-18%。將成本降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，需要使得電源設(shè)備夠緊湊，以使得在工廠檢查以后，能將其拆分成相當(dāng)數(shù)量的易分離的組件并很容易地用卡車從工廠轉(zhuǎn)運(yùn)到野外的地點(diǎn)。在上述的研究中，5MW電源設(shè)備使用面積大約5，000m2。這樣一個(gè)大電源設(shè)備的工廠化生產(chǎn)是完全不可能的。其尺寸需要減少一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。高溫雙源ORC (HT-DORC)概況。當(dāng)前的發(fā)明有兩個(gè)主要部分(1) 一種方法是有效利用兩種單獨(dú)的熱源(一個(gè)較低溫和一個(gè)較高溫)的熱能以獲得顯著增高的總效率和降低系統(tǒng)成本；和(2) —種方法， 其實(shí)質(zhì)為擴(kuò)大典型的工質(zhì)(在 270K時(shí)蒸汽壓大于0. IMPa,以及在500K時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)大于 0. 035W/m-K的那些工質(zhì))的溫度上限，主要通過調(diào)節(jié)氫氣的釋放以及最小化高溫停留時(shí)間。關(guān)于雙源的特征，在實(shí)際使用中，該新方法在朗肯循環(huán)中利用回?zé)?因?yàn)椴糠质芟抻诠べ|(zhì)的熱力學(xué)特性)，但是低溫?zé)嵩刺峁┝舜蟛糠制療岷筒糠忠后w預(yù)熱的熱量，同時(shí)中溫或者高溫?zé)嵩刺峁┝俗詈蟮倪^熱。高度回?zé)岬腄ORC有三個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)。按照通常的重要性降低的次序，分別是(1)沸點(diǎn)溫度可以被大大降低，而不會(huì)對(duì)高溫(更昂貴的)熱源的使用效率產(chǎn)生負(fù)面影響(假設(shè)沸點(diǎn)焓來源于低成本的熱源)。這樣就可以使用在冷凝器溫度下具有較高導(dǎo)熱系數(shù)和蒸汽壓的流體，從而可以降低膨脹器、回流換熱器(recuperator)和冷凝器的尺寸和成本。(2)僅僅需要一個(gè)膨脹器渦輪便可接近理論效率極限，并且減小了它的尺寸(源于更高的冷凝器壓力和更低的工質(zhì)分子量)。(3)可選擇工質(zhì)混合物和壓力以使得所有換熱器中的溫差在循環(huán)中各個(gè)時(shí)點(diǎn)都可
以完全最小化。最佳的工質(zhì)將(a)在最低的冷凝器夜間溫度(一般在250K到285K之間)下，具有至少0. IMpa的蒸汽壓，(b)在過熱器中具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，(c)在接近低溫?zé)嵩吹臏囟葧r(shí)處于亞臨界狀態(tài)，(d)安全環(huán)保，(e)在汽相條件下具有高導(dǎo)熱系數(shù)，(f)具有高自燃溫度，以及(g)具有高Y。先前大多數(shù)關(guān)于選擇最佳流體的討論主要僅集中于上述標(biāo)準(zhǔn)中的一種，或集中于另外一種-T-S圖中飽和蒸汽線的斜率，而現(xiàn)在這在DORC中是不相干的。
減小ORC的尺寸和成本。用于降低成本的最重要?jiǎng)?chuàng)新是從單一的熱力學(xué)回路和單一渦輪膨脹器(到目前為止是現(xiàn)有的ORC中最昂貴的單一組件)中得到最大的收益，同時(shí)仍能完全最小化所有換熱器中的溫差。雖然冷凝器壓力仍然高于0. IMpa，但在過去級(jí)聯(lián)回路就已經(jīng)被選用以避免發(fā)生脫氫反應(yīng)。這要比最佳地處理化學(xué)穩(wěn)定性問題好得多。第二個(gè)最重要的變化是增加冷凝器壓力。這對(duì)于減少冷凝器和回流換熱器的尺寸是必不可少的，其中相對(duì)壓力損失比例與壓力的平方成反比。增加冷凝器壓力對(duì)于提高工質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性和簡化從蒸汽中分離輕質(zhì)氣體(H2、CH4、C2H6，等等)也是有益的，我們證實(shí)這對(duì)于顯著地提高溫度極限是必要的。使用較高的冷凝器壓力、較低的壓力比、及提高的HT 回?zé)?，將使得DORC需要的單個(gè)膨脹器渦輪的成本降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。用于降低電源設(shè)備尺寸和成本的第三個(gè)最重要要求是使用超緊湊的回流換熱器。 二十年來，比參考例更緊湊超過一個(gè)數(shù)量級(jí)的氣_氣回流換熱器設(shè)計(jì)已廣為人知。對(duì)于太陽能CSP來說，提高高溫?zé)嵩吹氖褂眯蕦?shí)際上是減少總的系統(tǒng)成本的最重要的因素，因?yàn)樘柲茴I(lǐng)域的成本通常是ORC成本的三倍。隨著適度溫度的增加，DORC使得這個(gè)效率接近兩倍。太陽能集光器已經(jīng)獲得超過1500K的溫度，因此集電極溫度顯著增加(與660K相比)而不存在輻射損失的大量增加應(yīng)該是比較容易的。然而，用于從太陽能領(lǐng)域傳輸熱量的流體必須具有更高的沸點(diǎn)，并且流體的化學(xué)穩(wěn)定性必須被顯著地提高。本發(fā)明將給出這些問題的解決方法。最后，有必要提高非設(shè)計(jì)性能，以便大幅度減少蓄熱成本。改善非設(shè)計(jì)性能的措施已被公開。反應(yīng)產(chǎn)物的移除。在常規(guī)的ORC中，因?yàn)樵黾拥臏u輪輸出焓是不可用的，因此由冷凝器中的不可凝氣體分壓引起的膨脹率損失對(duì)膨脹器軸功率和效率具有很不利的影響。在DORC中，將能很有效地使用超過沸點(diǎn)的回?zé)?正如下文所述)，提高的渦輪出口溫度意味著需要更少的最終過熱。因此，熱源的使用效率幾乎不受冷凝器中的高H2分壓的影響。對(duì)于給定的輸出功率來說，必須增加工質(zhì)的質(zhì)量流速，并且膨脹器必須在較低的膨脹率下持續(xù)有效地工作；但是這些都是次要的技術(shù)問題。雖然仍優(yōu)選在冷凝器中維持相對(duì)低的H2分壓，但足夠高的H2 分壓是可接受的，這使得在DORC中分離輕質(zhì)氣體反應(yīng)產(chǎn)品變得切實(shí)可行。已公開了數(shù)種從工質(zhì)中實(shí)現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)品(輕質(zhì)和重質(zhì))移除的方法。DORC 的應(yīng)用。很多非常重要的(和被忽視的)例子中，大量的低溫和中溫余熱可同時(shí)使用。在 500K到650K，費(fèi)-托合成(FTS)反應(yīng)器排熱達(dá)成百上千兆瓦，而在較低的溫度下，在冷凝器中排出較少的熱量。風(fēng)-電解-燃料FTS工藝是另一個(gè)未決專利申請(qǐng)的主題。其中，在 400K到440K，以及或許最后直到500K，大于FTS反應(yīng)的熱量也被從水電解中排出。優(yōu)良的太陽能資源經(jīng)常出現(xiàn)在許多良好的地?zé)豳Y源附近。在此情況下，通過使用具有驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)器的地?zé)豳Y源(或許接近400K)并結(jié)合有650K到820K的集中太陽能過熱器的D0RC，可以利用更多的經(jīng)濟(jì)資源。現(xiàn)有的地?zé)酧RC通常獲得10-14%的熱效率，現(xiàn)有的集中太陽能ORC通常獲得20-32%的效率。異丁烷DORC的效率能夠超過總熱量輸入(低溫加中溫)的電轉(zhuǎn)化效率的27%，電力輸出可以超過更昂貴的、中溫(CSP)部分貢獻(xiàn)的55%。
一些海灣的垂直海洋熱梯度在150m深度內(nèi)可達(dá)25°C (雖然通常梯度更小)，在所謂的海洋熱能轉(zhuǎn)化(OTEC)中，已有一些人嘗試使用各式各樣的ORC以利用這些梯度產(chǎn)生電能。這些嘗試僅獲得到3%的熱效率，因此缺乏經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。然而大多數(shù)情況下，發(fā)現(xiàn)這些海洋熱梯度的地方，局部的太陽能資源也很優(yōu)良。因此，可以通過使用具有285K冷凝溫度(稍微超過深水海灣溫度)、300K爐溫(稍微低于表面水溫)、和在 750Κ的集中太陽能過熱器的DORC來制造更加經(jīng)濟(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)。低溫的蒸發(fā)器熱可獲得中溫太陽能轉(zhuǎn)化率的約50%，或者獲得約占總熱量輸入轉(zhuǎn)化率的10%。平板式太陽能集熱器和低溫太陽能集光器提供低質(zhì)量的太陽熱能，其每GJ的成本比來源于高溫CSP的中溫能量的成本低得多。對(duì)于可再生的電力供應(yīng)來說，在350-480Κ 提供沸點(diǎn)焓的平板型集熱器或者低溫太陽能集光器，加上在650-800Κ提供最后過熱的 CSP，可以比任何其他的現(xiàn)有太陽能方案獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。在位于地?zé)豳Y源附近的聯(lián)合循環(huán)化石燃料電源設(shè)備，DORC將提供更高的效率。蒸汽冷凝溫度可以更高，可能為400-450Κ，以減少這種由化石燃料渦輪排氣加熱的蒸汽循環(huán)的成本。蒸汽冷凝器可以向DORC提供中溫?zé)崮埽瑫r(shí)地?zé)崽峁┑蜏責(zé)崮堋?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種雙源有機(jī)朗肯循環(huán)(DORC)，當(dāng)熱能同時(shí)從兩個(gè)熱源獲得時(shí)，使用單一的主要回路就能夠極大地提高低溫(300-500Κ)和中溫(500-850Κ)熱源向電能的轉(zhuǎn)化。工質(zhì)優(yōu)選為在最低冷凝溫度下具有超過0. IMPa的蒸汽壓，平均分子量低于70，臨界溫度接近低溫?zé)嵩?，并且主要由異丁烷組成的流體。在接近環(huán)境溫度( 300Κ)和低側(cè)壓 (0. 1到0. 7MPa)條件下，冷凝而且稍微過冷的工質(zhì)被(1)泵壓到高側(cè)壓(0. 5-5MPa)，(2)在低溫(LT)回流換熱器中預(yù)熱，(3)使用低溫?zé)嵩捶序v，(4)使用膨脹器渦輪排氣蒸汽焓，在高溫(HT)回流換熱器中過熱至接近于膨脹器渦輪排氣的溫度，(5)使用中溫?zé)嵩?，進(jìn)一步過熱至渦輪進(jìn)口溫度(Tit)，(6)通過渦輪膨脹器膨脹至低側(cè)壓，(7)通過HT回流換熱器冷卻，⑶通過LT回流換熱器冷卻，(9)大部分在冷凝器中被液化和輕微過冷，并且(10)冷凝部分返回到泵中以重復(fù)這個(gè)循環(huán)。次要部分，大部分為H2的不可凝氣體，被周期性或連續(xù)地從可冷凝的蒸汽中分離，并且重質(zhì)烴被周期性地或者連續(xù)地從蒸發(fā)器中排出。典型流體的可用溫度范圍可通過下列方式顯著提高(1)調(diào)節(jié)來源于次要部分烷烴脫氫反應(yīng)的氫氣排放；(2)周期性或者連續(xù)地從流體中除去不需要得到的重質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)物；(3)將流體處于高溫下的時(shí)間部分最小化；和(4)使用大部分為異丁烷、小部分為丙烷、苯和異戊烷的混合物作為工質(zhì)。


圖1是雙重回?zé)酘T-DORC的系統(tǒng)流程圖；圖2是雙重回?zé)酘T-DORC的T-S圖。
具體實(shí)施例方式流體化學(xué)穩(wěn)定性。化學(xué)穩(wěn)定性對(duì)于DORC性能來說是最主要的限制因素，至少當(dāng)更高溫?zé)嵩词羌械奶柲軙r(shí)。以前超過約480K時(shí)丁烷并不被推薦使用，部分原因在于可能有一些濕空氣進(jìn)入，從而導(dǎo)致有機(jī)酸及其他氧化物的形成(銅和水的結(jié)合可強(qiáng)烈地催化烷烴氧化)。正如氧化環(huán)境下發(fā)動(dòng)機(jī)油劑中常見到的，重質(zhì)烷烴常被錯(cuò)誤地認(rèn)為更適合用于較高的溫度。沒有空氣進(jìn)入，圍繞化學(xué)穩(wěn)定性問題的焦點(diǎn)已經(jīng)改變。表1列舉了典型工質(zhì)成分、一些主要反應(yīng)產(chǎn)物和一些高沸點(diǎn)有機(jī)物的一些性質(zhì)， 這些成分優(yōu)于以前用作HT太陽能領(lǐng)域到DORC的傳熱流體。另一些通用的ORC工質(zhì)現(xiàn)在較少合乎需要，源于它們蒸汽壓較低、臨界溫度或者過低或者過高、化學(xué)反應(yīng)性較高、汽態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)較低、Y較低、或者臭氧損耗率較高。當(dāng)調(diào)節(jié)脫氫反應(yīng)并且完全排除空氣和濕氣時(shí)， 在沒有催化劑的情況下，化學(xué)反應(yīng)性的較好單一指標(biāo)之一為最大循環(huán)溫度下的單位質(zhì)量吉布斯自由能(Gf/g)。作為參考，表1列舉了 700K時(shí)的數(shù)據(jù)。雖然這僅僅是一個(gè)因素，但這個(gè)數(shù)值越小，則該化合物在DORC中將越穩(wěn)定。另一個(gè)因素是原子的極性差異，這也是堅(jiān)持采用純HC作為工質(zhì)的理由。
權(quán)利要求
1.一種雙源有機(jī)朗肯循環(huán)D0RC，該循環(huán)用于將來自低溫?zé)嵩春椭袦責(zé)嵩吹慕M合熱能轉(zhuǎn)化為電能，其特征在于在冷凝器中將工質(zhì)從總壓為P1的低壓冷卻蒸汽冷凝至溫度為T1的低壓冷凝工質(zhì)，其中 P1大于IOOkPa但小于IMPa, T1高于260K但低于340K,通過將所述低壓冷凝工質(zhì)泵壓到壓力P2,以產(chǎn)生加壓工質(zhì)，其中P2大于1. SP1但小于 5MPa,在蒸發(fā)器中，使用來源于所述低溫?zé)嵩吹臒崮?，加熱并煮沸至少部分所述加壓冷凝工質(zhì)，以產(chǎn)生溫度為T5的加壓蒸汽，利用來自于膨脹器排出蒸汽流的熱量，使用高溫HT回流換熱器產(chǎn)生溫度為T6的預(yù)熱的蒸汽，其中T6大于T5,利用來源于所述中溫?zé)嵩吹臒崮墚a(chǎn)生溫度為T7的末級(jí)過熱蒸汽，其中T7大于T6,通過渦輪將溫度為T7的所述過熱蒸汽膨脹為溫度為T8、壓力接近P1的低壓熱蒸汽，以產(chǎn)生用于隨后向電能轉(zhuǎn)化的軸功率，通過所述HT回流換熱器將熱蒸汽冷卻為溫度為T9的溫蒸汽，其中T9大于T5,進(jìn)一步將所述溫蒸汽冷卻到至少其冷凝溫度，并重復(fù)上述循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于在所述冷凝器中，冷凝工質(zhì)的平均分子質(zhì)量在45和90之間。
3.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于在所述冷凝器中，利用選擇性薄膜和真空泵從蒸汽混合物中分離不可凝輕質(zhì)氣體。
4.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于包括用于從所述工質(zhì)中分離部分重質(zhì)烴 HHC的裝置，其中，HHC被定義為分子質(zhì)量大于79且標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)大于354K。
5.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于在所述冷凝器中，冷凝工質(zhì)含有摩爾分?jǐn)?shù)大于0. 2的異丁烷，摩爾分?jǐn)?shù)大于0. 01的苯，和摩爾分?jǐn)?shù)小于0. 05的其他烴，其他烴中碳原子數(shù)大于5。
6.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于包括低溫LT回流換熱器，用于使用來自部分預(yù)冷卻的低壓蒸汽流的熱量預(yù)熱所述加壓冷凝工質(zhì)。
7.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于溫度高于(T6+T7)/2的工質(zhì)相對(duì)于全部工質(zhì)的質(zhì)量比小于0. 03。
8.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于使用包含砂礫和油的第一儲(chǔ)罐用于低溫顯熱存儲(chǔ)，使用包含砂礫和高沸點(diǎn)液體的第二儲(chǔ)罐用于中溫顯熱存儲(chǔ)。
9.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于低溫?zé)嵩催x自包含太陽能、地?zé)帷⒑Ｑ鬅崮芎凸I(yè)廢熱的組合。
10.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于接觸所述工質(zhì)的所述末級(jí)過熱器和渦輪的表面包覆有低催化活性的材料薄層。
11.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于在所述蒸發(fā)器中，冷凝工質(zhì)中的潤滑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0. 003但小于0. 03。
12.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于利用包含至少40%鉛(Pb)的熔融合金將熱量傳遞到所述末級(jí)過熱器。
13.如權(quán)利要求1所述的D0RC，其特征在于所述冷凝器包含多個(gè)平行的錯(cuò)流翅管式換熱器。
14.如權(quán)利要求4所述的D0RC，其特征在于HHC分離工藝包括 從蒸發(fā)器中排出蒸發(fā)器液體，在閃蒸罐中從排出的蒸發(fā)器液體中閃蒸掉低沸點(diǎn)組分，壓縮至少部分被閃蒸的低沸點(diǎn)組分，對(duì)來自閃蒸罐的底部產(chǎn)物進(jìn)行額外的分離過程。
15.如權(quán)利要求6所述的D0RC，其特征在于所述LT回流換熱器包括一系列的以逆流方式排列的錯(cuò)流翅管式換熱器。
16.如權(quán)利要求7所述的D0RC，其特征在于 低溫?zé)嵩催x自包含太陽能和地?zé)岬慕M合，中溫?zé)嵩词羌械奶柲軣幔?冷凝工質(zhì)中異丁烷的摩爾分?jǐn)?shù)大于0. 5， T5大于370K但小于440K， T7大于650K但小于820K， 工質(zhì)的臨界溫度大于T5但小于T6, 工質(zhì)的臨界壓力低于兩倍P2但大于P2,在所述冷凝器中，所述輕質(zhì)氣體的分壓大于0. (^P1但小于0. 2P10
17.如權(quán)利要求8所述的D0RC，其特征在于所述高沸點(diǎn)液體的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)大于660K，自燃溫度大于660K，傾點(diǎn)低于320K，并且包含重要組分，該組分選自包含標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)大于660K 的聚苯醚、聚α烯烴、多元醇酯、硅氧烷、碳氟化合物、聚酯和烷基化多環(huán)芳香烴的組合。
18.如權(quán)利要求11所述的D0RC，其特征在于所述潤滑劑選自包含烷基苯和聚α烯烴的組合。
19.一種有機(jī)朗肯循環(huán)0RC，該循環(huán)用于將來自中溫?zé)嵩吹臒崮苻D(zhuǎn)化成電能，其特征在于將有機(jī)工質(zhì)從低壓冷卻蒸汽冷凝至低壓工作液體，通過將低壓工作液體泵壓至高壓，產(chǎn)生加壓工作液體，從蒸發(fā)器中加熱和煮沸該加壓工作液體以產(chǎn)生高壓蒸汽，通過渦輪將該蒸汽膨脹為低壓蒸汽，以產(chǎn)生用于隨后向電能轉(zhuǎn)化的軸功率，將熱蒸汽冷卻到接近其冷凝溫度，使用選擇性薄膜和真空泵，從冷卻的蒸汽混合物中分離輕質(zhì)氣體， 重復(fù)上述循環(huán)，所述ORC進(jìn)一步特征在于包含用于從有機(jī)工質(zhì)中分離重質(zhì)烴的方法。
全文摘要
在雙源有機(jī)朗肯循環(huán)(DORC)中，在接近環(huán)境溫度(～300K)和低側(cè)壓(0.1-0.7MPa)條件下，被冷凝及輕微過冷的工質(zhì)(1)被泵送至高側(cè)壓(0.5-5MPa)，(2)在低溫(LT)回流換熱器中預(yù)熱，(3)使用低溫?zé)嵩醇訜嶂练序v，(4)使用排氣蒸汽焓，在高溫(HT)回流換熱器中過熱至接近于膨脹器渦輪出口溫度的溫度，(5)使用中溫?zé)嵩矗M(jìn)一步地過熱至渦輪進(jìn)口溫度(TIT)，(6)通過渦輪膨脹器，膨脹至低側(cè)壓，(7)通過HT回流換熱器冷卻，(8)通過LT回流換熱器冷卻，(9)大部分在冷凝器中被液化并輕微過冷，和(10)將冷凝部分返回泵中以重復(fù)該循環(huán)。
文檔編號(hào)F02B39/00GK102317595SQ200780100917
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2007年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
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