[发明专利]用于使热动力循环运行的方法以及热动力循环

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于使热动力循环运行的方法以及如权利要求7前序部分所述的热动力循环；例如通过EP1613841B1公开了这种循环。

背景技术

热电站利用热动力循环过程将热能转换成机械能或电能。传统的热电站通过燃烧燃料、主要是化石能量载体煤、石油和天然气产生热量。在此循环过程例如以传统的朗肯(Rankine)循环过程为基础以水作为工作介质运行。但是水的高沸点使水主要在利用温度在100至200℃的热源、例如地热流体或来自燃烧过程的废热时由于低的经济性是没有吸引力的。

近几年来已经对于这种低温热源研究出不同的理论，它们能够使其热量以良好的效率转化成机械能或电能。除了具有有机工作介质的朗肯过程(organic rankine cycle，ORC)以外，这种所谓的卡琳娜(Kalina)循环过程主要显示出比传统的朗肯过程明显更好的效率。

以卡琳娜(Kalina)循环过程为基础已经研究出对于不同应用的各种循环。这些循环使用双物质混合物(例如氨和水)代替水作为工作介质，其中充分利用混合物的非等温的沸腾和冷凝过程，用于提高与朗肯(Rankine)循环相比的循环效率。

由EP1613841B1已知一种这样的适合于100至200℃、尤其是100至140℃的卡琳娜(Kalina)循环。由EP1070830A1已知另一这种公知的循环。

关于传统的水-蒸汽循环已知，为了启动这种循环使产生的蒸汽首先经过涡轮机，直到在循环中建立起对于涡轮机运行足够的压力。但是如果这个原理在上述的卡琳娜(Kalina)循环中应用，则在启动循环期间可能导致压力在循环中的脉动，它们可能大到必需使循环紧急中断。

发明内容

因此本发明的目的是，给出一种如权利要求1前序部分所述的循环，其中在启动时可以防止这种脉动。本发明的另一目的是，给出循环、尤其用于执行按照本发明的方法，通过它可以防止这种脉动。

针对所述方法的目的通过权利要求1的内容得以实现。有利的方案是权利要求2至6的内容。针对热动力循环的目的通权利要求7的内容得以实现。有利的方案是权利要求8至12的内容。

本发明源自这种认识，当通过分离器分离的液相和蒸汽相在第一热交换器前面汇集的时候，在启动时对第一热交换器输送非常多的能量。这导致，其全部能量导引到第一热交换器并且通过热传递到其初级侧导致液态工作介质的剧烈蒸发。由此导致从到第一热交换器的入口直到第二热交换器的出口的压力比的强烈变化，尤其当测量第二热交换器的出口上或分离器后面的工作介质压力并且作为循环的控制量的时候。由于变化的压力比和伴随而来的调节介入可能引起蒸发过程，它们也可能再突然汇合并由此在循环中产生压力脉冲。

通过将分离的蒸汽相导引绕过膨胀装置和第一热交换器，防止太高的热输入到第一热交换器中并由此防止太高的热传递到液态工作介质。由此可以防止在第一热交换器中太剧烈地蒸发液态工作介质并由此可靠地抑制脉冲。

有利地在冷却的工作介质流中使液相与蒸汽相相互分离并接着再汇集。由此可以使工作介质在其输送到第三热交换器之前均质化并由此改善循环效率。

按照本发明的循环的特征在于旁通管路，该旁通管路从分离器与膨胀装置之间的管路分支并且在第一热交换器后面通到第一热交换器与第三热交换器之间的管路中。

对于按照本发明的方法所述的优点和思考对于按照本发明的循环相应地有效。

有利地为了使工作介质在其输送到第三热交换器之前均质化并由此为了改善循环的效率，在第一热交换器与第三热交换器之间的管路中在旁通管路的入口与第三热交换器之间连接另一用于分离液相与蒸汽相的分离器和用于混合通过所述另一分离器分离的液相和蒸汽相的混合器。

按照本发明的方案，作为工作介质使用多物质混合物。所述多物质混合物优选是双物质混合物、尤其是氨-水混合物。由于这种混合物的非等温的蒸发和冷凝可以达到特别高的循环效率。

通过使用来自地热源的地热流体、尤其是热水作为热源能够特别环保地获得能量。但是作为热源也可以使用燃气和/或蒸汽涡轮设备的废气(烟气)或在工业生产过程中(例如在钢铁生产)产生的热量。

如果所述热源具有100℃至200℃的温度、尤其是100℃至140℃的温度，则由此也可以达到高的循环效率。

附图说明

下面借助于在附图中所示的实施例详细解释本发明以及按照参数权利要求的本发明的其它有利方案。这个附图以非常简化的示意图示出按照本发明的热动力循环。

具体实施方式