[发明专利]重力场膜式热功转换装置及方法

说明书

本发明提供一种重力场膜式热功转换装置，包括再生器、冷凝器、浓溶液冷却器、浓溶液循环泵、回热器、低位液体涡轮和低位渗透器，再生器浓溶液与回热器放热通道连接，回热器与浓溶液冷却器连接；浓溶液冷却器与浓溶液循环泵连接，浓溶液循环泵与低位渗透器浓溶液连接，低位渗透器与回热器吸热通道连接，回热器与再生器连接，蒸汽管与冷凝器连接，冷凝器与低位液体涡轮连接；低位液体涡轮与低位渗透器连接；本发明还提供一种重力场膜式热功转换方法，工质在再生器、冷凝器、浓溶液冷却器、浓溶液循环泵、回热器、低位液体涡轮和低位渗透器之间流动，吸收低品位热源流体的热量后做功。

技术领域

本发明涉及能源动力技术领域，具体是一种重力场膜式热功转换装置及方法。

背景技术

在低品位热源发电领域，通常采用有机工质朗肯循环，利用有机工质的蒸发/冷凝压差推动膨胀机对外做功，但是在热源温度较低时，比如热源温度与环境温度之间的温差只有20-40℃时(通常为80℃以下热源)，所资利用的压差较小，从而使得不可逆损失占资用压差的比率较大，系统效率降低较多，甚至很难有效运行。

申请号为201310695691.7的专利提出了一种解决方案，即利用有机工质减压渗透过程将低压气体压力能转化为高压液体压力能，然后利用液体涡轮对外做功，从而扩大了低品位热源的利用范围。但该专利要用到液体能量回收器，而液体能量回收器通常价格较高，容易降低系统的技术经济性能。另外在使用过程中需要专门对流出渗透器的稀溶液进行分流，给变工况操作带来麻烦。

另外，在低品位热源的利用过程中，经常有这样的场合，即系统具有数百米的高差，如低品位地热能就经常处于数百米深度位置，再如高山上的冷源通常距离地面数百米高度，而海洋温差能利用也要深入数百米深的海底。

为了利用较大垂直高度上两头分布的冷热源，申请号为201610014050.4的专利提出了一种重力场热驱动制冷装置，该装置可以利用低位的低品位热源向高位释放冷量，而且利用了重力场的能量转换功能，省却了气体压缩机和膨胀机，但该装置没有将低品位热能转化对外做功的作用。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供高效的一种重力场膜式热功转换装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种重力场膜式热功转换装置，包括再生器、冷凝器、浓溶液冷却器、浓溶液循环泵、回热器、低位液体涡轮和低位渗透器；

所述再生器、冷凝器、浓溶液冷却器、浓溶液循环泵和回热器设置在高位；

所述低位液体涡轮和低位渗透器设置在低位；

所述再生器内腔中设置蒸发器和蒸汽管，再生器上设置有与其内腔连通的再生器稀溶液进口和再生器浓溶液出口；

所述低位渗透器设置有低位渗透器浓溶液进口、低位渗透器稀溶液出口和低位渗透器工质进口；

所述再生器浓溶液出口与回热器放热通道进口连接，回热器放热通道出口与浓溶液冷却器放热通道进口连接；浓溶液冷却器放热通道出口与浓溶液循环泵进口连接，浓溶液循环泵出口与低位渗透器浓溶液进口连接；

所述低位渗透器稀溶液出口与回热器吸热通道进口连接，回热器吸热通道出口与再生器稀溶液进口连接；

所述蒸汽管穿过再生器的侧壁后与冷凝器冷凝通道进口连接，冷凝器冷凝通道出口与低位液体涡轮工质进口连接；低位液体涡轮工质出口与低位渗透器工质进口连接。

作为对本发明重力场膜式热功转换装置的改进：重力场膜式热功转换装置还包括中位液体涡轮和中位渗透器；

所述中位液体涡轮和中位渗透器设置在中位；

所述中位渗透器设置有中位渗透器浓溶液进口、中位渗透器稀溶液出口和中位渗透器工质进口；