[发明专利]一种低参数热回收系统

说明书

本发明公开了一种低参数热回收系统，包括用于发电或做功的主循环系统和用于获取并维持低温能源的辅助循环系统，通过控制主循环系统和辅助循环系统以使低温工质液与外部回收余热之间形成温差从而实现发电或做功；主循环系统包括依次连接的储液罐、工质泵、回热器、第一热交换器、汽轮机和发电机；辅助循环系统包括与回热器连接的第二热交换器，以及依次连接的汽轮机、储液罐、喷射热泵和回热器，所述第二热交换器还与喷射热泵连接，回热器与储液罐连接；所述第一热交换器和第二热交换器均连接有外部回收余热。与传统热力发动机相比，本发明提供的主循环系统在辅助循环帮助下可在不需要外部冷源对乏汽进行冷却的情况下实现连续稳定的热功转换。

技术领域

本发明属于工程热力学技术领域，涉及一种低参数热回收系统，具体涉及一种利用余热、水温、空气等环境温度发电或做功的系统。

背景技术

根据热力学第二定律，在相同的高温热源温度和低温热源温度之间工作的一切循环中，以卡诺循环的热效率为最高，称为卡诺定理。卡诺循环是热力学热机循环的最根本基础，卡诺循环的效率公式η＝1-T₂/T₁，是卡诺循环的核心，从卡诺循环的效率公式中可以看出：卡诺循环的效率只与两个热源的热力学温度有关，如果高温热源的温度愈高，低温热源的温度愈低，则卡诺循环的效率愈高。因为不能获得T₁→∞的高温热源或T₂＝0K(-273℃)的低温热源，所以卡诺循环的效率必定小于1。如果高温热源的温度等于低温热源的温度，效率为零，即不能从单一热源转换做功的理论基础。当前的热力机械都以环境温度为低温热源，而环境温度无法改变，因此，现有的研究都是通过高温热源的温度，即使用化石燃料进行加热，以提高高温热源的温度，从而提高卡诺循环效率。

朗肯循环是对卡诺循环的具体应用，当前被广泛应用于火力发电、余热发电等领域。现有的朗肯循环结构示意图，如图1所示，低温液态工质从储液罐中抽出经加压泵输送到热交换器，推动发电机发电做功，汽轮机排出的低温低压气体经冷凝器将其汽化热中的潜热散发掉，使未做功的低温低压气体变为液体，完成一个循环。其中冷凝器与环境(空气或冷却介质)组成外部低温能源系统，如果没有外部低温能源维持系统，该系统就不能工作。因此，朗肯循环的问题关键在于：1、若不吸收掉乏汽的汽化热，乏汽就无法变为液体，就不能实现连续的热工循环，这是热力发动机工作的根本基础。2、现代热工学都以环境温度为低温热源，采用高于环境温度的高温热源向热力发动机提供动力，这是导致现代热工学中只能燃烧各种燃料，如煤、天然气、铀等来获得高温热源。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种低参数热回收系统，不仅可实现低品位余热回收的利用，还可大幅提高发电效率，同时在较小外功输入的条件下，利用环境热源作为高温高压热源进行热能动力转换，使得在没有外部冷源的情况下，实现热功转换并大大提高了热功转换的效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种低参数热回收系统，包括用于发电或做功的主循环系统和用于获取并维持低温能源的辅助循环系统，通过控制主循环系统和辅助循环系统的以使低温工质液与外部回收余热之间形成温差从而实现电力输出；

其中，所述主循环系统包括依次连接的装有工质液的储液罐、工质泵、回热器、第一热交换器、汽轮机和发电机；

所述辅助循环系统包括与回热器连接的第二热交换器，以及依次连接的汽轮机、储液罐、喷射热泵和回热器，所述第二热交换器还与喷射热泵连接，回热器与储液罐连接；

所述第一热交换器和第二热交换器均连接有外部回收余热。

进一步地，所述工质液包括液氮、液态空气、R410A制冷剂、液态二氧化碳、液态氢、液态氦中的一种。

进一步地，所述第一热交换器和第二热交换器均为逆流式热交换器。

本发明的目的还提供了一种低参数热回收方法，包括如下步骤：