[发明专利]一种低温工质超临界发电系统或动力系统及设备

权利要求书

1.一种低温工质超临界发电系统或动力系统及设备，其特征在于，包括依次连通的低温液体储罐、低温液体泵、乏汽回热器低温管道、主换热器、低温工质超临界气轮机或膨胀机、乏汽回热器高温管道；所述乏汽回热器高温管道出口连接低温液体储罐入口，形成闭环；

所述低温液体泵设置在所述低温液体储罐与所述乏汽回热器低温管道之间；所述低温工质超临界气轮机或膨胀机设置在所述主换热器与所述乏汽回热器高温管道之间；所述乏汽回热器低温管道与所述乏汽回热器高温管道组合成为一个高换热效率的换热器设备；

所述主换热器设置在所述乏汽回热器低温管道出口与低温工质超临界气轮机或膨胀机之间，是与热源进行换热的主要设备，包括但不仅限于锅炉、余热锅炉、热交换装置、冷却器、冷凝器、凝汽器、烟气换热器、风道换热器、空气换热器、热水换热器、工业废气和废液热交换器、设备冷却器、地热换热器的任意一种或多种组合；

所述低温工质超临界气轮机或膨胀机的主蒸汽管道所输入的高压气体，温度必须明显高于所述低温发电工质的临界温度；所述低温工质超临界气轮机或膨胀机的排气管道输出的乏汽，温度必须达到或略微高于所述低温发电工质的临界温度；所述低温工质气轮机或膨胀机的工况区，始终处在所述低温工质的临界温度以上；

所述低温工质超临界气轮机或膨胀机，是利用其主蒸汽管道输入的高压高温气体工质温度能量，与所述低温工质超临界气轮机或膨胀机排气管道输出输出的，温度达到或略微高于所述低温工质临界温度的乏汽之间的焓差做功；

所述低温工质超临界气轮机或膨胀机的排气管道连接乏汽回热器高温管道，令低温液体泵输出到乏汽回热器低温管道中的极其低温液体，冷凝所述低温工质超临界气轮机或膨胀机排气管道排出的高温乏汽；所述乏汽回热器拥有较高换热效率，所述乏汽回热器单独设置，或者与所述低温工质超临界气轮机或膨胀机进行组合；

所述低温工质超临界气轮机或膨胀机高速旋转对外输出机械能，或者驱动发电机高速旋转对外输出电能；

所述低温工质超临界气轮机属于一种将高压气体能量转换成为机械功的旋转动力机械，包括但不仅限于气轮机、气动机、膨胀机、气体螺杆膨胀机、气体透平膨胀机；

所述低温工质超临界气轮机或膨胀机采用耐低温材料，包括但不仅限于奥氏体低温钢、铁素体低温钢。

2.根据权利要求1所述的一种低温工质超临界发电系统或动力系统及设备，其特征在于，为控制所述低温液体储罐中的低温液体发电工质的温度，所述低温液体储罐还设置有低温液体发电工质的降温冷却装置，所述降温冷却装置包括依次连通的低温液体储罐、压缩机、热交换器、和节流降压装置构成；所述节流降压装置出口连接所述低温液体储罐入口，形成循环；

所述热交换器为释放热能的换热器设备，设在所述压缩机的出口与所述节流降压装置之间，并将所述压缩机压缩气体产生出来的热能，置换和释放到所述低温液体泵输出的低温发电工质中或者释放到乏汽回热器低温管道出口与所述主换热器之间的发电工质中；或者释放到环境中的冷空气或冷水中；

所述节流降压装置包括具有节流降压功能的节流阀、截止阀、膨胀阀、或者膨胀机设备；优选膨胀机设备。

3.根据权利要求1-2所述的一种低温工质超临界发电系统或动力系统及设备，其特征在于，所述乏汽回热器还设置有热泵系统；其作用是避免乏汽回热器高温管道出口的工质温度升高，降低返回所述低温液体储罐中的低温液体工质的温度，减少低温液体工质蒸发；

所述热泵系统由依次连通的热泵压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器构成；所述蒸发器为吸取低温源热能的换热器，设置在乏汽回热器高温端和靠近乏汽回热器低温管道位置，将乏汽回热器低温管道的高温部分的热能，热泵转移到乏汽回热器低温管道出口与所述主换热器之间的低温工质中，或者释放到环境中的冷空气或冷水中。