一種帶引射器的熱力發電系統的制作方法

本發明涉及一種發電系統，具體涉及一種帶引射器的熱力發電系統。

背景技術：

目前的熱力發電系統主要是采用朗肯循環(Rankin Cycle)，工質主要選用水或者有機工質，如氟利昂類工質或者烷烴類工質。朗肯循環的發電效率除了與工質的熱物理性質密切相關之外，主要取決于蒸發溫度和冷凝溫度之間的差值，一般而言，蒸發溫度越高，朗肯循環的發電效率就越高，冷凝溫度越低，朗肯循環的發電效率也越高。但是，為了追求較高的發電效率而提高蒸發溫度，就會導致高溫熱源的出口溫度過高，高品位熱能浪費嚴重，為了追求較高的發電效率而降低冷凝溫度，就會導致冷卻熱源的出口溫度過低，冷凝熱不再具有熱利用價值。系統的發電效率與綜合熱經濟性之間的這種矛盾在利用中低溫余廢熱的有機朗肯循環發電系統中更為常見和突出。

從發電量的角度看，朗肯循環的發電量主要取決于工質蒸發過程的吸熱量與發電效率的乘積，一般而言，發電效率越高，朗肯循環的發電量就越多，工質蒸發過程的吸熱量越多，朗肯循環的發電量也越多。不難發現，即使系統的發電效率降低一些，但是如果能夠實現工質蒸發過程的吸熱量大幅增加，也是能夠保障系統總發電量不變的，甚至系統的總發電量略有增加的。這為解決熱力發電系統的發電效率與綜合熱經濟性之間難以協調的矛盾提供了一種新的解決思路。

技術實現要素：

本發明為了解決常規熱力發電系統存在的發電效率與綜合熱經濟性之間難以協調的矛盾，進而提供一種帶引射器的熱力發電系統。

本發明為解決上述問題而采用的技術方案是：

1、它包括透平發電機組、冷凝器、儲液器、節流膨脹閥、工質泵、高溫蒸發器、低溫蒸發器、引射器、氣液分離器、調適換熱器、蒸汽過熱器、第一工質管路、第二工質管路、第三工質管路、高溫熱源管路和第一低溫熱源管路，第一低溫熱源管路依次與第一冷凝器和調適換熱器連通并穿過調適換熱器設置，高溫熱源管路依次與蒸汽過熱器、高溫蒸發器、調適換熱器和低溫蒸發器連通并穿過低溫蒸發器設置，引射器的出口端與第三工質管路的入口端連通，第三工質管路依次與蒸汽過熱器、透平發電機組、冷凝器、儲液器、低溫蒸發器和氣液分離器的入口端連通，節流膨脹閥設置在儲液器與低溫蒸發器之間的第三工質管路上，氣液分離器分別與第一工質管路入口端和第二工質管路入口端連通，第一工質管路依次與工質泵、高溫蒸發器和引射器的引射工作流體入口端連通，第二工質管路出口端與引射器的被引射流體入口端連通。

2、它包括透平發電機組、冷凝器、儲液器、節流膨脹閥、工質泵、高溫蒸發器、低溫蒸發器、引射器、氣液分離器、調適換熱器、蒸汽過熱器、第一工質管路、第二工質管路、第三工質管路、高溫熱源管路、第一低溫熱源管路、第二低溫熱源管路、第三低溫熱源管路和第四低溫熱源管路，第一低溫熱源管路分別與第二低溫熱源管路的入口端和第三低溫熱源管路和的入口端連通，第三低溫熱源管路依次與冷凝器和第四低溫熱源管路的入口端連通，第二低溫熱源管路依次與調適換熱器和第四低溫熱源管路的入口端連通，高溫熱源管路依次與蒸汽過熱器、高溫蒸發器、調適換熱器和低溫蒸發器連通并穿過低溫蒸發器設置，引射器的出口端與第三工質管路的入口端連通，第三工質管路依次與蒸汽過熱器、透平發電機組、冷凝器、儲液器、低溫蒸發器和氣液分離器的入口端連通，節流膨脹閥設置在儲液器與低溫蒸發器之間的第三工質管路上，氣液分離器分別與第一工質管路入口端和第二工質管路入口端連通，第一工質管路依次與工質泵、高溫蒸發器和引射器的引射工作流體入口端連通，第二工質管路出口端與引射器的被引射流體入口端連通。

3、它包括透平發電機組、冷凝器、儲液器、節流膨脹閥、工質泵、高溫蒸發器、低溫蒸發器、引射器、氣液分離器、調適換熱器、蒸汽過熱器、第一工質管路、第二工質管路、第三工質管路、高溫熱源管路和第一低溫熱源管路，第一低溫熱源管路依次與冷凝器和調適換熱器連通并穿過調適換熱器設置，高溫熱源管路依次與蒸汽過熱器、高溫蒸發器、調適換熱器和低溫蒸發器連通并穿過低溫蒸發器設置，引射器的出口端與第三工質管路的入口端連通，第三工質管路依次與蒸汽過熱器、透平發電機組、冷凝器、儲液器、工質泵、高溫蒸發器和氣液分離器的入口端連通，氣液分離器分別與第一工質管路入口端和第二工質管路入口端連通，第一工質管路與引射器的引射工作流體入口端連通，第二工質管路出口端依次與低溫蒸發器和引射器的被引射流體入口連通，節流膨脹閥設置在氣液分離器和低溫蒸發器之間的第二工質管路上。

4、它包括透平發電機組、冷凝器、儲液器、節流膨脹閥、工質泵、高溫蒸發器、低溫蒸發器、引射器、氣液分離器、調適換熱器、蒸汽過熱器、第一工質管路、第二工質管路、第三工質管路、高溫熱源管路、第一低溫熱源管路、第二低溫熱源管路、第三低溫熱源管路和第四低溫熱源管路，第一低溫熱源管路分別與第二低溫熱源管路的入口端和第三低溫熱源管路和的入口端連通，第三低溫熱源管路依次與冷凝器和第四低溫熱源管路的入口端連通，第二低溫熱源管路依次與調適換熱器和第四低溫熱源管路的入口端連通，高溫熱源管路依次與蒸汽過熱器、高溫蒸發器、調適換熱器和低溫蒸發器連通并穿過低溫蒸發器設置，引射器的出口端與第三工質管路的入口端連通，第三工質管路依次與蒸汽過熱器、透平發電機組、冷凝器、儲液器、工質泵、高溫蒸發器和氣液分離器的入口端連通，氣液分離器分別與第一工質管路入口端和第二工質管路入口端連通，第一工質管路與引射器的引射工作流體入口端連通，第二工質管路依次與低溫蒸發器和引射器的被引射流體入口端連通，節流膨脹閥設置在氣液分離器和低溫蒸發器之間的第二工質管路上。

本發明的有益效果是：

1、本發明雖然降低了透平發電機組1的進口壓力，降低了系統的發電效率，但是大幅降低了高溫熱源的出口溫度，增加了工質蒸發的吸熱量，可以在相同的高溫熱源和低溫熱源流量和進口溫度的條件下，實現發電總量不變甚至略有增加，特別地本發明可以增加低溫熱源的溫度水平，本發明可以大幅降低高溫熱源的出口溫度，在保障系統總發電量不變的條件下，大幅提高冷卻熱源的溫度水平，增加發電排放廢熱的利用價值和系統的綜合熱經濟性，所以一種保電增溫型熱力發電系統，“保電”是指保障總發電量不減少，“增溫”是指增加冷卻熱源的溫度水平，目的是為了提升整個熱力發電系統的綜合熱經濟性。

2、本發明將引射器8置于透平發電機組1之前，充分利用高壓工質蒸汽的抽吸能力，可以在低溫蒸發器7內創造更低的蒸發壓力和蒸發溫度，從而更大幅度地降低高溫熱源的出口溫度，充分攫取高溫熱源的熱能用于發電。

3、本發明設置了氣液分離器9，并將其設置在高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的管路系統上，可以自適應地滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的工質流量分配，充分保證系統的穩定工作，降低系統的控制難度。

4、本發明設置了調適換熱器10，既可以自適應地滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的換熱量比例，實現更低的高溫熱源的出口溫度，同時也可以進一步提升低溫熱源的出口溫度。

5、本發明可以應用于中低溫余廢熱發電項目或者太陽能發電項目，可以充分攫取余廢熱的熱能，保障總發電的同時提升低溫熱源的溫度水平，滿足常規采暖的要求，發電與采暖一舉兩得。

附圖說明

圖1是本發明具體實施方式一方案的整體結構示意圖，圖2是本發明具體實施方式二方案的整體結構示意圖，圖3是本發明具體實施方式三方案的整體結構示意圖，圖4是本發明具體實施方式四方案的整體結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種帶引射器的熱力發電系統，它包括透平發電機組1、冷凝器2、儲液器3、節流膨脹閥4、工質泵5、高溫蒸發器6、低溫蒸發器7、引射器8、氣液分離器9、調適換熱器10、蒸汽過熱器11、第一工質管路41、第二工質管路42、第三工質管路43、高溫熱源管路61和第一低溫熱源管路51，第一低溫熱源管路51依次與第一冷凝器2和調適換熱器10連通并穿過調適換熱器10設置，高溫熱源管路61依次與蒸汽過熱器11、高溫蒸發器6、調適換熱器10和低溫蒸發器7連通并穿過低溫蒸發器7設置，引射器8的出口端與第三工質管路43的入口端連通，第三工質管路43依次與蒸汽過熱器11、透平發電機組1、冷凝器2、儲液器3、低溫蒸發器7和氣液分離器9的入口端連通，節流膨脹閥4設置在儲液器3與低溫蒸發器7之間的第三工質管路43上，氣液分離器9分別與第一工質管路41入口端和第二工質管路42入口端連通，第一工質管路41依次與工質泵5、高溫蒸發器6和引射器8的引射工作流體入口端連通，第二工質管路42出口端與引射器8的被引射流體入口端連通。

本實施方式工質的熱力循環過程：儲液器3收集冷凝的液態工質，液態工質在壓差的驅動下，通過節流膨脹閥4節流降壓之后進入低溫蒸發器7，在低溫蒸發器7內液態工質被高溫熱源加熱并沸騰蒸發，之后進入氣液分離器9進行氣液分離，分離后的液態工質由工質泵5驅動升壓后進入高溫蒸發器6，在高溫蒸發器6內液態工質被高溫熱源加熱并沸騰蒸發，產生的高壓工質蒸汽進入引射器8作為引射工作流體，在引射器8內引射由氣液分離器9分離出來的低壓工質蒸汽，引射器8出口的中壓工質蒸汽進入蒸汽過熱器11被高溫熱源進行加熱后，進入透平發電機組1內進行膨脹做功和發電，降溫降壓之后再進入冷凝器2，在冷凝器2內氣態工質被低溫熱源冷卻冷凝，冷凝之后的液態工質進入儲液器3，如此就構成了工質的熱力循環。引射器8和節流膨脹閥4營造了低溫蒸發器7和氣液分離器9的低壓環境，引射器8和工質泵5營造了高溫蒸發器6的高壓環境。

高溫熱源的放熱過程：高溫熱源通過高溫熱源管路61進入系統，首先在蒸汽過熱器11內放熱，加熱引射器8出口的中壓工質蒸汽可以增加工質蒸汽的顯熱量和后續的發電量，同時高溫熱源實現第一次降溫，之后高溫熱源在高溫蒸發器6內放熱，加熱高壓工質使之沸騰蒸發，同時高溫熱源實現第二次降溫，之后高溫熱源在調適換熱器10內放熱，加熱低溫熱源使之升溫，同時高溫熱源實現第三次降溫，最后高溫熱源在低溫蒸發器7內放熱，加熱低壓工質使之沸騰蒸發，同時高溫熱源實現第四次降溫。高溫熱源第一次、第二次和第四次降溫所釋放的熱量進入系統進行發電，保障總發電量滿足要求，第三次降溫所釋放的熱量用于低溫熱源的升溫，提高低溫熱源的溫度水平。

低溫熱源的吸熱過程：低溫熱源通過第一低溫熱源管路51進入系統，首先在冷凝器2內吸熱，冷凝膨脹做功之后的工質蒸汽，同時實現低溫熱源的第一次升溫，之后低溫熱源在調適換熱器10內吸熱，降低高溫熱源的溫度使之滿足工質熱力循環的溫度要求，同時實現低溫熱源的第二次升溫。低溫熱源的溫度水平提高之后可以有更多的利用價值和綜合熱經濟性。

本發明中應用的高溫熱源可以是工業乏汽，中高溫150℃以上的廢氣或煙氣，中高溫100℃以上的液態物質水、油等，或者太陽能的集熱載體等。低溫熱源主要是指水。工質可以使用水、氟利昂類工質，或者烷烴類工質。

當低溫熱源的進口溫度偏低時，適合采用本實施方案。

將引射器8設置于透平發電機組1上游的理由如下：絕大多數工質具有如下的熱物理性質規律，即飽和溫度水平較高時，相同的飽和溫度之差所對應的飽和壓力之差就會越大，例如水溫為50℃與40℃所對應的飽和壓差為0.12335-0.07375＝0.04960bar，而水溫為120℃與110℃所對應的飽和壓差為1.9854-1.4327＝0.5527bar，或者說壓力水平越低時，相同的飽和壓力之差所對應的飽和溫度之差就會越大。也可以總結為壓力水平越低時，壓降所導致的熱能品位損耗就越大，壓力水平越高時，壓降所導致的熱能品位損耗就越小。

基于此規律，本發明將引射器8設置于透平發電機組1之前。為了保證引射器8具有足夠的引射能力，必須保證引射器8的進出口之間滿足一定的工作壓差。如果將引射器8設置于透平發電機組1之后，由于引射器8的進口壓力偏低，導致引射器8的進出口要滿足相同的工作壓差，必然要大幅降低冷凝器2的冷凝溫度，這降低了冷凝熱的熱能品位和熱經濟價值。更低的冷凝溫度也為低溫熱源的制備提高了難度。如果將引射器8設置于透平發電機組1之前，由于工質蒸汽壓力很高，更容易滿足引射器8的進出口工作壓差的要求，而引射壓降所導致的熱能品位損耗就越小，這更有利于系統綜合效率的提高。

設置蒸汽過熱器11的理由如下：引射器8的設置增加了可用于膨脹發電的工質蒸汽的質量流量，但是降低了進入透平發電機組1工質蒸汽的壓力，將導致發電效率有所下降，但是工質蒸汽膨脹發電主要依靠的是工質蒸汽的顯熱熱能，高溫熱源可通過蒸汽過熱器11對引射器8出口的中壓工質蒸汽進行二次加熱，增加工質蒸汽的顯熱熱能，提升工質蒸汽的溫度，這樣可以提高透平發電機組1的發電效率，部分或全部抵消由于壓力降低所引起發電效率損耗，保障系統的發電效率處于較高水平。

設置氣液分離器9的理由如下：在高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的管路系統上設置了氣液分離器9，使得高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的液態工質形成串聯流動的形式，優先保障低溫蒸發器的蒸發流量需求，根據質量守恒原理，未蒸發的液態工質自然能夠滿足高溫蒸發器6的蒸發流量需求，這種系統結構設置可以自適應地滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的工質流量分配，充分保證系統的穩定工作，降低系統的控制難度。

設置調適換熱器10的理由如下：當系統正常運行時，工質熱力循環的狀態是明確的，即高溫蒸發器6和低溫蒸發器7各自的蒸發溫度是明確的，而且二者之間的換熱量比值也是明確的。如果高溫熱源進入高溫蒸發器6之后直接進入低溫蒸發器7，將會出現高溫熱源的溫降過程無法同時滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的蒸發溫度和換熱量之比的要求，使得系統無法實現。

例如系統設計要求的高溫蒸發器6的高溫熱源進口溫度為155℃，出口溫度為35℃，高溫蒸發器6的蒸發溫度為100℃，低溫蒸發器7的蒸發溫度為30℃，高溫蒸發器6與低溫蒸發器7之間的換熱量比值為10:6，那么如果高溫熱源進入高溫蒸發器6之后直接進入低溫蒸發器7，則高溫熱源在高溫蒸發器6內的最大溫降為55℃，在低溫蒸發器7的最小溫降為65℃，無論如何是無法滿足換熱量之比為10:6的要求的。

因此本發明在高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的高溫熱源管路61上增加設置了調適換熱器10，它可以自適應地調整低溫蒸發器7的高溫熱源的進口溫度，實現低溫換熱器7換熱量的調節，使得高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的換熱量之比滿足熱力循環的要求。

仍然針對上述例子，設計高溫蒸發器6出口高溫熱源溫度為105℃，增加調適換熱器10之后，調適換熱器10出口高溫熱源溫度可以調節為65℃，低溫蒸發器7的出口高溫熱源溫度為35℃，則高溫熱源在高溫蒸發器6內的溫降為50℃，在低溫蒸發器7內的溫降為30℃，忽略高溫熱源的比熱變化，則可以滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的換熱量之比為10:6的熱力循環的要求。

具體實施方式二：結合圖2說明本實施方式，本實施方式所述一種帶引射器的熱力發電系統，它包括透平發電機組1、冷凝器2、儲液器3、節流膨脹閥4、工質泵5、高溫蒸發器6、低溫蒸發器7、引射器8、氣液分離器9、調適換熱器10、蒸汽過熱器11、第一工質管路41、第二工質管路42、第三工質管路43、高溫熱源管路61、第一低溫熱源管路51、第二低溫熱源管路52、第三低溫熱源管路53和第四低溫熱源管路54，第一低溫熱源管路51分別與第二低溫熱源管路52的入口端和第三低溫熱源管路53和的入口端連通，第三低溫熱源管路53依次與冷凝器2和第四低溫熱源管路54的入口端連通，第二低溫熱源管路52依次與調適換熱器10和第四低溫熱源管路54的入口端連通，高溫熱源管路61依次與蒸汽過熱器11、高溫蒸發器6、調適換熱器10和低溫蒸發器7連通并穿過低溫蒸發器7設置，引射器8的出口端與第三工質管路43的入口端連通，第三工質管路43依次與蒸汽過熱器11、透平發電機組1、冷凝器2、儲液器3、低溫蒸發器7和氣液分離器9的入口端連通，節流膨脹閥4設置在儲液器3與低溫蒸發器7之間的第三工質管路43上，氣液分離器9分別與第一工質管路41入口端和第二工質管路42入口端連通，第一工質管路41依次與工質泵5、高溫蒸發器6和引射器8的引射工作流體入口端連通，第二工質管路42出口端與引射器8的被引射流體入口端連通。

本實施方式與實施方式一的區別在于低溫熱源通過第一低溫熱源管路51進入系統之后分成兩路，一路通過第三低溫熱源管路53在冷凝器2內吸熱，冷凝膨脹做功之后的工質蒸汽，同時實現該路低溫熱源的溫度提升，另一路通過第二低溫熱源管路52在調適換熱器10內吸熱，降低高溫熱源的溫度使之滿足熱力循環的溫度要求，同時實現該路低溫熱源的溫度提升，升溫之后的兩路低溫熱源最后匯合并入第四低溫熱源管路54而流出系統。

本實施方式工質的熱力循環過程：儲液器3收集冷凝的液態工質，液態工質在壓差的驅動下，通過節流膨脹閥4節流降壓之后進入低溫蒸發器7，在低溫蒸發器7內液態工質被高溫熱源加熱并沸騰蒸發，之后進入氣液分離器9進行氣液分離，分離后的液態工質由工質泵5驅動升壓后進入高溫蒸發器6，在高溫蒸發器6內液態工質被高溫熱源加熱并沸騰蒸發，產生的高壓工質蒸汽進入引射器8作為引射工作流體，在引射器8內引射由氣液分離器9分離出來的低壓工質蒸汽，引射器8出口的中壓工質蒸汽進入蒸汽過熱器11被高溫熱源進行加熱后，進入透平發電機組1內進行膨脹做功和發電，降溫降壓之后再進入冷凝器2，在冷凝器2內氣態工質被低溫熱源冷卻冷凝，冷凝之后的液態工質進入儲液器3，如此就構成了工質的熱力循環。引射器8和節流膨脹閥4營造了低溫蒸發器7和氣液分離器9的低壓環境，引射器8和工質泵5營造了高溫蒸發器6的高壓環境。

高溫熱源的放熱過程：高溫熱源通過高溫熱源管路61進入系統，首先在蒸汽過熱器11內放熱，加熱引射器8出口的中壓工質蒸汽可以增加工質蒸汽的顯熱量和后續的發電量，同時高溫熱源實現第一次降溫，之后高溫熱源在高溫蒸發器6內放熱，加熱高壓工質使之沸騰蒸發，同時高溫熱源實現第二次降溫，之后高溫熱源在調適換熱器10內放熱，加熱低溫熱源使之升溫，同時高溫熱源實現第三次降溫，最后高溫熱源在低溫蒸發器7內放熱，加熱低壓工質使之沸騰蒸發，同時高溫熱源實現第四次降溫。高溫熱源第一次、第二次和第四次降溫所釋放的熱量進入系統進行發電，保障總發電量滿足要求，第三次降溫所釋放的熱量用于低溫熱源的升溫，提高低溫熱源的溫度水平。

當低溫熱源的進口溫度偏高時，適合采用本實施方案。因為當低溫熱源的進口溫度偏高時，在低溫熱源側仍然將冷凝器2和調適換熱器10采用串聯連接，將使得調適換熱器10的低溫熱源進口溫度過高而失去調適作用，而在低溫熱源側仍然將冷凝器2和調適換熱器10采用串聯連接則可以避免該問題。

本發明中應用的高溫熱源可以是工業乏汽，中高溫150℃以上的廢氣或煙氣，中高溫100℃以上的液態物質水、油等，或者太陽能的集熱載體等。低溫熱源主要是指水。工質可以使用水、氟利昂類工質，或者烷烴類工質。

將引射器8設置于透平發電機組1上游的理由如下：絕大多數工質具有如下的熱物理性質規律，即飽和溫度水平較高時，相同的飽和溫度之差所對應的飽和壓力之差就會越大，例如水溫為50℃與40℃所對應的飽和壓差為0.12335-0.07375＝0.04960bar，而水溫為120℃與110℃所對應的飽和壓差為1.9854-1.4327＝0.5527bar，或者說壓力水平越低時，相同的飽和壓力之差所對應的飽和溫度之差就會越大。也可以總結為壓力水平越低時，壓降所導致的熱能品位損耗就越大，壓力水平越高時，壓降所導致的熱能品位損耗就越小。

基于此規律，本發明將引射器8設置于透平發電機組1的上游。為了保證引射器8具有足夠的引射能力，必須保證引射器8的進出口之間滿足一定的工作壓差。如果將引射器8設置于透平發電機組1之后，由于引射器8的進口壓力偏低，導致引射器8的進出口要滿足相同的工作壓差，必然要大幅降低冷凝器2的冷凝溫度，這降低了冷凝熱的熱能品位和熱經濟價值。更低的冷凝溫度也為低溫熱源的制備提高了難度。如果將引射器8設置于透平發電機組1之前，由于工質蒸汽壓力很高，更容易滿足引射器8的進出口工作壓差的要求，而引射壓降所導致的熱能品位損耗就越小，這更有利于系統綜合效率的提高。

設置蒸汽過熱器11的理由如下：引射器8的設置增加了可用于膨脹發電的工質蒸汽的質量流量，但是降低了進入透平發電機組1工質蒸汽的壓力，將導致發電效率有所下降，但是工質蒸汽膨脹發電主要依靠的是工質蒸汽的顯熱熱能，高溫熱源可通過蒸汽過熱器11對引射器8出口的中壓工質蒸汽進行二次加熱，增加工質蒸汽的顯熱熱能，提升工質蒸汽的溫度，這樣可以提高透平發電機組1的發電效率，部分或全部抵消由于壓力降低所引起發電效率損耗，保障系統的發電效率處于較高水平。

設置氣液分離器9的理由如下：在高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的管路系統上設置了氣液分離器9，使得高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的液態工質形成串聯流動的形式，優先保障低溫蒸發器的蒸發流量需求，根據質量守恒原理，未蒸發的液態工質自然能夠滿足高溫蒸發器6的蒸發流量需求，這種系統結構設置可以自適應地滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的工質流量分配，充分保證系統的穩定工作，降低系統的控制難度。

設置調適換熱器10的理由如下：當系統正常運行時，工質熱力循環的狀態是明確的，即高溫蒸發器6和低溫蒸發器7各自的蒸發溫度是明確的，而且二者之間的換熱量比值也是明確的。如果高溫熱源進入高溫蒸發器6之后直接進入低溫蒸發器7，將會出現高溫熱源的溫降過程無法同時滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的蒸發溫度和換熱量之比的要求，使得系統無法實現。

例如系統設計要求的高溫蒸發器6的高溫熱源進口溫度為155℃，出口溫度為35℃，高溫蒸發器6的蒸發溫度為100℃，低溫蒸發器7的蒸發溫度為30℃，高溫蒸發器6與低溫蒸發器7之間的換熱量比值為10:6，那么如果高溫熱源進入高溫蒸發器6之后直接進入低溫蒸發器7，則高溫熱源在高溫蒸發器6內的最大溫降為55℃，在低溫蒸發器7的最小溫降為65℃，無論如何是無法滿足換熱量之比為10:6的要求的。

因此本發明在高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的高溫熱源管路61上增加設置了調適換熱器10，它可以自適應地調整低溫蒸發器7的高溫熱源的進口溫度，實現低溫換熱器7換熱量的調節，使得高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的換熱量之比滿足熱力循環的要求。

仍然針對上述例子，設計高溫蒸發器6出口高溫熱源溫度為105℃，增加調適換熱器10之后，調適換熱器10出口高溫熱源溫度可以調節為65℃，低溫蒸發器7的出口高溫熱源溫度為35℃，則高溫熱源在高溫蒸發器6內的溫降為50℃，在低溫蒸發器7內的溫降為30℃，忽略高溫熱源的比熱變化，則可以滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的換熱量之比為10:6的熱力循環的要求。

具體實施方式三：結合圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種帶引射器的熱力發電系統，它包括透平發電機組1、冷凝器2、儲液器3、節流膨脹閥4、工質泵5、高溫蒸發器6、低溫蒸發器7、引射器8、氣液分離器9、調適換熱器10、蒸汽過熱器11、第一工質管路41、第二工質管路42、第三工質管路43、高溫熱源管路61和第一低溫熱源管路51，第一低溫熱源管路51依次與冷凝器2和調適換熱器10連通并穿過調適換熱器10設置，高溫熱源管路61依次與蒸汽過熱器11、高溫蒸發器6、調適換熱器10和低溫蒸發器7連通并穿過低溫蒸發器7設置，引射器8的出口端與第三工質管路43的入口端連通，第三工質管路43依次與蒸汽過熱器11、透平發電機組1、冷凝器2、儲液器3、工質泵5、高溫蒸發器6和氣液分離器9的入口端連通，氣液分離器9分別與第一工質管路41入口端和第二工質管路42入口端連通，第一工質管路41與引射器8的引射工作流體入口端連通，第二工質管路42出口端依次與低溫蒸發器7和引射器8被引射流體入口連通，節流膨脹閥4設置在氣液分離器9和低溫蒸發器7之間的第二工質管路42上。

低溫熱源的吸熱過程：低溫熱源通過第一低溫熱源管路51進入系統，首先在冷凝器2內吸熱，冷凝膨脹做功之后的工質蒸汽，同時實現低溫熱源的第一次升溫，之后低溫熱源在調適換熱器10內吸熱，降低高溫熱源的溫度使之滿足工質熱力循環的溫度要求，同時實現低溫熱源的第二次升溫。低溫熱源的溫度水平提高之后可以有更多的利用價值和綜合熱經濟性。

本發明中應用的高溫熱源可以是工業乏汽，中高溫(150℃以上)的廢氣或煙氣，中高溫(100℃以上)的液態物質水、油等，或者太陽能的集熱載體等。低溫熱源主要是指水。工質可以使用水、氟利昂類工質，或者烷烴類工質。

當低溫熱源的進口溫度偏低時，適合采用本實施方案。

工質的熱力循環過程：儲液器3收集冷凝的液態工質，液態工質由工質泵5驅動升壓后進入高溫蒸發器6，在高溫蒸發器6內液態工質被高溫熱源加熱并沸騰蒸發，之后進入氣液分離器9進行氣液分離，分離后的液態工質通過節流膨脹裝置4節流降壓之后進入低溫蒸發器7，在低溫蒸發器7內液態工質被高溫熱源加熱并沸騰蒸發，氣液分離器9分離出來的高壓工質蒸汽進入引射器8作為引射工作流體，在引射器8內引射由低溫蒸發器7蒸發產生的低壓蒸汽，引射器8出口的中壓工質蒸汽進入蒸汽過熱器11被高溫熱源進行加熱后，進入透平發電機組1內進行膨脹做功和發電，降溫降壓之后再進入冷凝器2，在冷凝器2內氣態工質被低溫熱源冷卻冷凝，冷凝之后的液態工質進入儲液器3，如此就構成了工質的熱力循環。引射器8和節流膨脹裝置4營造了低溫蒸發器7的低壓環境，引射器8和工質泵5營造了高溫蒸發器6和氣液分離器9的高壓環境。

高溫熱源的放熱過程：高溫熱源通過高溫熱源管路61進入系統，首先在蒸汽過熱器11內放熱，加熱引射器8出口的中壓工質蒸汽(可以增加工質蒸汽的顯熱量和后續的發電量)，同時高溫熱源實現第一次降溫，之后高溫熱源在高溫蒸發器6內放熱，加熱高壓工質使之沸騰蒸發，同時高溫熱源實現第二次降溫，之后高溫熱源在調適換熱器10內放熱，加熱低溫熱源使之升溫，同時高溫熱源實現第三次降溫，最后高溫熱源在低溫蒸發器7內放熱，加熱低壓工質使之沸騰蒸發，同時高溫熱源實現第四次降溫。高溫熱源第一次、第二次和第四次降溫所釋放的熱量進入系統進行發電，保障總發電量滿足要求，第三次降溫所釋放的熱量用于低溫熱源的升溫，提高低溫熱源的溫度水平。

將引射器8設置于透平發電機組1上游的理由如下：絕大多數工質具有如下的熱物理性質規律，即飽和溫度水平較高時，相同的飽和溫度之差所對應的飽和壓力之差就會越大，例如水溫為50℃與40℃所對應的飽和壓差為0.12335-0.07375＝0.04960bar，而水溫為120℃與110℃所對應的飽和壓差為1.9854-1.4327＝0.5527bar，或者說壓力水平越低時，相同的飽和壓力之差所對應的飽和溫度之差就會越大。也可以總結為壓力水平越低時，壓降所導致的熱能品位損耗就越大，壓力水平越高時，壓降所導致的熱能品位損耗就越小。

基于此規律，本發明將引射器8設置于透平發電機組1的上游。為了保證引射器8具有足夠的引射能力，必須保證引射器8的進出口之間滿足一定的工作壓差。如果將引射器8設置于透平發電機組1之后，由于引射器8的進口壓力偏低，導致引射器8的進出口要滿足相同的工作壓差，必然要大幅降低冷凝器2的冷凝溫度，這降低了冷凝熱的熱能品位和熱經濟價值。更低的冷凝溫度也為低溫熱源的制備提高了難度。如果將引射器8設置于透平發電機組1之前，由于工質蒸汽壓力很高，更容易滿足引射器8的進出口工作壓差的要求，而引射壓降所導致的熱能品位損耗就越小，這更有利于系統綜合效率的提高。

設置蒸汽過熱器11的理由如下：引射器8的設置增加了可用于膨脹發電的工質蒸汽的質量流量，但是降低了進入透平發電機組1工質蒸汽的壓力，將導致發電效率有所下降，但是工質蒸汽膨脹發電主要依靠的是工質蒸汽的顯熱熱能，高溫熱源可通過蒸汽過熱器11對引射器8出口的中壓工質蒸汽進行二次加熱，增加工質蒸汽的顯熱熱能，提升工質蒸汽的溫度，這樣可以提高透平發電機組1的發電效率，部分或全部抵消由于壓力降低所引起發電效率損耗，保障系統的發電效率處于較高水平。

設置氣液分離器9的理由如下：在高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的管路系統上設置了氣液分離器9，使得高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的液態工質形成串聯流動的形式，優先保障低溫蒸發器的蒸發流量需求，根據質量守恒原理，未蒸發的液態工質自然能夠滿足高溫蒸發器6的蒸發流量需求，這種系統結構設置可以自適應地滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的工質流量分配，充分保證系統的穩定工作，降低系統的控制難度。

設置調適換熱器10的理由如下：當系統正常運行時，工質熱力循環的狀態是明確的，即高溫蒸發器6和低溫蒸發器7各自的蒸發溫度是明確的，而且二者之間的換熱量比值也是明確的。如果高溫熱源進入高溫蒸發器6之后直接進入低溫蒸發器7，將會出現高溫熱源的溫降過程無法同時滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的蒸發溫度和換熱量之比的要求，使得系統無法實現。

例如系統設計要求的高溫蒸發器6的高溫熱源進口溫度為155℃，出口溫度為35℃，高溫蒸發器6的蒸發溫度為100℃，低溫蒸發器7的蒸發溫度為30℃，高溫蒸發器6與低溫蒸發器7之間的換熱量比值為10:6，那么如果高溫熱源進入高溫蒸發器6之后直接進入低溫蒸發器7，則高溫熱源在高溫蒸發器6內的最大溫降為55℃，在低溫蒸發器7的最小溫降為65℃，無論如何是無法滿足換熱量之比為10:6的要求的。

因此本發明在高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的高溫熱源管路61上增加設置了調適換熱器10，它可以自適應地調整低溫蒸發器7的高溫熱源的進口溫度，實現低溫換熱器7換熱量的調節，使得高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的換熱量之比滿足熱力循環的要求。

仍然針對上述例子，設計高溫蒸發器6出口高溫熱源溫度為105℃，增加調適換熱器10之后，調適換熱器10出口高溫熱源溫度可以調節為65℃，低溫蒸發器7的出口高溫熱源溫度為35℃，則高溫熱源在高溫蒸發器6內的溫降為50℃，在低溫蒸發器7內的溫降為30℃，忽略高溫熱源的比熱變化，則可以滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的換熱量之比為10:6的熱力循環的要求。

具體實施方式四：結合圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種帶引射器的熱力發電系統，它包括透平發電機組1、冷凝器2、儲液器3、節流膨脹閥4、工質泵5、高溫蒸發器6、低溫蒸發器7、引射器8、氣液分離器9、調適換熱器10、蒸汽過熱器11、第一工質管路41、第二工質管路42、第三工質管路43、高溫熱源管路61、第一低溫熱源管路51、第二低溫熱源管路52、第三低溫熱源管路53和第四低溫熱源管路54，第一低溫熱源管路51分別與第二低溫熱源管路52的入口端和第三低溫熱源管路53和的入口端連通，第三低溫熱源管路53依次與冷凝器2和第四低溫熱源管路54的入口端連通，第二低溫熱源管路52依次與調適換熱器10和第四低溫熱源管路54的入口端連通，高溫熱源管路61依次與蒸汽過熱器11、高溫蒸發器6、調適換熱器10和低溫蒸發器7連通并穿過低溫蒸發器7設置，引射器8的出口端與第三工質管路43的入口端連通，第三工質管路43依次與蒸汽過熱器11、透平發電機組1、冷凝器2、儲液器3、工質泵5、高溫蒸發器6和氣液分離器9的入口端連通，氣液分離器9分別與第一工質管路41入口端和第二工質管路42入口端連通，第一工質管路41與引射器8的引射工作流體入口端連通，第二工質管路42依次與低溫蒸發器7和引射器8的被引射流體入口端連通，節流膨脹閥4設置在氣液分離器9和低溫蒸發器7之間的第二工質管路42上。

本實施方式與實施方式三的區別在于低溫熱源通過第一低溫熱源管路51進入系統之后分成兩路，一路通過第三低溫熱源管路53在冷凝器2內吸熱，冷凝膨脹做功之后的工質蒸汽，同時實現該路低溫熱源的溫度提升，另一路通過第二低溫熱源管路52在調適換熱器10內吸熱，降低高溫熱源的溫度使之滿足熱力循環的溫度要求，同時實現該路低溫熱源的溫度提升，升溫之后的兩路低溫熱源最后匯合并入第四低溫熱源管路54而流出系統。

當低溫熱源的進口溫度偏高時，適合采用本實施方案。因為當低溫熱源的進口溫度偏高時，在低溫熱源側仍然將冷凝器2和調適換熱器10采用串聯連接，將使得調適換熱器10的低溫熱源進口溫度過高而失去調適作用，而在低溫熱源側仍然將冷凝器2和調適換熱器10采用串聯連接則可以避免該問題。

工質的熱力循環過程：儲液器3收集冷凝的液態工質，液態工質由工質泵5驅動升壓后進入高溫蒸發器6，在高溫蒸發器6內液態工質被高溫熱源加熱并沸騰蒸發，之后進入氣液分離器9進行氣液分離，分離后的液態工質通過節流膨脹裝置4節流降壓之后進入低溫蒸發器7，在低溫蒸發器7內液態工質被高溫熱源加熱并沸騰蒸發，氣液分離器9分離出來的高壓工質蒸汽進入引射器8作為引射工作流體，在引射器8內引射由低溫蒸發器7蒸發產生的低壓蒸汽，引射器8出口的中壓工質蒸汽進入蒸汽過熱器11被高溫熱源進行加熱后，進入透平發電機組1內進行膨脹做功和發電，降溫降壓之后再進入冷凝器2，在冷凝器2內氣態工質被低溫熱源冷卻冷凝，冷凝之后的液態工質進入儲液器3，如此就構成了工質的熱力循環。引射器8和節流膨脹裝置4營造了低溫蒸發器7的低壓環境，引射器8和工質泵5營造了高溫蒸發器6和氣液分離器9的高壓環境。

高溫熱源的放熱過程：高溫熱源通過高溫熱源管路61進入系統，首先在蒸汽過熱器11內放熱，加熱引射器8出口的中壓工質蒸汽(可以增加工質蒸汽的顯熱量和后續的發電量)，同時高溫熱源實現第一次降溫，之后高溫熱源在高溫蒸發器6內放熱，加熱高壓工質使之沸騰蒸發，同時高溫熱源實現第二次降溫，之后高溫熱源在調適換熱器10內放熱，加熱低溫熱源使之升溫，同時高溫熱源實現第三次降溫，最后高溫熱源在低溫蒸發器7內放熱，加熱低壓工質使之沸騰蒸發，同時高溫熱源實現第四次降溫。高溫熱源第一次、第二次和第四次降溫所釋放的熱量進入系統進行發電，保障總發電量滿足要求，第三次降溫所釋放的熱量用于低溫熱源的升溫，提高低溫熱源的溫度水平。

本發明中應用的高溫熱源可以是工業乏汽，中高溫(150℃以上)的廢氣或煙氣，中高溫(100℃以上)的液態物質水、油等，或者太陽能的集熱載體等。低溫熱源主要是指水。工質可以使用水、氟利昂類工質，或者烷烴類工質。

將引射器8設置于透平發電機組1上游的理由如下：絕大多數工質具有如下的熱物理性質規律，即飽和溫度水平較高時，相同的飽和溫度之差所對應的飽和壓力之差就會越大，例如水溫為50℃與40℃所對應的飽和壓差為0.12335-0.07375＝0.04960bar，而水溫為120℃與110℃所對應的飽和壓差為1.9854-1.4327＝0.5527bar，或者說壓力水平越低時，相同的飽和壓力之差所對應的飽和溫度之差就會越大。也可以總結為壓力水平越低時，壓降所導致的熱能品位損耗就越大，壓力水平越高時，壓降所導致的熱能品位損耗就越小。

基于此規律，本發明將引射器8設置于透平發電機組1的上游。為了保證引射器8具有足夠的引射能力，必須保證引射器8的進出口之間滿足一定的工作壓差。如果將引射器8設置于透平發電機組1之后，由于引射器8的進口壓力偏低，導致引射器8的進出口要滿足相同的工作壓差，必然要大幅降低冷凝器2的冷凝溫度，這降低了冷凝熱的熱能品位和熱經濟價值。更低的冷凝溫度也為低溫熱源的制備提高了難度。如果將引射器8設置于透平發電機組1之前，由于工質蒸汽壓力很高，更容易滿足引射器8的進出口工作壓差的要求，而引射壓降所導致的熱能品位損耗就越小，這更有利于系統綜合效率的提高。

設置蒸汽過熱器11的理由如下：引射器8的設置增加了可用于膨脹發電的工質蒸汽的質量流量，但是降低了進入透平發電機組1工質蒸汽的壓力，將導致發電效率有所下降，但是工質蒸汽膨脹發電主要依靠的是工質蒸汽的顯熱熱能，高溫熱源可通過蒸汽過熱器11對引射器8出口的中壓工質蒸汽進行二次加熱，增加工質蒸汽的顯熱熱能，提升工質蒸汽的溫度，這樣可以提高透平發電機組1的發電效率，部分或全部抵消由于壓力降低所引起發電效率損耗，保障系統的發電效率處于較高水平。

設置氣液分離器9的理由如下：在高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的管路系統上設置了氣液分離器9，使得高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的液態工質形成串聯流動的形式，優先保障低溫蒸發器的蒸發流量需求，根據質量守恒原理，未蒸發的液態工質自然能夠滿足高溫蒸發器6的蒸發流量需求，這種系統結構設置可以自適應地滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的工質流量分配，充分保證系統的穩定工作，降低系統的控制難度。

設置調適換熱器10的理由如下：當系統正常運行時，工質熱力循環的狀態是明確的，即高溫蒸發器6和低溫蒸發器7各自的蒸發溫度是明確的，而且二者之間的換熱量比值也是明確的。如果高溫熱源進入高溫蒸發器6之后直接進入低溫蒸發器7，將會出現高溫熱源的溫降過程無法同時滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的蒸發溫度和換熱量之比的要求，使得系統無法實現。

例如系統設計要求的高溫蒸發器6的高溫熱源進口溫度為155℃，出口溫度為35℃，高溫蒸發器6的蒸發溫度為100℃，低溫蒸發器7的蒸發溫度為30℃，高溫蒸發器6與低溫蒸發器7之間的換熱量比值為10:6，那么如果高溫熱源進入高溫蒸發器6之后直接進入低溫蒸發器7，則高溫熱源在高溫蒸發器6內的最大溫降為55℃，在低溫蒸發器7的最小溫降為65℃，無論如何是無法滿足換熱量之比為10:6的要求的。

因此本發明在高溫蒸發器6和低溫蒸發器7之間的高溫熱源管路61上增加設置了調適換熱器10，它可以自適應地調整低溫蒸發器7的高溫熱源的進口溫度，實現低溫換熱器7換熱量的調節，使得高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的換熱量之比滿足熱力循環的要求。

仍然針對上述例子，設計高溫蒸發器6出口高溫熱源溫度為105℃，增加調適換熱器10之后，調適換熱器10出口高溫熱源溫度可以調節為65℃，低溫蒸發器7的出口高溫熱源溫度為35℃，則高溫熱源在高溫蒸發器6內的溫降為50℃，在低溫蒸發器7內的溫降為30℃，忽略高溫熱源的比熱變化，則可以滿足高溫蒸發器6和低溫蒸發器7的換熱量之比為10:6的熱力循環的要求。