CN101761368A - 一种低品位热流原动机、发电系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低品位热流原动机、发电系统及其方法，低品位热流原动机包括热流锅炉单元、膨胀做功单元，加压单元，采用低沸点介质在热流锅炉单元中经过，与低品位热流交换热量后进入膨胀做功单元并推动其运动部件运动，再经加压使低沸点介质流回热流锅炉单元形成工作循环，膨胀做功单元设有动力输出轴，输出轴带动发电单元构成发电系统，也可带动工作机组，本发明提供的技术方案适用于热源温度范围30～400℃，压力范围从正压到负压。因此可以充分回收和利用被废弃的热能，提高热源利用效率，节约资源，保护环境。

Description

一种低品位热流原动机、发电系统及其方法

技术领域：

本发明涉及一种低品位热流的利用方法，尤其是将低品位热流转化为电能和机械能的系统和方法。

背景技术：

各类干燥设备的排汽(气)，各类炉窑烟气、各类使用燃料的发动机排气、空调排风、各种有一定温度的流体等都具有大量的热量。由于不能利用，被称为低品位热能或低品位执流排入大气，是地球变暖的重要原因。

现行大容量发电技术火力发电，用水做工质，把燃料的化学能转化成电能，但只能把水蒸汽的显热转化成电能，潜热通过循环冷却水散发电到大气中，循环热效率不到50％；低压火力发电已淘汰，最低参数是中压机组，压力约4.0Mpa，温度425℃；水力发电是把水流的位能转化成电能；核电是把原子能转化成电能。卡林纳循环提出了利用氨水溶液把废热转化成电能的方法，但现在不能解决100℃以下热能的转换。专利02116497.5提出了内燃机废气发电及制氢方法与装置，只能改善内燃机的燃烧。专利02143430.1是解决发动机发电的消音。专利01273968.5二氧化碳发电装置用闭环磁流体发电，每1000KW要消耗200kg二氧化碳。现有技术可以对一定压力的热流体能量的回收，但前提是要有一定压力。对于工农生产和生活中巨量排放的低品位热能，特别是低于200℃及低于100℃甚至接近30℃的低品位热能，又接近零压或是零压甚至负压，至今还没有转化成电能的方法。而此类低品位热能数量却非常巨大：工业生产的象征是双曲线冷却塔，它所散发的正是无压低品位热能，全国双曲线冷却塔不少于10000个，每个塔散发的低品位热能折标煤5000吨/年，共排掉热能5000万吨标煤；锅炉烟气也是无压热流体，在脱硫除尘之前，约180℃，烟气定容比热约1.34KJ/立米.℃，若能转换50％，就有60KJ/立米。10/h锅炉引风机风量11000立/h，可转换出电能300KW。2007年，我国煤产量25.5亿吨，按总产量的四分之一用作锅炉燃料，10t/h锅炉用煤约1.5t/h，折10t/h锅炉约100万台，烟气余热可转换出电能3亿KW。

现有发电系统中，热效率低，造成资源极大地浪费，对于发电厂来说，成本增加，由于水蒸汽的潜热散发到大气中，对于发电厂周围的环境造成很大程度的影响；另外，当前随着社会的发展，要求充足的电力来支持，但新的火力发电厂的建立，无疑会进一步增加对环境的污染和水资源消耗；其他没有被充分利用的热能也存在同样的问题。

发明内容：

本发明专利要解决的技术问题之一是克服上述现有技术之不足，提供一种充分利用被废弃的低品位热能，提高热源利用效率，特别是温度为100℃以下的低品位热能的利用，节约能源和水资源，保护环境的低品位热流原动机和发电、拖动的系统和方法。

按照本发明提供

一种低品位热流发电系统，所述系统的工作单元包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元，所述的热流锅炉单元包括热流锅炉，所述的热流锅炉无需燃料提供热量，采用低沸点介质在所述工作单元中经过，并进行工作循环；

所述的低品位热流经过所述热流锅炉的壳程，所述的低沸点介质流经所述热流锅炉的管程时吸收所述低品位热流的热量，然后进入膨胀做功单元把压力能转化成动能推动所述的膨胀做功单元运动部件运动，所述的低沸点介质流回所述的热流锅炉单元进行工作循环，所述的膨胀做功单元设有输出轴连接于所述的发电单元。

按照本发明提供一种低品位热流发电方法，包括如下步骤：

首先，采用低沸点介质，使其与低品位热流热交换吸收低品位热流的热量，所述的低沸点介质由液态转化为气态体积膨胀，或由液态转化为气态且温度升高体积膨胀，或者保持气态但温度升高体积膨胀；

其次，把所述的低沸点介质进行减压膨胀，把压力能转化成动能；

第三，做功降温降压步骤，所述低沸点介质膨胀做功后温度和压力降低；

第四，对低沸点介质加压或压缩：当其为液态时，经加压到高压后，再与低品位热流进行热交换；当其为气态时，经压缩升压到高压后或压缩升压换热降温后再与低品位热流进行热交换；当既有气态又有液态时设有压缩单元及加压泵单元，把低温低压的低沸点介质压缩和加压到高压使再与低品位热流进行热交换。

上述步骤形成循环。

第五，将膨胀做功单元产生的机械能输出并转化为电能。

按照本发明提供的低品位热流发电系统还具有如下附属技术特征：

在所述的膨胀做功单元之后，还设有加压泵单元对物态为液态的低沸点介质加压使再流回所述的热流锅炉；或设有压缩单元，把物态为气态的低沸点介质加压到高压使再流回所述的热流锅炉；或设有压缩单元及加压泵单元，把物态既有气态又有液态的低沸点介质加压到高压使再流回所述的热流锅炉。

所述的低沸点介质是在热流锅炉正常工作工况下的沸点在摄氏零上99℃至零下273℃的气体或液体。

所述的低沸点介质是如下物质之一种或其混合物：

二氧化碳气、二氧化碳及其吸收剂的混合物；

氮气、空气、氦气、氩气、氢气、氨、氨的水溶液、醇类及醇的水溶液；

HFC类人工合成气体；

烷类及烷类与其他物质的化合物；

烯类及烯类与其他物质的化合物；

苯类及苯类与其他物质的化合物。

所述的低沸点介质在所述的工作循环中，其物态是气态和液态的相互转化，也可以在气态和液态转化中伴有固态物产生，或者在整个循环中为气态，包括饱和气态、过热气态、饱和气与过热气转化。

所述的工作循环为发电循环，所述的发电循环可以为如下四个基本发电循环之一：

第一基本发电循环，是采取亚临界、跨临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、储液单元、加压泵单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是气态和液态的相互转化，所述的低沸点介质进入所述热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换并吸收低品位热流的热量，由液态转化为气态，之后进入所述膨胀做功单元减压膨胀推动膨胀做功单元的运动部件运动，由所述的膨胀做功单元运动部件的运动带动所述的发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质经膨胀做功后降压降温变为液态进入所述的储液单元，经过所述加压泵单元加压到高压后再流回所述热流锅炉单元，进行循环；

第二基本发电循环，是采用亚临界、跨临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、气液分离单元、压缩单元、加压泵单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是气态和液态的相互转化，所述的低沸点介质进入所述热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换吸收低品位热流的热量，由液态转化为气态，之后进入膨胀做功单元减压膨胀推动膨胀做功单元的运动部件运动，由膨胀做功单元运动部件的运动带动发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质膨胀做功后降压降温变为气液两相流进入气液分离单元，所述分离单元分离出的气态介质经压缩单元压缩转化为液态并提高压力，分离出的液体经一级加压泵单元加压后与压缩单元出口的液态介质汇合，再经过二级加压泵单元加压到高压流回所述的热流锅炉单元，进行循环；根据不同介质的特性和流程设计需要，也可不设气液分离单元，用压缩单元把两相流压缩成液态；

第三基本发电循环，是采取超临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、压缩单元，还可设有换热单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是全程气态，所述的高压低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换吸收低品位热流的热量，气温升高体积膨胀，之后进入膨胀做功单元减压膨胀推动膨胀做功单元的运动部件运动，由所述膨胀做功单元运动部件的运动带动所述发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质膨胀做功后为气态，但温度和压力降低，经压缩单元压缩到高压再次流回所述的热流锅炉单元，进行循环；在所述的低沸点介质再次进入热流锅炉前，可设有换热单元，利用外部冷源对所述的低沸点介质降温；

第四基本发电循环，是超临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、压缩单元、自换热单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是全程气态，所述的高压低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换吸收低品位热流的热量，气温升高体积膨胀，之后进入膨胀做功单元减压膨胀推动膨胀做功单元的运动部件运动，由所述的膨胀做功单元运动部件的运动带动所述发电单元发电，将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质膨胀做功后降压降温为气态，但温度和压力降低，进入压缩单元，所述的低沸点介质经压缩后利用自换热单元实现与流出所述的热流锅炉的低沸点介质进行换热，从而降低本身的温度再流回所述的热流锅炉单元，进行循环；在所述的低沸点介质再次进入热流锅炉前，还可设有换热单元，利用外部冷源对所述的低沸点介质降温。

所述的四种基本发电循环中，还包括供冷单元，分别构成四种发电-制冷联合循环，即第一、第二、第三和第四基本发电-制冷联合循环。

所述的四种基本发电循环和四种基本发电-制冷联合循环中，分别包括介质补充单元，也可以分别括泄漏介质收集单元；

所述的介质补充单元可以为液态介质补充单元或气态介质补充单元或两者都有；

所述的第一、第二基本发电循环和第一、第二基本发电-制冷联合循环中，所述的加压泵单元可以是一级加压泵或二级加压泵单元。

所述的四种基本发电循环中的单元，是指所述单元包括本体设备及其附属设备、部件、元件、连接以及仪表和控制之全部。

所述的低品位热流发电系统包括两个或两个上的循环，所述的循环可以是所述的四种基本发电循环和四种基本发电制冷循环中的任意两个或多个的组合；通过在前一循环的膨胀做功单元之后增加凝汽单元或冷却单元实现与后一个循环的连接，在所述的凝汽单元或冷却单元中前一循环的低沸点介质与后一个循环中的低沸点介质进行热交换。

所述循环的膨胀做功单元，采用透平式膨胀机、容积式膨胀机、喷嘴之一种或其组合；

透平式膨胀机可以采用轴流式、离心式或二者的组合混流式，其叶片能承受单相气态或单相液态或二相流液态和气态或三相流气态、液态和固态介质的推动和冲刷；透平式膨胀机可做成冲动式，也可做成反动式；可以是一级膨胀，也可是多级膨胀；可以是一次膨胀，也可是多次膨胀；可以是一台膨胀机，也可是多台膨胀机；透平叶轮材质，可以是合金钢或铝合金或钛合金，可以前数级是合金钢，介质降到某一温度后改用铝合金或钛合金，或前数级是合金钢，介质降到某一温度后改用铝合金，再降到某一温度后改用钛合金或先改用钛合金再改用铝合金，可以在基材上喷涂、刷涂或烧结耐磨损或耐磨损和耐冲刷或耐磨损和耐冲刷和耐腐蚀物质；

所述容积式膨胀机，可使用活塞汽缸式、滚动活塞式、摆动转子式、涡旋式、螺杆式；

所述膨胀机输出轴有三种输出方式；一种是只接发电机，第二种是一端联发电机，另一端联压缩机，一种是三轴及以上的多轴输出。

所述循环的气体压缩单元可采用透平式、容积式单级或二级或多级压缩机，可以采用一台及一台以上的压缩机；轴流和离心可分成两台压缩机，也可做成一台：前数级为轴流，后一级或数级为离心，压缩后使介质接近饱和，再用容积式压缩机压缩成液态，也可用透平或容积式压缩机直接压缩成液态；成为液态的介质用离心泵或容积泵加压升高到设计压力，在超临界循环中，可采取多次压缩，每级或数级压缩后、每次压缩后可用冷却器冷却，冷却器可用循环水冷却、空气冷却或其他介质冷却或用循环中低温段的介质冷却即自换热；

所述的膨胀做功单元和压缩单元可做成一体，即膨胀压缩机；所述膨胀压缩机的种类和型式可以是轴流透平式、离心透平式、轴流离心混流式、往复活塞式、滚动活塞式、摆动转子式、滑片式、螺杆式、铰接叶片式；

所述低品位热流发电系统中的设备、装置、管路采取隔热保温保冷措施，使循环成为绝热循环或接近绝热循环；

所述的膨胀做功单元、压缩单元、膨胀压缩单元的密封采用迷宫密封、石墨密封、介质密封等密封手段。

按照本发明提供和一种低品位热流发电方法，还包括如下附加技术特征：

还包括制冷步骤，所述的制冷步骤可以设置在所述的低沸点介质与低品位热流发生热交换的步骤后的低沸点介质工作回路中，也可以设置在进行热交换后的低品位热流工作回路中，也可以设置在所述的低沸点介质经过减压膨胀后再次与低品位热流进行热交换的步骤之前，还可设置在热流锅炉的冷流出口。

还包括如下步骤：

当低沸点介质发生减少时，对介质进行补充的步骤；

当低沸点介质发生泄漏时，对泄漏进行收集的步骤。

所述的低沸点介质流经热流锅炉的管程，低品位热流流经热流锅炉的壳程，从而实现换热；所述的热流锅炉无需燃料提供热源；

所述的低沸点介质是在热流锅炉正常工作工况下的沸点在摄氏零上99℃至零下273℃的气体和液体物质；如下述物质之一或其任意组合：

二氧化碳气、二氧化碳及其吸收剂的混合物；

氮气、空气、氦气、氩气、氢气、氨、氨的水溶液、醇类及醇的水溶液；

HFC类人工合成气体；

烷类及其与其他物质的化合物；

烯类及其与其他物质的化合物；

苯类及其与其他物质的化合物。

按照本发明提供的一种低品位热流原动机，还包括如下附加技术特征：

在所述的膨胀做功单元之后，还设有加压泵单元，对物态为液态的低沸点介质加压提高压力后再流入所述的热流锅炉；或设有压缩单元，对物态为气态的低沸点介质压缩提高其压力使再流入所述的热流锅炉；或设有压缩单元及加压泵单元，使物态即有气态也有液态的低沸点介质再流入所述的热流锅炉。

所述的动力输出轴连接于传动单元。

所述的传动单元是传动箱、变速箱、联轴器之一。

所述的传动单元与工作机单元相连接，成为低品位热流原动机工作机组。

所述的工作机单元为风机单元、水泵单元、压缩机单元、输送机单元。

按照本发明提供的低品位热流原动机和低品位热流发电系统和其方法，具有如下显著效益：

1、把现在不能利用而排放的巨量的温度在30℃至400℃的低品位热流的热量用起来发电或拖动，每年可发出相当上亿吨标准煤的发电量或节电量，极大地缓解电力供应不足的问题；

2、替代部分火力发电机组，减少新建火力发电机组，极大减少煤的使用量，节约发电成本，节约资源，极大地减少循环冷却水的消耗；

3、替代部分电动机和使用燃料的原动机，节约用电量和燃料、冷却水；

4、避免或减少水蒸汽的潜热、烟气余热散发到大气中，减缓地球变暖。

5、极大减少燃烧污染物排放，减轻环境污染。

附图说明：

图1第1种基本发电循环，即亚临界、跨临界单循环发电流程示意图；

图2第2种基本发电循环，即另一种亚临界、跨临界单循环发电流程示意图；

图3第3种基本发电循环，即超临界单循环发电流程示意图；

图4第4种基本发电循环，即另一种超临界单循环发电流程；

图5第1种基本发电-制冷循环，即亚临界、跨临界单循环发电-制冷联合流程示意图；

图6第2种基本发电-制冷循环，即另一种亚临界、跨临界单循环发电-制冷联合流程示意图；

图7第3种基本发电-制冷循环，即超临界单循环发电-制冷联合流程示意图；

图8第4种基本发电-制冷循环，即超临界单循环发电-制冷联合流程示意图；

图9一种双循环发电流程，即第1种基本发电循环构成第一循环，第2种基本发发电循环构成第二循环的流程示意图；

图10另一种双循环发电流程，即第2基本发电循环分别构成第一循环和第二循环的流程示意图；

图11再一种双循环发电流程，即第一循环是由第2种基本发电循环构成，第二循环是第4种基本发电循环的流程示意图；

图12第4种双循环发电流程第一循环是第3种基本发电循环构成、第二循环是第4种基本发电循环构成的流程示意图；

图13第5种双循环发电流程第一循环是第1种超临界发电循环、第二循环是第2种亚临界、跨临界发电循环流程示意图；

图14第6种双循环发电流程，第一循环是第2种基本发电循环构成，第二循环是第3种基本发电循环构成的流程示意图；

图15第7种双循环发电流程，第一循环是第2种基本发电-制冷循环构成、第二循环是第2种基本发电-制冷循环构成的流程示意图；

图16第8种双循环发电流程，第一循环是第2种基本发电-制冷循环构成，第二循环是第3种基本发电-制冷循环流程示意图；

图17第9种双循环发电流程，第一循环是第2种基本发电-制冷循环构成、第二循环是第4种基本发电-制冷循环构成的流程示意图；

图18第10种双循环发电-制冷联合循环 第一循环是第1种基本发电-制冷循环构成、第二循环是第4种基本发电-制冷循环构成的流程示意图；

图19第二种基本单循环即亚临界、跨临界单循环原动机；

图20第一种双循环即第一和第二循环都是第一种亚临界跨临界循环原动机；

图21第一种基本单循环即亚临界、跨临界单循环原动机及制冷装置；

图22第一种双循环即亚临界跨临界和超临界双循环原动机及制冷装置；

图23第二种基本单循环即亚临界、跨临界单循环原动机拖动风机机组；

图24第一种双循环即超临界、亚临界跨临界双循环原动机拖动水泵机组；

图25第一种基本单循环即亚临界、跨临界单循环原动机拖动输送机及制冷机细；

图26第一种双循环即超临界、亚临界跨临界双循环原动机发电、拖动压缩机及制冷机组。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行进一步的说明：

参见图1：第1种基本发电循环，采用低沸点介质之一如二氧化碳，在热流锅炉单元1的管程内，高压低温的上述低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入膨胀做功单元2后减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动做功，通过动力输出轴带动发电单元3发电，做完功的低沸点介质温度降低到液化温度，全部液化成液体，进入贮液单元4，再经加压泵单元5加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉单元1管程做再次循环。考虑补充介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素，在图1中在加压泵5前设液态介质补充单元6，也可以在热流锅炉单元1后设气态介质补充单元7对漏损介质补充，为节约介质用量，设泄漏介质收集装置8收集泄漏介质，收集后再利用。介质补充装置可采用成固定式或移动式或只做接口，据流程设计也可不设，泄漏介质收集单元也可不设。

本处所述的单元，包括主机、辅助设备、仪表和控制等全部，如阀门、安全装置，压力、温度、流量、转速等就地和远程显示及控制，每个单元可以是几个机组串联或并联，比如加压泵单元可以包括泵本体，泵的连接件，测量仪表及控制电路等整个泵的工作系统，也可以是几个泵的工作系统的串联或并联，发电单元可以包括发电机本体，转子温度、转子转速的测量及显示仪表、控制电路、安全报警设备等。

参见图2：图2为第2种基本发电循环，采用低沸点介质如二氧化碳气与其吸收剂丙酮的混合物，在热流锅炉1管程内，高压低温的低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元运动件运动做功，通过动力输出轴带动发电单元3发电，同时带动压缩单元4对气态低沸点介质压缩，也可以另设电动机单独拖动压缩单元4，做完功的低沸点介质温度降低到液化温度，部分是液体状态部分是气体状态，进入气液分离单元5，分离出的液体从分离单元5液体出口流出，经一级加压泵单元6加压到与压缩单元4出口压力相同，分离出的气体进入压缩单元4被压缩成液体，之后流出压缩单元4与一级加压泵单元6出口液体汇合，再经二级加压泵单元7加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。也可不设气液分离单元5，直接用压缩单元4把气体压缩成液体，再用加压单元6继续升压；或直接进入热流锅炉。考虑到补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素，选取在一级加压泵单元6和二级加压泵单元7之间设液态低沸点介质补充单元8，也可以在热流锅炉单元与膨胀做功单元之间设气态低沸点介质补充单元9对系统补充介质或只做接口。为节约低沸点介质用量，设泄漏介质收集单元10收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。据流程设计也可不设。

由于低沸点介质膨胀到饱和温度或接近饱和，压缩成液体所消耗的功占整个膨胀功的比例很小，以用二氧化碳做低沸点介质为例，假定从7.372Mpa膨胀到0Mpa，或膨胀到低于-56℃，只要压缩到三相点压力0.5179Mpa且温度≤-56.6℃就液化成液体，再用泵加压到7.372Mpa，取得的有用功为膨胀功与系统效率的积减压缩功再减去水泵的提升液体压力的功及损耗。低沸点介质质量流量相同，液体低沸点介质又吸收了能量后膨胀，且压差和扬程相同，气体的膨胀功远大于液体的升压功，所以可取得可观的有用功。

在气态介质直接膨胀到液态时，如图1所示，则省去了压缩单元和气体的压缩功，取得的效益更大。

膨胀做完功的介质也可是气态，温度接近饱和温度的微过热态，被压缩机容易地压缩成液体。这样做的优点是膨胀机不存在液滴的冲击，容易制作且运行寿命长。

当采用超临界循环时，即循环中无液体产生，介质始终在过热态运行。此种循环去掉气液分离器、一级泵、二级泵，增加气体冷却器，根据介质压缩工况采取一级压缩一级冷却或多级压缩、多级冷却以减小压缩功，最大限度地取得有用功。

参见图3，采用低沸点介质如氨，在热流锅炉1管程内，高压低温的气态低沸点介质吸收壳程热流热量后温度升高体积膨胀，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元运动件运动做功，膨胀做功单元2的动力输出轴联发电单元3输入轴，带动发电单元3发电，同时带动压缩单元4对低沸点介质压缩，或另设电动机单独拖动压缩单元4，做完功的低沸点介质温度降低到微过热温度，进入压缩单元4，被压缩到超临界压力进入冷却单元6，降温后出冷却单元6进热流锅炉1管程做二次循环。若压缩中气体温升大，则设中间冷却单元5对压缩过程中的气体降温：压缩过程中的气体从压缩单元某一级流出进中间冷却单元5降温，再进入压缩单元下一级继续压缩。为补充损耗，设介质补充单元7对漏损低沸点介质补充。当采用移动式补充装置时通过补充接口做补充，全面考虑补充介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点。为节约低沸点介质用量，设泄漏介质收集装置8收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可采用固定式或移动式或不设，只做接口，泄漏介质收集单元也可不设。

参见图4，采用低沸点介质如乙烯气体，在热流锅炉1管程内，高压低温的气态低沸点介质吸收壳程热流热量后温度升高体积膨胀，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2的运动件运动做功，膨胀做功单元2的动力输出轴输出轴与发电单元3输入轴连接，带动发电单元3发电，同时带动压缩单元4对低沸点介质压缩，也可另设电动机单独拖动压缩单元4。做完功的低沸点介质温度降低到微过热温度，进入压缩单元4。被压缩到超临界压力进热流锅炉1管程做二次循环。为补充损耗，在热流锅炉单元1后设低沸点介质补充单元6对漏损低沸点介质补充。当采用成移动式补充装置时，通过补充接口做低沸点介质补充，全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集装置7收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可采用固定式或移动式或不设只做接口，泄漏介质收集单元也可不设。把自换热单元5设在热流锅炉1和膨胀做功单元2之间，以用对从热炉锅炉出来的相对温度较低的气体和对压缩后温度较高的气体降温，同时升高热流锅炉出来的气体温度，提高膨胀机的做功能力。

当采用单循环不能把所吸收的的热能完全转化成机械能进而转化成电能，或流程设计需要，设第二循环继续能量转化。第二循环组成基本同第一循环，但使用的介质的沸点比第一循环用的介质沸点低。由于第一循环做功量大，更适合选用透平膨胀机，当采用亚临界和跨临界循环时须解决后几级叶片抗液滴冲刷的技术问题，若采用超临界循环则可避开液滴冲刷。为此采用双循环是增大能量转化甚至把全部能量彻底转化方法之一。

图5、图6、图7和图8所示为单循环发电-制冷循环流程，分述如下

图5：在热流锅炉1管程内，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入低沸点介质膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动做功，通过动力输出轴带动发电单元3发电，做完功的低沸点介质温度降低到液化温度，全部液化成液体，进入贮液单元4。再经加压泵单元5加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。

冷流温度一般低于常温，可提供冷量；循环系统温度尤其是膨胀做功单元至热流锅炉之间的温度一般在零下，根据冷量需要及保证循环条件下确定可提供冷量的数量和温度级别并选择位置，可将供冷单元6设在加压泵单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀做功单元之间，以及热流锅炉冷流出口。

全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，图示为在加压泵5前设液态低沸点介质补充单元7，或在热流锅炉单元1后设气态低沸点介质补充单元8对漏损低沸点介质补充，或不设只做接口。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元9收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。据设计也可不设。

图6：在热流锅炉1管程内，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后气化，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元运动件运动做功，通过动力输出轴带动发电单元3发电，同时带动压缩单元4对低沸点介质压缩，也可另设电动机单独拖动压缩单元。做完功的低沸点介质温度降低到液化温度，部分是液体部分是气体，进入气液分离单元5，分离出的气体进入压缩单元4被压缩成液体出压缩单元与一级加压泵单元6出口液体汇合，分离出的液体从分离单元5液体出口流出，经一级加压泵单元6加压到与压缩单元4出口压力相同与压缩单元出口液体汇合，再经二级加压泵单元7加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环，供冷单元8可以在加压泵单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀做功单元之间以及热流锅炉冷流出口。

全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，如图示在一级加压泵单元6和二级加压泵单元7之间设液态低沸点介质补充单元9，或在热流锅炉单元与膨胀做功单元之间设气态低沸点介质补充单元10对系统补充介质。据设计也可不设只做接口。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元11收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。泄漏介质收集单元也可不设。

图7：在热流锅炉1管程内，高压低温的气态低沸点介质吸收壳程热流热量后温度升高体积膨胀，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动做功，通过动力输出轴带动发电单元3发电，同时带动压缩单元4对低沸点介质压缩，也可另设电动机单独拖动压缩单元。做完功的低沸点介质温度降低到微过热温度，进入压缩单元4。被压缩到设计压力进入热流锅炉1管程做二次循环，可以在膨胀做功单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀做功单元之间及热流锅炉冷流出口设供冷单元5。

为补充损耗，设气态低沸点介质补充单元6对漏损低沸点介质补充，也可不设只做接口。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元7收集泄漏低沸点介质，收集后再利用，据设计也可不设。

图8：在热流锅炉1管程内，高压低温的气态低沸点介质吸收壳程热流热量后温度升高体积膨胀，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2的运动件运动做功，通过动力输出轴带动发电单元3发电，同时带动压缩单元4对低沸点介质压缩，也可另设电动机单独拖动压缩单元。做完功的低沸点介质温度降低到微过热温度，进入压缩单元4被压缩到设计压力进入自换热单元5，降温后出自换热单元进热流锅炉1管程做二次循环。若压缩中气体温升大，设中间冷却单元6对压缩过程中的气降温：压缩中的气从压缩单元某一级流出进中间冷却单元降温，再进入压缩单元下一级继续压缩，在热流锅炉与自换热单元之间或膨胀做功单元与压缩单元之间以及热流锅炉冷流出口设供冷单元6

为补充损耗，设气态低沸点介质补充单元7对漏损低沸点介质补充。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元8收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可采用固定式或移动式或只做接口，据流程设计也可不设补充装置，泄漏介质收集单元也可不设。

图9、图10、图11、图12、图13、图14是双循环发电流程组合中的六种，还有其他组合不一一列举。双循环的第一循环在四种单循环发电流程基础上，亚临界、跨临界循环在膨胀做功单元后增加了凝汽单元，超临界循环在膨胀做功单元后增加了冷却单元。以图9为例，第一循环是第1种亚临界、跨临界发电循环，第二循环是第2种亚临界、跨临界发电循环，说明如下：

第一循环循环过程是：在热流锅炉1管程内，采用低沸点介质如二氧化碳与吸收剂N-甲基-2-吡咯烷酮的混合物，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动做功，带动发电单元3发电，做完功的低沸点介质温度降低到饱和温度，进入第一凝汽单元4，把热量传给第二循环低沸点介质冷凝成液体进入第一贮液单元5，再经第一加压泵单元6加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取介质补充点，图1中在加压泵6前设液态低沸点介质补充单元7，或在热流锅炉单元1后设气态低沸点介质补充单元8对漏损低沸点介质补充，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集装置9收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可采用成固定式或移动式或不设只做接口，收集装置9也可不设。

第二循环循环过程是：高压和更低温度的第二循环低沸点介质如空气在第二蒸发器单元10内吸收第一循环低沸点介质的热量后气化，体积膨胀进入第二膨胀做功单元11把压力能转变成动能推动膨胀做功单元11运动件运动，带动发电单元12转子旋转把机械能转化成电能。低沸点介质做功后压力降低，温度降低到液化温度，部分是液体部分是气体，进入气液分离单元14，分离出的气体进入压缩单元13被压缩成液体出压缩单元13与一级加压泵单元15出口液体汇合，分离出的液体从分离单元14液体出口流出，经一级加压泵单元15加压到与压缩单元13出口压力相同与压缩单元出口液体汇合，再经二级加压泵单元16加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入第二蒸发单元管程做二次循环。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等因素选取补充点，如图示在一级加压泵单元15和二级加压泵单元16之间设液态低沸点介质补充单元17，或在热流锅炉单元与膨胀做功单元之间设气态低沸点介质补充单元18对系统补充介质。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元19收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可设计成固定式或移动式也可不设只做接口，收集单元也可不设。

图10中：各标号所指的部位对应关系为：1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3第一发电单元，4第一压缩单元，5第一凝汽单元，6第一气液分离单元，7第一一级加压泵单元，8第一二级加压泵单元，9第一液态介质补充单元，10第一气态介质补充单元，11第一泄露介质收集单元，12第二蒸发单元，13第二膨胀做功单元，14第二发电单元，15第二压缩单元，16第二气液分离单元，17第二一级加压泵单元，18第二二级加压泵单元，19第二液态介质补充单元，20第二气态介质补充单元，21第二泄露介质收集单元；

图11中：各标号所指的部位对应关系为：1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3第一发电单元，4第一压缩单元，5第一凝汽单元，6第一气液分离单元，7第一一级加压泵单元，8第一二级加压泵单元，9第一液态介质补充单元，10第一气态介质补充单元，11第一泄露介质收集单元，12第二蒸发单元，13第二膨胀做功单元，14第二发电单元，15第二压缩单元，16第二自换热单元，17第二介质补充单元，18第二泄露介质收集单元；

图12中：各标号所指的部位对应关系为：1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3第一发电单元，4第一压缩单元，5第一冷却单元，6第二冷却单元，7第一介质补充单元，8第一泄露介质收集单元，9第二蒸发单元，10第二膨胀做功单元，11第二发电单元，12第二压缩单元，13第二自换热单元，14第二介质补充单元，15第二泄露介质收集单元；

图13中：各标号所指的部位对应关系为：1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3第一发电单元，4第一压缩单元，5第一冷却单元，6第二冷却单元，7第一介质补充单元，8第一泄露介质收集单元，9第二蒸发单元，10第二膨胀做功单元，11第二发电单元，12第二压缩单元，13第二气液分离单元，14第二一级加压泵单元，15第二二级加压泵单元，16第二液态介质补充单元，17第二气态介质补充单元，18第二泄露介质收集单元；

图14中：1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3第一发电单元，4第一压缩单元，5第一凝汽单元，6第一气液分离单元，7第一一级加压泵单元，8第一二级加压泵单元，9第一液态介质补充单元，10第一气态介质补充单元，11第一泄露介质收集单元，12第二蒸发单元，13第二膨胀做功单元，14第二发电单元，15第二压缩单元，16第二介质补充单元，17第二泄露介质收集单元。

本发明主要用于增加发电量，但也可同时提供冷量，即发电-制冷联合循环。做法是1、热流锅炉出口冷流提供冷量，2、根据需要的冷量级别，在第一循环、第二循环的适宜环节中增加一台或多台换热器，对提取冷量的介质降温即提供冷量。此时循环成为发电-制冷联合循环。

图15、图16、图17、图18是发电-制冷双循环组合之中的四种方式。以图16为例说明如下：

第一循环是：在热流锅炉1管程内，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化体积膨胀，进入膨胀做功单元2减压膨胀做功，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动做功，带动发电单元3发电，同时带动压缩单元4对低沸点介质压缩，也可另设电动机单独拖动压缩单元。做完功的低沸点介质温度降低到饱和或接近饱和温度，进入第一凝汽单元5，把热量传给第二循环低沸点介质后全部冷凝或大部分是液体进入气液分离单元6，分离出的气体进入压缩单元4被压缩成液体出压缩单元与一级加压泵单元6出口液体汇合，分离出的液体从分离单元5液体出口流出，经一级加压泵单元7加压到与压缩单元4出口压力相同与其出口液体汇合，再经二级加压泵单元8加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。在加压泵单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀做功单元之间及热流锅炉冷流出口设有供冷单元9.

为补充损耗，设液态低沸点介质补充单元10和气态低沸点介质补充单元11对漏损低沸点介质补充。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元12收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可设计成固定式或移动式或不设但设补充接口，泄漏介质收集装置也可不设。

第二循环是：在第二蒸发单元13管程内，高压低温的气态第二低沸点介质吸收壳程第一介质热量后温度升高体积膨胀，进入膨胀做功单元14减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元14的运动件运动做功，膨胀做功单元14通过联轴器带动发电单元15发电，同时带动压缩单元16对从膨胀做功单元来的低压低沸点介质压缩，压缩单元16也可另设电动机单独拖动。做完功的低沸点介质温度降低到微过热温度，进入压缩单元16。被压缩到超临界压力进入第二蒸发单元13管程做二次循环。压缩单元与蒸发单元之间或蒸发单元与膨胀做功单元之间设有供冷单元17.

为补充损耗，设低沸点介质补充单元18对漏损低沸点介质补充。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集装置19收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可设计成固定式或移动式，据流程设计也可不设补充装置，泄漏介质收集装置也可不设。

图15中，标号所指的部位为：1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3第一发电单元，4第一压缩单元，5第一凝汽单元，6第一气液分离单元，7第一一级加压泵单元，8第一二级加压泵单元，9第一供冷单元，10第一液态介质补充单元，11第一气态介质补充单元，12第一泄露介质收集单元，13第二蒸发单元，14第二膨胀单元，15第二发电单元，16第二压缩单元，17第二气液分离单元，18第二一级加压泵单元，19第二二级加压泵单元，20第二供冷单元，21第二液态介质补充单元，22第二气态介质补充单元，23第二泄漏介质收集单元。

图17中，标号所指的部位为：1热流锅炉单元，2第一膨胀做功单元，3第一发电单元，4第一压缩单元，5第一凝汽单元，6第一气液分离单元，7第一一级加压泵单元，8第一二级加压泵单元，9第一供冷单元，10第一液态介质补充单元，11第一气态介质补充单元，12第一泄漏介质收集单元，13第二蒸发单元，14第二膨胀单元，15第二发电单元，16第二压缩单元，17第二自换热单元，18第二供冷单元，19第二介质补充单元，20第二泄露介质收集单元。

图18中，标号为所的部位为：1热流锅炉单元，2第一膨胀单元，3第一发电单元，4第一压缩单元，5第一冷却单元，6第一供冷单元，7第一介质补充单元，8第一泄漏介质收集单元，9第二蒸发单元，10第二膨胀单元，11第二发电单元，12第二压缩单元，13第二自换热单元，14第二供冷单元，15第二介质补充单元，16第二泄漏介质收集单元。

其他循环不一一详述。

无论是二循环还是三循环还是三循环以上，无论是发电循环还是发电-制冷联合循环，都可据需要由基本循环及其改型任意组合。两个循环连接部设前一循环凝汽单元或冷却单元即后一循环的蒸发单元，当前一循环是跨临界循环时还要设加压泵单元。

第二循环介质和第三循环介质气化后状态有以下各种状态：1.饱和态；2.过热态；3.亚临界态；4.临界态；5.超临界态。五种状态做功能力依次加大，做功后温度依次降得更低，更易于压缩，即消耗的压缩功更小。

上述循环中，去掉发电单元，则成为一种低品位热流原动机；把发电单元换成其他工作机组，比如风机、水泵机组，则成为低品位热流原动机拖动工作机组，如输出冷量则成为带制冷装置。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行进一步的说明：

参见图19：本图为第2种基本循环原动机，采用低沸点介质如二氧化碳气在热流锅炉1管程内，高压低温的低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动做功，可通过膨胀单元2的输出轴与传动单元3拖动各种工作机，比如压缩机，同时带动压缩单元4对气态低沸点介质压缩，也可另设电动机单独拖动压缩单元4。做完功的低沸点介质温度降低到液化温度，部分是液体状态部分是气体状态，进入气液分离单元5，分离出的气体进入压缩单元4被压缩成液体，之后流出压缩单元与一级加压泵单元6出口液体汇合，分离出的液体从分离单元5液体出口流出，经一级加压泵单元6加压到与压缩单元4出口压力相同与压缩单元出口液体汇合，再经二级加压泵单元7加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。也可不设气液分离单元5和一级加压泵单元6，直接用压缩单元4把气体压缩成液体，再用二级加压单元7继续升压。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，如图示在一级加压泵单元6和二级加压泵单元7之间设液态低沸点介质补充单元8，或在热流锅炉单元与膨胀做功单元之间设气态低沸点介质补充单元9对系统补充介质或不设但可做接口。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元10收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。也可不要收集装置。

由于低沸点介质膨胀到饱和温度或接近饱和，压缩成液体所消耗的功占整个膨胀功的比例很小。以用二氧化碳做低沸点介质为例，假定从7.372Mpa膨胀到0Mpa，或膨胀到低于-56℃，只要压缩到三相点压力0.5179Mpa且温度为-56.6℃就液化成液体，再用泵加压到7.372Mpa，取得的有用功为膨胀功与系统效率的积减压缩功再减去水泵的提升液体压力的功及损耗。低沸点介质质量流量相同，液体低沸点介质又吸收了能量后膨胀，且压差和扬程相同，气体的膨胀功远大于液体的升压功，所以可取得可观的有用功。

在气态介质直接膨胀到液态时，如图1所示，则省去了压缩单元和气体的压缩功，取得的效益更大。

膨胀做完功的介质也可是气态，温度接近饱和温度的微过热态，被压缩机容易地压缩成液体。这样做的优点是膨胀机不存在液滴的冲击，容易制作且运行寿命长。

当采用超临界循环时，即循环中无液体产生，介质始终在过热态运行。此种循环去掉气液分离器、一级泵、二级泵，增加气体冷却器，根据介质压缩工况采取一级压缩一级冷却或多级压缩、多级冷却以减小压缩功，最大限度地取得有用功。

当采用单循环不能把所吸收的的热能完全转化成机械能，或流程设计需要，设第二循环继续能量转化。第二循环组成基本同第一循环，但使用的介质的沸点比第一循环用的介质沸点低。由于第一循环做功量大，大功率更适合透平膨胀机，当采用亚临界和跨临界循环时须解决后几级叶片抗液滴冲刷的技术问题。若采用超临界循环则可避开液滴冲刷的问题。为此采用双循环是增大能量转化甚至把全部能量彻底转化方法之一.

以图20为例，第一循环和第二循环都是第2种亚临界、跨临界原动机，说明如下：

第一循环循环过程是：在热流锅炉1管程内，采用低沸点介质如二氧化碳与吸收剂N-甲基-2-吡咯烷酮的混合物，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入第一膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动做功，通过膨胀单元2的输出轴与传动单元3拖动各种工作机，比如水泵。做完功的低沸点介质温度降低到饱和温度，进入第一凝汽单元5，把热量传给第二循环低沸点介质冷凝成液体进入第一气液分离单元6，再经第一加压泵单元7加压到与压缩单元4出来的液体汇合经第二加压泵8加压到临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，图示为在加压泵8前设液态低沸点介质补充单元9或在热流锅炉单元1后设气态低沸点介质补充单元10对漏损低沸点介质补充，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元11收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可采用固定式或移动式或只做接口，据流程设计也可不设补充单元，泄漏介质收集单元也可不设。

第二循环循环过程是：高压和更低温度的第二循环低沸点介质如空气在第二蒸发器单元内12吸收第一循环低沸点介质的热量后气化，体积膨胀进入第二膨胀做功单元13把压力能转变成动能推动膨胀做功单元运动件运动，把动能转化成机械能，膨胀做功单元可通过第二原动机的输出轴与传动单元14拖动各种工作机。低沸点介质做功后压力温度，温度降低到液化温度，部分是液体部分是气体，进入气液分离单元16，分离出的气体进入压缩单元15被压缩成液体出压缩单元15与第二一级加压泵单元17出口液体汇合，分离出的液体从分离单元16液体出口流出，经一级加压泵单元17加压到与压缩单元15出口压力相同与压缩单元出口液体汇合，再经二级加压泵单元18加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入第二蒸发单元管程做二次循环。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，如图示在一级加压泵单元17和二级加压泵单元18之间设液态低沸点介质补充单元19，或在热流锅炉单元与膨胀做功单元之间设气态低沸点介质补充单元20对系统补充介质。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元21收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充单元可采用成固定式或移动式或不设，可只做接口，泄漏介质收集单元也可不设。

参见图21，原动机可附加制冷功能。第一种单循环原动机带制冷装置。在热流锅炉1管程内，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入低沸点介质膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2的运动件运动，成为原动机，通过膨胀单元2的输出轴与传动单元3可拖动发电机或各种工作机。做完功的低沸点介质温度降低到液化温度，部分是气体部分是液体，进入气液分离单元5。分离出的气体进入压缩机4被压缩成液体与加压泵单元6出口汇合，再经二级加压泵7加压到设计压力进入热流锅炉1管程做二次循环。

冷流温度一般低于常温，可提供冷量；循环系统温度尤其是膨胀做功单元至热流锅炉之间的温度一般在零下，根据冷量需要及保证循环条件下确定可提供冷量的数量和温度级别并选择位置，如图供冷单元8设在加压泵单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀做功单元之间和热流锅炉冷流出口。

全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等因素选取循环介质补充点，图示为在加压泵之间设液态低沸点介质补充单元9，或在热流锅炉单元1前设液态介质补充点9和在热流锅炉后设气态低沸点介质补充单元10对漏损低沸点介质补充，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元11收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只做接口，据流程设计也可不设补充单元，泄漏介质收集单元也可不设。

图22所示为双循环带制冷原动机。第一循环是亚临界跨临界，第二循环是超临界循环原动机带制冷装置。第一循环是：在热流锅炉1管程内，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化体积膨胀，进入膨胀做功单元2减压膨胀做功，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元运动件运动做功，用膨胀单元的输出轴与传动单元3可拖动其他工作机，同时带动压缩单元4对低沸点介质压缩，或用电动机单独拖动压缩单元。做完功的低沸点介质温度降低到饱和或接近饱和温度，进入第一凝汽单元5，把热量传给第二循环低沸点介质后全部冷凝或大部分是液体进入气液分离单元6，分离出的气体进入压缩单元4被压缩成液体出压缩单元与一级加压泵单元7出口液体汇合，分离出的液体从分离单元6液体出口流出，经一级加压泵单元7加压到与压缩单元4出口压力相同与其出口液体汇合，再经二级加压泵单元8加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。在加压泵单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀做功单元之间及热流锅炉冷流出口之间设有供冷单元9.

为补充损耗，设液态介质补充单元10和气态低沸点介质补充单元11对漏损低沸点介质补充。当设计成移动式时补充单元通过补充接口做低沸点介质补充，全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等因素选取补充点，。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元12收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可采用成固定式或移动式，采用成移动式时在系统上只做接口，据流程设计也可不设补充装置，泄漏介质收集装置也可不设。

本处所述的单元，包括主机、辅助设备、仪表和控制等全部，如安全装置，阀门阀件、压力、温度、流量、转速等就地和远方显示及控制，每个单元可以是几个机组串联或并联。

第二循环是超临界循环带供冷单元：在第二蒸发单元13内，高压低温的气态第二低沸点介质吸收壳程第一低沸点介质热量后温度升高体积膨胀，进入膨胀做功单元14减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元14的运动件运动做功，膨胀做功单元14通过传动单元15可拖动各种工作机，同时带动压缩单元16对从膨胀做功单元来的低压低沸点介质压缩，压缩单元16也可用电动机单独拖动。做完功的低沸点介质温度降低到微过热温度，进入压缩单元16。被压缩到超临界压力进入第二蒸发单元13管程做二次循环。可在压缩单元与蒸发单元之间或蒸发单元与膨胀做功单元之间设供冷单元17。

为补充损耗，设低沸点气态介质补充单元18对漏损低沸点介质补充。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元19收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可采用成固定式或移动式，采用成移动式时在系统上只做接口，据流程设计也可不设补充单元，泄漏介质收集单元也可不设。

参见图23。图23所示为低品位热流原动机第2种基本循环拖动风机机组，采用低沸点介质如二氧化碳气与其吸收剂丙酮的混合物，在热流锅炉1管程内，高压低温的低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2的运动件运动做功，带动风机单元3对气体压缩，同时带动压缩单元4对气态低沸点介质压缩，或用电动机单独拖动压缩单元4。做完功的低沸点介质温度降低到液化温度，部分是液体状态部分是气体状态，进入气液分离单元5，分离出的气体进入压缩单元4被压缩成液体，之后流出压缩单元与一级加压泵单元6出口液体汇合，分离出的液体从分离单元5液体出口流出，经一级加压泵单元6加压到与压缩单元4出口压力相同与压缩单元出口液体汇合，再经二级加压泵单元7加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。也可不设气液分离单元5，直接用压缩单元4把气体压缩成液体，再用加压单元6继续升压或省去加压单元6直接进入热流锅炉。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，如图示在一级加压泵单元6和二级加压泵单元7之间设液态低沸点介质补充单元8，或在热流锅炉单元与膨胀做功单元之间设气态低沸点介质补充单元9对系统补充介质。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元10收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可采用成固定式或移动式，采用成移动式时在系统上只做接口，据流程设计也可不设补充单元，泄漏介质收集单元也可不设。

由于低沸点介质膨胀到饱和温度或接近饱和，压缩成液体所消耗的功占整个膨胀功的比例很小。以用二氧化碳做低沸点介质为例，假定从7.372Mpa膨胀到0Mpa，或膨胀到低于-56℃，只要压缩到三相点压力0.5179Mpa就液化成液体，再用泵加压到7.372Mpa，取得的有用功为膨胀功与系统效率的积减压缩功再减去水泵的提升液体压力的功及损耗。低沸点介质质量流量相同，液体低沸点介质又吸收了能量后膨胀，且压差和扬程相同，气体的膨胀功远大于液体的升压功，所以可取得可观的有用功。

在气态第二介质直接膨胀到液态时，如图1所示，则省去了压缩单元和气体的压缩功，取得的效益更大。

膨胀做完功的介质也可是气态，温度为接近饱和温度的微过热态，被压缩机容易地压缩成液体。这样做的优点是膨胀机不存在液滴的冲击，容易制作且寿命长。

当采用超临界循环时，即循环中无液体产生，介质始终在过热态运行。此种循环去掉气液分离器、一级泵、二级泵，增加气体冷却器，根据介质压缩工况采取一级压缩或多级压缩。

参见图24，是双循环低品位热流原动机拖动水泵的热流原动机水泵机组。

第一循环循环过程是：在热流锅炉1管程内，采用低沸点介质如二氧化碳与吸收剂N-甲基-2-吡咯烷酮的混合物，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动，拖动水泵单元3做功，做完功的低沸点介质温度降低到饱和温度，进入第一凝汽单元5，把热量传给第二循环低沸点介质冷凝成液体进入第一贮液单元6，分离出的气体进入压缩单元4压缩成液体与一级加压泵7出口汇合。分离出的液体经一级加压泵单元7加压到与压缩单元4出口液体压力相同再经第二加压泵单元8加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，图示为在二级加压泵前设液态低沸点介质补充单元9，或在热流锅炉单元1后设气态低沸点介质补充单元10对漏损低沸点介质补充，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元11收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充单元可设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只做接口，据流程设计也可不设补充单元，泄漏介质收集单元也可不设。

第二循环过程是：高压和更低温度的第二循环低沸点介质如氮气在第二蒸发单元12内吸收第一循环低沸点介质的热量后气化，体积膨胀进入第二膨胀做功单元13把压力能转变成动能推动膨胀做功单元运动件运动，把动能转化成机械能，带动水泵单元14做功。低沸点介质做功后压力温度，温度降低到液化温度，部分是液体部分是气体，进入气液分离单元16，分离出的气体进入压缩单元15被压缩成液体出压缩单元15与一级加压泵单元17出口液体汇合，分离出的液体从分离单元16液体出口流出，经一级加压泵单元17加压到与压缩单元15出口压力相同与压缩单元出口液体汇合，再经二级加压泵单元18加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入第二蒸发单元管程做二次循环。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，如图示在一级加压泵单元17和二级加压泵单元18之间设液态低沸点介质补充单元19，或在蒸发单元12与膨胀做功单元13之间设气态低沸点介质补充单元20对系统补充介质。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集装置21收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充装置可设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只做接口，据流程设计也可不设补充装置，泄漏介质收集装置也可不设。

图25第一种基本单循环即亚临界、跨临界单循环原动机拖动及制冷

循环过程是：在热流锅炉1管程内，采用低沸点介质如氟里昂替代物系列R134a，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动，带动输送机单元3做功，做完功的低沸点介质温度降低到饱和温度，进入压缩单元4被压缩液化，再经加压泵单元5加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，图示为在加压泵5前设液态低沸点介质补充单元7，或在膨胀单元2后设气态低沸点介质补充单元8对漏损低沸点介质补充，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元9收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充单元可设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只做接口，据流程设计也可不设补充单元，泄漏介质收集单元也可不设。

冷流温度一般低于常温，可提供冷量；循环系统温度尤其是膨胀做功单元至热流锅炉之间的温度一般在零下，根据冷量需要及保证循环条件下确定可提供冷量的数量和温度级别并选择位置，如图供冷单元6设在热流锅炉冷流出口、加压泵单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀做功单元之间。

如图26所示，双循环拖动、发电及提供冷量。

第一循环循环过程是：在热流锅炉1管程内，采用低沸点介质如氨，高压低温的液态低沸点介质吸收壳程热流热量后自身气化，进入膨胀做功单元2减压膨胀，把压力能转化成动能推动膨胀做功单元2运动件运动，带动压缩机3做功，做完功的低沸点介质温度降低到饱和温度，进入第一凝汽单元5，把热量传给第二循环低沸点介质如二氧化碳冷凝成液体进入第一气液分离单元6，再经第一加压泵单元7加压。分离出的气体经压缩单元4压缩成液体与一级加压泵7出口液体汇合。分离出的液体经一级加压泵7加压。两流体汇合后再经二级加压泵8加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入热流锅炉1管程做二次循环。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，图示为在一级加压泵7前设液态低沸点介质补充单元10，或在凝汽单元5后设气态低沸点介质补充单元11对漏损低沸点介质补充，为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元12收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充单元可设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只做接口，据流程设计也可不设补充单元，泄漏介质收集单元也可不设。

冷流温度一般低于常温，可提供冷量；循环系统温度尤其是膨胀做功单元至热流锅炉之间的温度一般在零下，根据冷量需要及保证循环条件下确定可提供冷量的数量和温度级别并选择位置，如图供冷单元9设在加压泵单元与热流锅炉之间或热流锅炉与膨胀做功单元之间及热流锅炉冷流出口。

第二循环循环过程是：高压和更低温度的第二循环低沸点介质如二氧化碳在第二蒸发单元13内吸收第一循环低沸点介质的热量后气化，体积膨胀进入第二膨胀做功单元14把压力能转变成动能推动膨胀做功单元运动件运动，把动能转化成机械能，带动发电单元15转子旋转把机械能转化成电能。低沸点介质做功后压力降低，温度降低到液化温度，部分是液体部分是气体，进入气液分离单元17，分离出的气体进入压缩单元16被压缩成液体出压缩单元与一级加压泵单元18出口液体汇合，分离出的液体从分离单元17液体出口流出，经一级加压泵单元18压到与压缩单元16出口压力相同与压缩单元出口液体汇合，再经二级加压泵单元19加压到亚临界或临界甚至超临界压力进入第二蒸发单元13管程做二次循环。也可不要分离单元直接用压缩单元压缩成液体。甚至取消一级加压泵再甚至取消一级和二级加压泵直接进入第二蒸发单元。全面考虑补充低沸点介质的压力、物态及尽可能取得效益等到因素选取补充点，如图示在一级加压泵单元18和二级加压泵单元19之间设液态低沸点介质补充单元21，或在热流锅炉单元与膨胀做功单元之间设气态低沸点介质补充单元22对系统补充介质。为节约低沸点介质用量，设泄漏低沸点介质收集单元23收集泄漏低沸点介质，收集后再利用。低沸点介质补充单元可设计成固定式或移动式，设计成移动式时在系统上只做接口，据流程设计也可不设补充单元，泄漏介质收集单元也可不设。

低沸点介质介质温度比冷流低，第二循环更是在零下数十度甚至-100℃以下。可提供冷量；根据冷量需要及保证循环条件下确定可提供冷量的数量和温度级别并选择位置，如图供冷单元20设在加压泵单元与第二蒸发单元之间或蒸发单元与膨胀做功单元之间。

也可只在一个循环中提供冷量。

其他循环型式原动机、其他循环型式原动机带制冷、其他循环型式原动机拖动、发电及带制冷不再一一列举。

第一循环和第二循环及双循环以上的多循环，介质膨胀过程，有以下方式：1、一次膨胀；2、二次及多次膨胀；3、每次膨胀可以是一级；4、每次膨胀可以是多级；5、一台膨胀机；6多台膨胀机。

第一循环、第二循环及循环数大于二的多循环的核心是膨胀机，其种类有：

1、透平膨胀机：包括轴流式、离心式及其组合轴流离心混流式。一种膨胀全过程都是气态，叶片只承受气体的推动。第二种膨胀是到饱和温度或二相点、三相点温度，末数级叶片能承受部分液化及全部液化的甚至有固体颗粒介质的冲击。透平可做成冲动(冲击)式，也可做成反动(反击)式。透平叶轮材质，可以是合金钢以及铝合金。也可前数级是合金钢，介质降到某一温度后改用铝合金；可以在基材外喷涂、刷涂或烧结耐磨损或耐磨损和耐冲刷或耐磨损和耐冲刷和耐腐蚀物质；

2、容积式膨胀机：包括活塞汽缸式、滚动活塞式、摆动转子式、涡旋式、螺杆式。容积式膨胀机，对液滴的敏感度低于透平机。

3、喷嘴；

4、采用透平膨胀机、容积式膨胀机和喷嘴的组合。

降低温度和压缩可取以下流程：

1、气态介质膨胀直接液化成液体，液态介质用泵加压，再进入热流锅炉或蒸发单元，如第1种亚临界、跨临界循环；

2、气态介质膨胀到饱和态，即有液体又有气体甚至有少量固体，是二相流或三相流，经气液分离，分离出的液体用泵加压，分离出的气体用压缩单元加压成液体，二者再用二级加压泵加压进入热流锅炉或蒸发单元，如第2种亚临界、跨临界循环；

3、气态介质膨胀后仍是气体，但已接近饱和温度，目的是最大限度地减小

压缩功，很容易地被压缩机压缩成液体，再用泵继续加压，升压后进入热流锅炉或蒸发单元，如第2种亚临界、跨临界循环；

4、气态介质膨胀后仍是气体，但已接近饱和温度，目的是最大限度地减小压缩功，被压缩单元压缩送入热流锅炉单元或前一循环冷却单元，如第1种超临界循环；

5、气态介质膨胀做功后仍是气体，过热度较高，但根据流程需要设计好膨胀终温，尽量减小压缩功。用压缩单元加压后根据需要用空气或循环冷却水(含盐水)或另一介质降温到设计值，还可以对在压缩的气在压缩单元做中间冷却，压缩终了进入热流锅炉单元或前一循环的冷却单元，如第1种和第2种超临界循环。

压缩和冷却级数和次数，无论是亚临界、跨临界还是超临界，都根据介质特性可设计成一级或多级压缩，一次或多次压缩，无冷却或一级(次)冷却或多级(次)冷却。

压缩机种类：压缩机可以是透平式和容积式，透平式可以是轴流式、离心式和轴流、离心混流式，即前数级为轴流式，后一级或数级做成离心式。容积式中可以是往复式(包括活塞式、斜盘式)、涡旋式、滑片式、滚动活塞式、螺杆式。透平压缩机叶轮或叶片表面可以喷涂、刷涂或烧结其他物质。

压缩过程可用透平把介质压缩到接近饱和，再用容积式压缩机压缩成液态。也可用透平直接压缩成液态，或只用容积式压缩成液态。成为液态的介质用离心泵或容积式泵加压升高到必要压力。

第一循环和第二循环的膨胀机及压缩机的轴封、壳体密封及系统和管路密封，采用现有成熟的密封技术，防止介质泄漏。

膨胀机除拖动发电机，还可同时拖动压缩机，与现在的燃气轮机组相似。即膨胀一端联发电机，另一端联压缩机，还可多轴输出，即三轴及三轴以上输出。

膨胀压缩机种类：把膨胀机和压缩机做成一体。种类有：轴流式、离心式、轴流离心混流式、往复活塞式、滚动活塞式、摆动转子式、滑片式、螺杆式、铰接叶片式等。

为补充泄漏损失，设第一循环和第二循环介质补充口和补充单元。补充口的位置，当采用液态介质补充时以设在二级加压泵单元之前或蒸发单元之前为佳。当采用气态介质补充时根据补充介质的压力、膨胀机进气前的压力设在适宜补充、不浪费补充介质的能量又取得最大发电能力或出力处。

由于低沸点介质的循环是在低温下运行，需要保温保冷，使循环在接近绝热循环或就是绝热循环。

上述实施例只为说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关领域的普通技术人员，在此基础上，还可以做出多种变更和改进方案，而不脱离本发明的精神和保护范围。

Claims (21)

1.一种低品位热流发电系统，其特征在于：所述系统的工作单元包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元，所述的热流锅炉单元包括热流锅炉，所述的热流锅炉无需燃料提供热量，采用低沸点介质在所述工作单元中经过，并进行工作循环；

所述的低品位热流经过所述热流锅炉的壳程，所述的低沸点介质流经所述热流锅炉的管程时吸收所述低品位热流的热量，然后进入膨胀做功单元把压力能转化成动能推动所述的膨胀做功单元运动部件运动，所述的低沸点介质流回所述的热流锅炉单元进行工作循环，所述的膨胀做功单元设有输出轴连接于所述的发电单元。

2.如权利要求1所述的低品位热流发电系统，其特征在于：在所述的膨胀做功单元之后，

还设有加压泵单元对物态为液态的低沸点介质加压使再流回所述的热流锅炉；

或设有压缩单元，把物态为气态的低沸点介质加压到高压使再流回所述的热流锅炉；

或设有压缩单元及加压泵单元，把物态既有气态又有液态的低沸点介质加压到高压使再流回所述的热流锅炉。

3.如权利要求1或2所述的低品位热流发电系统，其特征在于：所述的低沸点介质是在热流锅炉正常工作工况下的沸点在摄氏零上99℃至零下273℃的气体或液体。

4.如权利要求1或2所述的低品位热流发电系统，其特征在于：所述的低沸点介质是如下物质之一种或其混合物：

二氧化碳气、二氧化碳及其吸收剂的混合物；

氮气、空气、氦气、氩气、氢气、氨、氨的水溶液、醇类及醇的水溶液；

HFC类人工合成气体；

烷类及烷类与其他物质的化合物；

烯类及烯类与其他物质的化合物；

苯类及苯类与其他物质的化合物。

5.如权利要求1或2所述的低品位热流发电系统，其特征在于：所述的低沸点介质在所述的工作循环中，其物态是气态和液态的相互转化，也可以在气态和液态转化中伴有固态物产生，或者在整个循环中为气态，包括饱和气态、过热气态、饱和气与过热气转化。

6.如权利要求2所述的低品位热流发电系统，其特征在于：所述的工作循环为发电循环，所述的发电循环可以为如下四个基本发电循环之一：

第一基本发电循环，是采取亚临界、跨临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、储液单元、加压泵单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是气态和液态的相互转化，所述的低沸点介质进入所述热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换并吸收低品位热流的热量，由液态转化为气态，之后进入所述膨胀做功单元减压膨胀推动膨胀做功单元的运动部件运动，由所述的膨胀做功单元运动部件的运动带动所述的发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质经膨胀做功后降压降温变为液态进入所述的储液单元，经过所述加压泵单元加压到高压后再流回所述热流锅炉单元，进行循环；

第二基本发电循环，是采用亚临界、跨临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、气液分离单元、压缩单元、加压泵单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是气态和液态的相互转化，所述的低沸点介质进入所述热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换吸收低品位热流的热量，由液态转化为气态，之后进入膨胀做功单元减压膨胀推动膨胀做功单元的运动部件运动，由膨胀做功单元运动部件的运动带动发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质膨胀做功后降压降温变为气液两相流进入气液分离单元，所述分离单元分离出的气态介质经压缩单元压缩转化为液态并提高压力，分离出的液体经一级加压泵单元加压后与压缩单元出口的液态介质汇合，再经过二级加压泵单元加压到高压流回所述的热流锅炉单元，进行循环；根据不同介质的特性和流程设计需要，也可不设气液分离单元，用压缩单元把两相流压缩成液态；

第三基本发电循环，是采取超临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、压缩单元，还可设有换热单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是全程气态，所述的高压低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换吸收低品位热流的热量，气温升高体积膨胀，之后进入膨胀做功单元减压膨胀推动膨胀做功单元的运动部件运动，由所述膨胀做功单元运动部件的运动带动所述发电单元发电，实现将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质膨胀做功后为气态，但温度和压力降低，经压缩单元压缩到高压再次流回所述的热流锅炉单元，进行循环；在所述的低沸点介质再次进入热流锅炉前，可设有换热单元，利用外部冷源对所述的低沸点介质降温；

第四基本发电循环，是超临界的发电循环，包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、发电单元、压缩单元、自换热单元；所述的低沸点介质在工作过程中的物态是全程气态，所述的高压低沸点介质进入热流锅炉单元后，与低品位热流进行热交换吸收低品位热流的热量，气温升高体积膨胀，之后进入膨胀做功单元减压膨胀推动膨胀做功单元的运动部件运动，由所述的膨胀做功单元运动部件的运动带动所述发电单元发电，将热能经机械能转化为电能；所述的低沸点介质膨胀做功后降压降温为气态，但温度和压力降低，进入压缩单元，所述的低沸点介质经压缩后利用自换热单元实现与流出所述的热流锅炉的低沸点介质进行换热，从而降低本身的温度再流回所述的热流锅炉单元，进行循环；在所述的低沸点介质再次进入热流锅炉前，还可设有换热单元，利用外部冷源对所述的低沸点介质降温。

7.如权利要求6所述的低品位热流发电系统，其特征在于：

所述的四种基本发电循环中，还包括供冷单元，分别构成四种发电-制冷联合循环，即第一、第二、第三和第四基本发电-制冷联合循环。

8.如权利要求6或7所述的低品位热流发电系统，其特征在于：所述的四种基本发电循环和四种基本发电-制冷联合循环中，分别包括介质补充单元，也可以分别括泄漏介质收集单元；

所述的介质补充单元可以为液态介质补充单元或气态介质补充单元或两者都有；

所述的第一、第二基本发电循环和第一、第二基本发电-制冷联合循环中，所述的加压泵单元可以是一级加压泵或二级加压泵单元。

所述的第三、第四基本发电循环和第三、第四基本发电-制冷联合循环中，所述的压缩单元可以是一级压缩或多级压缩、一次压缩或多次压缩单元。

所述的四种基本发电循环中的单元，是指所述单元包括本体设备及其附属设备、部件、元件、连接以及仪表和控制之全部。

9.如权利要求6或7所述的低品位热流发电系统，其特征在于：所述的低品位热流发电系统包括两个或两个上的循环，所述的循环可以是所述的四种基本发电循环和四种基本发电制冷循环中的任意两个或多个的组合；通过在前一循环的膨胀做功单元之后增加凝汽单元或冷却单元实现与后一个循环的连接，在所述的凝汽单元或冷却单元中前一循环的低沸点介质与后一个循环中的低沸点介质进行热交换。

10.如权利要求9所述的低品位热流发电系统，其特征在于：

所述循环的膨胀做功单元，采用透平式膨胀机、容积式膨胀机、喷嘴之一种或其组合；

透平式膨胀机可以采用轴流式、离心式或二者的组合混流式，其叶片能承受单相气态或单相液态或二相流液态和气态或三相流气态、液态和固态介质的推动和冲刷；透平式膨胀机可做成冲动式，也可做成反动式；可以是一级膨胀，也可是多级膨胀；可以是一次膨胀，也可是多次膨胀；可以是一台膨胀机，也可是多台膨胀机；透平叶轮材质，可以是合金钢或铝合金或钛合金，可以前数级是合金钢，介质降到某一温度后改用铝合金或钛合金，或前数级是合金钢，介质降到某一温度后改用铝合金，再降到某一温度后改用钛合金或先改用钛合金再改用铝合金，可以在基材上喷涂、刷涂或烧结耐磨损或耐磨损和耐冲刷或耐磨损和耐冲刷和耐腐蚀物质；

所述容积式膨胀机，可使用活塞汽缸式、滚动活塞式、摆动转子式、涡旋式、螺杆式；

所述膨胀机输出轴有三种输出方式；一种是只接发电机，第二种是一端联发电机，另一端联压缩机，一种是三轴及以上的多轴输出。

11.如权利要求9所述的低品位热流发电系统，其特征在于：所述循环的气体压缩单元可采用透平式、容积式单级或二级或多级压缩机，可以采用一台及一台以上的压缩机；轴流和离心可分成两台压缩机，也可做成一台：前数级为轴流，后一级或数级为离心，压缩后使介质接近饱和，再用容积式压缩机压缩成液态，也可用透平或容积式压缩机直接压缩成液态；成为液态的介质用离心泵或容积泵加压升高到设计压力，在超临界循环中，可采取多次压缩，每级或数级压缩后、每次压缩后可用冷却器冷却，冷却器可用循环水冷却、空气冷却或其他介质冷却或用循环中低温段的介质冷却即自换热；

所述的膨胀做功单元和压缩单元可做成一体，即膨胀压缩机；所述膨胀压缩机的种类和型式可以是轴流透平式、离心透平式、轴流离心混流式、往复活塞式、滚动活塞式、摆动转子式、滑片式、螺杆式、铰接叶片式；

所述低品位热流发电系统中的设备、装置、管路采取隔热保温保冷措施，使循环成为绝热循环或接近绝热循环；

所述的膨胀做功单元、压缩单元、膨胀压缩单元的密封采用迷宫密封、石墨密封、介质密封等密封手段。

12.一种低品位热流发电方法，其特征在于包括如下步骤：

首先，采用低沸点介质，使其与低品位热流热交换吸收低品位热流的热量，所述的低沸点介质由液态转化为气态体积膨胀，或由液态转化为气态且温度升高体积膨胀，或者保持气态但温度升高体积膨胀；

其次，把所述的低沸点介质进行减压膨胀，把压力能转化成动能再转化成机械能；

第三，做功降温降压步骤，所述低沸点介质膨胀做功后温度和压力降低；

第四，对低沸点介质加压或压缩：当其为液态时，经加压到高压后，再与低品位热流进行热交换；当其为气态时，经压缩升压到高压后或压缩升压换热降温后再与低品位热流进行热交换；当既有气态又有液态时设有压缩单元及加压泵单元，把低温低压的低沸点介质压缩和加压到高压使再与低品位热流进行热交换。

上述步骤形成循环。

第五，将膨胀做功单元产生的机械能输出并转化为电能。

13.根据权利要求12所述的低品位热流发电方法，其特征在于：还包括制冷步骤，所述的制冷步骤可以设置在所述的低沸点介质与低品位热流发生热交换的步骤后的低沸点介质工作回路中，也可以设置在进行热交换后的低品位热流工作回路中，也可以设置在所述的低沸点介质经过减压膨胀后再次与低品位热流进行热交换的步骤之前，还可设置在热流锅炉的冷流出口。

14.根据权利要求12或13所述的低品位热流发电方法，其特征在于，还包括如下步骤：

当低沸点介质发生减少时，对介质进行补充的步骤；

当低沸点介质发生泄漏时，对泄漏进行收集的步骤。

15.如权利要求14所述的低品位热流发电方法，其特征在于：

所述的低沸点介质流经热流锅炉的管程，低品位热流流经热流锅炉的壳程，从而实现换热；所述的热流锅炉无需燃料提供热源；

所述的低沸点介质是在热流锅炉正常工作工况下的沸点在摄氏零上99℃至零下273℃的气体和液体物质；如下述物质之一或其任意组合：

二氧化碳气、二氧化碳及其吸收剂的混合物；

氮气、空气、氦气、氩气、氢气、氨、氨的水溶液、醇类及醇的水溶液；

HFC类人工合成气体；

烷类及其与其他物质的化合物；

烯类及其与其他物质的化合物；

苯类及其与其他物质的化合物。

16.一种低品位热流原动机，其特征在于：所述原动机的工作单元包括热流锅炉单元、膨胀做功单元，

所述的热流锅炉单元包括热流锅炉，所述的热流锅炉无需燃料提供热量，采用低沸点介质在所述工作单元中经过，并进行工作循环；

所述的低品位热流经过所述热流锅炉的壳程，所述的具有一定压力的低沸点介质流经所述热流锅炉的管程时吸收所述低品位热流的热量，然后进入膨胀做功单元把压力能转化成动能推动所述的膨胀做功单元运动部件运动，所述的低沸点介质流回所述的热流锅炉单元形成工作循环，所述的膨胀做功单元设有动力输出轴。

17.如权利要求16所述的低品位热流原动机，其特征在于：在所述的膨胀做功单元之后，

还设有加压泵单元，对物态为液态的低沸点介质加压提高压力后再流入所述的热流锅炉；

或设有压缩单元，对物态为气态的低沸点介质压缩提高其压力使再流入所述的热流锅炉；

或设有压缩单元及加压泵单元，使物态即有气态也有液态的低沸点介质再流入所述的热流锅炉。

18.如权利要求16所述的低品位热流原动机，其特征在于：所述的动力输出轴连接于传动单元。

19.如权利要求17所述的低品位热流原动机，其特征在于：所述的传动单元是传动箱、变速箱、联轴器之一。

20.如权利要求16或17所述的低品位热流原动机，其特征在于：所述的传动单元与工作机单元相连接，成为低品位热流原动机工作机组。

21.如权利要求20所述的低品位热流原动机，其特征在于：所述的工作机单元为风机单元、水泵单元、压缩机单元、输送机单元。

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