一种AMTEC/ORC联合发电系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109519242A(43)申请公布日2019.03.26(21)申请号201811440005.0(22)申请日2018.11.29(71)申请人郭刚地址241000安徽省芜湖市鸠江区汤沟镇三汊河社区138号(72)发明人郭刚(74)专利代理机构青岛高晓专利事务所(普通合伙)37104代理人张世功(51)Int.Cl.F01K25/08(2006.01)F01K11/02(2006.01)F01D15/10(2006.01)F01K27/00(2006.01)H02N3/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种AMTEC/ORC联合发电系统(57)摘要本发明属于能源动力工程领域，涉及一种AMTEC/ORC联合发电系统，包括有AMTEC子系统和ORC子系统，AMTEC子系统与ORC子系统通过联合换热器耦合，联合换热器既是AMTEC子系统的冷凝器，也是ORC子系统的蒸发器，AMTEC子系统的工质作为联合换热器中的热流体，在联合换热器中冷凝释放出冷凝热，ORC子系统的工质作为联合换热器中的冷流体吸收AMTEC冷凝热后，变成高温高压的过热蒸汽进入汽轮机中膨胀做功，BASE集成模块设置于腔体中间处并将腔体分为为低压腔和高压腔，低压腔的输出端与联合换热器的输入端管路连接，联合换热器的输出端与电磁泵Ⅰ的输入端管路连接，电磁泵Ⅰ的输出端与AMTEC蒸发器的输入端连接以构成回路，其主体结构简单，设计构思巧妙，使用安全方便，应用效果友好。CN109519242ACN109519242A权利要求书1/1页1.一种AMTEC/ORC联合发电系统，其特征在于其主体结构包括有AMTEC子系统，即碱金属热电转换器，还包括有ORC子系统，即有机朗肯循环系统，AMTEC子系统与ORC子系统通过联合换热器耦合，联合换热器既是AMTEC子系统的冷凝器，也是ORC子系统的蒸发器，AMTEC子系统的工质作为联合换热器中的热流体，在联合换热器中冷凝释放出冷凝热，ORC子系统的工质作为联合换热器中的冷流体吸收AMTEC冷凝热后，变成高温高压的过热蒸汽进入汽轮机中膨胀做功，为获得高输出电压，单个BASE管以串联的形式连接在一起构成BASE集成模块，BASE集成模块设置于腔体中间处并将腔体分为上下两个部分，上部空间为低压腔，下部空间为高压腔，低压腔的输出端与联合换热器的输入端管路连接，联合换热器的输出端与电磁泵Ⅰ的输入端管路连接，电磁泵Ⅰ的输出端与AMTEC蒸发器的输入端连接以构成回路；联合换热器还依次管路连接有汽轮机、回热器、ORC冷凝器、电磁泵Ⅱ，再次管路连接至回热器，并经回热器与联合换热器管路连接，其中汽轮机还与发电机连接以通过汽轮机带动其发电产生电能。2.根据权利要求1中所述的一种AMTEC/ORC联合发电系统，其特征在于ORC子系统的工质为有机工质，AMTEC子系统的工质是钠、钾和钠钾合金中的一种，以钠作为AMTEC的工质，以甲苯作为ORC子系统的工质。3.根据权利要求2中所述的一种AMTEC/ORC联合发电系统，其特征在于具体工作过程按照如下方式进行：钠在联合换热器中完全冷凝后，被电磁泵Ⅰ加压成过冷状态，然后经管路进入AMTEC蒸发器中，吸收热源释放的热量，变成高温高压的过热钠蒸汽，随后离开AMTEC蒸发器进入高压腔中，由于BASE管两侧存在强大的压力差，有压力差就有流动，钠原子本能的要往低压腔流动，因为BASE管只允许阳离子通过，不允许电子通过，如此阳极侧就滞留了大量的电子，而大量的钠离子穿过BASE管到达了阴极侧；当AMTEC外电路接通时，阳极侧的电子通过外电路导线到达阴极侧，并与阴极侧的钠离子重新结合成钠原子，并在阴极表面蒸发进入低压腔，最后流出低压腔进入联合换热器中冷凝成钠液体；ORC子系统的有机工质甲苯在联合换热器中，吸收钠释放的冷凝热，蒸发成高温高压的过热蒸汽，进入汽轮机中膨胀做功，汽轮机带动发电机转动发电，从汽轮机出来的甲苯蒸汽在回热器中冷却放热，而后进入ORC冷凝器中进一步冷却为液态，并被电磁泵Ⅱ加压为过冷液态后，进入回热器中吸收来自于甲苯蒸汽从汽轮机中出来在回热器中释放的热量，而后进入联合换热器中继续吸收钠释放的热量，变成高温高压的甲苯过热蒸汽，如此循环往复。4.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的一种AMTEC/ORC联合发电系统，其特征在于将AMTEC蒸发器和ORC冷凝器构造成一个换热器-联合换热器，即联合换热器既是AMTEC系统的冷凝器，也是ORC系统的蒸发器，能够提高AMTEC冷凝热的传热效率，并且AMTEC/ORC联合发电系统的体积小、重量轻且结构紧凑。2CN109519242A说明书1/3页一种AMTEC/ORC联合发电