多循环发电热力系统及其实现方法 技术领域 本发明涉及一种双循环、 多循环凝汽式和抽凝式发电热力循环， 以及由蒸汽轮机 直接拖动的风机或压缩机或水泵的热力循环系统， 它由改进的朗肯循环和第二工质循环， 或由改进的朗肯循环和第二工质 ( 介质 ) 循环及第三工质 ( 介质 ) 循环及第三循环以上的 多循环或由燃气轮机发电、 以水为工质的朗肯循环和以低沸点介质为工质的循环组成。
背景技术
现行火力发电占绝对主体的是朗肯循环。在朗肯循环中， 凝汽器一般是列管式换 热器， 其壳程是做完功的水蒸汽和水蒸汽的凝结水。做完功的水蒸汽把凝结潜热传给循环 冷却水后凝结成水， 冷凝水被凝水泵送至化学工段精处理或送入锅炉除氧器与补充水混 合， 除氧后经给水泵进入锅炉， 再变成高温高压蒸汽进入汽轮机做功， 如此往复循环。其管 程走的是循环冷却水， 循环水吸收了水蒸汽的凝结潜热后温度升高， 再送到双曲线冷却塔 蒸发冷却降温， 如此循环使用。 此过程是把水蒸汽的凝结潜热转化成循环水的汽化潜热， 通 过双曲线冷却塔放散到大气中， 使水蒸汽得以凝结成水循环使用。
朗肯循环的热效率， 中压机组不到 40％， 超临界机组不到 50％。其根本原因是只 能利用水蒸汽的显热， 而潜热是通过冷却塔放散到大气中。这也是现在所有发电厂都配备 双曲线冷却塔的原因。
燃气轮机发电， 排出的尾气温度约 500℃， 有非常高的利用价值。 发明内容 本发明的目的是提出一种多循环发电热力系统， 采用低沸点工质代替冷却水， 把 朗肯循环做完功的进入凝汽器的水蒸汽的凝结潜热也用起来发电， 不增加燃料， 却大幅度 地增加凝汽机组的发电量， 并节约循环冷却水用量。
为此， 本发明采用以下技术方案 ：
一种多循环发电热力系统， 包括含有凝汽器的第一循环， 该第一循环为改进的用 水作工质的朗肯循环， 其特征在于 ：
该系统还包括第二循环， 该第二循环是使用低沸点介质做工质的二次发电循环， 所述第一循环中的凝汽器是压力容器， 用低沸点工质使所述凝汽器中的水蒸汽凝结， 所述 凝汽器作为第二循环的蒸发单元， 该凝汽器的热流体侧进口接汽轮机排汽， 出口接凝结水 系统， 该凝汽器的冷流体侧串接于第二循环中 ； 所述第二循环还包括膨胀单元、 发电单元和 加压单元， 所述低沸点工质经过第一循环凝汽器时吸收水蒸汽凝结潜热后汽化， 将热能变 为动能， 推动所述膨胀单元的输出轴运动， 带动所述发电单元发电或发电并制冷， 介质膨胀 降温后经加压单元加压送入第一循环凝汽器开始第二次循环 ； 所述第二循环为亚临界、 跨 临界循环时还包括冷凝器单元或冷凝器单元和再热器单元， 即第二循环也是朗肯循环， 组 成双朗肯循环。
所述第一循环可接在燃气轮机发电之后， 以燃气轮机发电作为前置循环， 燃气
轮机排气管串接于第一循环锅炉壳程进口， 用燃气轮机排气做第一循环的热源， 构成燃 气 - 蒸汽 - 低沸点工质多循环发电热力系统。 或者以燃气轮机发电作为第一循环， 燃气轮机 排气管串接于第二循环的蒸发器热流体侧进口， 用燃气轮机排气做第二循环的高温热源， 构成燃气 - 低沸点工质发电双循环。所述燃气轮机发电循环， 包括压气机、 燃烧室、 燃气轮 机和发电机等基本单元。
所述低沸点工质是在第一循环凝汽器正常工作工况下能够吸收第一循环凝汽器 中水蒸汽凝结潜热的并于常温常压下是气体的自然工质或人工合成工质， 包括 ： 烃， 烷类、 烯类、 炔类、 芳香烃类， 包括醚在内的含氧化合物， 醇类、 酚类、 醛类、 酮类， 酯类， 无氧含卤化 合物， 有氧含卤化合物， 含硫化合物， 含氮化合物 ； 既可以是单工质， 也可以是混合物， 如乙 烷、 丁烷、 正丁烷、 异丁烷、 正戊烷、 异戊烷、 环戊烷、 乙烯、 丙烯、 丁烯、 顺丁烯、 异丁烯、 丁二 烯、 二甲苯、 氯乙烷、 氯丁烷、 氯乙烯、 R134a 系列、 R410A 系列、 HFC 合成物系列、 二甲醚、 液化 石油气、 二氧化碳气、 二氧化碳及其吸收剂的混合物， 以及氮气、 空气、 氦气、 氩气、 氢气、 氨、 氨的水溶液等各种适用工质。
所述低沸点工质在循环中物态是下述之一 ： 全程气态， 气态与液态转化， 气态、 液 态、 固态转化， 气态是过热态、 饱和态、 过热态与饱和态转化。 所述的低沸点工质， 在第一循环凝汽器设定压力下的沸点小于 100℃。 在第二循环 冷凝器设定压力下的液化温度高于常温或接近常温或是低于常温的某一设定温度， 可用常 温冷却水、 空气或低于工质在设定工况下的冷凝温度的冷媒， 把工质冷却并实现冷凝液化， 或者压缩液化， 或者压缩并冷却实现液化。
所述第一循环包括蒸汽锅炉、 蒸汽轮机、 发电机、 凝汽器、 给水泵朗肯循环等基本 设备， 还可包括朗肯循环附属设备， 如凝水泵、 化学水处理、 除氧器发电机可以是泵、 风机等 工作机。
所述前置循环包括压气机、 燃烧室、 燃气轮机和发电机。
所述第二循环是发电循环， 可以是亚临界、 跨临界发电循环及其再热循环和超临 界发电循环基本循环之一， 其中 ：
当第二循环是膨胀终了为全气态的亚临界、 跨临界发电循环时， 该第二循环包括 第二蒸发单元即改进的朗肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二冷凝单元、 第 二加压泵单元、 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工质收集单元 ； 高压低温液态工质在凝 汽器中吸收第一循环水蒸汽凝结潜热使水蒸汽凝结成水， 介质气化进入膨胀单元减压体积 膨胀把压力能转化成动能推动膨胀单元运动件运动带动发电单元发电， 介质做功后温度降 低进入冷凝单元液化， 再经加压泵单元加压进入凝汽器重复循环。
还可在第二膨胀单元后设压缩单元， 把介质压缩至某一压力后进冷凝器冷却冷 凝， 或直接压缩成液体。
当第二循环为膨胀终了有部分液体生成的亚临界、 跨临界发电循环时， 该第二循 环包括第二蒸发单元即改进的朗肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二气液分 离单元、 第二压缩单元、 第二冷凝单元、 冷凝泵单元、 第二气液分离单元分离出的液体一级 加压泵单元、 二级加压泵单元、 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工质收集单元 ； 其中气 液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元也可不设， 工质膨胀后 进第二朗肯循环冷凝器。
当第二循环为再热循环时， 该第二循环在前述两种亚临界、 跨临界发电循环的基 础上， 于膨胀单元后增加再热单元、 二次膨胀单元和二次膨胀发电单元， 还可设其他热源单 元， 从第一循环凝汽器分流一部分水蒸汽乏汽或用其他热源对一次膨胀后的工质二次加热 并二次膨胀做功， 还可多次再热多次做功。
上述各循环中还可把工质直接压缩成液体， 再经加压泵单元加压进入凝汽器重复 循环 ；
当第二循环为无自换热的超临界发电循环时， 该第二循环包括第二蒸发器单元即 改进的朗肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二压缩单元， 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工质收集元， 还可设第二换热单元。
当第二循环为有自换热的超临界循环时， 第二循环包括第二蒸发单元即改进的朗 肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二压缩单元、 第二自换热单元或第二自换 热单元和换热单元、 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工质收集单元。
上述五种循环是基本循环， 增减基本单元以外的辅助单元或改变辅助单元的位置 则构成基本循环的改型。
当所述第二循环是发电 - 制冷联合循环时， 可以是两种亚临界、 跨临界发电 - 制冷 联合循环， 有再热的亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环， 两种超临界发电 - 制冷联合循环 共五种基本发电 - 制冷联合循环之一 ； 当第二循环是膨胀终了为全气态的亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环时， 该第 二循环包括第二蒸发单元即改进的朗肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二供 冷单元、 第二冷凝器单元、 第二加压泵单元、 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工质收集 单元 ； 高压低温液态工质在凝汽中吸收第一循环水蒸汽凝结潜热使水蒸汽凝结成水， 工质 气化进入膨胀单元减压体积膨胀把压力能转化成动能推动膨胀单元运动件运动带动发电 单元发电， 工质做功后温度降低， 进入冷凝器被冷却液化， 再经加压泵单元加压进入郎肯循 环凝汽器重复循环， 供冷单元向外界提供一部分冷量 ； 膨胀后也可用压缩单元压缩后再进 冷凝器 ；
当第二循环为膨胀终了有部分液体生成的亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环 时， 该第二循环包括第二蒸发单元即改进的朗肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单 元、 第二气液分离单元、 第二压缩单元、 第二冷凝器单元、 第二冷凝器加压泵单元、 第二气液 分离单元分离出的液体加压泵单元、 第二供冷单元、 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工 质收集单元 ； 其中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元 也可不设， 工质膨胀后进第二朗肯循环冷凝器 ；
当该第二循环为有再热的亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环时， 在第二循环一 次膨胀单元之后加再热单元、 二次膨胀单元、 二次膨胀发电单元， 还可设其他热源单元 ；
上述各循环中还可把工质直接压缩成液体， 再经加压泵单元加压进入凝汽器重复 循环 ；
当第二循环为无自换热的超临界发电 - 制冷联合循环时， 该第二循环包括第二蒸 发单元即改进的朗肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二压缩单元、 第二供冷 单元， 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工质收集单元， 还可设第二换热单元， 第二供冷 单元 ；
当第二循环为有自换热的超临界发电 - 制冷联合循环时， 该第二循环包括第二蒸 发单元即改进的朗肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二压缩单元、 第二自换 热单元、 第二供冷单元、 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工质收集单元。
当采取燃气、 水蒸气、 低沸点介质联合发电 - 制冷多循环时， 该第二循环还包括第 二供冷单元。
进一步地 ：
在第二循环后还可增加更多的循环， 循环的数量大于或等于三， 其中 ： 第一循环是 改进的朗肯循环， 第二循环及后续循环是基本发电循环及改型和基本发电 - 制冷联合循环 及改型之一 ； 后一循环所用工质的冷凝潜潜热小于前一循环工质的冷凝潜热 ； 后一循环工 质的沸点比前一循环采用的工质沸点低 ； 从第三循环开始， 前一循环的膨胀单元后要设凝 汽单元或冷却单元 ； 该凝汽单元或冷却单元即为后一循环的蒸发单元 ； 所述各循环中的单 元指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。
当所述第二循环为第一种亚临界、 跨临界发电循环时， 该第二循环包括 ： 第二蒸 发单元， 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二冷凝器单元、 第二加压泵单元、 第二工质补充单 元， 还可设第二泄漏工质收集单元， 所述冷凝器单元即为第三循环蒸发单元 ； 还可在膨胀单 元后设第二压缩和拖动单元 ；
当所述第二循环为第二种亚临界、 跨临界发电循环时， 该第二循环包括 ： 第二蒸发 单元， 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二气液分离单元、 第二压缩单元、 第二冷凝器单元、 第二气液分离单元分离出的液体一级加压泵单元、 二级加压泵单元、 第二工质补充单元， 还 可设第二泄漏工质收集单元， 所述冷凝器单元即为第三循环蒸发单元 ； 其中气液分离单元 可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元也可不设， 工质膨胀后进第二朗肯 循环冷凝器 ；
当所述第二循环为有再热的循环时， 在前二种循环的膨胀单元后增加再热器单 元、 再热泵单元、 第二热源、 二次膨胀和第二次膨胀发电单元 ； 当所述第二循环为第一种超 临界发电循环时， 该第二循环包括 ： 第二蒸发单元， 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二压缩 单元、 第二冷却单元、 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工质收集单元 ；
上述各循环中还可把工质直接压缩成液体， 再经加压泵单元加压进入凝汽器重复 循环 ；
当所述第二循环为第二种超临界发电循环时， 该第二循环包括 ： 第二蒸发单元， 第 二膨胀单元、 第二发电单元、 第二压缩单元、 第二自换热单元、 第二工质补充单元， 还可设第 二泄漏工质收集单元 ；
上述五种循环是基本循环， 增减基本单元以外的辅助设备或改变位置则构成基本 循环的改型。
当所述第三循环为发电循环时， 该第三循环是亚临界、 跨临界发电循环或超临界 发电循环和基本循环改型之一， 且以下提及的第三循环蒸发单元即为第二循环的第二冷凝 器单元或第二冷却单元， 其中 ：
当所述第三循环是第一种亚临界、 跨临界发电循环时， 该第三循环包括第三循环 蒸发单元、 第三循环膨胀单元、 第三循环发电单元、 第三循环冷凝单元、 第三循环液体加压 泵单元、 第三循环工质补充单元， 还可设第三循环泄漏工质收集单元 ；当所述第三循环是第二种亚临界、 跨临界发电循环时， 该第三循环包括第三循环 蒸发单元、 第三循环膨胀单元、 第三循环发电单元、 第三循环气液分离单元、 第三循环压缩 单元、 第三循环冷凝器单元、 第三循环气液分离单元分离出的液体一级加压泵单元、 液体二 级加压泵单元、 第三循环工质补充单元， 还可设第三循环泄漏工质收集和二次利用单元 ； 其 中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元也可不设， 工质膨 胀后进第二朗肯循环冷凝器 ；
当所述第三循环为有再热的循环时， 在前二种循环的膨胀单元后增加再热单元、 二次膨胀单元和二次发电单元， 还可设其他热源单元 ；
上述各循环中还可把工质直接压缩成液体， 再经加压泵单元加压进入凝汽器重复 循环 ；
当所述第三循环是第一种超临界发电循环时， 第三循环包括第三循环蒸发单元、 第三循环膨胀单元、 第三循环发电单元、 第三循环压缩单元， 第三循环工质补充单元， 还可 设第三循环泄漏工质收集和再利用单元 ；
当所述第三循环是第二种超临界发电循环时， 第三循环包括第三循环蒸发单元、 第三循环膨胀单元、 第三循环发电单元、 第三循环压缩单元、 第三循环自换热单元、 第三循 环工质补充单元， 还可设第三循环泄漏工质收集单元 ；
上述五种发电循环是第三发电循环的基本循环， 在循环中增加辅助设备及改变位 置即成为基本循环改型 ； 所述单元指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 ；
所述第二循环是发电 - 制冷联合循环， 可以是两种亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合 循环， 有再热的亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环， 两种超临界发电 - 制冷联合循环共五 种基本发电 - 制冷联合循环之一 ；
当第二循环是膨胀终了为全气态的亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环时， 该第 二循环包括第二蒸发单元即改进的朗肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二供 冷单元、 第二冷凝器单元、 第二加压泵单元、 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工质收集 单元 ；
当第二循环为膨胀终了有部分液体生成的亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环 时， 该第二循环包括第二蒸发单元即改进的朗肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单 元、 第二气液分离单元、 第二压缩单元、 第二冷凝器单元、 第二冷凝器加压泵单元、 第二气液 分离单元分离出的液体加压泵单元、 第二供冷单元、 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工 质收集单元 ； 其中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元 也可不设， 工质膨胀后进第二朗肯循环冷凝器 ；
当该第二循环为有再热的亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环时， 在第二循环一 次膨胀单元之后加再热单元、 再热泵单元、 二次膨胀单元、 二次膨胀发电单元， 还可设其他 热源单元 ；
上述各循环中还可把工质直接压缩成液体， 再经加压泵单元加压进入凝汽器重复 循环 ；
当第二循环为无自换热的超临界发电 - 制冷联合循环时， 该第二循环包括第二蒸 发单元即改进的朗肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二压缩单元、 第二供冷单元， 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工质收集单元， 还可设第二换热单元， 第二供冷 单元 ；
当第二循环为有自换热的超临界发电 - 制冷联合循环时， 该第二循环包括第二蒸 发单元即改进的朗肯循环凝汽器、 第二膨胀单元、 第二发电单元、 第二压缩单元、 第二自换 热单元、 第二供冷单元、 第二工质补充单元， 还可设第二泄漏工质收集单元 ；
当采取燃气、 水蒸气、 低沸点介质联合发电 - 制冷多循环时， 还包括第二供冷单 元；
当所述第三循环为发电 - 制冷联合循环时， 第三循环是亚临界、 跨临界发电 - 制冷 联合循环、 有再热的亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环或超临界发电 - 制冷联合循环之 一， 其中 ：
当所述第三循环是第一种亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环时， 该第三循环包 括： 第三循环蒸发单元、 第三循环膨胀单元、 第三循环发电单元、 第三循环冷凝器单元、 第三 循环加压泵单元、 第三循环供冷单元、 第三循环工质补充单元， 还可设第三循环泄漏工质收 集单元 ；
当所述第三循环是第二种亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环时， 该第三循环包 括： 第三循环蒸发单元、 第三循环膨胀单元、 第三循环发电单元、 第三循环气液分离单元、 第 三循环压缩单元、 第三循环冷凝器单元、 第三循环气液分离单元分离出的液态质一级加压 泵单元、 第三循环液态工质二级加压泵单元、 第三循环供冷单元、 第三循环工质补充单元， 还可设第三循环泄漏工质收集单元 ； 其中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二 循环冷凝器 ； 压缩单元也可不设， 工质膨胀后进第二朗肯循环冷凝器 ； 当所述第三循环为有再热亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环时， 在前二种循环 的膨胀单元后增加再热单元、 二次膨胀单元和二次发电单元， 或多产次再热单元、 多次膨胀 单元， 还可设其他热源单元 ；
上述各循环中还可把工质直接压缩成液体， 再经加压泵单元加压进入凝汽器重复 循环 ；
当所述第三循环是第一种超临界发电 - 制冷联合循环时， 第三循环包括 ： 第三循 环蒸发单元、 第三循环膨胀单元、 第三循环发电单元、 第三循环压缩单元、 第三循环供冷单 元、 第三循环工质补充单元， 还可设第三循环泄漏工质收集单元 ；
当所述第三循环是第二种超临界发电制冷循环时， 第三循环包括 ： 第三循环蒸发 单元、 第三循环膨胀单元、 第三循环发电单元、 第三循环压缩单元、 第三循环自换热单元、 第 三循环供冷单元、 第三循环工质补充单元， 还可设第三循环泄漏工质收集单元 ；
上述五种发电 - 制冷联合循环是发电 - 制冷联合循环的基本循环， 增减辅助设备 及改变设备的位置则构成基本循环的改型 ； 所述单元指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。
更进一步地 ：
在第二循环和第三循环中， 所述工质补充单元是液态工质补充单元或气态工质补 充单元或液态工质补充单元和气态工质补充单元 ； 所述工质补充单元可设计成固定式和移 动式， 设计成移动式时， 在系统上只做接口 ； 膨胀单元和压缩单元做无泄漏设计时不设工质 补充单元， 或泄漏量很小时， 也可不设工质补充单元 ； 所述单元指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。
更进一步地 ：
所述膨胀单元是透平式膨胀机、 容积式膨胀机、 喷嘴之一种或组合 ； 可以一级膨 胀， 也可多级膨胀 ； 可以是一台膨胀设备， 也可是多台膨胀设备并联 ； 可以是一次膨胀， 也 可以是多次膨胀， 两次膨胀之间可以再热 ； 可以是气相或气液两相流或气液固三相膨胀。
所述透平式膨胀机可采用轴流式、 离心式或二者的组合混流式， 可采用冲动式或 反动式 ； 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 介质的冲击 ； 透平叶轮材质是机械性能优良的合金钢以及铝合金、 钛合金， 可以前几级是合 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二种输出方式 ： 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 ； 所述膨胀机采用有油润滑或无油润滑轴承， 无油润滑轴承中包括磁悬浮轴和气体 轴承。 更进一步地 ：
所述的加压单元包括用于压缩气态介质的压缩单元和用于液态介质加压的加压 泵单元， 用于气态介质的压缩单元可采用透平式或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 ： 前几级为 轴流， 后一级或后几级为离心， 或前几级用透平机， 后级用容积式压缩机 ； 加压泵单元采用 单级或多级离心泵或容积式泵把介质加压到必要压力 ； 压缩单元用气相压缩机或气液两相 流压缩机 ； 压缩后可带冷凝器单元或冷却单元， 可用循环水冷却、 空气冷却或其他工质冷却 或用从前一循环凝汽器膨胀后的低温气体冷却 ；
所述压缩单元可以是电动机单独驱动， 也可用膨胀机直接驱动。
所述膨胀机， 采用有油润滑或无油润滑轴承， 无油润滑轴承中包括磁悬浮轴和气 体轴承。
所述的膨胀单元中的膨胀机可以和压缩单元中的压缩机做在一个壳体内， 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、 铰接叶片式等 ； 可以是气相流或气 液两相流或气液固三相流， 可采用有油润滑或无油润滑的磁悬浮轴承或气体轴承。
更进一步地 ：
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。
一种双朗肯循环发电热力系统的实现方法， 其特征在于 ：
在以水为循环工质的第一朗肯循环之后， 串接一个以低沸点质为循环工质的第二 朗肯循环， 即采用双朗肯循环发电或拖动风机、 水泵等工作机 ；
第一朗肯循环的凝汽器即为第二朗肯循环的蒸发器 ； 第一朗肯循环的凝汽器的冷 媒不采用冷却水， 而是第二朗肯循环的循环工质 ；
第二朗肯循环工质膨胀后进行如下流程之一 ：
1) 膨胀到设定温度， 进入冷凝器冷凝成液体， 用泵加压后进入第一朗肯循环凝汽器； 2) 膨胀到设定温度， 用压缩机加压升温， 进入第二朗肯循环冷凝器， 用冷媒冷却液 化， 再用泵二次加压进入第一朗肯循环凝汽器 ；
3) 膨胀到部分液化， 进入气液分离器气液分离， 气液分离器分离出的气体经压缩 机压缩升压升温后进入第二朗肯循环冷凝器， 用冷媒冷却冷凝成液态， 气液分离器分离出 的液体经一级泵加压， 两液体流汇合后进二级加压泵二次加压进第一朗肯循环凝汽器 ； 其 中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元也可不设， 工质膨 胀后进第二朗肯循环冷凝器 ；
4) 膨胀到一定温度和压力进再热器二次加热， 热源可用第一朗肯循环乏汽或其他 热源， 再热后二次膨胀， 可膨胀到部分液化进气液分离器， 气液分离器分离出的气体经压缩 机压缩进入第二朗肯循环冷凝器， 用冷媒冷却冷凝成液态再用泵加压， 气液分离器分离出 的液体经一级泵加压， 两液体流汇合后进二级加压泵二次加压进第一朗肯循环凝汽器 ；
5) 膨胀到设定温度， 用压缩机直接压缩成液体， 再用泵二次加压进入第一朗肯循 环凝汽器 ；
第二朗肯循环的工质在第一循环凝汽器某一设定压力下的气化温度低于 100℃， 吸收第一朗肯循环工质水蒸汽的凝结潜热， 把凝结潜热及可转化的显热转化成第二朗肯循 环工质的热能和压力能 ；
第二朗肯循环工质进蒸发器即第一朗肯循环凝汽器的压力据介质特性可以在临 界压力以下， 也可以是临界压力， 也可以是超临界压力 ；
还可把燃气轮机发电循环作为第一朗肯循环的前置循环， 燃气轮机发电循环排出 的废气是第一朗肯循环蒸汽锅炉的热源， 从而构成燃气 - 蒸汽 - 低沸点工质联合多循环发 电热力系统
第二朗肯循环的工质的液化温度高于常温或接近常温或是低于常温的某一设定 温度， 可用常温冷却水、 空气或低于第二朗肯循环工质在设定工况下的冷凝温度的冷媒， 把 该工质冷却并实现冷凝液化， 或者压缩并冷却实现液化， 或直接压缩液化。
对第二朗肯循环的混合物工质采取改变各组份比例的方法得到更适宜把水蒸汽 凝结潜热转移给第二朗肯循环工质的液化温度和气化温度， 以及使用廉价冷媒把第二朗肯 循环工质液化， 或用其他冷媒冷却液化。
提高第一朗肯循环凝汽器温度， 以扩大第二循环介质的膨胀做功温度区间、 有利 于凝结潜热有转化、 有利于工质的获取和减少第二循环工质用量， 并把第一朗肯循环因提 高凝汽温度而减少的做功量转移给第二循环工质， 在第二循环中做功。
为保证汽轮机设计工况， 新机组可设计成高背压或抽汽， 现有机组可在适宜级前 抽汽或去掉末一级或数级叶片。
本发明具有以下效果 ：
1. 大幅度提高凝汽式和抽凝式朗肯循环发电机组和朗肯循环风机、 压缩机、 水泵 机组的热效率， 由于水蒸汽的凝结潜热大于显热， 本发明可提高朗肯循环的热效率 4％及以 上； 不用燃料， 再发出凝汽发电机组约 10％的电量。
2. 不但不增加循环冷却水消耗， 反而把凝汽机的循环冷却水消耗减少 ；
3. 凝汽发电部分减少当量二氧化碳排放约 10％ 4. 减少基建投资。附图说明 图 1 是双循环发电流程一 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 1 种亚临界 跨临界发电循环， 即膨胀单元出口介质为全气态， 直接冷凝 ；
图 2 是双循环发电流程二 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 1 种亚临界 跨临界发电循环， 膨胀单元出口介质为全气态， 压缩后冷凝 ；
图 3 是双循环发电流程三 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 2 种亚临界 跨临界发电循环， 膨胀单元出口为介质为气液二相流， 饱和态 ； 其中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元也可不设， 工质膨胀后进第二朗肯循环冷 凝器 ；
图 4 是双循环发电流程四 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是有再热的第 1 种亚临界跨临界发电循环 ；
图 5 是双循环发电流程五 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是有再热第 2 种 亚临界跨临界发电循环 ； 其中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元也可不设， 工质膨胀后进第二朗肯循环冷凝器 ；
图 6 是双循环发电流程六 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 1 种超临界 发电循环， 无自换热， 膨胀单元出口气体在临界点以上 ；
图 7 是双循环发电流程七 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 2 种超临界 发电循环， 有自换热 ；
图 8 是燃气、 蒸汽、 低沸点工质多循环发电基本流程 ： 燃气发电是前置发电循环， 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是低沸点工质发电循环， 可取前七个循环之一 ；
图 9 是燃气、 低沸点工质双循环发电基本流程 ： 燃气发电是前置发电循环， 第二循 环是低沸点工质发电循环， 可取前七个循环之一 ；
图 10 是双循环发电 - 制冷流程一 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 1 种亚临界跨临界发电制冷循环 ；
图 11 是双循环发电 - 制冷流程二 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 2 种亚临界发电制冷循环 ； 其中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元也可不设， 工质膨胀后进第二朗肯循环冷凝器 ；
图 12 是有再热双循环发电 - 制冷流程三 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环 是有再热第 1 种亚临界跨临界发电制冷循环 ；
图 13 是双循环发电 - 制冷流程四 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 1 种超临界发电制冷循环 ；
图 14 是双循环发电 - 制冷流程五 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 2 种超临界发电 - 制冷循环 ；
图 15 是燃气、 蒸汽、 低沸点工质多循环发电 - 制冷基本循环 ： 燃气发电是前置发电 循环， 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是低沸点工质发电制冷循环， 可取前述发电制 冷循环之一 ；
图 16 是三循环发电流程一 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 1 种亚临 界跨临界发电循环， 第三循环是第 1 种亚临界跨临界发电循环 ；
图 17 是三循环发电流程二 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 1 种亚临 界跨临界发电循环， 第三循环是第 2 种亚临界、 跨临界发电循环 ；
图 18 是三循环发电流程三 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 1 种亚临 界跨临界循环， 第三循环是第有再热的亚临界、 跨临界临界发电循环 ；
图 19 是三循环发电流程四 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 2 种亚临 界跨临界循环， 其中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元 也可不设， 工质膨胀后进第二朗肯循环冷凝器 ； 第三循环是第 1 种超临界循环的三循环发 电流程 ；
图 20 是三循环发电流程五 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 1 种超临 界发电循环， 第三循环是第 2 种超临界循环的三循环发电流程 ；
图 21 是三循环发电制冷流程一 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第一种 亚临界跨临界发电循环， 第三循环是第 1 种亚临界、 跨临界发电 - 制冷循环的三循环发电制 冷流程 ；
图 22 是三循环发电制冷流程二 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第一种 亚临界跨临界发电循环， 第三循环是第 2 种亚临界、 跨临界发电 - 制冷循环的三循环发电制 冷流程 ；
图 23 是三循环发电制冷流程三 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第一种 亚临界跨临界发电循环， 第三循环是有再热的第 1 种亚临界、 跨临界发电制冷循环的三循 环发电制冷流程 ；
图 24 是三循环发电及制冷流程四 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 2 种亚临界跨临界发电 - 制冷循环， 其中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循 环冷凝器 ； 压缩单元也可不设， 工质膨胀后进第二朗肯循环冷凝器 ； 第三循环是第 1 种超临 界发电制冷循环的三循环流程 ；
图 25 是三循环发电及制冷流程五 ： 第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是第 1 种亚临界跨临界发电 - 制冷循环， 第三循环是第 2 种超临界发电制冷循环的三循环流程， 其 中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元也可不设， 工质膨 胀后进第二朗肯循环冷凝器 ；
图 26 是膨胀后工质被直接压缩液化的发电循环。
图中各标号的含义如下 ：
图1： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二膨胀单 元 11 第二发电单元 12 第二冷凝单元 13 第二加压泵单元 14 第二液态工质补充单元 15 第 二气态工质补充单元 16 第二泄漏工质收集单元
图2： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二膨胀单 元 11 第二发电单元 12 第二压缩单元 13 第二压缩拖动单元 14 第二冷凝单元 15 第二加压 泵单元 16 第二液态工质补充单元 17 第二工态介质补充单元 18 第二泄漏工质收集单元图3： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机或风机或压缩或水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化 学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水泵 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二膨胀单元 11 第二发电单元 12 第二气液分离单元 13 第二压缩单元 14 第二冷凝单元 15 第二一级加压 泵单元 16 二级加压泵单元 17 第二液态介质补充单元 18 第二气态工质补充单元 19 第二泄 漏工质收集单元
图4： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机或风机或压缩或水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化 学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水泵 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第一膨胀单元 11 第二循环第一发电单元 12 再热单元 13 第二热源单元 14 二次膨胀单元 15 第二循环第二 发电单元 16 冷凝单元 17 冷凝泵单元 18 第二液态工质补充单元 19 第二气态工质补充单元 20 第二泄漏工质收集单元
图5： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机或风机或压缩或水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化 学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水泵 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第一膨胀单元 11 第二循环一次发电单元 12 再热单元 13 第二热源单元 14 二次膨胀单元 15 第二循环第二 发电单元 16 气液分离单元 17 压缩单元 18 冷凝单元 19 分离器加压泵单元 20 二级加压泵 单元 21 再热泵单元 22 气态工质补充单元 23 泄漏工质收集单元
图6： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二膨胀单 元 11 第二发电单元 12 第二压缩单元 13 第二冷却单元 14 第二中间冷却单元 15 第二工质 补充单元 16 第二泄漏工质收集单元。
图7： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )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 第二工质补充单元 15 第二泄 漏工质收集单元。
图8： 1 压气机 2 燃烧室 3 燃气轮机 4 燃气循环发电机 5 蒸汽锅炉 6 蒸汽轮机 7 朗 肯循环发电机或风机或压缩机或水泵 8 朗肯循环凝汽器 9 朗肯循环水泵 10 低沸点工质循 环蒸发单元 11 低沸点工质循环膨胀单元 12 低沸点工质循环发电单元 13 低沸点工质循环 冷凝单元 14 低沸点工质循环加压泵单元。
图9： 1 压气机 2 燃烧室 3 燃气轮机 4 燃气循环发电机 5 低沸点工质循环蒸发单元 6 低沸点工质循环膨胀单元 7 低沸点工质循环发电单元 8 低沸点工质循环冷凝单元 9 低沸 点工质循环加压泵单元。
图 10 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二膨胀单 元 11 第二发电单元 12 第二冷凝单元 13 第二加压泵单元 14 第二供冷单元 15 第二液态工 质补充单元 16 第二气态工质补充单元 17 第二泄漏工质收集单元。
图 11 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机、 水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水 处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二膨胀单元 11 第 二发电单元 12 气液分离单元 13 压缩单元 14 第二冷凝单元 15 气液分离加压泵单元 16 供 冷单元 17 液态工质补充单元 18 气态工质补充单元 19 泄漏工质收集单元
图 12 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水泵6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二循环蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第一膨 胀单元 11 第二循环第一发电单元 12 再热单元 13 第二热源 14 第二膨胀单元 15 第二循环 第二发电单元 16 冷凝单元 17 冷凝泵单元 18 供冷单元 19 再热泵单元 20 气态工质补充单 元 21 泄漏工质收集单元。
图 13 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机或风机或水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水 处理 7 除氧器 8 给水泵 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二膨胀单元 11 第二 发电单元 12 第二压缩单元 13 第二供冷单元 14 第二冷却单元 15 第二工质补充单元 16 第 二泄漏工质收集单元。
图 14 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水 泵 6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )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 15 第二工质补充 单元 16 第二泄漏工质收集单元。
图 15 ： 1 压气机 2 燃烧室 3 燃气轮机 4 燃气循环发电机 5 蒸汽锅炉 6 蒸汽轮机 7 朗肯循环发电机或风机或压缩机或水泵 8 朗肯循环凝汽器 9 朗肯循环水泵 10 低沸点工质 循环蒸发单元 11 低沸点工质循环膨胀单元 12 低沸点工质循环发电单元 13 供冷单元 14 低 沸点工质循环冷凝单元 15 低沸点工质循环泵单元
图 16 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机、 水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水 处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二循环蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二循环膨胀单 元 11 第二循环发电单元 12 第二循环冷凝单元 13 第二循环加压泵单元 14 第二循环液态工 质补充单元 15 第二循环气态工质补充单元 16 第二循环泄漏工质收集单元。 17 第三循环蒸 发单元 ( 也是第二循环凝汽单元 )18 第三循环膨胀单元 19 第三发电单元 20 第三循环冷凝 单元 21 第三循环加压泵单元 22 第三循环液态工质补充单元 23 第三循环气态工质补充单 元 24 第三泄漏工质收集单元
图 17 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机、 水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水 处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二循环蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二循环膨胀单 元 11 第二循环发电单元 12 第二循环冷凝单元 13 第二循环加压泵单元 14 第二循环液态工 质补充单元 15 第二循环气态工质补充单元 16 第二循环泄漏工质收集单元。 17 第三循环蒸 发单元 ( 也是第二循环凝汽单元 )18 第三循环膨胀单元 19 第三发电单元 20 第三循环气液 分离 21 第三循环压缩单元 22 第三循环冷凝单元 23 第三循环一级加压泵单元 24 第三循环 一级加压泵单元 25 第三循环液态工质补充单元 26 第三循环气态工质补充单元 27 第三循 环泄漏工质收集单元
图 18 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机、 水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水 处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二循环蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二循环膨胀单 元 11 第二循环发电单元 12 第二循环冷凝单元 13 第二循环加压泵单元 14 第二循环工质补 充单元 15 第二循环泄漏工质收集单元。 16 第三循环蒸发单元 ( 也是第二循环凝汽单元 )17 第三循环一次膨胀单元 18 第三循环一次发电单元 19 第三循环再热单元 20 第三循环其他 热源 21 第三循环二次膨胀单元 22 第三循环二次发电单元 23 第三循环冷凝单元 24 第三循 环加压泵单元 25 第三循环工质补充单元 26 第三循环一次膨胀泄漏工质收集单元 27 第三 循环二次膨胀泄漏工质收集单元图 19 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水 泵 6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二循环蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二 循环膨胀单元 11 第二循环发电单元 12 第二循环冷凝单元 13 第二循环气液分离单元 14 第 二循环压缩单元 15 第二循环压缩冷凝单元 16 第二循环一级加压泵单元 17 第二循环二级 加压泵单元 18 第二气态工质补充单元 19 第二泄漏工质收集单元 20 第三循环蒸发单元 21 第三循环膨胀单元 22 第三循环发电单元 23 第三循环压缩单元 24 第三循环工质补充单元 25 第三循环泄漏工质收集单元
图 20 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水 泵 6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二循环蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二 循环膨胀单元 11 第二循环发电单元 12 第二循环冷凝单元 13 第二循环加压泵单元 14 第二 气态工质补充单元 15 第二泄漏工质收集单元 16 第三循环蒸发单元 17 第三循环膨胀单元 18 第三循环发电单元 19 第三循环压缩单元 20 第三循环自换热单元 21 第三循环工质补充 单元 22 第三循环泄漏工质收集单元
图 21 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机、 水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水 处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二膨胀单元 11 第 二循环发电单元 12 第二冷凝单元 13 第二循环加压泵单元 14 第二循环液态工质补充单元 15 第二气态工质补充单元 16 第二泄漏工质收集单元 17 第三循环蒸发单元 ( 也是第二循环 凝汽单元 )18 第三循环膨胀单元 19 第三发电单元 20 第三循环冷凝单元 21 第三循环加压 泵单元 22 第三供冷单元 23 第三循环工质补充单元 24 第三循环泄漏工质收集单元
图 22 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机、 水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水 处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二循环蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二循环膨胀单 元 11 第二循环发电单元 12 第二冷凝单元 13 第二循环加压泵单元 14 第二循环液态工质补 充单元 15 第二气态工质补充单元 16 第二泄漏工质收集单元 17 第三循环蒸发单元 ( 也是 第二循环凝汽单元 )18 第三循环膨胀单元 19 第三发电单元 20 第三循环气液分离单元 21 第三循环压缩单元 22 第三循环冷凝单元 23 第三循环一级加压泵单元 24 第三循环二级加 压泵 25 第三循环供冷单元 26 第三循环工质补充单元 27 第三循环泄漏工质收集单元
图 23 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机、 水泵 4 凝汽器 5 凝水泵 6 化学水 处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二循环蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二循环膨胀单 元 11 第二循环发电单元 12 第二循环冷凝单元 13 第二循环加压泵单元 14 第二循环工质补 充单元 15 第二循环泄漏工质收集单元。 16 第三循环蒸发单元 ( 也是第二循环凝汽单元 )17 第三循环一次膨胀单元 18 第三循环一次发电单元 19 第三循环再热单元 20 第三循环其他 热源 21 第三循环二次膨胀单元 22 第三循环二次发电单元 23 第三循环冷凝单元 24 第三循 环加压泵单元 25 第三循环供冷单元 26 第三循环工质补充单元 27 第三循环一次膨胀泄漏 工质收集单元 28 第三循环二次膨胀泄漏工质收集单元
图 24 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水 泵 6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二循环蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二 循环膨胀单元 11 第二循环发电单元 12 第二循环冷凝单元 13 第二循环加压泵单元 14 第二 循环供冷单元 15 第二循环工质补充单元 16 第二循环泄漏工质收集单元 17 第三循环蒸发 单元 18 第三循环膨胀单元 19 第三循环发电单元 20 第三循环压缩单元 21 第三循环供冷单元 22 第三循环工质补充单元 23 第三循环泄漏工质收集单元
图 25 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水 泵 6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二循环蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二 循环膨胀单元 11 第二循环发电单元 12 第二循环冷凝单元 13 第二循环加压泵单元 14 第二 循环供冷单元 15 第二循环工质补充单元 16 第二循环泄漏工质收集单元 17 第三循环蒸发 单元 18 第三循环膨胀单元 19 第三循环发电单元 20 第三循环压缩单元 21 第三循环自换热 单元 22 第三循环供冷单元 23 第三循环工质补充单元 24 第三循环泄漏工质收集单元
图 26 ： 1 蒸汽锅炉 2 蒸汽轮机 3 发电机组或风机或压缩机或水泵 4 凝汽器 5 凝水 泵 6 化学水处理 7 除氧器 8 锅炉给水 9 第二蒸发单元 ( 也是第一循环凝汽器 )10 第二膨胀 单元 11 第二发电单元 12 第二冷凝单元 13 第二压缩单元 14 压缩机拖动单元 15 第二液态 工质补充单元 16 第二泄漏工质收集单元 具体实施方式
本发明是一种多循环发电热力系统， 目的是把蒸汽的凝结潜热也利用起来发电。 途径是用低沸点工质代替循环冷却水。 具有一定压力能的低沸点工质吸收水蒸汽的凝结潜 热后， 或者由液态变成气态体积增大， 或者是气态由低温升至高温体积增大， 把水蒸汽的潜 热能变成低沸点工质的压力能和热能再变为动能， 推动第二循环膨胀单元运动部件运动进 而带动发电单元发电或发电兼提供冷量或拖动其他工作机。
采用亚临界跨临界循环时， 可使用空气或循环冷却水带走低沸点工质的潜热， 由 于其潜热比水的潜热少， 可把水蒸汽的一部分凝结潜热转化成机械能进而转化成电能， 减 少冷却循环水的消耗和提高凝汽式和抽凝式机组的循环热效率。
采用超临界循环时， 也可使用空气或循环冷却水带走部分能量， 但与水蒸汽的凝 结潜热相比要小。可把水蒸汽的一部分凝结潜热转化成机械能进而转化成电能， 减少冷却 循环水的消耗和提高凝汽式和抽凝式机组的循环热效率。
为提高热电转化率， 可增加第三循环继续转化， 以获得更多的可转换能量。 其循环 同第二循环， 但工质改成适于在更低温度下做功的工质。同理， 可以增加第四循环、 第五循 环。
基于此， 发电厂的双曲线冷却塔消耗的冷却水量可减少， 改善环境。
本发明系统的实现方法如下 ：
在以水为循环工质的第一朗肯循环之后， 串接一个以低沸点质为循环工质的第二 朗肯循环， 即采用双朗肯循环发电或拖动风机、 水泵等工作机 ； 第一朗肯循环的凝汽器即为 第二朗肯循环的蒸发器 ； 第一朗肯循环的凝汽器的冷媒不采用冷却水， 而是第二朗肯循环 的循环工质。
第二朗肯循环工质膨胀后进行如下流程之一 ：
1) 膨胀到设定温度， 进入冷凝器冷凝成液体， 用泵加压后进入第一朗肯循环凝汽 器；
2) 膨胀到设定温度， 用压缩机加压， 进入第二朗肯循环冷凝器， 用冷媒冷却液化， 再用泵二次加压进入第一朗肯循环凝汽器 ；
3) 膨胀到部分液化， 进入气液分离器气液分离， 气液分离器分离出的气体经压缩机压缩升压升温后进入第二朗肯循环冷凝器， 用冷媒冷却冷凝成液态， 气液分离器分离出 的液体经一级泵加压， 两液体流汇合后进二级加压泵二次加压进第一朗肯循环凝汽器 ；
4) 膨胀到一定温度和压力进再热器二次加热， 热源可用第一朗肯循环乏汽或其他 热源， 再热后二次膨胀， 可膨胀到部分液化进气液分离器， 气液分离器分离出的气体经压缩 机压缩进入第二朗肯循环冷凝器， 用冷媒冷却冷凝成液态再用泵加压， 气液分离器分离出 的液体经一级泵加压， 两液体流汇合后进二级加压泵二次加压进第一朗肯循环凝汽器 ；
5) 膨胀到一定温度和压力用压缩单元直接压缩成液态， 再用泵二次加压进入第一 朗肯循环凝汽器。
第二朗肯循环的工质在第一循环凝汽器即第二循环蒸发器设定压力下的气化温 度低于 100℃， 吸收第一朗肯循环工质水蒸汽的凝结潜热， 把凝结潜热及可转化的显热转化 成第二朗肯循环工质的热能和压力能 ；
第二朗肯循环工质进蒸发器即第一朗肯循环凝汽器的压力据介质特性可以在临 界压力以下， 也可以是临界压力， 也可以是超临界压力 ；
还可把燃气轮机发电循环作为第一朗肯循环的前置循环， 燃气轮机发电循环排出 的废气是第一朗肯循环蒸汽锅炉的热源， 从而构成燃气 - 蒸汽 - 低沸点工质联合多循环发 电热力系统
第二朗肯循环的工质的液化温度高于常温或接近常温或是低于常温的某一设定 温度， 可用常温冷却水、 空气或低于第二朗肯循环工质在设定工况下的冷凝温度的冷媒， 把 该工质冷却并实现冷凝液化， 或者压缩并冷却实现液化。
对第二朗肯循环的混合物工质采取改变各组份比例的方法得到更适宜把水蒸汽 凝结潜热转移给第二朗肯循环工质的液化温度和气化温度， 以及使用廉价冷媒把第二朗肯 循环工质液化， 或用其他冷媒冷却液化。
提高第一朗肯循环凝汽器温度， 以扩大第二循环介质的膨胀做功温度区间、 有利 于凝结潜热的转化、 有利于工质的获取， 减少第二循环工质用量， 并把第一朗肯循环因提高 凝汽温度而减少的做功量转移给第二循环工质， 在第二循环中做功。为保证汽轮机工作在 设计工况， 新机组可设计成高背压或抽汽式， 现有机组可在适宜级前抽汽或去掉末一级或 数级叶片。
下面结合附图作进一步说明。
本发明系统至少包括第一循环、 第二循环， 还可包括第三循环， 甚至第四、 第五循 环。
第一循环是以水作工质的朗肯循环， 包括水蒸汽锅炉、 水蒸汽汽轮机， 发电机或风 机或压缩机或水泵， 凝汽器及附属设备。机组有凝汽式和抽凝式。不同之处是凝汽器不再 使用循环冷却水， 而是使用低沸点工质。 低沸点工质不全靠冷却塔降温， 而是做功降温和冷 却塔降温。第二循环使用低沸点工质。
低沸点工质多循环发电的基本单元是蒸发单元、 膨胀单元、 发电单元、 介质加压单 元， 介质加压单元即液体加压泵单元或气体压缩单元或液体加压泵单元和气体压缩单元， 采取亚临界、 跨临界循环时还有冷凝单元。 其他单元是辅助单元， 根据循环性质和设计需要 可增减辅助单元和变换辅助单元位置。如工质补充装置可设计成固定式和移动式两种， 当 采取移动式补充装置时， 在系统上只设接口。进而若设计成不需要补充介质且制造精良或其他原因也可取消工质补充装置 ； 根据流程设计及性价比等因素全面考虑， 可以不设泄漏 介质收集装置。
上述第一循环可接在燃气轮机发电循环之后， 燃气轮机排气管接改进的朗肯循环 凝汽器壳程进口， 燃气轮机排气做改进的朗肯循环蒸汽锅炉的热源， 从而构成燃气 - 水 - 低 沸点工质多循环发电流程。
上述低沸点工质循环的蒸发器热流体侧进口也可直接与燃气轮机排气管相连， 燃 气轮机排气做低沸点工质循环的高温热源， 即不要用水做工质改进的朗肯循环， 从而构成 燃气 - 低沸点工质双循环。
所述燃气轮机发电循环， 包括压气机、 燃烧室、 燃气轮机和发电机等基本单元。
图 1 ～图 9 是低沸点工质双循环发电的五种基本流程， 可分为七个细分流程和燃 气、 水蒸汽、 低沸点工质联合发电循环， 燃气、 低沸点工质双循环发电。第二循环种类 ： 图1 是第 1 种亚临界、 跨临界发电循环， 图 2 是有压缩的第 1 种亚临界、 跨临界发电循环， 图3是 第 2 种亚临界、 跨临界发电循环， 图 4 是有第一种再热的亚临界、 跨临界发电循环， 图 5 是有 第二种再热的亚临界、 跨临界发电循环， 图 6 是第 1 种超临界发电循环， 图 7 是第 2 种超临 界发电循环。图 8 是燃气、 水和低沸点工质联合发电循环， 其中低沸点工质循环可取图 1 ～ 图 7 之一种。图 9 是燃气、 低沸点工质联合发电循环， 其中低沸点工质循环可取图 1 ～图 7 中的一种。
如图 1 所示。改进的朗肯循环由水蒸汽锅炉 1、 蒸汽轮机 2、 发电机组或风机、 水泵 3、 凝汽器 4、 凝水泵 5、 化学水处理 6、 除氧器 7、 锅炉给水泵 8 及附属设备如省煤器、 高低压 加热器、 疏水扩容器、 定排、 连排、 阀门、 管道、 脱硫除尘装置及控制系统等火力发电厂部分 或全部设备、 装置组成。 但凝汽器已不是用循环冷却水作冷却工质， 而是采用常温常压下是 气体的自然工质或人工合成工质， 包括 ： 烃， 烷类、 烯类、 炔类、 芳香烃类， 包括醚在内的含氧 化合物， 醇类、 酚类、 醛类、 酮类， 酯类， 无氧含卤化合物， 有氧含卤化合物， 含硫化合物， 含氮 化合物 ； 既可以是单工质， 也可以是混合物， 如乙烷、 丁烷、 正丁烷、 异丁烷、 正戊烷、 异戊烷、 环戊烷、 乙烯、 丙烯、 丁烯、 顺丁烯、 异丁烯、 丁二烯、 二甲苯、 氯乙烷、 氯丁烷、 氯乙烯、 R134a 系列、 R410A 系列、 HFC 系列合成物、 二甲醚、 液化石油气、 二氧化碳气、 二氧化碳及其吸收剂 的混合物， 以及氮气、 空气、 氦气、 氩气、 氢气、 氨、 氨的水溶液等各种适用工质， 统称低沸点 介质。 由低沸点工质代替循环冷却水吸收做完功的水蒸汽的潜热再通过做功发电降温转化 水蒸汽一部分热， 低沸点工质的潜热继续用冷却塔蒸发或风冷降温， 循环冷却水量减少。 因 此双曲线冷却塔负荷降低。朗肯循环水蒸汽乏汽凝结成水， 被凝水泵送到化学工段精处理 或直接进除氧器再送给锅炉循环使用。
第二循环同第一循环类似， 包括蒸发单元、 膨胀单元、 发电单元和加压单元等基本 单元， 在亚临界跨临界循环中还包括冷凝单元或还包括压缩单元或还包括压缩单元和冷凝 单元或还包括再热单元和二次膨胀单元或多次再热和多次膨胀单元， 在超临界循环中还包 括压缩单元或压缩单元和换热单元。其没有使用燃料的锅炉， 其 “锅炉” 即蒸发单元是第一 循环的凝汽器。物态变化和做功的不再是水蒸汽， 而是低沸点介质。其在第一循环凝汽器 设定压力下的沸点小于 100℃， 在凝汽器工作温度和冷侧压力下能够汽化， 吸收水蒸汽乏汽 的冷凝潜热和部分显热， 把水蒸汽冷凝成水， 自身吸热后气化， 在第二循环膨胀单元内膨胀 减压降温， 把水蒸汽凝结潜热的一部分转化成机械能， 推动第二循环膨胀单元转子旋转或活塞运动进而带动发电机发电。在亚临界跨临界循环中， 低沸点工质在冷凝器设定压力下 的液化温度高于常温或接近常温或高于特定冷媒的温度被常温冷却水、 空气或特定冷媒冷 却冷凝， 被泵加压后二次进入蒸发单元即第一循环凝汽器开始二次循环 ； 在超临界循环中， 做功降温后的低沸点工质经压缩单元压缩， 压缩后还可用冷媒冷却降温， 然后进入蒸发单 元即第一循环凝汽做二次循环。
为取得最适宜温度， 对混合物工质采取改变各组分比例方法， 以改变混合物工质 的气化点和液化点。
为便于吸收第一循环水蒸汽潜热， 可适当提高第一循环凝汽器工作压力和温度， 以扩大低沸点工质做功降温的温度区间、 有利于凝结潜热的转化和工质选取。提高第一循 环凝汽器工作温度后， 第一循环发电或做功量将减少， 但同时在第二循环中做功发电温度 等量增加， 更重要的是， 有利于把潜热的吸收和转化为电能。
为保证第一循环汽轮机的效率， 不改变设计工况， 可去掉汽轮机末级或数级叶片 或在适宜级前抽汽， 新制造的汽轮机设计成高背压工作。
第二循环和第三循环都可以是亚临界循环、 跨临界循环、 有再热循环和超临界循 环之一。图 1 至图 9 所示为基本循环。第二循环和第三循环可以是上述基本循环及其改型 的组合。
在亚临界、 跨临界循环和超临界循环中不设工质补充单元， 只设补充接口， 不要泄 漏工质收集单元， 变换换热单元、 供冷单元的位置和数量都是基本循环的改型， 每种基本循 环和基本循环、 基本循环和基本循环改型、 基本循环改型和基本循环改型都可据需要组合。
图 1 所示第二发电循环是第 1 种亚临界和跨临界发电循环， 由第一循环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发器单元也是第二循环的锅炉单元 9、 第二膨胀单元 10、 第二发电单元 11、 第二冷凝单元 12、 第二加压泵单元 13、 第二液态工质补充单元 14、 第二气态工质补充单元 15、 泄漏第二工质收集和再利用装置单元 16 以及配套装置、 控制装置组成。
其中凝汽器 4 的热流体侧进口接汽轮机 2 排汽， 热流体侧出口接凝结水系统， 冷流 体侧进口接第二加压泵 13 出口， 冷流体侧出口接膨胀单元 10 进口， 膨胀单元出口接冷凝单 元 12 进口， 冷凝单元出口接第二加压泵单元 13 进口， 第二加压泵单元出口接凝汽器 4 的冷 流体侧进口。膨胀单元的输出轴接发电单元输入轴。
循环过程是 ： 在第一循环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发单元 9 内， 高压低温的液态 第二工质吸收朗肯循环做完功的水蒸汽的凝结潜热把水蒸汽凝结成水后自身气化， 进入第 二膨胀单元 10， 压力降低体积膨胀， 把压力能变成动能， 推动膨胀单元转子旋转或活塞运动 做功， 带动发电单元 11 发电， 做完功的第二介质温度降低到设定温度如液化温度或二相点 温度或三相点温度进入冷凝单元 12， 全部液化成液体， 经加压泵单元 13 升到高压、 亚临界 或临界或超临界压力进入蒸发单元 9 即第一循环凝汽器 4 开始第二次循环。
为补充工质损耗， 在冷凝单元 12 与第二加压泵 13 之间设液态介质补充单元 14， 或 在蒸发单元 9 和膨胀单元 10 之间设气态工质补充单元 15， 二者取其二或其一， 用于在系统 内工质储量下降时向系统补充工质， 据情况也可只设接口或不设 ； 泄漏工质收集单元 16 用 于收集泄漏工质， 主要是膨胀单元轴封漏气， 若设计成无泄漏型或泄漏工质价值很低等原 因也可不设。
主机上装有压力、 温度、 流量、 振动等测量和指示仪表以及自动控制系统， 包括压力、 流量、 温度、 转速等的调节以及振动监测、 保护和故障处理等， 仪表有就地指示和变送到 远方主控室显示， 有就地操作盘和主控制室操作台或控制盘。 根据情况也可少设甚至不设。
图 2 所示第二循环仍是第一种亚临界和跨临界发电循环， 与图 1 的区别是在膨胀 单元 10 和冷凝单元 14 之间增加第二压缩单元 12 及第二压缩拖动拖动单元 13， 循环过程是 工质出膨胀单元后再经压缩单元 12 压缩后进冷凝单元 14， 利于调整液化压力。其他同图 1。
图 3 所示第二循环是第 2 种亚临界和跨临界发电循环， 与第 1 种发电循环区别是 膨胀单元出口介质是气液两相流。由第一循环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发器单元也是第 二循环的蒸发单元 9、 第二膨胀单元 10、 第二发电单元 11、 第二气液分离单元 12、 分离出的 气态第二工质压缩单元 13、 第二冷凝单元 14、 气液分离一级加压泵单元 15、 二级加压泵单 元 16、 第二液态工质补充单元 17、 第二气态工质补充单元 18、 第二泄漏工质收集单元 19 以 及配套装置、 控制装置组成。
其中凝汽器 4 的热流体侧进口接汽轮机 2 排汽， 热流体侧出口接凝水泵 5 进口， 冷 流体侧进口接二级加压泵 16 出口， 冷流体侧出口接膨胀单元 10 进口， 膨胀单元出口接第二 气液分离单元 12 进口， 气液分离单元气体出口接第二压缩单元 13 进口， 第二压缩单元出口 接第二冷凝单元 14 进口， 第二冷凝单元出口与第二一级加压泵 15 出口并联 ； 气液分离单元 液体出口接气液分离一级加压泵单元 15 进口， 一级加压泵单元出口与第二冷凝单元 14 出 口并联后接二级加压泵单元 16 进口， 二级加压泵单元出口接蒸发单元 9 即凝汽器 4 的冷流 体侧进口。膨胀单元的输出轴接发电单元输入轴和压缩单元输入轴， 压缩单元也可由电动 机单独拖动。 循环过程是 ： 在第一循环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发单元 9 内， 高压低温的液 态第二介质吸收朗肯循环做完功的水蒸汽的凝结潜热把水蒸汽凝结成水后自身气化， 进入 第二膨胀单元 10， 压力降低体积膨胀， 把压力能变成动能， 推动膨胀单元转子旋转或活塞运 动做功， 带动发电单元 11 发电， 还可同时带动压缩单元 13 对分离出的气态第二工质加压。 做完功的第二工质温度降低到液化温度或二相点温度或三相点温度， 部分是液体部分是气 体， 进入气液分离单元 12。 分离出的液体经一级加压泵单元 15 加压送给二级加压泵 16。 分 离出的气体进入压缩单元 13， 压缩后进第二冷凝单元 14 被冷却冷凝成液体， 与一级加压泵 15 送出的液体汇合进入二级加压泵 16。二级加压泵 16 把低沸点液态介质加压到较高压力 如亚临界或临界甚至超临界压力送入蒸发器单元 9， 吸收朗肯循环做完功的水蒸汽的潜热 再次气化和做功。
其中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元也可 不设， 工质膨胀后进第二朗肯循环冷凝器。
为补充损耗， 在一级加压泵 15 后设低沸点液态工质补充单元 17， 在蒸发单元后设 低沸点气态工质补充单元 18 对漏损工质补充。也可全面考虑补充工质的压力、 物态及尽可 能取得效益等因素选取补充点。 为节约第二工质用量， 设泄漏低沸点工质收集装置 19， 收集 后再利用。根据流程设计， 工质补充单元和泄漏工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， 可以是几个机组串联或 并联。
主机上装有压力、 温度、 流量、 振动等测量和指示仪表以及自动控制系统， 包括压
力、 流量、 温度、 转速等的调节以及振动监测、 保护和故障处理等， 仪表有就地指示和变送到 远方主控室显示， 有就地操作盘和主控制室操作台或控制盘。 根据情况也可少设甚至不设。
图 4 所示为有再热的第一种亚临界跨临界第二循环流程， 第二循环由由第一循环 的凝汽器 4 即第二循环的蒸发单元 9、 第一膨胀单元 10、 第二循环第一发电单元 11、 再热单 元 12、 第二热源单元 13、 二次膨胀单元 14、 二次膨胀发电单元 15、 冷凝单元 16、 冷凝泵单元 17、 再热泵单元 18、 气态工质补充单元 19、 泄漏工质收集单元 20 以及配套装置、 控制装置组 成。
其中凝汽器 4 的换热部件热流体侧进口接汽轮机 2 排汽， 热流体侧出口接凝水泵 5 进口， 换热部件冷流体侧进口接凝水泵单元 17 出口， 冷流体侧出口接第一膨胀单元 10 进 口， 第一膨胀单元出口接再热单元 12 进口， 再热单元出口接二次膨胀单元 14 进口， 二次膨 胀单元出口接冷凝单元 16 进口， 冷凝单元出口接冷凝泵单元 17 进口， 冷凝泵泵单元出口接 凝汽器 4 的换热部件冷流体侧进口。第一膨胀单元的输出轴接第二循环第一发电单元输入 轴， 二次膨胀单元接第二循环二次膨胀发电单元输入轴。再热单元 12 冷凝水出口接再热泵 18 进口， 再热泵单元出口与第一循环凝水泵 5 出口并联。
循环过程是 ： 在第一循环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发单元 9 内， 高压低温的液态 工质吸收朗肯循环做完功的水蒸汽的凝结潜热把水蒸汽凝结成水后自身气化， 进入第二循 环第一膨胀单元 10， 压力降低体积膨胀， 把压力能变成动能， 推动膨胀单元转子旋转或活塞 运动做功， 带动第二循环第一发电单元 11 发电， 做完功的第二工质温度， 压力降低到设定 压力， 但压力仍很高， 有压力能可利用， 进入再热单元 12 被从第一循环凝汽器 4 引来的水蒸 汽或第二热源单元的热量加热， 升温到设定温度后进二次膨胀单元 14 二次膨胀， 膨胀到设 定温度如饱和温度或二相点温度或三相点温度进入冷凝单元 16， 被冷媒冷却全部液化成液 体， 经冷凝泵单元 17 升到高压、 亚临界或临界或超临界压力进入蒸发单元 9 即第一循环凝 汽器 4 开始第二次循环。再热泵单元把再热单元的冷凝水送出与第一循环凝水泵 5 出口并 联去第一循环化学水处理 6。
为补充工质损耗， 在蒸发单元 9 和膨胀单元 10 之间设工质补充单元 19， 用于在系 统内工质储量下降时向系统补充工质， 据情况也可只设接口或不设 ； 泄漏工质收集单元 20 用于收集泄漏工质， 主要是膨胀单元轴封漏气， 若设计成无泄漏型或泄漏工质价值很低等 原因也可不设。
图 5 所示为有再热的第二种亚临界跨临界发电循环。第二循环由由第一循环的 凝汽器 4 即第二循环的蒸发单元 9、 第一膨胀单元 10、 第二循环第一发电单元 11、 再热单元 12、 第二热源单元 13、 二次膨胀单元 14、 第二循环第二发电单元 15、 气液分离单元 16、 分离 出的气体压缩单元 17、 冷凝单元 18、 分离加压泵单元 19、 二级加压泵单元 20 再热泵单元 21 工质补充单元 22、 泄漏工质收集单元 23 和 24 以及配套装置、 控制装置组成。
其中凝汽器 4 的热流体侧进口接汽轮机 2 排汽， 热流体侧出口接凝水泵 5 进口， 冷 流体侧进口接二级加压泵单元 20 出口， 冷流体侧出口接一次膨胀单元 10 进口， 一次膨胀单 元出口接再热单元 12 进口， 再热单元出口接二次膨胀单元 14 进口， 二次膨胀单元出口接气 液分离单元 16 进口， 气液分离单元气体出口接压缩单元 17 进口， 压缩单元出口接冷凝单元 18 进口， 冷凝单元出口与分离加压泵 19 出口并联， 气液分离单元液体出口接分离加压泵单 元 19 进口， 分离单元加压泵单元出口与冷凝单元 18 出口并联后接二级加压泵单元 20 入口， 二级加压泵出口接蒸发单元 9 即改进的朗肯循环凝汽器 4 冷流体侧进口。一次膨胀单 元的输出轴接第二循环第一发电单元 11 输入轴， 二次膨胀单元输出轴接第二循环二次发 电单元 15 输入轴。 再热单元冷凝水出口接再热泵 21 进口， 再热泵单元出口与凝水泵出口并 联。其中气液分离单元可不设， 工质膨胀后经压缩进第二循环冷凝器 ； 压缩单元也可不设， 工质膨胀后进第二朗肯循环冷凝器。
循环过程是 ： 在第一循环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发单元 9 内， 高压低温的液态 工质吸收朗肯循环做完功的水蒸汽的凝结潜热把水蒸汽凝结成水后自身气化， 进入第二循 环一次膨胀单元 10， 压力降低体积膨胀， 把压力能变成动能， 推动膨胀单元转子旋转或活塞 运动做功， 带动第二循环第一发电单元 11 发电， 做完功的工质温度降低， 压力降低到设定 压力， 但仍很高， 有压力能可利用， 进入再热单元 12 被从第一循环凝汽器 4 引来的水蒸汽或 第二热源单元 13 的热量加热， 升温到设定温度后进二次膨胀单元 14 二次膨胀， 膨胀到设定 温度如饱和温度或二相点温度或三相点温度进入气液分离单元 16， 分离出的气体进入压缩 单元 17 压缩， 压缩后进冷凝单元 18， 被冷媒冷却全部液化成液体出冷凝单元与分离加压泵 19 出口并联， 进二级加压泵单元 20 进口， 分离单元分离出的液体经分离加压泵单元 19 加压 进加压与冷凝单元 18 出口并联进二级加压泵 20 进口， 全部液体被二级加压泵加压到高压、 亚临界或临界或超临界压力进入蒸发单元 9 即第一循环凝汽器 4 开始第二次循环。再热泵 单元 21 把再热单元 12 的冷凝水送出与第一循环凝水泵 5 出口并联去第一循环化学水处理 6。
为补充工质损耗， 在蒸发单元 9 和膨胀单元 10 之间设工质补充单元 22， 用于在 系统内工质储量下降时向系统补充工质， 据情况也可只设接口或不设 ； 泄漏工质收集单元 23、 24 分别用于收集一次膨胀单元 10 和压缩单元 17 的泄漏工质， 主要是轴封漏气， 若设计 成无泄漏型或泄漏工质价值很低等原因也可不设。
图 6 为第二循环是第 1 种超临界发电循环采用外部介质冷却的流程。第二循环由 第一循环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发单元 9、 第二膨胀单元 10、 第二发电单元 11、 第二压 缩单元 12、 第二冷却单元 13、 第二中间冷却单元 14、 第二工质补充单元 15、 第二泄漏工质收 集单元 16 组成。其中凝汽器 4 的热流体侧进口接汽轮机 2 排汽， 热流体侧出口接凝水泵 5 进口， 冷流体侧出口接膨胀单元 10 入口， 膨胀单元出口接压缩单元 12 入口， 压缩单元出口 接冷却单元 13 入口， 冷却单元出口接凝汽器冷流体侧入口， 中间冷却单元 14 进口接压缩单 元低压级出口， 中间冷却单元出口接压缩单元下一级进口。 循环过程是 ： 高压低温气体进入 朗肯循环凝汽器， 吸收做完功的水蒸汽的凝结潜热使水蒸汽凝结成水， 气体升温体积膨胀 进入膨胀单元， 把压力能变成动能使膨胀单元输出轴运动带动发电单元转子旋转发电或同 时带动压缩单元对膨胀后的气体加压。压缩单元也可用电动机单独拖动。一种流程设计是 压缩后的气态工质温度升高到常温以上， 进入冷却器， 用循环冷却水或空气降温到某一设 计数值， 目的提高第一循环凝汽器的真空度， 第二种设计是压缩单元温升很高需要级间冷 却以减少压缩功和提高压缩效率， 设中间冷却器在压缩中途把气体引出， 冷却降温后送入 压缩单元下一级然后进入蒸发器单元 9 即凝汽器 4， 若压缩单元出口气体温度仍较高， 则设 冷却单元继续对气体冷却， 降温后再进入凝汽器 4， 吸收水蒸汽的潜热再次循环 ； 当流程设 计压缩后气体温度仍然很低， 则可不设换热器， 压缩后直接进入蒸发单元再次循环。
图 7 所示第二循环是第二种超临界发电循环， 包括凝汽器 4 即第二循环蒸发单元9、 膨胀单元 10、 发电单元 11、 压缩单元 12、 自换热单元 13、 工质补充单元 14 和泄漏工质收 集单元 15。其中凝汽器 4 的热流体侧进口接汽轮机 2 排汽， 热流体侧出口接凝水泵 5 进口， 冷流体侧出口接自换热单元 13 壳程进口， 自换热单元冷流体侧壳程出口接膨胀单元 10 进 口， 膨胀单元出口接压缩单元 12 进口， 压缩单元出口接自换热单元 13 管程进口， 自换热单 元管程出口接凝汽器 4 的冷流体侧入口。本流程特点是设自换热单元。第二循环是自换热 流程， 把换热单元设在蒸发单元 9 和膨胀单元 10 之间。用从第一循环凝汽器出来相对温度 较低的气体对压缩后温度较高的气体降温以提高凝汽器的真空度。 同时升高出凝汽器进膨 胀单元的气体温度， 提高膨胀单元的做功能力。 循环过程是 ： 高压低温气体进入朗肯循环凝 汽器 4 即第二蒸发单元 9， 吸收做完功的水蒸汽的凝结潜热使水蒸汽凝结成水， 气体升温体 积膨胀进入自换热单元 13 热流体侧与冷流体侧的压缩后的气体换热进入膨胀单元 10， 把 压力能变成动能使膨胀单元输出轴运动带动发电单元 11 转子旋转发电或同时带动压缩单 元 12 ； 膨胀后的气体进入压缩单元 12 被压缩， 压力升高体积缩小后进入自换热单元 13 冷 流体侧， 与热流体侧气体换热后进入蒸发器的冷流体侧重复循环。若压缩单元中间级温度 过高， 可如图 6 一样设中间冷却单元对气体降温。
图 8 所示为燃气发电循环、 水蒸汽为工质的朗肯循环、 低沸点工质循环的联合发 电循环基本流程。燃气发电循环包括压气机 1、 燃烧室 2、 燃气轮机 3、 燃气循环发电机 4， 朗 肯循环包括蒸汽锅炉 5、 蒸汽轮机 6、 朗肯循环发电机 7、 朗肯循环凝汽器 8、 朗肯循环水泵 9、 低沸点工质循环蒸发单元 10、 低沸点工质循环膨胀单元 11、 低沸点工质发电单元 12、 低沸 点工质循环冷凝单元 13、 低沸点工质循环加压泵单元 14。其中压气机进口通大气， 出口接 燃烧室， 燃料进燃烧室燃料进口， 燃烧室出口接燃气轮机进口， 燃气轮机出口接朗肯循环蒸 汽锅炉壳程， 燃气轮机输出轴接发电机输入轴。朗肯循环蒸汽锅炉壳程进口接燃气轮机排 气口， 壳程接大气， 管程进口接朗肯循环水泵进口， 管程出口接蒸汽轮机进口， 蒸汽轮机出 口接肯循环凝汽器的热流体侧进口， 凝汽器的热流体侧出口接朗肯循环水泵进口， 水泵出 口接蒸汽锅炉。朗肯循环凝汽器同时是低沸点工质循环蒸发单元。朗肯循环凝汽器的冷流 体侧出口接低沸点工质循环膨胀单元进口， 膨胀单元出口接低沸点工质循环冷凝器的热侧 进口， 冷凝器的热侧出口接低沸点工质循环加压泵单元进口， 加压泵出口接低沸点工质蒸 发单元的冷流体侧进口。燃气轮机输出轴接燃气循环发电机输入轴， 蒸汽轮机输出轴接朗 肯循环发电机输入轴， 低沸点工质循环膨胀机输出轴接低沸点工质循环发电单元输入轴。 循环过程是 ： 压气机 1 从大气吸入空气并加压到设计压力进入燃烧室 2， 燃料也进入燃烧室 与空气燃烧放热产生高温高压燃气进入燃气轮机， 把压力能转换成动能推动燃气轮机转子 旋转带动燃气循环发电机 4 发电。做完功的燃气仍有很高温度， 进入朗肯循环蒸汽锅炉做 为热源把朗肯循环工质水加热使其汽化为高压水蒸汽， 进入蒸汽轮机 6 推动转子旋转带动 朗肯循环发电机 7 发电。做完功的水蒸汽乏汽进入朗肯循环凝汽器 8， 把潜热和部分显热 传给低沸点工质凝结成水， 被朗肯循环水泵抽出并加压到设计压力进入蒸汽锅炉 5 二次循 环； 低沸点工质在朗肯循环凝汽器 8 即低沸点工质循环蒸发单元 10 内吸收朗肯循环做完功 的水蒸汽乏汽潜热和部分显热使其冷凝， 自身气化升温体积膨胀或由低温到高温休积膨胀 进入膨胀单元 11 把压力能和热能转换成动能推动膨胀机转子旋转进而带动发电单元 12 发 电。低沸点工质做功后压力温度降低， 进入冷凝单元 13 被冷媒冷却， 当采用亚临界跨临界 循环时冷凝成液体， 当采用超临界循环时气体被冷却降温， 液态或气态工质被加压单元 14加压提高到设计压力进入蒸发单元 10 即朗肯循环凝汽器 8 开始二次循环。
图 9 所示为燃气发电循环、 低沸点工质循环的联合发电双循环基本流程。燃气发 电循环包括压气机 1、 燃烧室 2、 燃气轮机 3、 燃气循环发电机 4， 低沸点工质循环蒸发单元 5、 低沸点工质循环膨胀单元 6、 低沸点工质发电单元 7、 低沸点工质循环冷凝单元 8、 低沸点 工质循环加压泵单元 9。其中压气机大气进口通大气， 出口接燃烧室， 燃料进燃烧室燃料进 口， 燃烧室出口接燃气轮机进气口， 燃气轮机排气口接低沸点工质循环蒸发单元的热侧进 口， 蒸发单元热侧出口排大气， 蒸发单元冷侧进口接加压泵单元出口， 冷侧出口接膨胀单元 进口膨胀单元出口接低沸点工质循环冷凝器热侧进口， 冷凝器的热侧出口接低沸点工质循 环加压泵单元进口， 加压泵出口接低沸点工质蒸发单元冷侧进口。燃气轮机输出轴接燃气 循环发电机输入轴， 低沸点工质循环膨胀机输出轴接低沸点工质循环发电单元输入轴。循 环过程是 ： 压气机 1 从大气吸入空气并加压到设计压力进入燃烧室 2， 燃料也进入燃烧室与 空气燃烧放热产生高温高压燃气进入燃气轮机 3， 把压力能转换成动能推动燃气轮机转子 旋转带动燃气循环发电机 4 发电。做完功的燃气仍有很高温度， 进入低沸点工质循环蒸发 单元 5 内放出热量给低沸点工质， 低沸点工质吸收燃气余热气化升温体积膨胀或由低温到 高温体积膨胀进入膨胀单元 6 把压力能和热能转换成动能推动膨胀机转子旋转进而带动 发电单元 7 发电。低沸点工质做功后压力温度降低， 进入冷凝单元 8 被冷媒冷却， 当采用亚 临界跨临界循环时冷凝成液体， 当采用超临界循环时气体被冷却降温， 液态或气态工质被 加压单元 9 加压提高到设计压力进入蒸发单元 5 开始二次循环。
当第二循环还有可利用的热能， 可采用第三循环继续做功， 以获得更多的可转换 能量。第三循环组成基本同第二循环， 但所用工质的沸点比第二循环介质沸点低。由于第 二循环做功量大， 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。若采用超临界循环则可避开液滴冲刷。为把第一循环水蒸汽的潜热尽可 能地转化成电能， 采用第三循环继续能量转化是办法之一。
图 16 ～图 20 是有代表性的五个三循环发电流程。图 16 的第二循环和第三循环 都是第 1 种亚临界、 跨临界循环 ； 图 17 的第二循环是第 1 种亚临界、 跨临界循环， 第三循环 是第 2 种亚临界、 跨临界循环 ； 图 18 是有再热的亚临界、 跨临界循环 ； 图 19 第二循环是第 2 种亚临界、 跨临界循环， 第三循环是第 1 种超临界循环 ； 图 20 第二循环是第 1 种超临界循 环， 第三循环是第 2 种超临界循环。还有其他组合方式不在此一一列举。
三循环的第一循环与双循环的第一循环相同。第二循环是亚临界、 跨临界循环的 其冷凝单元即是第三循环的蒸发单元， 如图 16、 图 17、 图 18、 图 19 和图 20。第二循环是超 临界循环的， 有冷却单元的冷却单元就是第三循环的的蒸发单元， 无冷却单元的要增加冷 却单元并作为第三循环的蒸发单元。
以图 16 为例， 说明如下 ： 本三循环流程第一循环是改进的朗肯循环， 第二循环是 第 1 种亚临界、 跨临界发电流程， 第三循环也是第 1 种亚临界、 跨临界发电流程。第二循环 由第一循环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发单元 9、 第二膨胀单元 10、 第二发电单元 11、 第二 冷凝单元 12( 也是第三循环蒸发单元 17)、 第二加压泵单元 13、 第二液态介质补充单元 14、 第二气态介质补充单元 15、 第二泄漏介质收集单元 16 以及配套装置、 控制装置组成。其中 凝汽器 4 的热侧进口接汽轮机排汽， 热侧出口接凝水泵 5 进口 ； 冷侧进口接第二加压泵 13 出口， 冷侧出口接膨胀单元 10 进口 ； 膨胀单元 10 出口接第二冷凝单元 12 的热侧进口， 第二冷凝单元 12 的热侧出口接第二循环加压泵单元 13 入口， 第二加压泵单元 13 出口接第一循 环凝汽器 4 即第二循环蒸发单元 9 的冷侧进口。膨胀单元的输出轴接发电单元输入轴。第 二循环过程是 ： 在第一循环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发单元 9 内， 高压低温的液态第二工 质吸收朗肯循环做完功的水蒸汽的凝结潜热把水蒸汽凝结成水后自身气化， 进入第二膨胀 单元 10， 体积膨胀把压力能变成动能， 使膨胀单元输出轴运动， 带动发电单元 11 发电， 做完 功的第二工质温度降低到接近液化温度或接近二相点温度温度进入第二冷凝单元 12， 在冷 凝单元内把热量传给第三循环沸点更低的低沸点工质， 全部液化成液体， 经一级加压泵单 元 13 加压到亚临界或临界或超临界压力送入第二蒸发器单元 9 进行第二次循环， 吸收朗肯 循环做完功的水蒸汽的潜热再次气化和做功。
为补充损耗， 可在第二加压泵单元 13 前设第二低沸点液态工质补充单元 14， 在第 二蒸发单元后设第二低沸点气态工质补充单元 15 对漏损工质补充或只设 13 或 15。 综合考 虑补充工质的压力、 物态及尽可能取得效益等因素选取补充点， 当设计成移动式只设补充 接口或不考虑补充装置。为节约工质用量， 设第二泄漏工质收集装置 16， 收集后再利用， 也 可不设。
第三循环由第二冷凝单元 12 即第三蒸发单元 17、 第三膨胀单元 18， 第三发电单元 19， 第三循环冷凝单元 20， 第三加压泵单元 21， 第三液体工质补充单元 22， 第三气体工质补 充单元 23， 第三泄漏工质收集单元 24 等及所有配套装置、 设施、 部件、 元件和仪表及控制系 统组成。循环过程是 ： 更低沸点的高压低温第三工质在第二凝汽单元 12 即第三蒸发单元 17 内吸收第二工质的热量把第二工质液化成液体而自身气化体积增大， 进入第三膨胀单元 18， 推动膨胀单元输出轴运动， 带动第三发电单元 19 发电， 把第二循环工质的热能转化为 机械能进而转化成电能。从膨胀单元出来的第三循环工质进入第三循环冷凝单元 20 被冷 媒冷却冷凝成液体， 经第三循环加压泵单元 22 加压到亚临界或临界或超临界压力， 进入第 三循环蒸发单元 17 即第二循环冷凝单元 12 开始第二次循环。工质补充单元 22 和 23 可只 设之一或不设。
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 是根据需要的冷量级别， 在第二循环、 第三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 10 ～图 15 所示为双循环发电 - 制冷联合循环的五种基本流程， 图 109 是第 1 种 亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环， 图 11 是第 2 种亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环， 图 12 是有再热的亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环， 图 132 是第 1 种超临界发电 - 制冷 联合循环， 图 14 是第 2 种超临界发电 - 制冷联合循环， 图 15 是燃气、 水蒸汽、 低沸点工质多 循环发电 - 制冷基本流程。
以图 10 为例， 说明如下 ： 本双循环发电 - 制冷联合循环流程第一循环是改进的朗 肯循环， 第二循环是第 1 种亚临界、 跨临界发电 - 制冷循环， 第二循环由第一循环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发单元 9、 第二膨胀单元 10、 第二发电单元 11、 第二冷凝单元 12、 第二加 压泵单元 13、 第二供冷单元 14、 第二液态工质补充单元 15、 第二泄漏工质收集单元 16 以及 配套装置、 控制装置组成。其中凝汽器 4 的热侧进口接汽轮机排汽， 热侧出口接凝水泵 5 进 口， 冷侧进口接供冷单元 14 出口， 冷侧出口接膨胀单元 10 进口， 膨胀单元 10 出口接第二冷 凝单元 12 的热侧进口， 第二冷凝单元 12 的热侧出口接第二加压泵单元 13 入口， 第二加压泵单元 13 出口接第二供冷单元 14 进口， 供冷单元 14 出口接第一循环凝汽器 4 即第二循环 蒸发单元 9 的冷侧进口。膨胀单元的输出轴接发电单元输入轴。第二循环过程是 ： 在第一 循环凝汽器 4 即第二循环蒸发单元 9 内， 高压低温的液态第二工质吸收朗肯循环做完功的 水蒸汽的凝结潜热把水蒸汽凝结成水后自身气化， 进入第二膨胀单元 10， 体积膨胀把压力 能变成动能， 使膨胀单元输出轴运动， 带动发电单元 11 发电， 做完功的第二工质温度降低 到饱和温度或接近二相点温度进入第二冷凝单元 12， 在冷凝单元内把热量传给冷媒， 全部 液化成液体， 经第二加压泵单元 13 加压到亚临界或临界或超临界压力送入供冷单元 14， 供 冷单元对外输出部分冷量进入第二蒸发器单元 9 进行第二次循环， 吸收朗肯循环做完功的 水蒸汽的潜热再次气化和做功。
为补充损耗， 可在第二加压泵单元 13 前设第二低沸点液态工质补充单元 15， 对漏 损工质补充。 综合考虑补充工质的压力、 物态及尽可能取得效益等因素选取补充点或不设， 当设计成移动式只设补充接口或不考虑补充装置。为节约工质用量， 设第二泄漏工质收集 装置 16， 收集后再利用， 也可不设。
图 21 ～图 25 是有代表性的三循环发电 - 制冷联合循环。图 21 的第二循环是第 1 种亚临界、 跨临界发电循环， 第三循环是第 2 种亚临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环， 图 22 的第二循环是第 1 种亚临界、 跨临界发电循环， 第三循环是第 2 种超临界发电 - 制冷联合循 环。图 23 的第二循环是第 1 种亚临界、 跨临界发电循环， 第三循环是有再热的第 1 种亚临 界跨临界临界发电 - 制冷联合循环。图 24 的第二循环是第 1 种亚临界跨临界发电 - 制冷 联合联合循环， 第三循环是第 1 种超临界发电 - 制冷联合循环。图 25 第二循环是第 1 种亚 临界、 跨临界发电 - 制冷联合循环， 第三循环是第 2 种超临界发电 - 制冷联合循环。 以图 24 为例 ： 第二循环是第 1 种亚临界、 跨临界发电循环， 包括第二循环蒸发器单 元 9 即第一循环凝汽器 4、 第二膨胀单元 10、 第二发电单元 11、 第二循环冷凝单元 12、 第二 循环加压泵单元 13、 第二循环液态工质补充单元 14、 第二循环气态工质补充单元 15、 第二 循环泄漏工质收集单元 16 组成。其中蒸发器单元 9 的冷侧出口接膨胀单元 10 进口， 膨胀 单元 10 输出轴接发电单元 11 输入轴， 工质出口接冷凝单元 12 入口， 冷凝单元 12 出口接第 二循环加压泵单元 13 进口， 加压泵单元出口接第二循环蒸发单元 9 即第一循环凝汽器 4 的 冷侧进口。第二循环过程是 ： 在第一循环凝汽器 4 即第二循环蒸发单元 9 内， 高压低温的第 二工质吸收朗肯循环做完功的水蒸汽的凝结潜热把水蒸汽凝结成水后自身气化， 进入第二 膨胀单元 10， 体积膨胀把压力能变成动能， 使膨胀单元输出轴运动， 带动发电单元 11 发电， 做完功的第二工质温度降低到饱和温度或接近二相点温度温度进入第二冷凝单元 12， 在冷 全部液化成液体， 经第二循环加压泵 凝单元内把热量传给第三循环温度更低的循环工质， 单元 13 加压到亚临界或临界或超临界压力送入第二循环蒸发器单元 9 进行第二次循环， 吸 收朗肯循环做完功的水蒸汽的潜热再次气化和做功。
第三循环是第 1 种超临界发电 - 制冷联合循环， 包括第二循环冷凝单元 12 即第三 循环蒸发单元 17、 第三循环膨胀单元 18、 第三循环发电单元 19、 第三循环冷凝单元 20、 第三 循环加压泵单元 21、 第三循环供冷单元 22、 第三循环工质补充单元 23、 第三循环泄漏工质 收集单元 24。 工作流程是 ： 高压更低温度的第三循环工质在第二循环冷凝单元 12 即第三循 环蒸发单元 17 内吸收第二循环工质的凝结潜热把第二循环工质完全冷凝成液体， 自身气 化体积增大温度升高， 进入第三循环膨胀单元 18， 把压力能转变成动能推动第三循环膨胀
单元运动件运动， 带动第三循环发电单元 19 发电， 做功后工质温度降低到饱和温度， 进入 第三循环冷凝单元 20 被冷媒冷凝， 再进入第三循环加压泵单元 21 被加压， 升高压力后进入 供冷单元 22 放出部分冷量后进入第三循环蒸发单元 17 即第二循环冷凝单元 12 开始二次 循环。工质补充单元 23 可设计成固定式或移动式两种， 设计成移动式时系统上只做接口， 根据流程设计也可不要工质补充单元。泄漏工质收集单元 24 收集泄漏工质再利用， 根据流 程设计也可不要。
图 26 所示第二发电循环是工质膨胀后被直接压缩成液体的发电循环， 由第一循 环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发器单元也是第二循环的锅炉单元 9、 第二膨胀单元 10、 第二 发电单元 11、 第二压缩单元 12、 压缩机拖动单元 13、 加压泵单元 14、 第二液态工质补充单元 15、 泄漏第二工质收集和再利用装置单元 16 以及配套装置、 控制装置组成。
其中凝汽器 4 的热流体侧进口接汽轮机 2 的排汽， 热流体侧出口接凝结水系统， 冷 流体侧进口接第二加压泵 14 的出口， 冷流体侧出口接膨胀单元 10 的进口， 膨胀单元的出口 接压缩单元 12 的进口， 压缩单元的出口接第二加压泵单元 14 的进口， 第二加压泵单元的出 口接凝汽器 4 的冷流体侧进口。膨胀单元的输出轴接发电单元输入轴， 压缩单元输入轴接 拖动单元输出轴。
循环过程是 ： 在第一循环的凝汽器 4 即第二循环的蒸发单元 9 内， 高压低温的液态 第二工质吸收朗肯循环做完功的水蒸汽的凝结潜热把水蒸汽凝结成水后自身气化， 进入第 二膨胀单元 10， 压力降低体积膨胀， 把压力能和热能变成动能， 推动膨胀单元转子旋转或活 塞运动做功， 带动发电单元 11 发电， 做完功的第二工质温度降低到设定温度如液化温度或 二相点温度或三相点温度进入压缩单元 12， 被压缩液化成液体， 经加压泵单元 13 二次升压 到高压、 亚临界或临界或超临界压力进入蒸发单元 9 即第一循环凝汽器 4 开始第二次循环。
为补充介质损耗， 在压缩单元 13 与第二加压泵 14 之间设液态介质补充单元 15， 用 于在系统内工质储量下降时向系统补充工质， 据情况也可只设接口或不设 ； 泄漏工质收集 单元 16 用于收集泄漏工质， 主要是膨胀单元轴封漏气， 若设计成无泄漏型或泄漏工质价值 很低等原因也可不设。
主机上装有压力、 温度、 流量、 振动等测量和指示仪表以及自动控制系统， 包括压 力、 流量、 温度、 转速等的调节以及振动监测、 保护和故障处理等， 仪表有就地指示和变送到 远方主控室显示， 有就地操作盘和主控制室操作台或控制盘。 根据情况也可少设甚至不设。
无论是双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。两个循环衔接部设前一循环冷凝单元或 冷却单元即后一循环的蒸发单元。
循环中， 工质物态变化如下 ：
工质全程在气态循环， 不发生物态变化。即始终在过热状态。但为降低压缩功耗， 出膨胀单元时温度尽量接近饱和温度或达到饱和温度。
气态有过热态， 即始终在过热态循环。
有过热态与饱和态转化， 如出膨胀单元是饱和态， 进压缩单元被压缩成过热态。
循环中工质物态有气态、 液态的转化甚至有气态、 液态和固态的转化。亚临界、 跨 临界循环是在气态、 液态转化中循环 ； 当采用二氧化碳做工质时， 液态二氧化碳气化时若外 界能量供应不足或不及时， 则会生成部分干冰， 即出现气态、 液态和固态的转化。加压后的压力越高， 做功能力越大， 加压到较高压力、 高压力、 亚临界压力、 临界压 力、 超临界压力， 做功能力依次加大， 做功后温度依次可降得更低， 更易于液化或压缩， 即消 耗的冷媒少或压缩功越小。但对于气态工质， 压缩后的温升也越高。当超过某一数值如第 一循环凝汽器温度， 或者为实现循环流程需要， 要加降温冷却单元对压缩过程中和压缩后 的工质降温。
第二循环和第三循环及三循环以上的多循环， 其工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 膨胀后可 再热。
工质循环做功的核心设备是膨胀单元的膨胀机， 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或钛合金。也可前 数级是合金钢， 介质降到某一温度后改用铝合金或钛合金， 或合金钢、 铝合金、 钛合金的组 合； 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之二或之三的组合。
降低温度和压缩可取以下流程 ：
1. 第二循环、 第三循环及第三循环以上的循环气态工质膨胀到饱和气态或饱和并 部分液化。 液态介质用泵加压， 再进入前一循环凝汽器或冷凝单元 ； 气态工质还可用压缩单 元压缩后进冷凝器被冷却冷凝， 再经泵加压进入蒸发单元即前一循环凝汽器或冷凝单元。
2. 第二循环第三循环气态工质膨胀到饱和态， 即有液体又有气体甚至有固体， 是 二相流或三相流， 经气液分离， 分离出的液体用加压泵单元加压， 分离出的气体用压缩单元 加压进冷凝单元被冷却冷凝成液体， 二者再用二级加压泵单元加压进入前一循环凝汽器， 对固体， 可通过供冷单元向外界提供冷量即吸热使其液化或气化。
上述过程还可第一步压缩使工质液化， 再用泵二次加压进入前一循环凝汽器。
3. 第二循环、 第三循环气态工质膨胀后仍是气体， 但已是饱和温度， 目的是最大限 度地减小压缩功， 很容易地被压缩机压缩， 升压后进入前一循环过冷单元。
4. 第二循环、 第三循环气态工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。用压缩机加压后根据需要用空气或循环冷却水或另 一冷媒降温到设计值， 进入前一工质凝汽单元或过冷单元。
压缩和冷却的级数和次数， 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， 包 括压缩单元内的中间冷却。
压缩单元的压缩机种类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。
膨胀机除拖动发电机， 还可同时拖动压缩机， 与燃气轮机组相似。 即膨胀机一端联 发电机， 另一端联压缩机。
膨胀压缩机种类把膨胀机和压缩机做在一个壳体内。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。
膨胀单元的膨胀机和压缩单元的压缩机的轴承， 可用有油润滑， 也可用无油润滑， 如磁悬浮轴承和气体轴承。
为补充泄漏损失， 设第二循环和第三循环工质补充接口和补充装置。补充口的位 置， 当采用液态工质补充时设在二级加压泵单元之前或蒸发单元之前。当采用气态工质补 充时根据补充工质的压力、 膨胀机进气前的压力设在适宜处、 不浪费补充工质的能量又取 得最大发电能力或出力处。补充装置可设计成固定式和移动式两种， 当采取移动式补充装 置时， 在系统上只设接口。进而若设计成不需要补充工质且制造精良或其他原因也可取消 工质补充装置 ； 根据流程设计及性价比等因素全面考虑， 可以不设泄漏工质收集装置。
由于第二尤其第三工质循环是在低温下运行， 需要保温保冷， 使循环接近绝热循 环或就是绝热循环。