CN102257343B - 具有废热利用的冷却塔设备及方法 - Google Patents

Abstract

提供一种能够展示出提高的能效的冷却塔系统。所述冷却塔系统包括冷却塔单元、膨胀发动机和诸如风扇或泵之类的由动力操作的组件。过程流体在被送到冷却塔进行冷却之前首先被用于对膨胀发动机的工作流体进行加热。所述膨胀发动机产生的动力被用于操作所述冷却塔的诸如风扇或泵之类的组件。所述冷却塔还用于提供冷却以将所述工作流体从水蒸汽冷凝成液体形式。所述冷却塔用于从过程流体中去除废热。

Description

具有废热利用的冷却塔设备及方法

优先权要求

本申请是非临时申请，要求2008年12月19日递交的名称为“CoolingTower Apparatus and Method with Waste Heat Utilization(具有废热利用的冷却塔设备及方法)”的美国临时专利申请No.61/139,399和2009年2月3日递交的名称为“Cooling Tower Apparatus and Method with Waste HeatUtilization(具有废热利用的冷却塔设备及方法)”的美国临时专利申请No.61/149,614的优先权，每个申请的公开内容通过引用整体合并于此。

技术领域

本发明一般涉及诸如大气冷却塔之类的冷却塔系统，该冷却塔系统用于通过使流体循环通过利用周围空气冷却流体的塔来冷却相对暖或热的流体。本发明的一些实施例还涉及与这种冷却塔结合使用的能量系统。

背景技术

大气冷却塔广泛应用于工业中。这些塔接收相对暖或热的流体，并且使流体经过塔设备，以便通过与相对较冷的周围空气进行交互从流体中吸取热量。在某些情况下，进入塔的流体是已通过工业操作加热的过程流体。并且，在某些情况下，具有换热器的中间流体环路被用在初始加热的过程流体与实际上循环通过塔的其它流体之间。

工业冷却塔以各种类型出现，仅通过示例方式，这些类型包括搅棒型湿冷却塔、填充包装型湿冷却塔、干冷却塔、混合湿/干冷却塔和干空气冷却的冷凝器。冷却塔通常被设计为使得它们需要供应电能或其它功能量以驱动可能出现的诸如风扇和/或泵之类的机械系统。

另外，已知废热膨胀发动机用于从来自动力厂的出口流体产生动力，并且可能需要诸如冷却塔之类的冷却系统来冷凝热力发动机中使用的工作流体。这里，这种膨胀发动机还可互换地称作废热膨胀发动机或废热发动机。同时还已知利用来自太阳池的热量驱动膨胀发动机，并使用冷却塔冷却其中的膨胀发动机工作流体。

期望的是，减小冷却塔的能耗，从而改善塔的能效。

发明内容

在某些实施例中，本发明涉及一种用于操作冷却塔系统的方法，所述冷却塔系统用于冷却加热后的过程流体，具有需要动力进行操作的组件，并且具有膨胀发动机。所述膨胀发动机向换热器供应过程流体，以加热经过换热器的工作流体，并且通过对加热后的工作流体进行膨胀产生动力，从膨胀发动机向所述组件提供所产生的动力，用于其操作。该过程利用冷却塔冷却来自膨胀发动机的工作流体，并且在过程流体经过换热器之后冷却该过程流体。

本发明的某些进一步的实施例包括一种用于冷却待冷却的流体源的冷却塔系统，所述系统具有：冷却塔单元，具有需要动力进行操作的组件；以及废热发动机，从流体的热传输产生动力，以提供对所述组件进行操作所需的动力中的至少一些动力。

又一实施例涉及一种用于冷却动力厂流体的冷却塔系统，该动力厂流体具有升高的温度，该系统具有待被供以动力的组件。该系统具有用于从所述流体的废热中产生动力的动力产生装置，其包括膨胀以形成膨胀的水蒸汽的工作流体。该系统还具有用于向组件提供动力的装置和用于冷却动力厂流体并将膨胀的水蒸汽工作流体冷凝成液体形式的冷却装置。

进一步的实施例提供一种操作冷却塔的方法。将膨胀发动机连接至冷却塔，用于向塔的风扇提供动力。提供与膨胀发动机连通的工作流体管路。利用来自动力厂的出口流体的热量在管路中加热工作液体，并且在膨胀发动机中使加热后的工作流体膨胀以产生动力，用于给风扇供以动力。工作流体为从膨胀发动机流出后的水蒸汽形式。利用冷却塔从工作流体水蒸汽中去除热量以将工作流体冷凝成液体形式，并且在已利用来自动力厂的出口流体加热工作流体之后冷却所述出口流体。

另一实施例提供一种用于动力厂处的冷却塔系统的操作方法，该冷却塔系统具有需要动力进行操作的组件以及膨胀发动机。从来自动力厂的废热流体向工作流体交换热量。在膨胀发动机中使加热后的工作流体膨胀以产生动力。向组件提供从膨胀发动机产生的动力，用于组件的操作。利用冷却塔冷却来自膨胀发动机的工作流体，并且在废热流体已加热工作流体之后冷却所述废热流体。

因此，较宽泛地略述本发明的特定实施例，以便可以更好地理解本发明的详细描述，并且可以更好地认识本发明对现有技术的贡献。当然还会有下文将描述的形成这里所附的权利要求的主题的本发明附加实施例。

就这一点来说，在详细说明本发明的至少一个实施例之前，应当理解本发明在本申请中不限于以下描述中记载或在附图中示出的组件的构建细节和布置。本发明能够具体体现为除所描述的实施例之外的实施例，并且能够以各种方式实践和实施。此外，应当理解，这里采用的措词和技术术语以及摘要的目的在于描述，而不应当被视为是限制。

这样，本领域技术人员会认识到，本公开内容所基于的概念可以容易地用作设计用于实施本发明的若干目的的其它结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，权利要求被视为包括这种等同构建，只要它们不超出本发明的精神和范围。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的系统的示意图。

图2是根据图1的系统的示例的更详细图。

图3是根据示例性实施例的图。

图4是与另一实施例结合使用的单个冷却塔的图。

图5是再一实施例的图。

图6是与图2类似但为不同的可替代实施例的图。

图7是另一可替代实施例的图。

图8是再一可替代实施例的图。

图9是又一可替代实施例的图。

图10是又一可替代实施例的图。

具体实施方式

本发明的一些实施例提供了将膨胀发动机与动力厂(或其它另外的加工厂)处的冷却塔结合，以实现：(i)针对工厂出口流体(例如蒸汽或热水)进行的冷却，和/或(ii)针对膨胀发动机中膨胀的工作流体的冷凝进行的冷却。这可以通过利用来自动力厂的出口流体中的废热来提供冷却塔的操作能耗的效率。废热由热力发动机转换为可以用于向一些或所有冷却塔组件(例如风扇和/或泵)供应动力的电能或机械功能量。现在将参考附图描述一些优选实施例的示例，附图中相同的附图标记始终指代相同的部件。

图1是本发明示例性实施例的基本图。热源环路10热连接至工作流体环路12。工作流体环路12热连接至冷却塔流体环路14。

图2更详细地示出根据图1的系统的示例。热源环路10包括动力厂或热源16。动力厂可以是产生热量的任意类型的系统或设备。这里，词“动力厂”、“加工厂”和“热源”可互换地使用。这种动力厂的示例包括发电厂、钢厂、纸浆和纸加工厂、制造设施、半导体制造设施、药厂、石化加工厂、工业设施、制冷系统和HVAC系统。那些动力厂可以从诸如注塑机、空气压缩机、高压釜、熔炉、轧机、冷冻器、冷凝器、辊、模铸机、压出机、换热器、油冷却器、焊机、真空泵、反应器和/或脱水装备之类的装备排放热流体。

动力厂16通常向导管环路18中排放热水或蒸汽形式的热流体。不同的动力厂产生宽范围的不同输出温度，但某些示例会产生包括200℉的蒸汽或120℉的热水。将动力厂的出口温度标记为TH。该热流体通过蒸发器20并以低于TH的温度TL流出，并且温度为TL的流体流回到动力厂。热源环路10可以包括诸如泵之类的一些形式的动力操作装置，其由接收被示为Win的机械能或电能的组件22示出。

工作流体环路12开始于蒸发器20，并且是使工作流体循环的闭环系统。工作流体通常是制冷剂；然而各种工作流体中的任一种可以用于系统10，并且用于系统特定应用的合适的工作流体会涉及环境问题、易燃性和毒性等的考虑。可以从制冷中通常使用的工作流体的若干一般类中进行选择。第一种一般类是烃类，包括丙烷(R290)、异丁烷(R600a)、n-丁烷(R600)、环丙烷(RC270)、乙烷(R170)、n-戊烷(R601)和异戊烷(R601a)。对这种第一类的关心是化合物的易燃性；另一方面，它们对地球臭氧层没有不利影响，一般不会牵涉到全球变暖，并且在生产中具有低的环境影响。第二种一般类是氯代烃类(例如，氯甲烷(R40))。第三种一般类是氯氟烃类(例如，三氯一氟甲烷(R11)、二氯二氟甲烷(R12)、一氟二氯甲烷(R21)和一氯二氟甲烷(R22)、三氯三氟乙烷(R113)以及R114、R500和R123(或HCFC-123))。对第二类和第三类的关心是这些化合物在释放到环境中时对地球臭氧层的不利影响。第四种一般类是氟代烃类(例如，四氟乙烷(R134a)、五氟乙烷(R125)、R502、R407C、R410和R417A以及HFE-7000)。第五种一般类是诸如氨(R717)、二氧化硫(R764)和二氧化碳之类的其它化合物。氟代烃类的好处是它们的惰性和不易燃性。这些化合物中的某些化合物目前具有与其相关联的环境和/或毒性利害关系。对某些应用可能有利的另一类工作流体是纳米流体或包含分散的纳米尺寸颗粒的液体。在制作纳米流体时，水、乙二醇和润滑剂可以成功地用作基本流体。碳、颗粒物和金属氧化物可以用作纳米颗粒。在蒸发器20中，过程流体的相对热的温度TH在导管24处将工作流体加热和/或加压至较高温度和/或压力状况WH。相对热和/或高压力的工作流体经过废热膨胀发动机EE 26，并以较低的温度和/或压力从废热膨胀发动机26排放。膨胀发动机提供由Wout示出的机械或电输出量。流出膨胀发动机EE的工作流体处于降低的温度和/或压力WM，并且被传递到冷凝器30。冷凝器30将工作流体冷却并冷凝到低温和/或低压WL，得到热输出32。冷却和/或冷凝后的工作流体流回到蒸发器20。诸如泵28之类的能耗系统可以用于使流体循环，并且该装置可能需要由Win示出的机械能或电能。

冷却塔环路14以暖的温度CH从冷凝器30接收相对暖的冷却流体，并且经由导管34将其传递到冷却塔36。冷却塔36可以具有风扇38和诸如泵40之类的其它相关联的机械系统，这些组件都需要一些机械能或电能Win。冷却塔流体进入冷却塔36，流体在冷却塔36中通过与周围空气相接触而被冷却，并以比其进入时低的温度CL流出冷却塔。较低温度的冷却塔流体流回到冷凝器30，冷凝器30进一步冷却工作流体。

在某些实施例中，蒸发器20和/或冷凝器30合并成板式换热器，包括例如多板式铜焊型不锈钢换热器。

现在参见图3，热环路10被描绘为具有蒸发器112，蒸发器112具有被连接为接收液体工作流体的入口111和出口113，并且在诸如换热器15之类的热源输入的热量输入时将所述液体蒸发为水蒸汽。环路10进一步包括：诸如以膨胀模式使用的旋转膨胀器(例如卷轴或内齿轮油泵(gerotor))之类的正位移装置114以及入口117和出口119，适于接收并膨胀来自所述蒸发器出口113的高压的所述水蒸汽以产生输出量21，并且在所述出口119处提供低压的所述水蒸汽。环路10还包括冷凝器116和泵118，冷凝器116具有从所述膨胀器出口119接收所述水蒸汽的入口123，并且使所述水蒸汽冷凝回流体液体，泵118具有从冷凝器出口127提取低压流体液体并以高压将其提供给入口111的入口129和出口131。

此外，图3示出美国专利No.7,062,913中的系统与冷却塔CT的适配。具体来说，动力厂PP产生处于温度TH的热过程流体，该流体被供应给蒸发器112。过程流体以中间温度TM流出蒸发器112，并且被供应给冷却塔CT。过程流体由冷却塔冷却，并以低温TL流出冷却塔，并流回动力厂。进一步，来自冷凝器116的热流体CH被供应给冷却塔CT，在这里被冷却到较低温度CL，并且以较低温度CL被返回到冷凝器116。这改善了冷凝器116的效率。工作流体如美国专利No.7,062,913中所述的那样循环，从而从蒸发器以热的工作温度进入装置114，并以较低的温度WM离开装置114。标记为114的装置在优选实施例中可以是废热膨胀发动机，因此可以是任意类型的废热膨胀发动机，例如是诸如动力转向泵之类的旋叶式涡轮，而不仅仅是美国专利No.7,062,913中公开的装置。

废热膨胀发动机114所产生的功W被标记为输出121。该功W可以被供应给冷却塔以驱动可能与冷却塔相关联的风扇电机M和/或泵P。该功可以由齿轮和/或传动带和滑轮供应为旋转机械功，或者可以由发电机供应为电力。

可以在本发明的一些或所有实施例中使用的废热发动机有各种示例。仅以示例方式，热力发动机可以是有机兰金(rankine)发动机或活塞式膨胀发动机。

图4是与热力发动机一起使用的混合型闭合管路冷却塔的图。该示例使用美国专利No.7,062,913中公开的若干系统组件，通过引用将该专利整体合并于此。为了清楚起见，本申请的图3使用美国专利No.7,062,913的图1中所示的组件。美国专利No.7,062,913的图1中出现的附图标记通过在其前面增加数字1进行修改，使得该专利中标记为14的组件在本申请的图3中被标记为组件114。因此，这些组件可以例如基本上如美国专利No.7,062,913中所述的那样，并且由于通过引用进行了合并，因此这里不再重复其描述。

动力厂PP产生处于高温TH的热流体或蒸汽，该热流体或蒸汽被供应给蒸发器EVAP。蒸发器EVAP将过程流体冷却为中间温度TM，在该点处，过程流体被供应给旋管242。过程流体在旋管242中由冷却塔工艺冷却，并以温度TL流出旋管242，并流回到动力厂PP。工作流体在蒸发器与膨胀发动机EE之间传递。膨胀发动机EE产生可以供应给泵220和/或风扇230的功能量WE。

图5描述了膨胀发动机EE与被空气冷却的冷凝器系统结合使用的实施例。图4是与热力发动机一起使用的混合型闭合管路冷却塔的图。该示例使用美国专利No.4,580,401中公开的若干系统组件，通过引用将该专利整体合并于此。为了清楚起见，本申请的图3使用美国专利No.4,580,401的图1中所示的组件。因此，这些组件可以例如基本上如美国专利No.4,580,401中所述的那样，并且由于通过引用进行了合并，因此这里不再重复其描述。该系统以与其它实施例在概念上类似的方式使用了冷凝器C、蒸发器E和动力厂PP。

更具体地说，从具体描绘的图5中可以看出，每个换热元件E都以翅管(finned tube)的脊形(roof-shaped)方式构建，蒸汽分配管线V形成各个换热元件E的脊。与给定的涡轮壳体T相关联的换热元件E的所有脊彼此平行地布置，并且平行于涡轮壳体T的前面。与给定的涡轮壳体T相关联的换热元件E经由主管线H与涡轮连通，这未在附图中示出。结果，在平行于涡轮壳体T延伸的冷凝器系统边缘处，吹出浓缩的空气气流S，其流速比来自位于中间的换热元件E₂到E₅的冷却空气的出口速度高。浓缩的空气气流S形成一种空气动力学墙。该空气动力学墙的结果是，即使从涡轮壳体T方向来的侧风W(如图所示)向上偏转，从而使得在换热元件E₁至E₆中暖起来的废气即使在强侧风的不利条件下也能到达较高的空气层。通过沿冷凝器系统的自由边布置并且被提供有合适的空气出口的独立空气导管，也能够在冷凝器系统的自由边处产生浓缩的空气气流S。这些空气导管被供应有来自例如中央送风机的空气。

浓缩的空气气流S从除了影响空气气流S的附加加速度之外还影响其浓度的喷嘴D中出现。如图所示，这些喷嘴D可以是单独的喷嘴，每一个均具有与其相关联的风扇L或送风机G。

返回到图4，更详细地描述混合型闭合管路冷却塔。具体来说，风扇230提供从冷却塔向上且向外吸取空气的压力差。因此，在冷却塔的上部分中，空气在离开填充媒介214并从塔中向上且向外吸取之前，被吸取到空气入口246中，并经过上填充媒介214。被抽吸到上水分配系统224中、通过喷嘴流出并落到上蒸发填充包214上的相对温暖的冷却水，被通过这些地方的运输所冷却，并且被收集在中间水分配组件226中。

相对冷的冷却水在由中间水分配组件226分配之后经过下换热器216，吸收热量，与此同时以蒸发方式与空气交换热量，并落到下收集盆228中，从这里被泵220再循环。中间水分配组件226执行分离冷却塔的两股主空气流的又一功能。也就是说，中间分配组件226将经过上填充材料214的上空气流与经过下换热器216的下空气流分离。下换热器216在其空气出口侧具有侧墙壁垒或折流板242以及通常所描绘的成角度定位的漂浮物清除器240。

以上示例各自示出提供热流体或蒸汽的动力厂，并且各自示出作为返回环路系统的所有三个环路。然而，在某些环境下，可以允许或期望仅排放或者流出热源环路或者流出冷却塔环路的液体，而不是使其再循环。

各种冷却塔可以用于本发明的实施例，包括附图中未示出的冷却塔类型。并且，可以使用封装型冷却塔来制造系统，并且该系统可以被制造为安装到制动器(skid)上。

图6是与图2类似但为不同的可替代实施例的图。该实施例使用两个闭合环路，而不是图1的三个环路。一个环路是蒸发器与冷凝器之间的工作流体，其中膨胀发动机EE位于所示出的工作流体环路上，向工作流体环路和/或冷却塔环路提供功。冷却塔环路经过冷却塔、动力厂PP、蒸发器和冷凝器。

图7是利用所示出的三个环路的另一可替代实施例的图。热力发动机EE之前的蒸发器301在主冷凝器304的前面，以抽出最高的潜在系统温度。如果该系统涉及对动力厂PP中的涡轮进行驱动的蒸汽，则温度可以是200度F或更高。在该实施例中，冷凝器304可以位于冷却塔的冷水盆处。

图8是另一可替代实施例的图。在该实施例中，热力发动机蒸发器401和冷凝器404与冷却塔集成在一起，这种布置在某些应用中更易于封装。在该实施例中，用于蒸发的热源处于比图7的实施例低的温度。

可以在本发明中使用的另一热力发动机是金属氢化物热力发动机。在Golben(高登)等的US 4,402,187和Golben的US 4,884,953中公开了由不同温度的金属氢化物之间的氢气压力差提供动力的压缩机和泵，这两个专利都通过引用被合并。如本说明书的图9所示，金属氢化物膨胀发动机系统510从动力厂514接收热(暖)的流体512(例如水或蒸汽)，并且从冷却塔518接收相对冷(或凉)的流体516(例如水)。流体512、516之间的温度差驱动发动机系统510，并且产生电以给冷却塔装备中的至少一些装备(例如风扇或泵)提供动力。热流体蒸汽520离开发动机510，并被供应给冷却塔518。冷流体蒸汽522离开发动机510，并流到动力厂514。依赖于期望产生多少电力，热流体蒸汽512和冷流体蒸汽516可以仅是动力厂与冷却塔之间的所有热流体蒸汽和冷流体蒸汽的一部分。如图10所示，金属氢化物发动机系统510可以包括第一金属氢化物单元530、第二金属氢化物单元532、膨胀发动机发电机534、第一阀装置536和第二阀装置538。第一阀装置536允许热流体蒸汽512经由导管540和542在第一金属氢化物单元530与第二金属氢化物单元532之间切换，并且允许冷流体蒸汽516经由导管542和540在第二金属氢化物单元532与第一金属氢化物单元530之间切换。一个金属氢化物单元出现在冷流体中，而另一金属氢化物单元出现在热流体中，从而创建了压力差，该压力差允许氢气在金属氢化物单元之间流动，并且驱动膨胀发动机发电机产生电力以给诸如风扇或泵之类的冷却塔装备提供动力。流体经由导管544流出第一金属氢化物单元530到达第二阀装置538，并且经由导管546流出第二金属氢化物单元532到达第二阀装置538。第二阀538允许从导管544、546到相应的蒸汽520、522的流动的切换，使得蒸汽522保持冷流体蒸汽，并且蒸汽520保持热流体蒸汽。当氢的流动接着在金属氢化物单元之间减少，并且接着动力产生减少时，阀536、538的切换允许氢在金属氢化物单元530、532之间逆行，并驱动膨胀发动机发电机534。

本发明的许多特征和优点从详细说明书中变得明显，因此所附的权利要求旨在覆盖本发明的落入本发明的真正精神和范围内的所有这种特征和优点。进一步地，由于大量的修改和改变对本领域技术人员来说很容易发生，因此不希望将本发明限制为图示和描述的精确构建和操作，因此所有合适的修改和等同方式可以诉诸于落入本发明的范围内。

Claims (41)

1.一种用于操作冷却塔系统的方法，所述冷却塔系统包括：

第一流体管路，包含在所述第一流体管路中流动的过程流体，所述第一流体管路与冷却塔单元流体连通，所述冷却塔单元具有需要动力用于操作的组件，

第二流体管路，包含在所述第二流体管路中流动的工作流体，

与所述第一流体管路和所述第二流体管路流体连通的第一换热器，

第三流体管路，包含在所述第三流体管路中流动的冷却流体，以及

与所述第二流体管路和所述第三流体管路流体连通的第二换热器，

所述方法包括：

将来自所述第一流体管路的热源的热量传送至所述过程流体中；

经由所述第一换热器将来自所述第一流体管路的热量传送至所述第二流体管路中；

通过经由布置在所述第二流体管路内的废热膨胀发动机对所述工作流体进行膨胀来从所述工作流体中提取动力；

经由通过所述冷却塔单元的周围空气流将来自所述第一流体管路的热量传送至周围环境中；

将通过所述废热膨胀发动机从所述工作流体中提取的动力的至少一部分传送至所述冷却塔单元的所述组件；

经由所述第二换热器将来自所述第二流体管路的热量传送至所述第三流体管路中；以及

经由通过所述冷却塔单元的周围空气流将来自所述第三流体管路的热量传送至所述周围环境中，

其中所述第二换热器在工作流体流动的方向上被布置在所述废热膨胀发动机的下游和所述第一换热器的上游。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述热源为动力厂，并且从所述动力厂流出的所述过程流体为低压蒸汽。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述废热膨胀发动机是有机兰金循环发动机。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷却塔单元的所述组件为风扇。

5.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述废热膨胀发动机从所述工作流体中提取的动力以电的形式被传送至所述冷却塔单元的所述组件。

6.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述废热膨胀发动机从所述工作流体中提取的动力以旋转扭矩的形式被传送至所述冷却塔单元的所述组件。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述废热膨胀发动机接收所述工作流体作为用于蒸发的液体。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述废热膨胀发动机是活塞发动机。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二换热器与所述第一流体管路流体连通，并且所述方法进一步包括：

经由所述第二换热器将来自所述第二流体管路的热量传送至所述第一流体管路中，

其中所述第一换热器在过程流体流动的方向上被布置在所述热源的下游和所述冷却塔单元的上游，并且

其中所述第二换热器在过程流体流动的方向上被布置在所述冷却塔的下游和所述热源的上游。

10.根据权利要求1所述的方法，其中从所述热源流出的所述过程流体为蒸汽。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷却塔单元为被空气冷却的冷凝器。

12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述过程流体返回至所述热源。

13.一种冷却塔系统，包括：

第一换热器；

第一流体管路，包含在所述第一流体管路中流动的过程流体，所述第一换热器从所述第一流体管路接收所述过程流体，所述第一流体管路包括：

与所述过程流体流体连通的热源，所述热源在过程流体流动的方向上被布置在所述第一换热器的上游，和

与所述过程流体和周围空气流流体连通的冷却塔单元，所述冷却塔单元被配置为将来自所述过程流体的热量传送至所述周围空气流中，所述冷却塔单元在过程流体流动的方向上被布置在所述第一换热器的下游，所述冷却塔单元包括需要动力用于操作的组件；

第二流体管路，包含在所述第二流体管路中流动的工作流体，所述第一换热器还从所述第二流体管路接收所述工作流体，从而影响所述第一流体管路与所述第二流体管路之间的热交换，所述第二流体管路包括与所述工作流体流体连通的废热膨胀发动机，所述废热膨胀发动机在工作流体流动的方向上被布置在所述第一换热器的下游；

从所述第二流体管路接收工作流体的第二换热器，所述第二换热器在工作流体流动的方向上位于所述废热膨胀发动机的下游和所述第一换热器的上游；以及

第三流体管路，所述第三流体管路包含在该第三流体管路中流动的冷却流体，所述第二换热器还从所述第三流体管路接收冷却流体，从而影响所述第二流体管路与所述第三流体管路之间的热交换，

其中所述废热膨胀发动机被配置为从流过该废热膨胀发动机的所述工作流体中提取动力，并且将所述动力的至少一部分传送至所述冷却塔单元的所述组件。

14.根据权利要求13所述的冷却塔系统，其中所述热源为动力厂，并且从所述动力厂流出的所述过程流体为低压蒸汽。

15.根据权利要求13所述的冷却塔系统，其中所述废热膨胀发动机是有机兰金循环发动机。

16.根据权利要求13所述的冷却塔系统，其中所述废热膨胀发动机是活塞发动机。

17.根据权利要求13所述的冷却塔系统，其中所述冷却塔单元的所述组件为风扇。

18.根据权利要求13所述的冷却塔系统，其中所述第三流体管路与所述冷却塔单元流体连通。

19.根据权利要求13所述的冷却塔系统，其中所述第二换热器还从所述第一流体管路接收过程流体，所述第二换热器在过程流体流动的方向上位于所述冷却塔单元的下游和所述热源的上游，从而影响所述第一流体管路与所述第二流体管路之间的进一步热交换。

20.一种用于操作冷却塔系统的方法，所述冷却塔系统包括：

第一流体管路，包含在所述第一流体管路中流动的来自动力厂的过程流体，

第二流体管路，包含在所述第二流体管路中流动的工作流体，

第三流体管路，包含在所述第三流体管路中流动的冷却流体，所述第三流体管路与冷却塔单元流体连通，所述冷却塔单元具有需要动力用于操作的组件，

与所述第一流体管路和所述第三流体管路流体连通的第一换热器，以及

与所述第二流体管路和所述第三流体管路流体连通的第二换热器，所述方法包括：

将来自所述第一流体管路的所述动力厂的热量传送至所述过程流体中；

经由所述第一换热器将来自所述第一流体管路的热量传送至所述第三流体管路中；

通过经由布置在所述第二流体管路内的废热膨胀发动机对所述工作流体进行膨胀来从所述工作流体中提取动力，所述工作流体为从所述废热膨胀发动机流出后的水蒸汽形式；

经由在工作流体流动的方向上布置在所述废热膨胀发动机的下游的所述第二换热器，将来自所述第二流体管路的热量传送至所述第三流体管路中；

经由通过所述冷却塔单元的空气流将来自所述冷却流体的热量传送至周围环境；

利用所述冷却塔从所述工作流体水蒸汽中去除热量，以将所述工作流体冷凝成液体形式；以及

将通过所述废热膨胀发动机从所述工作流体中提取的动力的至少一部分传送至所述冷却塔单元的所述组件。

21.根据权利要求20所述的方法，所述冷却塔系统进一步包括与所述第一流体管路和所述第二流体管路两者流体连通的第三换热器，所述方法进一步包括经由所述第三换热器将来自所述第一流体管路的热量传送至所述第二流体管路中，

其中所述第三换热器在过程流体流动的方向上被布置在所述热源的下游和所述第一换热器的上游，并且

其中所述第三换热器在工作流体流动的方向上被布置在所述第二换热器的下游和所述废热膨胀发动机的上游。

22.根据权利要求20所述的方法，所述冷却塔系统进一步包括与所述第二流体管路和所述第三流体管路两者流体连通的第三换热器，所述方法进一步包括经由所述第三换热器将来自所述第三流体管路的热量传送至所述第二流体管路中，

其中所述第三换热器在冷却流体流动的方向上被布置在所述第一换热器的下游和所述第二换热器的上游，并且

其中所述第三换热器在工作流体流动的方向上被布置在所述第二换热器的下游和所述废热膨胀发动机的上游。

23.根据权利要求20所述的方法，其中所述废热膨胀发动机是活塞发动机。

24.根据权利要求20所述的方法，其中所述废热膨胀发动机是金属氢化物发动机。

25.根据权利要求20所述的方法，其中所述冷却塔单元为被空气冷却的冷凝器。

26.根据权利要求20所述的方法，进一步包括将所述过程流体返回至所述热源。

27.一种用于操作冷却塔系统的方法，所述冷却塔系统包括：

第一流体管路，包含在所述第一流体管路中流动的来自动力厂的过程流体，所述第一流体管路与冷却塔单元流体连通，所述冷却塔单元具有需要动力用于操作的组件，

第二流体管路，包含在所述第二流体管路中流动的工作流体，

与所述第一流体管路和所述第二流体管路流体连通的用于换热的第一装置，

第三流体管路，包含在所述第三流体管路中流动的冷却流体，以及

与所述第二流体管路和所述第三流体管路流体连通的用于换热的第二装置，

所述方法包括：

将来自所述第一流体管路的所述动力厂的热量传送至所述过程流体中；

经由所述用于换热的第一装置将来自所述第一流体管路的热量传送至所述第二流体管路中；

通过经由布置在所述第二流体管路内的膨胀发动机对所述工作流体进行膨胀来从所述工作流体中提取动力；

经由通过所述冷却塔单元的周围空气流将来自所述第一流体管路的热量传送至周围环境中；

将通过所述膨胀发动机从所述工作流体中提取的动力的至少一部分传送至所述冷却塔单元的所述组件；以及

经由所述用于换热的第三装置将来自所述第二流体管路的热量传送至所述第三流体管路中，

其中所述用于换热的第二装置在工作流体流动的方向上被布置在所述膨胀发动机的下游和所述用于换热的第一装置的上游。

28.根据权利要求1所述的方法，其中所述废热膨胀发动机是金属氢化物发动机。

29.根据权利要求13所述的冷却塔系统，其中所述废热膨胀发动机是金属氢化物发动机。

30.一种用于操作冷却塔系统的方法，所述冷却塔系统包括：

第一流体管路，包含在所述第一流体管路中流动的过程流体，

第二流体管路，包含在所述第二流体管路中流动的工作流体，

第三流体管路，包含在所述第三流体管路中流动的冷却流体，所述第三流体管路与冷却塔单元流体连通，所述冷却塔单元具有需要动力用于操作的组件，

与所述第一流体管路和所述第三流体管路流体连通的用于换热的装置，以及

与所述第二流体管路和所述第三流体管路流体连通的用于换热的第二装置，所述方法包括：

将来自所述第一流体管路的用于产生热量的装置的热量传送至所述过程流体中；

经由所述用于换热的第一装置将来自所述第一流体管路的热量传送至所述第三流体管路中；

通过经由布置在所述第二流体管路内的金属氢化物发动机对所述工作流体进行膨胀来从所述工作流体中提取动力；

经由布置在所述金属氢化物发动机的下游的所述用于换热的第二装置，将来自所述第二流体管路的热量传送至所述第三流体管路中；

经由通过所述冷却塔单元的周围空气流将来自所述第三流体管路的热量传送至周围环境中；以及

将通过所述金属氢化物发动机从所述工作流体中提取的动力的至少一部分传送至所述冷却塔单元的所述组件。

31.一种冷却塔系统，包括：

用于换热的第一装置；

第一流体管路，包含在所述第一流体管路中流动的过程流体，所述用于换热的第一装置从所述第一流体管路接收所述过程流体，所述第一流体管路包括：

与所述过程流体流体连通的用于产生热量的装置，所述用于产生热量的装置在过程流体流动的方向上被布置在所述用于换热的第一装置的上游，和

与所述过程流体和周围空气流流体连通的冷却塔单元，所述冷却塔单元被配置为将来自所述过程流体的热量传送至所述周围空气流中，所述冷却塔单元在过程流体流动的方向上被布置在所述用于换热的第一装置的下游，所述冷却塔单元包括需要动力用于操作的组件；

第二流体管路，包含在所述第二流体管路中流动的工作流体，所述用于换热的第一装置还从所述第二流体管路接收所述工作流体，从而影响所述第一流体管路与所述第二流体管路之间的热交换，所述第二流体管路包括与所述工作流体流体连通的金属氢化物动力产生装置，所述金属氢化物动力产生装置在工作流体流动的方向上被布置在所述用于换热的第一装置的下游；

用于换热的第二装置，在工作流体流动的方向上被布置在所述用于将热量转换成动力的装置的下游和所述用于换热的第一装置的上游，并且用于接收来自所述第二流体管路的工作流体；以及

第三流体管路，包含在所述第三流体管路中流动的冷却流体，所述用于换热的第二装置也接收来自所述第三流体管路的冷却流体，从而影响所述第二流体管路与所述第三流体管路之间的热交换，

其中所述金属氢化物动力产生装置被配置为从流过其的所述工作流体中提取动力，并且将所述动力的至少一部分传送至所述冷却塔单元的所述组件。

32.一种冷却塔系统，包括：

第一流体管路，包含在所述第一流体管路中流动的过程流体，所述第一流体管路包括与所述过程流体流体连通的用于产生热量的装置；

第二流体管路，包含在所述第二流体管路中流动的工作流体，所述第二流体管路包括与所述工作流体流体连通的金属氢化物发动机；

第三流体管路，包含在所述第三流体管路中流动的冷却流体，所述第三流体管路包括与所述冷却流体和周围空气流流体连通的冷却塔单元，所述冷却塔单元被配置为将来自所述冷却流体的热量传送至所述周围空气流中，所述冷却塔单元具有需要动力用于操作的组件；

与所述第一流体管路和所述第三流体管路两者流体连通的用于换热的第一装置，从而影响所述第一流体管路与所述第三流体管路之间的热交换；以及

与所述第二流体管路和所述第三流体管路两者流体连通的用于换热的第二装置，从而影响所述第二流体管路与所述第三流体管路之间的热交换，

其中所述金属氢化物发动机被配置为从流过其的所述工作流体中提取动力，并且将所述动力的至少一部分传送至所述冷却塔单元的所述组件。

33.一种冷却塔系统，包括：

第一流体管路，包含在所述第一流体管路中流动的过程流体，所述第一流体管路包括与所述过程流体流体连通的热源；

第二流体管路，包含在所述第二流体管路中流动的工作流体，所述第二流体管路包括与所述工作流体流体连通的氢压缩机发动机；

第三流体管路，包含在所述第三流体管路中流动的冷却流体，所述第三流体管路包括与所述冷却流体和周围空气流流体连通的冷却塔单元，所述冷却塔单元被配置为将来自所述冷却流体的热量传送至所述周围空气流中，所述冷却塔单元具有需要动力用于操作的组件；

与所述第一流体管路和所述第三流体管路两者流体连通的第一换热器，从而影响所述第一流体管路和所述第三流体管路之间的热交换；以及

与所述第二流体管路和所述第三流体管路两者流体连通的第二换热器，从而影响所述第二流体管路和所述第三流体管路之间的热交换，

其中所述氢压缩机发动机被配置为从流过其的所述工作流体中提取动力，并且将所述动力的至少一部分传送给所述冷却塔单元的所述组件。

34.根据权利要求33所述的系统，其中所述氢压缩机发动机为金属氢化物发动机。

35.根据权利要求33所述的系统，其中所述氢压缩机发动机为活塞发动机。

36.根据权利要求33所述的系统，其中所述冷却塔单元的所述组件为风扇。

37.根据权利要求33所述的系统，进一步包括与所述第二流体管路流体连通的第三换热器，所述第三换热器在工作流体流动的方向上位于所述氢压缩机发动机的上游和所述第二换热器的下游。

38.根据权利要求37所述的系统，其中所述第三换热器还与所述第一流体管路流体连通，所述第三换热器在过程流体流动的方向上位于所述热源的下游和所述第一换热器的下游，从而影响所述第一流体管路与所述第二流体管路之间的热交换。

39.根据权利要求37所述的系统，其中所述第三换热器还与所述第三流体管路流体连通，所述第三换热器在冷却流体流动的方向上位于所述第一换热器的下游和所述第二换热器的上游。

40.根据权利要求33所述的系统，其中所述热源为动力厂，并且从所述动力厂流出的所述过程流体为低压蒸汽。

41.根据权利要求33所述的系统，其中所述氢压缩机发动机是有机兰金循环发动机。

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