CN104185718A - 废热回收兰金循环系统 - Google Patents

Abstract

提供一种废热回收兰金循环系统，其目的在于将废热以与热需求相应的方式有效地回收。在由以第一工作介质工作的第一兰金循环(2)、以及以比第一工作介质的沸点低的第二工作介质工作的第二兰金循环(3)构成的废热回收兰金循环系统(1)中，第一兰金循环(2)具备利用第二工作介质使第一工作介质的蒸汽冷凝的第一冷凝器(7)，第二兰金循环(3)具备作为将第二工作介质提供给第一冷凝器(7)的凝结水泵的第二凝结水泵(14)、变更凝结水泵(14)的流量的调量阀(17)、以及将由第一冷凝器(7)加热的第二工作介质分离为气相和液相的气液分离装置(15)。第二工作介质的气相提供给膨胀机，第二工作介质的液相提供给热交换器(16)。

Description

废热回收兰金循环系统

技术领域

本发明涉及一种废热回收兰金循环系统。

背景技术

以往，已知回收从引擎等热源排出的废热生成高温高压的蒸汽，以该蒸汽为工作介质驱动膨胀机而发电的废热回收兰金循环系统。在这样的废热回收兰金循环系统中，存在将以水蒸气(水)为工作介质的第一兰金循环和以比水的沸点更低的物质为工作介质的第二兰金循环组合而得的兰金循环系统。其构成为以作为第一工作介质的水蒸气为热源生成第二工作介质的蒸汽，利用该蒸汽再次发电。其通过再利用第一工作介质作为加热第二工作介质的热源，提高了利用废热产生的发电效率。例如如专利文献1所述。

专利文献

专利文献1：日本特开2008-267341号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在专利文献1公开的技术中，在进一步利用第二工作介质具有的热的情况下，将作为第二膨胀机的驱动源进行利用之后的第二工作介质作为第三兰金循环的热源。因此，利用第二工作介质产生的第二膨胀机的工作量和在第二冷凝器中提供给第三工作介质的热量成比例关系。即，由于不能变更第二膨胀机中输出的工作量和在第二冷凝器中排出的热量的比率，因此存在不能根据来自第三兰金循环的热需求来提供热量的情况。

本发明是鉴于如上的情况而完成的，其目的在于提供一种将废热以与热需求相应的方式有效地回收的废热回收兰金循环系统。

用于解决问题的方法

本发明提供一种废热回收兰金循环系统，由以第一工作介质工作的第一兰金循环、以及以比所述第一工作介质的沸点更低的第二工作介质工作的第二兰金循环构成，所述第一兰金循环具备利用第二工作介质使第一工作介质的蒸汽冷凝第一冷凝器，所述第二兰金循环具备将所述第二工作介质提供给所述第一冷凝器的凝结水泵、变更所述凝结水泵的流量的调量阀、以及将由所述第一冷凝器加热了的所述第二工作介质分离为气相和液相的气液分离装置，所述第二工作介质的气相提供给膨胀机，所述第二工作介质的液相提供给热交换器。

本发明还具有控制装置，当要增加在提供给所述热交换器的供水与所述第二工作介质之间进行热交换的热量时，控制所述凝结水泵的运转状态和所述调量阀的开度以增大所述第二工作介质的流量，当要减少在提供给所述热交换器的供水和所述第二工作介质之间进行热交换的热量时，控制所述凝结水泵的运转状态和所述调量阀的开度以减少所述第二工作介质的流量。

所述气液分离装置还具备检测能从所述第二工作介质中分离气相的极限的液面位置的液面检测单元，当利用所述液面检测单元检测出所述液面位置时，所述控制装置控制所述凝结水泵的运转状态和所述调量阀的开度以增加所述第二工作介质的流量。

本发明还具备利用冷却水使从所述膨胀机排出的所述第二工作介质冷凝的第二冷凝器、以及变更所述冷却水的路径使得所述冷却水代替所述供水而提供给提供所述供水的提供目标的切换阀，当在所述供水与所述第二工作介质之间进行热交换的供水的每单位流量的热量小于等于在所述第二冷凝器中所述冷却水与所述第二工作介质之间进行热交换的冷却水的每单位流量的热量时，所述控制装置切换所述切换阀使得所述冷却水向所述供水目标提供。

发明的效果

本发明起到如下所示的效果。

根据本发明，在第二兰金循环中，不止是将废热作为膨胀机的动力回收而是能够作为用于加热供水的热回收，由此，废热以与热需求相应的方式被有效地回收。

根据本发明，能够变更第二工作介质的流量并变更第二工作介质中的气相与液相的比例，并能够变更膨胀机中进行的工作量与热交换机中进行热交换的热量的比率。由此，废热以与热需求相应的方式被有效地回收。

根据本发明，能够防止将气相提供给热交换器。由此，不会降低热交换器的效率。

根据本发明，当热需求少时，能够向供水的提供目标供热并将第二工作介质全部提供给膨胀机。由此，废热以与热需求相应的方式被有效地回收。

附图说明

图1是表示作为本发明的第一实施方式的废热回收兰金循环系统的结构的概要图。

图2是表示本发明的废热回收兰金循环系统中工作介质的相变化的图。

图3是表示作为本发明的第一实施方式的废热回收兰金循环系统中的相对于第二工作介质的每单位时间流量的供热量和发电量的关系的图。

图4是表示作为本发明的第一实施方式的废热回收兰金循环系统中的第二凝结水泵的控制步骤的流程图。

图5是表示作为本发明的其他实施方式的废热回收兰金循环系统中的第二凝结水泵的控制步骤的流程图。

图6是表示作为本发明的第二实施方式的废热回收兰金循环系统的结构的概要图。

图7是表示作为本发明的第二实施方式的废热回收兰金循环系统中的第二凝结水泵的控制步骤的流程图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，用图1对本发明第一实施方式的具有滚动式流体机械的废热回收兰金循环系统1的结构进行说明。

如图1所示，废热回收兰金循环系统1是将来自引擎的排气等作为热源，一并进行发电和供热的热电并供系统。如图1所示，废热回收兰金循环系统1具备以第一工作介质工作的第一兰金循环2、以及以比第一工作介质的沸点低的第二工作介质工作的第二兰金循环3。

第一兰金循环2利用由外部的热源进行了加热的第一工作介质进行发电。第一兰金循环2具备蒸汽产生器4、作为膨胀机的第一滚动式流体机械5、第一发电机6、第一冷凝器7以及第一凝结水泵8。

蒸汽产生器4加热第一工作介质生成高温高压的蒸汽。蒸汽产生器4由以引擎的排气作为热源的废热回收锅炉构成。蒸汽产生器4通过第一工作介质和排气的热交换生成蒸汽。蒸汽产生器4通过工作介质通道9a与第一滚动式流体机械5连接。在蒸汽产生器4中生成的蒸汽通过工作介质通道9a提供给第一滚动式流体机械5。此外，虽然本实施方式中将热源设为引擎的排气但并不限定于此。

作为膨胀机的第一滚动式流体机械5将蒸汽的能量转换为旋转力而输出。第一滚动式流体机械5通过工作介质通道9b与第一冷凝器7连接。第一工作介质以气相(蒸汽)的形式被从蒸汽产生器4提供给形成于第一滚动式流体机械5内部的未图示的膨胀室，第一滚动式流体机械5通过对其进行绝热膨胀使曲轴5a旋转。此外，虽然本实施方式中将膨胀机设为滚动式但并不限定于此，也可以是涡轮式。

第一发电机6利用来自外部的驱动力发电。第一发电机6与第一滚动式流体机械5的曲轴5a连结。即，第一发电机6构成为可通过曲轴5a的旋转来发电。由第一发电机6产生的电被提供至废热回收兰金循环系统1的外部。

第一冷凝器7将作为第一工作介质的气相的蒸汽冷却而使之冷凝(使其凝结)。第一冷凝器7通过工作介质通道9c与第一凝结水泵8连接。第一工作介质通过工作介质通道9b被从第一滚动式流体机械5提供给第一冷凝器7。并且，第二工作介质通过第二兰金循环3的工作介质通道18d被提供给第一冷凝器7。第一冷凝器7通过第一工作介质和第二工作介质间的热交换使第一工作介质凝结。即，第一冷凝器7以第二兰金循环3的第二工作介质作为冷却剂使第一工作介质冷凝。另一方面，第二工作介质通过与第一工作介质的热交换进行加热。

第一凝结水泵8向蒸汽产生器4提供第一工作介质。第一凝结水泵8通过工作介质通道9d与蒸汽产生器4连接。在第一冷凝器7中凝结了的第一工作介质被第一凝结水泵8提供给蒸汽产生器4。

第二兰金循环3利用以第一工作介质为热源进行了加热的第二工作介质进行发电和供热。第二兰金循环3具备作为膨胀机的第二滚动式流体机械10、第二发电机11、第二冷凝器12、凝结水箱13、第二凝结水泵14、气液分离装置15、热交换器16、调量阀17、以及控制装置21。

作为膨胀机的第二滚动式流体机械10将蒸汽能量转换为旋转力而输出。第二滚动式流体机械10通过工作介质通道18a与第二冷凝器12连接。在由第一冷凝器7加热了的第二工作介质当中，由后述的气液分离装置15分离出的气相(蒸汽)部分被提供给第二滚动式流体机械10。第二工作介质被提供至形成于第二滚动式流体机械10内部的未图示的膨胀室，第二滚动式流体机械10通过对其进行绝热膨胀使曲轴10a旋转。此外，虽然在本实施方式中将膨胀机设为滚动式但并不限定于此，也可以是涡轮式。

第二发电机11通过来自外部的驱动力来发电。第二发电机11与第二滚动式流体机械10的曲轴10a连结。即，第二发电机11构成为可通过曲轴10a的旋转来发电。由第二发电机11产生的电被提供至废热回收兰金循环系统1的外部。

第二冷凝器12将由第二工作介质构成的蒸汽冷却而使之冷凝(使其凝结)。第二冷凝器12通过工作介质通道18b与凝结水箱13连接。第二工作介质通过工作介质通道18a被从第二滚动式流体机械10提供给第二冷凝器12。并且，冷却水通过冷却水通道19a被提供给第二冷凝器12。第二冷凝器12利用第二工作介质与冷却水的热交换使第二工作介质凝结。在第二冷凝器12中凝结了的第二工作介质通过工作介质通道18b被提供给凝结水箱13。

凝结水箱13储存利用第二冷凝器12凝结了的第二工作介质。凝结水箱13通过工作介质通道18c与第二凝结水泵14连接。

第二凝结水泵14将第二工作介质提供给第一兰金循环2的第一冷凝器7。第二凝结水泵14构成为能任意变更每单位时间的流量。第二凝结水泵14通过工作介质通道18d与第一冷凝器7连接。凝结水箱13内的第二工作介质由第二凝结水泵14提供给第一冷凝器7。即，在第一冷凝器7中热被从第一工作介质提供给第二工作介质。

气液分离装置15将第二工作介质分离为气相(蒸汽)和液相。气液分离装置15由气相保持部分15a和液相保持部分15b构成。气液分离装置15通过工作介质通道18e与第一冷凝器7连接。由此，在第一冷凝器7中通过进行加热气相和液相混在一起的第二工作介质被提供给气液分离装置15。另外，气液分离装置15的气相保持部分15a通过工作介质通道18f与第二滚动式流体机械10连接。并且，气液分离装置15的液相保持部分15b通过工作介质通道18g与热交换器16连接。由此，第二工作介质的气相部分被提供给第二滚动式流体机械10，液相部分被提供给热交换器16。

热交换器16用于在第二工作介质与冷却介质间进行热交换。热交换器16通过工作介质通道18h与凝结水箱13连接。另外，热交换器16作为冷却介质通过供水通道20与外部热设备群22连接。液相的第二工作介质通过工作介质通道18g被提供给热交换器16。热交换器16利用第二工作介质与供水的热交换来冷却第二工作介质并加热供水。

调量阀17控制第二工作介质的流量。调量阀17设置在工作介质通道18h。调量阀17能任意设定阀的开度。即，调量阀17构成为能任意变更通过的流体的每单位时间的流量。

控制装置21根据热需求进行废热回收兰金循环系统1的控制。控制装置21保存有用于进行控制废热回收兰金循环系统1的各种程序、数据。控制装置21可以是将CPU、ROM、RAM和HDD等用总线连接的构成，或者也可以是由单片LSI等构成。

控制装置21与外部热设备群22连接，能从外部热设备群22获取关于热需求的信息。控制装置21与构成废热回收兰金循环系统1的各种装置、例如第二凝结水泵14以及调量阀17连接。控制装置21能控制第二凝结水泵14提供的第二工作介质的每单位时间的流量。另外，控制装置21能控制调量阀17的开度。

在这样结构的废热回收兰金循环系统1中，第一兰金循环2用于利用由蒸汽产生器4加热了的第一工作介质驱动第一滚动式流体机械5。从第一滚动式流体机械5排出的第一工作介质在通过第一冷凝器7进行冷凝后被提供给蒸汽产生器4。在第二兰金循环3中，第二工作介质通过与第一冷凝器7中的第一工作介质间的热交换进行加热。第二工作介质通过气液分离装置15分离成气相(蒸汽)部分和液相部分。在第二工作介质当中，气相部分被用于第二滚动式流体机械10的驱动。在第二工作介质内当中，液相部分被用于提供给热交换器16的供水的加热。这样，能够利用第一工作介质发电，并且利用第二工作介质进行发电和供热。

接着，用图1和图2对废热回收兰金循环系统1中的第二工作介质的相变化进行说明。

图2是本实施方式的T-S线图(温度-熵线图)。图中的箭头表示第二工作介质的兰金循环。

如图1和图2所示，温度T1为第一冷凝器7的入口温度，温度T2为第二工作介质的蒸汽温度。点A1为在第一冷凝器7的入口的第二工作介质的状态。点A2为第一冷凝器7中的蒸汽产生开始点。点A3为在第一冷凝器7出口的第二工作介质的状态。点A4为在第二滚动式流体机械10的蒸汽排出口的第二工作介质的状态。

在点A1到点A2之间，第二工作介质以液相的形式存在，由蒸汽产生器4进行加热和加压。然后，在点A2的状态下的第二工作介质开始从液相向气相(蒸汽)的相变化。

在点A2到点A3之间，第二工作介质由蒸汽产生器4进行加热和加压。在此间，第二工作介质为液相和气相混在一起。第二工作介质在点A3的状态下完成向气相的相变化。

在点A3到点A4之间，第二工作介质在第二滚动式流体机械10的膨胀室内膨胀并工作。在膨胀室内的第二工作介质的膨胀是近似的绝热膨胀，因此第二工作介质的温度降低。在此间，第二工作介质的一部分凝结并开始从气相向液相的相变化。

在点A4到点A1之间，第二工作介质通过第二冷凝器冷却，在一定压力的状态下凝结。在此间，第二工作介质开始从气相向液相的相变化。其结果为第二工作介质在点A1的状态下完成向液相的相变化。

接着，用图1至图3对第二兰金循环3中的第二凝结水泵14的工作方式进行说明。

如图1所示，第二工作介质由第二凝结水泵14提供给第一冷凝器7。此时，由第二凝结水泵14的运转状态和调量阀17的开度决定的第二工作介质的每单位时间的流量(以下简称为“流量F”)越是增加，由第一工作介质提供的第二工作介质每单位流量的供热量越是减少。即，第二工作介质的相状态由第二工作介质的流量F决定。

如图3所示，在第二工作介质的流量F不足流量FI的情况下，第二工作介质在第一冷凝器7中通过来自第一工作介质的热而全部相变化为气相形式的蒸汽。即，第二工作介质从图2中得点A1的状态相变化至点A3的状态而从第一冷凝器7排出。为气相的第二工作介质通过气液分离装置15被全部提供给第二滚动式流体机械10。其结果为第二兰金循环3通过第二滚动式流体机械10进行发电，不进行利用热交换器16向供水提供热。

如图3所示，在第二工作介质的流量F大于等于流量FI而不足Fh的情况下，第二工作介质在第一冷凝器7中随着从第一工作介质提供给第二工作介质的第二工作介质的每单位流量的供热量的减少，仅其一部分相变化为气相。即，第二工作介质从图2中的点A1的状态向与流量F相应的点A2与点A3之间的状态相变化而从第一冷凝器7排出。具体的说，在第二工作介质的流量F为流量FI的情况下，第二工作介质的大部分相变化为气相。在第二工作介质的流量F处于流量FI和流量Fh之间的情况下，第二工作介质以与该流量F相应的比例相变化为气相。即，气相和液相以与流量F相应的比例混在一起。在第二工作介质的流量F与流量Fh相近的情况下，第二工作介质的大部分为液相而极少一部分相变化为气相。

以气相的形式存在的第二工作介质通过气液分离装置15提供给第二滚动式流体机械10。其结果是，第二兰金循环3通过第二滚动式流体机械10进行发电。另一方面，以液相的形式存在的第二工作介质通过气液分离装置15提供给热交换器16。其结果是第二兰金循环3在热交换器16中从第二工作流体向供水提供热。

如图3所示，在第二工作介质的流量F比流量Fh大情况下，在第一冷凝器7中，在从第一工作介质提供给第二工作介质的第二工作介质的每单位流量的供热量下第二工作介质维持液相，而不会相变化为气相形式的蒸汽。即，第二工作介质在从图2中的点A1的状态开始在不伴随相变化的点A2的状态下从第一冷凝器7排出。为液相的第二工作介质由气液分离装置15全部提供给热交换器16。其结果是，第二兰金循环3在热交换器16中从第二工作流体向供水提供热，不通过第二滚动式流体机械10进行发电。

这样，第二兰金循环3通过变更第二工作介质的流量F，能变更发电量与提供给供水的热量的比例。

以下用图4对如上述那样构成的废热回收兰金循环系统1中的控制装置21的工作方式进行说明。

控制装置21从外部热设备群22获取关于热需求的信息。控制装置21根据获取到的信息控制第二凝结水泵14提供的第二工作介质的流量F和调量阀17的开度(参照图1)。

如图4所示，控制装置21按以下步骤控制第二凝结水泵14。

首先，在步骤S101中，控制装置21获取来自连接于控制装置21的外部热设备群22的关于热需求的信息、第二工作介质的流量F。

在步骤S102中，控制装置21根据来自外部热设备群22的关于热需求的信息，判断第二工作介质的流量F是否比基于热需求的目标流量Ft大。即，判断在第一冷凝器7中通过热交换没有相变化为气相的为液相的第二工作介质给供水的供水每单位时间的供热量是否比来自外部热设备群22的热需求大。

其结果是，在判断第二凝结水泵14提供的第二工作介质的流量F比基于热需求的目标流量Ft大的情况下，即、在判断为通过热交换从第二工作介质提供给供水的供水每单位流量的供热量比来自外部热设备群22的热需求大的情况下，控制装置21将步骤转移到步骤S103。

另一方面，在判断第二工作介质的流量F不比基于热需求的目标流量Ft大的情况下，即、在判断为通过热交换从第二工作介质提供给供水的供水每单位流量的供热量不比来自外部热设备群22的热需求大情况下，控制装置21将步骤转移到步骤S203。

在步骤S103中，控制装置21控制第二凝结水泵14的运转状态和调量阀17的开度使第二工作介质的流量F减少至目标流量Ft。由此，热交换器16中的提供给供水的供水每单位时间的供热量减少。另一方面，在第一冷凝器7中通过热交换相变化为气相的第二工作介质的流量增加。由此，提供给第二滚动式流体机械10的第二工作介质增加，由第二发电机11产生的发电量增加。之后，控制装置21将步骤返回到步骤S101。

在步骤S203中，控制装置21根据来自外部热设备群22的关于热需求的信息，判断第二工作介质的流量F是否比基于热需求的目标流量Ft小。即，判断从在第一冷凝器7中通过热交换没有相变化为气相的第二工作介质提供给供水的供水每单位时间的供热量是否比来自外部热设备群22的热需求小。

其结果是，在判断第二工作介质的流量F比基于热需求的目标流量Ft小的情况下，即、在判断为通过热交换从第二工作介质提供给供水的供水每单位流量的供热量比来自外部热设备群22的热需求小的情况下，控制装置21将步骤转移到步骤S204。

另一方面，在判断为第二工作介质的流量F不比基于热需求的目标流量Ft小的情况下，即、在判断为通过热交换从第二工作介质提供给供水的供水每单位流量的供热量不比来自外部热设备群22的热需求小的情况下，控制装置21将步骤返回到步骤S101。

在步骤S204中，控制装置21控制第二凝结水泵14的运转状态和调量阀17的开度使第二工作介质的流量F增加至目标流量Ft。由此，在热交换器16中提供给供水的供水每单位时间的供热量增加。另一方面，在第一冷凝器7中通过热交换相变化为气相的第二工作介质的流量减少。由此，提供给第二滚动式流体机械10的第二工作介质减少，由第二发电机11产生的发电量减少。之后，控制装置21将步骤返回到步骤S101。

另外，作为本实施方式中废热回收兰金循环系统1其他的实施方式，具有在气液分离装置15中设置了作为液面位置检测装置的液面检测传感器15c的结构。液面检测传感器15c检测在气液分离装置15中分离出的为液相的第二工作介质的液面。液面检测传感器15c与控制装置21连接(参照图1)。另外，控制装置21能获取液面检测传感器15c检测出的与第二工作介质的液面位置有关的液面信号S。

下面，用图5对如上所述的设置了液面检测传感器15c的废热回收兰金循环系统1中的控制装置21的工作方式进行说明。

首先，在步骤S101中，控制装置21获取来自连接于控制装置21的外部热设备群22的关于热需求的信息、由第二凝结水泵14的运转状态和调量阀17的开度决定的第二工作介质的流量F、以及来自液面检测传感器15c的与在气液分离装置15中的第二工作介质液面有关的液面信号S。

在步骤S111中，控制装置21判断液面信号S是否比在气液分离装置15能分离蒸汽的极限的液面位置SI高。即、判断是否是在气液分离装置15中为气相的第二工作介质没有提供给热交换器16的液面位置。

其结果是，在判断为液面信号S比液面位置SI高的情况下，即、在判断为气相的第二工作介质没有提供给热交换器16的情况下，控制装置21将步骤转移到步骤S102。

另一方面，在判断为液面信号S不比液面位置SI高的情况下，即、判断为气相的第二工作介质提供给热交换器16的情况下，控制装置21将步骤转移到步骤S312。

在步骤S312中，控制装置21控制第二凝结水泵14使第二工作介质的流量F仅增加规定量。即、控制装置21控制第二凝结水泵14使气液分离装置15中的第二工作介质的液面位置变高。之后，控制装置21将步骤返回到步骤S101。

从步骤S102至步骤S204与已说明的实施方式相同故而省略其具体说明。

以上为对本实施方式的废热回收兰金循环系统1的工作方式的说明。此外，本发明的技术思想不限于对上述的滚动式流体机械的适用，也能适用于其他结构的滚动式流体机械。

除此之外，废热回收兰金循环系统1例如能应用于使用高温蒸汽获得推进力的船舶等。另外，本滚动式流体机械能用作从其他机器回收废热转换成旋转动力的动力机械。

如上所述，在由以第一工作介质工作的第一兰金循环系统2、以及以比第一工作介质的沸点低的第二工作介质工作的第二兰金循环系统3构成的废热回收兰金循环系统1中，第一兰金循环系统2具备通过第二工作介质使第一工作介质的蒸汽冷凝的第一冷凝器7，第二兰金循环系统3具备提供第二工作介质给第一冷凝器7的作为凝结水泵的第二凝结水泵14、变更凝结水泵14的流量的调量阀17、以及将由第一冷凝器7加热的第二工作介质分离为气相和液相的气液分离装置15。第二工作介质的气相提供给膨胀机，第二工作介质的液相提供给热交换器16。

通过这样的结构，在第二兰金循环系统3中，不仅能将废热作为膨胀机的动力回收还能作为用于加热供水的热回收，由此，废热以与热需求相应的方式被有效地回收。

另外，还具有控制装置21，在要增加提供给热交换器16的供水与第二工作介质之间进行热交换的热量的情况下，控制所述凝结水泵的运转状态和所述调量阀17的开度以增大所述第二工作介质的流量，在要减少提供给热交换器16的供水和所述第二工作介质之间进行热交换的热量的情况下，控制所述凝结水泵的运转状态和所述调量阀17的开度以减少所述第二工作介质的流量。

通过这样的结构，能够变更第二工作介质的流量F以变更第二工作介质中气相与液相的比例，变更第二滚动式流体机械10中进行的工作量与热交换器16中排出的热量的比率。由此，废热以与热需求相应的方式被有效地回收。

另外，气液分离装置15还具备检测能从第二工作介质中分离气相的极限的液面位置的液面检测单元，当控制装置21利用液面检测单元检测出液面位置时，控制所述凝结水泵的运转状态和调量阀17的开度以增加第二工作介质的流量。

通过这样的结构，能防止蒸汽被提供给热交换器16。由此，不会降低热交换器16的效率。

下面，用图6对本发明的废热回收兰金循环系统1中作为第二实施方式的排废热回收兰金循环系统30进行说明。此外，在以下的实施方式中，对与已经说明的实施方式相同的点省略其具体说明，以不同的部分为中心进行说明。

排废热回收兰金循环系统30除了废热回收兰金循环系统1之外，还具备用于切换供水通道使得提供供水给第二冷凝器12的切换阀23。

切换阀23切换供水通道20。切换阀23设置在供水通道20。另外，切换阀23与冷却水通道19b连接。切换阀23通过滑动阀芯能切换至位置X或位置Y。另外，在冷却水通道19c设置切断冷却水通道的冷却水阀24。

在切换阀23处于位置X的状态时，冷却水通道19b与供水通道20被切断。因此，在供水通道20被提供供水而不被提供冷却水。此时，冷却水阀24处于没有切断冷却水通道19c的状态，冷却水通过冷却水阀24向外部排出。

当切换阀23处于位置Y的状态时，冷却水通道19b与供水通道20连通。因此，在供水通道20不被提供供水而被提供冷却水。此时，冷却水阀24处于切断冷却水通道19c的状态，冷却水不会通过冷却水阀24向外部排出。

控制装置21与外部热设备群22连接，能从外部热设备群22获取关于热需求的信息。控制装置21与构成废热回收兰金循环系统30的各种装置、例如切换阀23以及冷却水阀24连接，能控制切换阀23的位置和冷却水阀24的开闭。

在这种结构的废热回收兰金循环系统30中，被用作第二滚动式流体机械10的驱动的第二工作介质通过第二冷凝器12冷却。即，向提供给第二冷凝器12的冷却水通过与第二工作介质的热交换来提供热。在来自外部热设备群22的热需求比将第二工作介质的流量F设为流量FI时的在第二冷凝器12中提供给冷却水的冷却水每单位时间供热量小的情况下，控制装置21将切换阀23切换至位置Y的状态并且使冷却水阀24设为关闭状态，将加热后的冷却水提供给供水通道20。由此，能不减少由第二发电机11产生的发电量地将热提供给外部热设备群22。

下面用图7对如上所述结构的废热回收兰金循环系统30中的控制装置21的工作方式进行说明。

首先，在步骤S101中，控制装置21获取来自与控制装置21连接的外部热设备群22的关于热需求的信息、由第二凝结水泵14的运转状态和调量阀17的开度决定的第二工作介质的流量F、以及切换阀23的位置。

在步骤S131中，控制装置21判断来自外部热设备群22的热需求是否比将第二工作介质的流量F设为流量FI时的从第二工作介质提供给冷却水的冷却水每单位时间供热量大。

其结果是，在判断来自外部热设备群22的热需求比将第二工作介质的流量F设为流量FI时的从第二工作介质提供给冷却水的冷却水每单位时间供热量大的情况下，控制装置21将步骤转移至步骤S132。

另一方面，在判断为来自外部热设备群22的热需求不比将第二工作介质的流量F设为流量FI时从第二工作介质提供给冷却水的冷却水每单位时间供热量大的情况下，控制装置21将步骤转移至步骤S432。

在步骤S132中，控制装置21控制切换阀23连通供水通道20并且切断冷却水通道19b和供水通道。即，控制装置21将切换阀23控制为处于位置X的状态而使加热后的冷却水不提供给供水通道20。一并将冷却水阀24控制为不切断的状态。之后，控制装置21将步骤转移至步骤102。

在步骤S432中，控制装置21控制第二凝结水泵14使第二工作介质的流量F为流量FI。即，控制装置21控制第二凝结水泵14使第二工作介质全部以气相的形式提供给第二滚动式流体机械10。之后，控制装置21将步骤转移至步骤S433。

在步骤S433中，控制装置21控制切换阀23切断供水通道20并使冷却水通道19b与供水通道20连通。即，控制装置21将切换阀23控制为处于位置Y的状态使加热后的冷却水提供给供水通道20。一并将冷却水阀24控制为切断状态。之后，控制装置21将步骤返回到步骤S101。

步骤S102至步骤S204与已说明的实施方式相同故而省略其具体说明。控制装置21将步骤返回到步骤S101。

如上所述，还具备通过冷却水使从作为膨胀机的第二滚动式流体机械10排出的第二工作介质冷凝的第二冷凝器12、以及变更冷却水的路径使得冷却水代替供水而提供给作为供水的提供目标的外部热设备群22的切换阀23，在供水与第二工作介质之间进行热交换的供水每单位流量的热量小于在第二冷凝器12中冷却水与第二工作介质之间进行热交换的冷却水每单位流量的热量的情况下，控制装置21切换切换阀23使得冷却水被提供给外部热设备群22。

通过这样的结构，在热需求小的情况下，能够持续供热给作为供水提供目标的外部热设备群22并且使第二工作介质全部提供给膨胀机。由此，废热以与热需求相应的方式被有效地回收。

产业中的可利用性

本发明可利用于以第一工作介质工作的第一兰金循环、和以比第一工作介质沸点低的第二工作介质工作的第二兰金循环构成的废热回收兰金循环系统。

附图标记说明

1：废热回收兰金循环系统；2：第一兰金循环；3：第二兰金循环；7：第一冷凝器；14：第二凝结水泵；15：气液分离装置；16：热交换器；17：调量阀。

Claims (4)

1.一种废热回收兰金循环系统，由以第一工作介质工作的第一兰金循环、以及以比所述第一工作介质的沸点低的第二工作介质工作的第二兰金循环构成，

所述第一兰金循环具备利用所述第二工作介质使所述第一工作介质冷凝的第一冷凝器，

所述第二兰金循环具备：将所述第二工作介质提供给所述第一冷凝器的凝结水泵、变更所述凝结水泵的流量的调量阀、以及将由所述第一冷凝器加热了的所述第二工作介质分离为气相和液相的气液分离装置，

所述第二工作介质的气相提供给膨胀机，所述第二工作介质的液相提供给热交换器。

2.根据权利要求1所述的废热回收兰金循环系统，其中，还具备控制装置，

当要增加在提供给所述热交换器的供水与所述第二工作介质之间进行热交换的热量时，控制所述凝结水泵的运转状态和所述调量阀的开度以增大所述第二工作介质的流量，

当要减少在提供给所述热交换器的供水与所述第二工作介质之间进行热交换的热量时，控制所述凝结水泵的运转状态和所述调量阀的开度以减少所述第二工作介质的流量。

3.根据权利要求2所述的废热回收兰金循环系统，其中，所述气液分离装置还具备检测能从所述第二工作介质中分离气相的极限的液面位置的液面检测单元，

当利用所述液面检测单元检测出所述液面位置时，所述控制装置控制所述凝结水泵的运转状态和所述调量阀的开度以增加所述第二工作介质的流量。

4.根据权利要求2或3所述的废热回收兰金循环系统，其中，还具备利用冷却水使从所述膨胀机排出的所述第二工作介质冷凝的第二冷凝器、以及变更所述冷却水的路径使得所述冷却水代替所述供水而提供给被提供所述供水的提供目标的切换阀，

当所述供水与所述第二工作介质之间进行热交换的供水的每单位流量的热量小于等于在所述第二冷凝器中所述冷却水与所述第二工作介质之间进行热交换的冷却水的每单位流量的热量时，所述控制装置切换所述切换阀使得所述冷却水向所述供水目标提供。