CN112166241A - 用于使用包括初级传热回路、功率循环回路和中间传热回路的多个回路来产生热量和功率的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于使用多个循环回路从高值热量源产生功率(以及可选地热量)的方法和系统，该多个循环回路包括：初级传热回路、多个功率循环回路以及将热量从高温传热回路传递至各个功率循环回路的中间传热回路。中间传热回路被布置成在实际程度上消除了管壳式热交换器，尤其是在管侧与壳侧之间具有非常大的压力差的那些热交换器，以消除管壳、板型、双管子以及类似的热交换器，这些热交换器以非常高的压力差将热量从初级传热回路直接传递至各个功率循环回路，以将传热盘管的用途最大化，这些传热盘管在设计上类似于在通常用于将热量从燃气涡轮机烟气传递至蒸汽或作为组合循环发电站的一部分的其他功率循环流体的热回收蒸汽发生器中所使用的那些传热盘管。

Description

用于使用包括初级传热回路、功率循环回路和中间传热回路 的多个回路来产生热量和功率的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年3月29日提交的美国临时专利申请序列号62/650,150和于2018年9月10日提交的美国临时专利申请序列号62/729,105的优先权。以上两个申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的实施例总体涉及将高值热量转换成有用功和功率的系统和方法。更具体地，本公开的实施例涉及传递和转热交换能的系统和方法，其中，使用多个传热流体、回路和热交换装置或系统将高值热量传递到功率循环。
背景技术
功率的产生可以以通常不涉及热功率循环的各种方法和涉及基于热力循环的热功率循环的其它方法实现，通常不涉及热功率循环的各种方法包括水力涡轮机、风力涡轮机和太阳能光伏发电，该热力循环例如朗肯(Rankine)循环、布雷顿(Brayton)循环、空气布雷顿循环、卡琳娜(Kalina)循环和许多其它循环。
热力发电站通常燃烧燃料以产生使用常规的热功率循环来产生有用功率(和潜在有用的较低值热量)所必需的高值热量。一些热力发电站使用外部燃烧(例如利用气体、燃油或燃煤蒸汽(例如朗肯循环或卡琳娜循环))，并且经由某种类型的传热装置(例如锅炉管、过热器管、节油器管或其它装置)将燃烧的热量传递至功率循环流体(例如水/蒸汽)。在这种外燃发电站中，燃烧的热量从由燃烧过程形成的热烟气直接传递到功率循环，而没有中间流体或传热装置。
其它热力发电站使用内燃机来产生功率循环。这类发动机的示例包括燃气涡轮机、柴油发动机和奥托循环发动机(Otto-cycle engines)。这些类型的内燃机不需要从热量源到功率循环的原动流体的传热。同样，这类热力发电站不需要中间流体或传热装置。事实上，对于这种发动机，由燃烧过程形成的热烟气也是功率循环流体。
另一批热力发电站可以使用外燃(external combustion)或非燃(non-combustion)高值热量源，但是没有将热量直接传递到功率循环流体。这种非燃热量源的示例可包括太阳热量源(不要与太阳能光伏发电混淆)、核能源和地热量源。使用这种热量源的发电站可以被设计成将热量从热量源直接传递到功率循环流体(例如水/蒸汽)，但是在实践中，例如熔盐、液态金属、油或惰性气体的另一种传热流体被用于从集中的太阳能收集器、核反应器或地热量源吸收热能。
Thomson(US4362149)描述了一种储热系统和方法，其中，传热流体循环通过热能源。该热能源是太阳能。液态碱金属是传热流体。该系统将热量传递到由循环空气流加热和冷却的一大堆岩石，并从该一大堆岩石传递热量。高值热量经由蒸汽发生器从传热流体传递至功率循环流体(例如，水/蒸汽)以产生有用功和功率。
Van Hook(US4668494)描述了一种将高值太阳能用于化学合成工艺以制造氨、蒸汽重整烃和气化烃的方法。Van Hook使用传热流体(例如熔融的无机盐)，以将热量从各种太阳能接收器传输到化学合成反应器和相关设备，以及从传热流体传输到该设备。由于熔盐和反应器设备的运行状况，因此需要高温镍基合金。
Karda(US4768345)描述了一种结合热能存储并使用两种流体的太阳能热力发电站。第一流体是相变流体，其静态地驻留在太阳能集热器内，并用作太阳能热量收集器和热存储介质。第二流体是功率循环流体，其循环通过太阳能热量收集器，从太阳能热量收集器吸收热量，然后通过能量利用部分，以从吸收到的热量产生有用功和功率。
Litwin(US6957536B2，US8365529B2)描述了一种太阳能热力发电站，其中，高值热量从太阳能收集器吸收并经由开放空气布雷顿循环转换为功和功率。使用被描述为热交换器内的液态金属或熔盐的传热流体来压缩和加热环境空气。传热流体不同地流过通路、管子、导管和存储罐以从太阳能收集器吸收热量。
Aga(US2014/0075939A1)描述了一种太阳能热力发电站，其中，高值热量从太阳能收集器吸收并且经由蒸汽朗肯循环转换为功和功率。朗肯循环的蒸汽由太阳能收集器直接加热，或者由太阳能收集器单独加热的热存储流体直接加热。
Woolley(US9368244B2)描述了一种熔盐核发电站，其中，从核裂变反应器中吸收高值热量，并经由布雷顿循环将该高值热量转换为有用功和功率。在这种配置中，布雷顿循环为闭合式氦循环或开放式空气布雷顿循环或甚至为闭合式朗肯循环。来自熔盐的热量被传递到中间传热流体，然后传递到功率循环，以将功率循环与来自核反应器的潜在污染物隔离。
Shim(US8365529B2)公开了一种地热发电站，其使用熔盐作为初级传热流体来收集地热热量，并使用热交换器来将热量直接传递至朗肯循环或布雷顿循环发电站的工作流体。
在这些示例中，热能从太阳能收集器、核反应器或地热量源或从传热流体或热存储流体传递。在这些示例的每一个中，如果在传热装置内存在某种泄漏，则由功率循环流体(例如空气、蒸汽、烃类)对各种传热流体的污染或由传热流体对各种功率循环流体的污染是可能的。此外，在传热流体和功率循环流体之间存在大的压力差的情况下，较高的应力水平被施加在热交换装置的各种部件上。
发明内容
提供了用于使用中间传热回路(IHTL)产生功率的方法和系统。在一个实施例中，该方法包括：提供四个或更多个离散(discreet)的传热装置，该四个或更多个离散的传热装置串联布置并且被限制在容纳壳体内；使中间传热流体(IHTF)循环通过该壳体并围绕该四个或更多个离散的传热装置循环中间传热流体(IHTF)；使用外部热量源加热初级传热流体(PHTF)以提供加热后的初级传热流体；使加热后的初级传热流体的第一部分循环通过壳体内的四个或更多个离散的传热装置中的第一离散的传热装置，并且使加热后的初级传热流体的第二部分循环通过壳体内的四个或更多个离散的传热装置中的第二离散的传热装置，由此中间传热流体被来自第一离散的传热装置和第二离散的传热装置两者中的加热后的初级传热流体间接加热；使功率循环流体(PCF)的至少一部分循环通过壳体内的四个或更多个离散的传热装置中的第三离散的传热装置，并且使功率循环流体的至少一部分循环通过壳体内的四个或更多个离散的传热装置中的第四离散的传热装置，以提供加热后的功率循环流体，由此功率循环流体在第三离散的传热装置和第四离散的传热装置内被中间传热流体间接加热；以及使用离开壳体的加热后的功率循环流体产生功率。
附图说明
为了能够详细理解本发明的上述特征的方式，通过参考实施例可以获得对以上简要概述的本发明的更具体的描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出本发明的典型实施例，因此不应视为限制本发明的范围，因为本发明可允许其它等效实施例。
图1描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的用于产生功率的说明性系统100的示意图。系统100进一步描绘了其中通过使用鼓风机或类似装置使IHTF大体上再循环的系统。
图2描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的用于产生功率的另一个说明性系统200的示意图。系统200类似于系统100，除了IHTF是通过自然对流再循环的。
图3描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的具有可选的储存器、至少一个循环泵和高值热量源的初级传热回路的示意图。
图4描绘了根据本文提供的一个或更多个实施方案的用于控制IHTF的循环流速的示例性控制方案。
图5描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的用于管理PHTF的每个部分的流速的示意性控制方案。
图6A展示了通过调节IHTF循环速率对传热装置的温度平衡所造成的影响。
图6B展示了通过调节IHTF循环速率对传热装置的冷端处的温度窄点所造成的影响。
图6C展示了通过调节IHTF循环速率对传热装置的热端处的温度窄点所造成的影响。
图7描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的另一说明性系统700的示意图。系统700类似于系统100和200，除了IHTF不是大体上再循环的。
图8描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的另一说明性系统800的示意图。系统800包括使用从若干涡轮机(例如HP涡轮机、MP涡轮机和/或LP涡轮机)中的至少一个提取的PCF的至少一部分来预热PCF的系统。
图9描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的另一说明性系统900的示意图。系统900包括使用从若干涡轮机(例如HP涡轮机、MP涡轮机和/或LP涡轮机)中的至少一个提取的PCF的至少一部分来预热IHTF的系统。
图10描绘了PCF预热器810的图示，该PCF预热器810是或包括通过一系列涡轮机提取流逐渐加热PCF的热交换器的级联。
图11描绘了原理上类似于预热器810但不是加热PCF的IHTF预热器910的图示，IHTF预热器910被逐渐加热。
图12描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的示出系统100、200、700、800、900、1400、1800、1900和/或2000的某些操作规程的流程图。
图13描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的预热器810或预热器910的温度相对于热流的示例。
图14描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的另一说明性系统1400的图示。系统1400与系统900相似，除了系统1400仅描绘了高压涡轮机之后的PCF的单次再加热。
图15描绘了比较系统1500的图示，该比较系统1500采用用于双重再加热朗肯循环应用的直接PHTF至PCF的热交换器，例如管壳式热交换器的组。
图16描绘了另一个比较系统1600的图示，该比较系统1600采用用于单个再加热朗肯循环应用的直接PHTF至PCF的热交换器，例如管壳式热交换器的组。
图17描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的IHTF预热器910的图示。
图18描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的另一说明性系统1800的图示。系统1800是系统1400的变型，该系统1800可包括例如使用热交换装置169将PCF加热与过冷状况分开，例如使用热交换装置162、165和168将PCF蒸发，以及例如使用热交换装置164将PCF过热。
图19描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的另一说明性系统1900的图示。系统1900是系统1800的变型，其中PCF蒸发可以由一个少热交换装置(例如162和167)来执行。
图20描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的另一说明性系统2000的图示。系统2000是系统900的变型，并且结合了较少的PHTF热交换装置，并且使用流量控制装置来分流PCF的流量，以更好地利用来自IHTF和PHTF的可用热量。
图21描绘了关于图20中描绘的系统2000描述的特定实施例的盘管161至169的各种温度曲线。
具体实施方式
应当理解，下面的公开描述了用于实现本发明的不同特征、结构或功能的若干个示例性实施例。以下描述了部件、布置和配置的示例性实施例以简化本公开；然而，这些示例性实施例仅作为示例提供，而不是要限制本发明的范围。另外，本公开可以在各种示例性实施例中并且在本文提供的附图中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不表示附图中所讨论的各种示例性实施例和/或配置之间的关系。此外，在以下描述中，第一特征形成于第二特征之上或形成在第二特征上可包括第一特征和第二特征直接接触形成的实施例，以及还可包括附加特征可形成于第一特征和第二特征之间的实施例，使得第一特征和第二特征不能直接接触。以下呈现的示例性实施例还可以以任何方式的组合来组合，即，来自一个示例性实施例的任何元素可以在任何其他示例性实施例中使用，而不脱离本公开的范围。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚和/或简洁，附图的某些特征和某些视图可以在比例上夸大地示出或示意性地示出。
另外，在以下说明书和权利要求书中使用某些术语来指代特定部件。如本领域技术人员将理解的，各种实体可以用不同的名称来指代相同的部件，因此，除非本文另外具体定义，否则本文描述的用于元素的命名规则不旨在限制本发明的范围。此外，本文所使用的命名规则不旨在区分名称不同但功能相同的部件。此外，在以下讨论和后续的权利要求中，术语“包含”和“包括”为开放式用语，因此应解释为“包含但不限于”。
除非另有具体说明，本公开中的所有数值可以是精确的或近似值(“约”)。因此，本公开的各种实施例可以偏离本文公开的数字、值和范围，而不偏离预期范围。
除非本文另有明确说明，术语“或”旨在包括排他性和包含性情况两者，即，“A或B”旨在与“A和B中的至少一个”同义。
不定冠词“一”和“一个”是指单数形式(即，“一个”)和复数指示物(即，一个或更多个)，除非上下文另外明确地规定。
术语“上”和“下”、“向上”和“向下”、“上面的”和“下面的”、“向上地”和“向下地”、“上方”和“下方”、以及本文所用的其它类似术语是指彼此的相对位置，并且不旨在表示特定的空间取向，因为使用相同的装置和方法在各种角度或取向下可同样有效。
现在将提供详细描述。所附权利要求中的每一项都限定了单独的发明，为了侵权目的，该单独的发明被认为包括权利要求中指定的各种元素或限制的等同物。根据上下文，所有对“本发明”的提及在一些情况下可以仅指某些具体实施例。在其它情况下，将认识到，对“本发明”的引用将指代在一个或更多个但不一定是全部的权利要求中叙述的主题。现在将在下面更详细地描述每个发明，包括具体实施例、变体和示例，但是本发明不限于这些实施例、变体或示例，当本公开中的信息与公众可获得的信息和技术结合时，包括这些实施例、变体或示例以使本领域普通技术人员能够制造和使用本发明。
图1描绘了根据本文提供的一个或更多个实施例的用于产生功率的说明性系统100的图示。系统100可以包括：被描绘为子系统1的高值热量源、将PHTF从子系统1循环到发电站的系统、一个或更多个热交换装置(示为161、163、165和167的四个热交换装置)、一个或更多个热交换装置(示为160、162、164、166、168和169的六个热交换装置)、以及涡轮发电机系统(例如HP涡轮机、MP涡轮机和LP涡轮机)的三个级；所述一个或更多个热交换装置(示为161、163、165和167的四个热交换装置)将热量从PHTF经由流101、102、103、104和105传递到循环的IHTF并将PHTF经由流107、108、109、110和112返回到子系统1；所述一个或更多个热交换装置(示为160、162、164、166、168和169的六个热交换装置)在功率循环内的若干点处将热量从循环的IHTF传递到循环的PCF；所述涡轮发电机系统(例如HP涡轮机、MP涡轮机和LP涡轮机)的三个级从高值热量产生有用功和功率。系统100描绘了闭合的中间传热回路，其中，中间传热回路大体上是再循环的。系统100可以进一步包括泵、风扇或鼓风机或其他压缩装置(7)以引起和/或控制IHTF的循环，并且还可以包括阀或风门(6)、分离器(4)和泵(5)。
涡轮发电机系统还可包括：发电机，以将若干涡轮机的有用功率转换成电能，所述电能可被分配到消耗有用功率的本地或远处电网；冷凝器系统，以冷却以及可能地冷凝PCF；泵，以加压并使PCF再循环回到若干热交换装置和若干涡轮机。PCF系统还可以通过将热量传递到需要用于工业加工的工艺加热的外部系统来冷却和/或冷凝PCF。这种使用外部热量进行工艺加热通常被称为热电联产。此外，这种热电联产用途可以包括热脱盐以从盐水源生产淡水。合适的盐水源可包括但不限于海水、盐水层、来自油气生产设施的采出水。
图2是代表发电站的系统200的图示，其具有高值热量源(子系统1)、将热量从PHTF传递到IHTF的各种热交换装置(例如161、163、165和167)、在功率循环内的若干点处将热量从IHTF传递到PCF的各种热交换装置(例如160、162、164、166、168和169)以及从高值热量产生有用功和功率的涡轮发电机系统(HP涡轮机、MP涡轮机和LP涡轮机)的三个级。系统200描绘了闭合的中间传热回路，其中，中间传热回路大体上是再循环的。系统200的设备被布置成在中间传热回路内形成具有竖直取向的热和冷管段或部段，使得IHTF的循环大体上由回路的所述热和冷管段之间的浮力差引起。
图3描绘了与初级传热系统(子系统1)一起使用的示例性初级传热回路(PHTL)。子系统1可包括至少一个循环泵302和高值热量源303。参考图1、2和3，初级传热回路(PHTL)可以包括再循环的PHTF，例如熔盐、油或对于该方法的所有运行状况都保持在液相中的其它介质。PHTL还可包括一个或更多个罐(301)、一个或更多个循环泵(302)和至少三个热交换装置，所述至少三个热交换装置用于：1)通过从高值热量源(HVHS)(303)吸收热量来升高PHTF的温度，以及2)由通过至少两个热交换装置(例如盘管160-169中的至少两个)将热量释放到中间传热回路(IHTL)来降低PHTF的温度。HVHS可以包括：一个或更多个太阳能热量收集器或接收器，集中式太阳能热量收集器或接收器，核反应器，地热热量收集器，与氢气、烃类或生物质燃料的燃烧相关联的热量源或本领域技术人员已知的其它热量源。
在低至200℃的温度下，可以将PHTF通过PHTL循环至高值热量源，以及在温度高达1000℃或更高时，如通过将PHTF的温度增加50℃、100℃、150℃、200℃、300℃、400℃、500℃或更高以保持HVHS所证明的那样可以从热量源获得能量。
PHTL可以在大约0.1巴(Bara)的最小压力和大约20巴的最大压力下运行，尽管更高的压力是可能的，但是通常不需要将传热流体保持在液相。PHTL的最大压力可大体由HVHS(303)和存储罐(301)或传热装置(例如盘管160-171)之间的高差确定，使得PHTL的运行压力和蒸汽压力之间的可接受的裕度被保持。PHTL压力可为约1至10巴。
PHTL还可以包括附加的设备、子系统和装置，该附加的设备、子系统和装置包括阀305、306和307以及补充加热器(304)。这些附加的设备、子系统和装置可用于在站闲置或处于低容量的时段期间预热PHTF。这些附加的设备、子系统和装置也可以用于帮助启动PHTL或系统100、200、700、800、900、1400、1500、1600、1800、1900和/或2000的其它部分，或者大体上改变站的负荷或PHTF的温度。
子系统1可以包括一个或更多个泵(302)。图3示出了单个泵(302)，所述泵(302)可用于通过通路、管子、导管和/或阀(305、306、307)的系统从存储罐(301)循环到HVHS(303)，以经由通路322将PHTF的第一部分引导到303，在阀305的控制下经由通路330将PHTF的第二部分引导到旁路303。阀305可以被调节以控制经由通路324引导的PHTF的温度。如果通路324中的PHTF的温度低于期望温度，则可以调整阀305以将更多的PHTF经由通路322和323引导到303，而将更少的PHTF通过通路330引导。另一方面，如果通路324中的PHTF的温度高于期望温度，则阀305可以被选择地调整以将较少的PHTF经由通路322和323引导到303，而将更多的PHTF经由通路330引导。PHTF可以从通路324被引导到通路101，到达由系统100、200、700、800、900、1400、1500、1600、1800、1900和/或2000示例的发电站，或者经由通路325，以经由阀307和通路326再循环到罐301。经由通路101引导的PHTF可以经由通路112返回到阀307并返回到罐301。
PHTF可以被引导到通路327、阀306和通路328到辅助加热器304，然后被引导到通路329返回到罐301以加热存储在罐301内的PHTF。在站启动或关闭过程期间和/或为了在各种通路、罐或设备内保持最低可接受温度，在303的低热产生时可能需要加热PHTF的这种方法。
图3是子系统1的一个示例布置。可以设置许多其它布置以提供附加的存储罐、附加的泵和可替代的控制系统和方法。例如，虽然图3示出了用于将PHTF从301循环到303以及循环到发电站的单个泵，但是可以使用替代布置，其中单独的泵用于将PHTF从301循环到303并返回到301，而另一个泵用于将PHTF经由通路101从301循环到发电站并经由通路112将PHTF返回到301。其它布置可以与单独的热和冷PHTF罐一起使用，使得来自冷罐的PHTF可以被循环到303，其中第一部分被引导到发电站，第二部分返回到热罐，并且第三部分从热罐循环到发电站，然后返回到冷罐。
参考图1和2，IHTL可以包括再循环的IHTF，例如大气空气，加湿的空气，水蒸气，氦，氩，二氧化碳，包括氙、氖、氢和氪的其它空气成分，其它液体和气体或几种气体或液体的混合物。IHTL还可以包括任何一个或更多个循环风扇(7)、泵(5)和/或压缩机(7)以及任何一个或更多个传热装置(例如盘管160至169)，以将热量从PHTF传递到IHTF，然后传递到PCF，该PCF可以在各种功率循环回路(PCL)内循环。IHTL可以在大约0.1巴的最小压力和大约10巴的最大压力下运行，尽管更高的压力也是可能的。运行压力可以接近但稍微大于本地大气压力。可以选择运行压力以最小化封闭IHTL的结构(例如子系统199)的压力和/或真空等级。增加IHTL的压力可以改善各种传热装置(例如盘管160至169)的性能(即传热速率或减小尺寸)，但是也至少增加了IHTL外壳的成本和复杂性。实际的设计可以考虑IHTL外壳(子系统199)和传热装置(例如盘管160至169)的潜在尺寸减小与该外壳的压力等级和结构复杂性的关系。
进一步为了再次降低IHTL外壳的成本和复杂性，它可以包括泄压(pressurerelief)和/或真空泄压门或面板。例如，自重安全阀、面板和门通常被安装在燃气涡轮机空气入口室和排气室上，以防止这些室外壳的过压和/或欠压。以类似的方式，类似的装置可以被安装在IHTL中，以防止IHTL外壳的欠压和/或过压。例如，欠压可由外壳内的IHTF的平均温度的冷却引起。过压可由外壳内的IHTF的平均温度的相对增加或者甚至由PCF或PHTF泄漏到IHTL外壳内而引起，所述泄漏可能是由各种传热装置中的一个的故障(例如，管泄漏或盘管160至169中的一个或更多个的破裂)引起的。
为了避免这种欠压或过压装置的意外激活，可以设置控制系统以例行地调节IHTL内的IHTF的质量或摩尔。例如，控制系统可以用于添加或去除IHTF以将ITHL的压力保持在压力设定点的1％、2％、3％、5％、10％或20％内，所述压力设定点在先前所述的IHTL压力范围内。特别地，如果子系统199(IHTL)内的压力低于期望压力，则可以从外部源、水库或甚至从大气经由阀和/或泵或压缩机(未示出)向IHTL添加附加的IHTF。可替代地，如果IHTL内的压力高于期望压力，则IHTF的一部分可以被去除并返回到外部源、水库或者甚至通过类似的阀和/或泵或压缩机(未示出)排放到大气中。
此外，可以选择IHTL的运行压力，以减小IHTL和PHTL之间的压力差。可以假定PHTL需要PHTL、IHTL和PCL的最高运行温度。结果，PHTL可能需要特定的高温合金来构造其部件，该部件可经受冶金状况，例如蠕变变形和/或腐蚀。最小化PHTL的压力和IHTL的压力之间的压力差将减小PHTL部件的应力，并且允许用于一般管道系统(尤其用于传热装置的管、板或类似部件)的较便宜的金属合金和/或较低的管子表号(pipe schedule)(即，关于管子或管直径的较薄的壁或减小的板厚度)的使用。降低管子表号具有通过降低管子或管或板的热传导电阻来提高传热装置内的传热系数的益处。降低管子表号也减小了构造PHTL的各种部件的材料成本，尤其是因为通常可能需要较高成本的镍、钴、钼和铬基合金。IHTF的压力可以稍微高于本地环境压力，并且低于在将热量从PHTF传递到IHTF的各种热交换装置处的PHTL的最小压力。IHTF相对于PHTF的较低的压力可以确保PHTF的任何泄漏都将从PHTL到IHTL。
PHTL可具有与从PHTL的与发电站直接通信的最高部分到这些各种热交换装置的位置的高度变化一致的最小压力。作为一个示例，如果使用比重为2.0的熔盐作为PHTF，并且PHTL的最高点可以比这些热交换装置高100m，则可以预期最大压力差为约20巴。对于具有较小的高差的应用或在其中将存储罐放置在HVHS(303)和发电站之间的通路内的应用，最大压力差可为10巴、或5巴或2巴。这可与当PHTF需要直接将热量传递到PCF(例如超临界或超越临界朗肯循环发电站中的蒸汽)的几百巴或更大的压力差进行对比。此外，在这种发电站中，最可能需要管壳式热交换器，并且对于通用大型发电站，非常可能需要并联的多个热交换器。这些多个并联的管壳式热交换器可能需要复杂的管子布置，以克服在从关闭到启动到部分负荷到全负荷运行的发电站运行模式期间的管子的潜在的热增长和移动。
IHTL可以包含用于IHTF的结构和流动路径，如联合循环热回收蒸汽发生器(HRSG)的燃气涡轮机排气/燃气涡轮机的烟气的流动路径，其具有用于各种传热装置的传热盘管(例如盘管160-169)，该传热盘管被支撑以允许自由的热增长及附加的管子来再循环IHTF。类似于HRSG结构的配置提供了用于小型到通用大型发电站的传热盘管的简单的缩放，而没有商业上可获得的管壳的限制，因为IHTL的HRSG状流动路径的结构可以被缩放以适应PHTF和PCF可能需要的更大的传热盘管所需的更大的横截面积(流动路径面积)，因为IHTL可以在接近但通常略高于本地环境压力的压力下运行。
对于水平布置(图1)，可以设置循环风扇或鼓风机或压缩机(7)以保持循环，以及可以设置风门或类似系统(6)以调控再循环速率。可替代地，可以调节鼓风机(7)的运行特性(导向叶片和/或旋转叶片/叶片位置或运行速度)以调控再循环速率。在这种具有循环风扇或鼓风机(7)和具有或不具有风门(6)的布置中，如果IHTF的再循环速率小于期望的流速，则可以增加鼓风机(7)的运行速度，可以将鼓风机的入口导向叶片移动到更空旷的位置或角度，可以将旋转叶片或静子叶片移动到更空旷的位置或角度，或者可以将风门(6)移动到更空旷的位置或角度。或者，如果IHTF的再循环速率大于期望的流速，那么可减小鼓风机(7)的运行速度，可将鼓风机的入口导向叶片移动到更隐蔽的位置或角度，可将旋转叶片或静子叶片移动到更隐蔽的位置或角度，或可将风门(6)移动到更隐蔽的位置或角度。
对于垂直布置(图2)，可以布置各种传热装置(盘管160到169)以产生IHTL的热和冷管段或部段，以促进来自IHTL内的热与冷IHTF的不同浮力的自然循环。可以像图1一样可选地使用鼓风机(7)和/或可以使用风门系统(6)来调控再循环速率。
这种自然循环是由IHTL的热与冷管段的不同密度引起的。当应用于不同密度的流体柱时，可以使用阿基米德原理来估计驱动这种循环的压差。驱动循环的压差近似等于热管段和冷管段的平均高度乘以热管段和冷管段的密度差乘以本地重力常数(例如9.8m/s/s)。例如，在接近伴有400℃的温度差的环境压力以及热管段和冷管段高度为100m的情况下，干燥空气可以产生大约0.5kPa或大约50mmWG的压差。在一些实施例中，可以采用自然循环和强制循环的组合来减小从鼓风机(7)所需的压差，并因此减小驱动该再循环鼓风机(7)所需的功率。
功率循环回路(PCL)可包括再循环的PCF，该再循环的PCF可包括水(H2O)、二氧化碳(CO2)、空气的其它成分、各种烃流体、或可在PCL内经历的压力和温度范围内经历相变或显著的密度改变的其它流体。这特别应当理解为包括含CO2或类似流体的PCF，它们可在整个PCL中保持高于它们的临界压力和/或温度的状况，因此不严格经历相变。PCL可进一步包括一个或更多个传热装置(例如盘管160至169中的至少一个)，以将热量从IHTF传递至PCF，在一些实施例中热量还从PCF的至少一部分传递至IHTF的至少一部分，并且最终将未转化为功率的热量排出至一个或更多个冷却器(12)(所述冷却器(12)可以是冷凝器)，或排出至用于其它外部加热用途的外部热用户，加热用途包括但不限于工业加工加热、热脱盐或类似用途。传热装置也可以将热量从循环中的一个点处的PCF传递到循环中的另一个点。
功率循环可以包括通常已知的部件和子系统，包括朗肯循环发电站、超临界朗肯循环发电站、超越临界朗肯循环发电站或其它描述，其中这些描述之间的主要区别是在于功率循环内的最高压力和最高温度，其中蒸汽朗肯循环站的最大压力为100巴至400巴，最大温度为350℃至750℃。未来的朗肯循环发电站可以将这些状况扩展至600巴和950℃或更高。基于流体热稳定性、传热、功率循环部件的冶金和类似的效果，其它PCF可被限制到其它最大压力和温度。
此外，功率循环也可以是除了上述朗肯循环之一之外的压缩式循环，包括布雷顿循环、卡琳娜循环和本领域技术人员已知的其它功率循环。对于布雷顿循环，PCF将在PCL的压力和温度范围内无需相变而被选择。基于本领域技术人员通常已知的材料和系统，布雷顿循环的运行温度可以高达1650℃。然而，冶金和非金属、陶瓷、金属-陶瓷混合材料的未来进展可以为布雷顿循环提供甚至更高的温度，可能高达2000℃。
在将热量从IHTF传递到PCF或从PCF传递到IHTF的装置内的PCF的运行压力可以大于IHTF的运行压力。在将热量从PHTF传递到IHTF的装置内的PHTF的运行压力也可以大于IHTF。这样，在PCL或PHTL中发生泄漏的情况下，PCF和/或PHTF将泄漏到IHTL中。可以设置检测器以在PHTF或PCF污染IHTL的情况下进行监测和/或警报。这样的检测器可以包括本领域技术人员已知的任何检测器，并且可以包括但不限于湿度传感器、电导传感器、灰尘传感器、质谱仪和气相色谱仪。因此，如果不是实际不可能，PCF或PHTF被其它流体或IHTF污染的风险可以非常低。
总结一下功率循环，PCF可以大约在循环的最低压力和温度下离开冷却器或冷凝器(12)。PCF可以是液相流体(例如水)或密相流体(例如超临界CO2)，并且可以用一个或更多个泵或压缩机(11)泵送或压缩到高压。该高压可以高于或低于PCF的临界压力。然后可以首先用传热装置的组合加热PCF，以传递来自IHTF(例如盘管160至169中的至少一个)的热量、来自功率循环的另一部分的PCF的热量、与来自功率循环的另一部分的PCF直接接触的热量和/或这些的组合的热量。在这样的初始加热之后，通过(例如使用图1和2的盘管160、162和164中的至少一个)与IHTF交换热量并因此降低IHTF的温度，PCF可以被进一步加热，以蒸发液体或将温度大体上提高到期望温度X℃(例如350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃或高达750℃或更高)。在此之后，通过与PHTF的一部分(例如图1和2的盘管161、163和165中的至少一个)交换热量，IHTF可以被重新加热到期望温度Y℃(例如约550℃、600℃、650℃、700℃或高达800℃或更高)。
在将PCF加热到期望温度之后，PCF可以通过涡轮机(例如HP涡轮机)将压力减小到中间压力水平，这使得以有用的方式产生功率并将功率传送到发电机或类似的功率转换装置。现在的中间压力水平的PCF可以通过(例如通过图1和2中的盘管166)与IHTF进行热交换而被重新加热到相似的高温或不同的温度，从而再次降低IHTF的温度。IHTF可以通过(例如通过图1和2的盘管167)与PHTF交换热量被再次重新加热。
在重新加热PCF之后，PCF可以通过另一个涡轮机(例如MP涡轮机)再次将压力减小到甚至更低的压力水平，这再次导致以有用的方式产生功率并传送功率。
通过与PHTF的一部分交换热量将IHTF加热至期望温度Y℃，继而将PCF加热至期望温度(例如X℃)，并通过涡轮机装置(例如HP涡轮机、MP涡轮机和/或LP涡轮机)减小PCF的压力以以有用的方式产生和传送功率的这种顺序可以被重复数次，直到达到期望的低压，并且通过将残热排出至外部系统(例如环境空气)、冷却塔(13)或类似系统，在传热装置(例如12)中冷却PCF。此时，PCF再次流向泵或压缩机(11)以再次再循环。
IHTF可被再循环，并且依次可通过从PHTF吸热而被加热，然后通过在功率循环过程内的多个点处向PCF放热而被冷却。在IHTF进入至少一个再循环风扇、鼓风机或压缩机(7)之前，IHTF的温度可以约为A℃，其中A℃为约20℃、40℃、60℃、80℃、100℃或高达200℃。甚至更高的温度也是可接受的，但是本领域技术人员应该认识到，通过这种再循环风扇、鼓风机或压缩机来增加IHTF的压力所需的功率与进入该风扇、鼓风机或压缩机的IHTF的绝对温度成比例，因此可以使用更低的温度，除非另一个潜在的益处超过了这种增加的功率需求。
在一些实施例中，在冷却到温度A之后，(例如，如果IHTF是水蒸气或加湿的气体)IHTF可以经历相变或部分相变。可选地，分离器(4)和冷凝泵(5)可以用于与(7)并联地泵送IHTF的冷凝部分，并且在蒸汽部分进入子系统199之前将蒸汽和液体部分混合，或者可替代地在蒸汽部分进入子系统199内的第一热交换装置之后注入或喷射液体部分，以确保液体部分完全蒸发，并且甚至可以通过第一热交换装置内的液体部分的蒸发来提高传热速率。
然后，通过(例如，利用图1和2的盘管160)与PCF交换热量，IHTF可以被加热至中间温度B℃，其中B℃可以是约80℃至约400℃或约500℃。然后，通过(例如，用图1和2的盘管161)与PHTF的一部分交换热量，IHTF可被进一步加热至温度C℃，其中C℃为约400℃、500℃、600℃、700℃或高达约800℃或更高。
通过与IHTF交换热量可进一步加热PCF，例如通过用PHTF的一部分来加热IHTF，然后(例如使用盘管160至169中的至少两个)将该热量从IHTF传递至PCF，直至PCF达到温度X℃。在该顺序中的步骤的数量可以通过考虑PCF的流速、IHTF的流速、包括PHTF的供应温度的各种温度、PHTF的最低运行温度、中间物与PHTF之间的热交换器接近的温度、或上述两个或更多个的任意组合来确定。在每个步骤处的传热表面积(有效面积)可以基于各种流体的可获得的温度差和组合的传热系数来选择。
在某些实施例中，温度B℃可以选择为相同、相似或大于PHTF的最低可接受的运行温度。该最低温度可以通过熔盐的熔点、传热油的倾点或以与PHTF的流动性相关的一些其它方式来确定。在一些情况下，对于那些可以具有低于第一PHTF的熔融温度的IHTF的最低运行温度的传热装置，使用具有比第一PHTF的熔融温度更低的熔融温度的第二PHTF可能是有利的。对于这些情况，第二PHTF可以在第四回路中被循环加热，并且可以由高值热量源直接加热或由第一PHTF经由至少一个热交换装置加热。
现在参考图4，为了控制各种传热装置的传热效率，IHTF的流速可以通过使用控制表面、可调速风扇、鼓风机或压缩机或其他装置(参见图4和物品6和/或7)来调节。IHTL内的各种测量值(例如温度或温度差)可以被用于调节该流速以达到期望的设定点。IHTF流速可被调节，使得IHTF入口温度减去PCF加热器的PCF出口温度之间的“热侧(hot-side)”差可等于IHTF出口温度减去同一加热器的PCF入口温度加上或减去固定或可变的温度裕度设定点之间的“冷侧(cold-side)”差。冷侧近距温度可等于或类似于目标热交换装置的热侧近距温度加上或减去固定的或可变的裕度或设定点。如果是可变的，则该温度裕度设定点可以至少部分地基于IHTF流速、PCF流速、PHTF流速、产生的净功率和/或产生的总功率来确定或估计。
显然，有许多潜在的方法来测量或确定热侧和冷侧的温度差，并且所有的方法都可以具有相同的效果来用作调节IHTF流速的基础。例如，可以在靠近通向传热装置的入口和出口IHTF流的第一和第二位置处测量或确定IHTF的温度，并且类似地，可以在靠近通向传热装置的PCF出口和入口的第一和第二位置处测量和确定PCF的温度，然后可以根据第一IHTF和PCF位置之间的温度差计算热侧差，并且可以根据第二IHTF和PCF位置之间的温度差计算冷侧差。如果该热侧差和冷侧差之间的差为零，则它们是平衡的。通过计算第一IHTF位置与第二PCF位置处的温度总和减去第二IHTF位置与第一PCF位置处的温度总和，可找到等效结果。如果该结果为零，则热侧窄点和冷侧窄点是平衡的。另一种方法不要求不同温度的测量，而是直接测量这些温度差。例如，热电偶测量期望测量位置和参考位置处的温度之间的差。如果该参考位置被选择为另一流位置，则可以直接测量温度差。类似地，可以以类似的方式使用热敏电阻来直接测量温度差。此外，通过使用一个或更多个惠斯通电桥或本领域技术人员已知的类似装置，可以进行两对温度位置之间的差的直接测量或确定。为了本公开的目的，用于确定或量化热侧差类似于冷侧差的程度的这些装置或方法中的每一个在IHTF流速的调节方面都是相等的。
该方法可被用于平衡并因此避免一个或更多个传热装置的热侧或冷侧窄点。可以选择加热器的一个或更多个作为这些温度差的基础，也可以根据高-低结果、各种平均或优化方法选择，并且该加热器的一个或更多个可被单独使用，以提供IHTF流速调节的输入。
图5描绘了根据一个或更多个实施例的用于管理PHTF的每个部分的流速的说明性控制方案。可以选择和/或控制PHTF的每个部分到每个IHTF加热器的流速，以确保离开这些加热器中的每一个的PHTF的温度都高于PHTF的最低运行温度。这种限制控制可以是对PHTF的一部分到每个IHTF加热器的主动流动控制的补充。由于这些加热器中的每一个通常都将达到加热器热侧的窄点，因此可以有效地使用到特定加热器的PHTF流速来控制来自加热器的IHTF的出口温度。
图6A示出了当IHTF流速被调节以平衡(由双端箭头示出的)热侧与冷侧窄点时示例加热器的温度分布。如果实线描绘了IHTF的相对于热流的温度变化，虚线描绘了PCF温度分布，且以图6A作为参考，图6B示出了冷侧的温度差小于图6A或6C，且热侧的温度差大于图6A或6C。在此基础上，可以得出结论：图6B描绘的IHTF的流速低于图6A，图6C描绘的IHTF的流速高于图6A。如果图6A描绘了理想的运行状况，那么控制系统可以选择增加图6B中的IHTF流速，并减少图6C中的IHTF流速。然而，6A所描绘的运行状况不是最佳的，因为通常可以预期增加IHTF流速以增加总传热效率和通常提高功率循环的总效率。另一方面，在发电站以降低的负荷运行的时段期间，通过允许热侧和/或冷侧窄点在热流路径的一部分上接近零来降低有效传热面积和传热系数，从而有效降低IHTF流速以降低各种热交换装置(例如图1和2的盘管160至169)的效率。
图7描绘了系统700，并且图7是一个开环的实施例，其中IHTL不是闭合和再循环的，而主要是一次性通过的。环境空气可以用作IHTF。可以使用如系统100和系统200所描述的其他IHTF选择。环境空气通常是开环系统的经济选择。利用系统700，IHTF可以在环境状况下或接近环境状况下作为流701进入系统。如同系统100和200一样，IHTF的流速可以通过风门系统(6)或通过风扇或鼓风机或压缩机(7)或具有可调节特性的类似装置来调控。系统700的其它特征可以与系统100或系统200相似，除了在使用最终传热装置(例如，图7中的盘管169)冷却IHTF之后，IHTF可以被放排到大气(132)。流132的压力和温度可以接近环境状况，以使“烟囱损失(stack loss)”(即，排放到大气中的IHTF的未使用能量)最小化。
冷却器或冷凝器(12)和环境排热系统(13)可以由使用空气翅片式冷凝器或类似的热交换装置(702)直接冷却系统700的PCF来代替。PCF流164可以被循环到702以冷却或冷凝PCF以形成流150。如同系统100和200，泵或压缩机(11)可以用于增加PCF的压力并使PCF再循环。尽管用装置702进行了说明，但是系统700可以同样地被布置成使用与系统100和200类似的冷却器或冷凝器(12)。类似地，系统100、200和其它系统可以等同地布置有热交换装置702。
系统也可以垂直布置。各种传热装置(例如图7的盘管160到171)可以被布置以产生IHTL的热和冷管段或部段，以便于在IHTL内从热IHTF相对于冷IHTF的不同浮力进行自然循环。环境入口(701)的位置可以位于足够的高度以避免灰尘和其它大气污染物的进入。为了使各种传热装置的污垢最小化，可为701设置入口调节装置(例如，微粒过滤器、湿气分离器)。因为排气(132)可具有与大气相似的浮力，所以用于流132的排气出口也可结合有加速132的装置(例如文丘里管或类似物)以增强大气扩散。如同系统200，系统700的垂直实施例也可以并入风扇或鼓风机或压缩机(7)和/或风门系统(6)以增加和/或促进IHTF流速控制、启动和非设计运行。
图8描绘了系统800，其是系统100、200和/或700的增强，包括使用从涡轮机、HP涡轮机、MP涡轮机和/或LP涡轮机中的至少一个提取的PCF的至少一部分来预热PCF的装置。来自(一个或更多个)朗肯循环涡轮机的PCF的一部分可以被提取并且用于预热PCF。通常，这种策略通过在经由初级热量源加热PCF之前使用提取的PCF的蒸发热来预热PCF而提高总循环效率。如图8所示，PCF流164可以在冷凝器12中被冷却和/或冷凝以形成流150。在通过泵或压缩机11提高压力之前、之后或期间，可以将流150与PCF流820混合。流820是由在子系统810之后所提取的PCF流的组合而形成的流。然后，在通过风扇/鼓风机/压缩机7(例如IHTF流132至120)增加IHTF的压力之前，在压力增加之后的流150和820的组合可以用来例如使用盘管169从IHTF传递热量。流120可通过图8的PCF流152和盘管160再加热。然后可以使用热交换器子系统810加热PCF流850。图10示出了可以形成子系统810的级联热交换器的示例布置。
图9描绘了系统900，其是系统100、200和/或700的增强，并且是系统800的替代，系统900包括使用从系统900的涡轮机、HP涡轮机、MP涡轮机和/或LP涡轮机中的至少一个提取的PCF的至少一部分来预热IHTF的装置。系统800和900共用使用从涡轮机提取的PCF的一部分来预热另外的流的普通意图，否则该另外的流将需要来自初级热量源(即PHTF/PHTL)的加热。对于系统900，子系统910可以用于使用从涡轮机中提取的PCF的一部分来预热IHTF。
与系统100、200、700和800相比，系统900用子系统910代替使用来自盘管169的PCF来预热IHTF的盘管160。子系统910使用PCF提取(例如801-807)来预热IHTF。结果，PCF流152不是通过将热量传递到IHTF流120而冷却的，因此不需要像系统800那样由子系统810再加热。并且，如同系统800，系统900使用来自涡轮机提取的热量来减少冷凝器12(或702)中排放到环境中的热量，并因此提高循环效率。
表1示出了使用熔盐作为PHTF、使用干燥空气作为IHTF和使用水/蒸汽作为PCF的系统900的示例实施例，该熔盐可以是或可以包括硝酸钠和硝酸钾的混合物。在该示例中，对于高压涡轮机入口状况和双重加热至550℃而言，可以在300巴和550℃的温度下使用双重再加热朗肯循环。表1提供了总循环性能信息，其后是图9的各个流的列表以及它们的性质和流速。
图10描绘了子系统810的说明性布置，其使用来自各种涡轮机的PCF提取来加热PCF流，例如152和/或850，也称为锅炉给水或BFW，如图8所示。在这种布置中，一系列热交换器(820a-g)将热量从PCF提取801-807传递到PCF流体。流801至807在不同的压力水平下从涡轮机、HP涡轮机、MP涡轮机和/或LP涡轮机中提取，其中流801是最高压力和温度的流，并且其它流中的每一个都具有比先前流更低的压力，并且可能也具有比先前流更低的温度。在该示例中，流807具有最低的压力。如图10所示，流801通过最后的(与预热后的PCF的流动相关的)热交换器，然后其压力可以下降通过流量控制装置(例如阀、控制阀或孔口)，并与下一个提取的流802混合。该混合流通过下一个热交换器，可进一步降低压力，并与下一个提取的流803混合。依次地，所有流最终降低到流807的最低压力并通过第一热交换器820g。可以将组合的流820完全冷凝(当PCF是水或蒸汽时，冷凝成水)，然后通过泵11或类似的泵将其泵送至流151的压力。
图11描绘了系统910，其使用来自不同涡轮机的PCF提取来加热IHTF流，例如图9中所示的120。由于所描述的IHTF预热器910在原理上类似于预热器810，但不是加热PCF，IHTF预热器910被逐渐地加热。例如，IHTF预热器910可以使用类似的热交换装置(例如盘管920.1至920.7)和PCF提取(801-807)的级联，以预热来自流120至121的IHTF。
图12是提供用于所提出的发电站的实施例的一组操作规程的图表。图12描述了启动包括PHTF和PHTL的初级传热系统的一个或更多个规程或步骤。图12还包括启动发电系统100、200、700、900、1400、1800、1900和/或2000的操作规程。图12还包括在受控的减速或关闭中停止发电系统的操作规程。
图13是描绘根据本文提供的一个或更多个实施例的预热器810或预热器910的温度相对于热流的示例的图表。图表示出了当热量从所提取的流和IHTF传递时所提取的流和ITHF的温度之间的关系。示出了五个所提取的PCF流。提取次数可以在例如1至10或更多的任何范围内。
图14描绘了根据一个或更多个实施例的另一说明性系统1400的图示。系统1400示出了系统900的变型，其中仅在高压涡轮机之后对PCF进行单次再加热。这种布置可以很好地适用于较低的PCF压力或温度的应用，例如可以结合PCF的单程加热的亚临界朗肯循环，而不是结合单独的热交换装置的系统，该系统首先将PCF从过冷状况加热到其蒸发温度或接近其蒸发温度的温度，然后加热到主要蒸发PCF的热交换装置，最后加热到热交换装置并在PCF被引导到各个涡轮机中的至少一个之前使PCF过热。表2示出了使用包含硝酸钠和硝酸钾的熔盐作为PHTF、使用干燥空气作为IHTF和使用水/蒸汽作为PCF的系统1400的示例实施例。在该示例实施例中，对于高压涡轮机入口状况和再加热至520℃而言，在约144巴和520℃下可使用单一再加热亚临界朗肯循环。表2提供了总循环性能信息，并且列出了图14的各个流中的每一个以及它们的特性和流速。
系统1400和系统900的比较表明，通过从PHTF到IHTF然后到PCF的热量的传递，可以适应具有单一再加热的不太复杂的PCF涡轮机系统。此外，也可以适应和预见没有再加热的PCF涡轮机系统以及具有多于两次再加热的PCF涡轮机系统。通过增加或减少IHTF至PCF的传热盘管的数量以及通过适当改变PHTF至IHTF的传热盘管的数量，可以适应更多或更少的再加热。
图15描绘了系统1500，其利用一系列传热装置将热量从PHTF传递到IHTF，然后传递到PCF，其中，通过使用管壳式热交换器或类似装置将热量从PHTF直接传递到PCF。系统1500描述了通常利用具有双重再加热的超临界朗肯循环系统的管壳式热交换器的从PHTF到PCF的直接传热。在使用这种直接传热的实施例中，熔盐可以用作PHTF，水或蒸汽可以用作PCF。各个管壳式热交换器也可成组布置作为E-101、E-102、E-103热交换装置。由于对1至2m直径的热交换器壳的尺寸的实际限制，这些组的热交换器可以包括1、2、4、8或更多个单独的热交换器。可能需要具有主管和支管的复杂管子系统来向每个热交换器供应水/蒸汽和熔盐。此外，PHTF可以用在这种热交换器的管侧或壳侧。如果在管侧，PHTF的局部冻结可能堵塞一些或许多管，同时需要壳的压力等级满足蒸汽系统的高达几百巴的设计压力。或者，热交换器可以设计为在壳侧具有PHTF，因此如果可以遵循典型的ASME 2/3rd压力等级规则，则将热交换器壳的设计压力降低到蒸汽设计压力的大约2/3d。如果不遵循ASME 2/3rd规则，则很可能需要在热交换器的壳侧(熔盐侧)安装泄压阀以降低这些热交换器的压力等级、壳侧厚度和成本。由于泄压阀可能经受间歇性泄漏或渗漏，所以需要伴热和保温来确保这些泄压阀的可接受的可靠性和性能，甚至使得伴热成为安全关键系统。
不管将哪种设计选择用于在热交换器内的PHTF盐的位置，至少与站的启动和关闭相关联的非设计状况都可能是非常困难的。例如，为了防止PHTF在热交换器内的冻结，可能需要复杂的系统来在关闭时段期间从每个热交换器排出和泵出PHTF以避免冻结。可替代方案可以包括复杂的管子系统，以绕过PCF涡轮机并使热PCF循环通过各个热交换器，以确保维持PHTF的最低流动温度。这种系统极大地使从关闭状况到PHTL和PCL的启动、负荷朝着全负荷的斜升、正常运行、下调运行以及最终回到旋转备用运行或关闭的转换复杂化。
相反，系统900(以及本公开的其他实施例)的各个系统(例如PHTL、PCL和IHTL)可以以更独立的方式运行，因为IHTF用作其他系统之间的媒介。在站关闭期间，可能需要最少的系统来将站置于闲置状态。在这种闲置状态下，PHTF通过辅助加热器(例如，图3，标号304)通过管子系统的小循环，以及IHTF通过鼓风机(标号7)或通过自然对流的小循环，可以保持整个PHTL的温度高于所选的PHTF的最低流动温度。在这种闲置状态下，PCL可以循环或不循环，但不需要确保PHTF的流动性。
作为替代，在关闭或闲置状态期间，可以使用辅助加热器来加热IHTL内的循环流，以将IHTF和PHTF保持在最低温度以上，从而确保PHTF的流动性。或者如果PHTF实际上降到低于各种热交换装置(例如图1和2的盘管160至169)内的最低流动温度，则具有加热IHTF的辅助加热器的IHTL的循环可以用于恢复PHTF的流动性。
在站的启动或关闭期间，各个系统可以以相对独立的方式运行。例如，在蒸汽朗肯循环设备中，可使用涡轮机旁通系统来允许所产生的新鲜蒸汽(PCF)的至少一部分或甚至全部被送到冷凝器而不是通过涡轮机。这允许PCF涡轮机独立于各种加热器而被启动或关闭。此外，IHTL的添加允许系统在与PHTL显著无关的情况下运行。IHTL可以在完全运行中在有或没有PHTL的情况下运行，并且与辅助加热器一起可以用于在启动期间逐渐加温其它系统，或者允许其它系统在关闭期间逐渐冷却。通过经由IHTL循环和加温PHTL系统的各部分，PHTL可以被保持在一定状况下，以确保流动性，并当初级热量源可用性变化时简化整个设备的启动和停止。
图16描绘了另一示例性系统1600的示意图，其采用直接PHTF至PCF的热交换器，例如用于单个再加热朗肯循环应用的管壳式热交换器的组。如同系统1400，系统1600被描绘为使用单程加热系统而不是单独的热交换装置来加热过冷的PCF，然后使PCF蒸发，然后使PCF过热。系统1600可被视为包括图示的单程系统和包括单独的PCF加热、蒸发和过热热交换装置的图示的改编。与系统1500类似，系统1600使用经由管壳式热交换器的PHTL到PCL的直接传热。在这种情况下，描绘了单个再加热朗肯循环应用。
图17描绘了IHTF预热器910的图示，其可以用作启动或关闭加热器以使用外部加热器(例如火焰加热器、辅助锅炉、电加热器或类似物)来加热IHTF。该启动或关闭加热系统可以用于在各种PHTF和PCF热交换装置和管子网络中保持最低温度，以确保当站或站的各部分在减小的负荷或热负荷下启动、关闭、停止或运行时的这些系统的流动性。图17可以参考图11和子系统910、IHTF预热器查看。子系统910先前被描述为可以与来自PCF涡轮机中的至少一个的提取物结合使用以在发电站的正常运行期间有效地加热IHTF的装置或系统。另外，相同的装置或系统或其变型也可用于在非设计运行期间加温或加热IHTL，非设计运行可包括启动、关闭、闲置、旋转备用或类似运行状况，其中PHTL不提供足够的加热以保持最小温度，或不为包括PCL、IHTL和/或PHTL的各种系统和装置提供期望的热梯度。
与辅助加热器结合，子系统910可以用于向循环的IHTF提供热量以加温或控制各种系统的升温或冷却速率，其中辅助加热器可以包括辅助锅炉、火焰加热器、电加热器或独立于或至少部分独立于PHTL的其它热量源。如图17中所描绘的，单一PCF流1720可以在辅助加热器1701中加热，然后，通过热交换装置920.1到920.7中的至少一个级联来加温或加热IHTF流120，从而变成加热后的IHTF流121。现在冷凝的PCF流820可以被引导到锅炉给水(例如PCF)泵，该泵可以是辅助泵1702以返回到加热器1701。通过控制IHTF的循环速率、流1721的循环速率和/或温度以及加热器1701的热量输出，IHTL和相关的PHTL和PCL系统可以根据各个站运行模式的需要被加热或冷却。
图18是系统1800的示意图，所述系统1800是特别地配置成用于亚临界朗肯功率循环系统的系统1400的改型或变型。如果用于亚临界系统，则系统1400可以被描述为PCF的单程式设计。也就是说，系统1400不包括明显分离的热交换装置，以1)将PCF预热到蒸发温度或接近蒸发温度，2)蒸发PCF，以及3)使PCF过热。系统1800是系统1400的改型，以提供那些分离的热交换装置。盘管169可以接收来自泵11的PCF流151和热量151，以通过与IHTF流129交换热量来产生流152。预期的流152为接近该位置处的PCF的蒸发温度。然后，流152可以被分成至少一个但可能是多个流，例如图18中所示的流1853、1854和1855。这些多个流被引导到至少一个但可能是多个蒸发器汽包，例如图18中所示的1880、1881和1882。多个蒸发器汽包中的每一个都可以连接到蒸发器管或盘管上，所述蒸发器管或盘管延伸到子系统1899中以与至少一个IHTF流(例如图18中所示的122、125和128)交换热量并蒸发PCF。本领域技术人员理解，通过蒸发PCF的热虹吸效应可以引起通过蒸发器管或盘管的流动。然后，蒸发后的PCF可以被收集在至少一个蒸汽流(例如图18中所示的1856、1857和1858)内，并作为饱和蒸汽PCF被引导到流或通路155。然后，在过热的流156被引导至HP涡轮机之前，流155可被引导至至少一个过热装置(例如图18中所示的盘管164)，以通过与至少一个IHTF流(例如图18中所示的流124)进行热量交换而进一步加热。
仍然参考图18，特别是PCF流1853、1854和/或1855，本领域技术人员理解这些流到它们各自的蒸发器汽包1880、1881和/或1882的流速通常可以由液位控制阀或液位控制系统控制，该液位控制阀或液位控制系统在这些蒸发器汽包的每一个中都保持理论上恒定的液体PCF液位，以便可以添加新鲜液体PCF，因为PCF可以在蒸发器汽包和蒸发器盘管内蒸发。
图19描绘了根据一个或更多个实施例的另一说明性系统1900的示意图。系统1900是系统1800的一种变型，其中，PCF蒸发可以由一个少热交换装置(例如162和167)来执行。如图19所示，通过用IHTF流122加热PCF，大部分PCF可以在蒸发器1981中蒸发。剩余的PCF可以在蒸发器1980中通过用IHTF流127加热PCF而蒸发。如图19所示，就在进入盘管162之前，流122被盘管161中的PHTF流102加热。相反，流127是在盘管166中的PCF流158再加热之后由流126产生的。因此，流127可能不如流122热，并且不能蒸发与盘管162中的流122相比同样多的盘管167中的PCF。然而，出乎意料和令人惊讶的是，通过使用由流127在盘管167中蒸发一部分PCF之后产生的流128，来自盘管168的(流152的)PCF出口温度可以保持在PCF的蒸发温度或接近PCF的蒸发温度。
仍然参考图19，表3示出了系统1900的示例实施例，该系统1900使用包含硝酸钠和硝酸钾的混合物的熔盐作为PHTF，使用干燥空气作为IHTF和使用水/蒸汽作为PCF。在该示例实施例中，对于高压涡轮机入口状况和一次再加热也可以至520℃而言，在约144巴和520℃下可以使用单一再加热亚临界朗肯循环。表3提供了总循环性能信息，并且列出了图19的各个流中的每一个以及它们的特性和流速。
图20描绘了根据一个或更多个实施例的另一说明性系统2000的示意图。系统2000是系统900的变型，并且包含较少的PHTF热交换装置，并且使用流量控制装置来分流PCF的流量，以更好地利用来自IHTF和PHTF的可用热量。系统2000非常适合于具有PCF的单程加热的超临界朗肯循环应用或亚临界应用。为了管理或控制子系统2099内和/或各个热交换装置(例如，图20中所示的盘管161至169)内的各个位置处的传热，已在盘管169中预热的PCF流152可被分流成至少两个流，例如图20中所示的2052和2053。这些至少两个流的流速可以通过一个或更多个控制阀的作用来调节。图20示出了将流152分流成流2052和2053的单个三通阀2060，但本领域技术人员已知用于调节这些流的流量的许多其它替代方案。这些各个流中的每个都可以被引导到至少一个传热装置。图20示出了PCF流2052可被引导到盘管166并可被IHTF流126加热，而PCF流2053可被引导到盘管163并可被IHTF流123加热。IHTF流123和126两者都由流(即分别为流122和125)产生，所述流自从上一次被多个盘管之一中的PHTF流加热已经被用于加热其他PCF流(即分别为流156和165)。因此，基于流122和125中剩余的残热的量，它们可具有在流152分流成流2052和2053时加热流152的较大部分或较小部分的能力。可以采用多种控制方法来调节这两个流之间的分流。可调节导向流2052的流量与导向流2053的流量，使得流2054和2055的温度近似相等。对于该方法，如果流2054的温度高于流2055，则应将流152的较大部分引导至流2052。相反，如果流2054的温度低于流2055，则应当将流152的较少部分引导至流2052。
作为替代控制方法，可调节导向流2052的流量与导向流2053的流量以使得IHTF流124和127的温度近似相等。对于该方法，如果流127的温度高于流124，则可将流152的较大部分引导至流2052。相反，如果流127的温度低于流124，则可将流152的较少部分引导至流2052。这两种控制方法的描述假定流的温度相等是该方法的合理目标。然而，在一些情况下，可以使用温度差作为相应流的目标，温度差为-20℃、-10℃、-5℃、+5℃、+10℃或+20℃。在其它情况下，相应流的一些其它性质可以用作控制方法的目标，例如焓或熵。
仍然参考图20，表4示出了系统2000的示例实施例，系统2000使用包含硝酸钠和硝酸钾的混合物的熔盐作为PHTF，使用干燥空气作为IHTF，使用水/蒸汽作为PCF。在该示例实施例中，对于高压涡轮机入口状况和二次再加热也可以至550℃而言，在约300巴和550℃下可以使用双重再加热超临界朗肯循环。表4提供了总的循环性能信息，并且还列出了图20的各个流中的每一个以及它们的特性和流速。
如前所述，图20示出了一种能够很好地适用于超临界朗肯循环的布置。表4提供了用于150MW的净功率输出设计的示例布置的模拟的细节。该示出的循环模拟包括用于在图20上指示为盘管161至169的热交换装置中的每一个的假定设计基础。在PHTF供应温度为约600℃、PHTF返回温度为约500℃的假设下，这些盘管已经被设定尺寸和模拟用于150MW的“全负荷”运行，用于设定尺寸和确定各个盘管161至169中的每一个的表面积的最小接近温度在PHTF和IHTF之间为约30℃，在IHTF和PCF之间为约20℃。这些运行状况是该实施例的示例，并且具有较大或较小净输出的类似设备的其它运行状况当然是可能的，并且通过本公开完全可以设想。例如，PHTF至IHTF盘管已经被经济地设计为在PHTF供应和返回之间具有低dT，以在以PHTF循环速率为代价的情况下减少这些盘管的表面积。其它设计选择是可能的，其增加全负荷下的表面积以降低PHTF返回温度，并因此降低其全负荷下的循环速率。
图21包括用于该示例布置的各个盘管161至169中的每一个的温度分布图，并且标记为“全负荷”。图21示出了PHTF温度和IHTF温度相对示例盘管161、164和167的传热的百分比之间的关系，并且还示出了IHTF温度和PCF温度相对示例盘管162、163、165、166、168和169的传热的百分比之间的关系。
为了模拟示例发电站的非设计运行，由盘管161至169表示的各个传热装置的有效传热面积可针对(例如表4给出的)特定运行状况选择，然后冻结，使得可针对其它运行状况重复模拟，以便确定发电站的性能和特性。例如，如表4中所给出的，通过保持各个传热装置的所述冻结有效面积、通过保持恒定的PCF运行压力和温度状况、通过保持恒定的PHTF供应压力和温度以及通过保持鼓风机7处的恒定的IHTF出口压力，可以模拟发电站的百分之五十(50％)的下调状况。然后调节PHTF、IHTF和PCF流的各个流速以产生75MW的净功率(相对于表4的150MW)，并且通过发电站的计算和模拟来确定其它状况。
合理的是，期望在下调状况下，温度窄点将发生在PHTF到IHTF盘管的冷侧上，使得PHTF返回温度将接近并在等于进入这些盘管的IHTF温度的限制内。具体地，有效表面积和PHTF供应温度保持恒定，同时可以预期IHTF温度可以保持名义上地恒定或者可能下降。因此，应当清楚的是，为了在下调状况下传递较少的热量，需要较小的平均温度差，并且因此进入盘管的IHTF和离开盘管的PHTF之间的温度差将减小。这在图21中通过比较半负荷情况与全负荷情况中的任何一种情况下的盘管161、164和167的任何温度曲线来示出。
为了避免PHTF的局部“冻结”，IHTF温度可以保持在PHTF的最低可接受运行温度之上。由于在非设计运行期间，IHTF的主要热损失是向PCF的传热，所以可以在子系统2099内测量IHTF的温度，并且如果IHTF接近至少部分地由PHTF的最小运行温度确定的限制设定点，则可以降低相对于IHTF循环速率的PCF循环速率。参照图20，可以测量作为进入PHTF的冷侧到达IHTF传热盘管161、164和167的IHTF流的流121、124和127的温度，并且如果取决于这些温度测量值中的至少一个的参数降到极限设定点以下，则可以降低PCF的流速与IHTF的流速的比，或者增加IHTF温度。这种降低可以通过降低PCF流速、增加IHTF流速、通过一些其它方法增加IHTF或这些方法的组合来实现。相反，如果所述参数高于所述极限设定值，则不需要该限制控制方案的动作，并且可以采用其它控制方案来控制PCF流速与IHTF流速的比。对于这种限制控制方案和对于该示例，该参数可以等于流121、124和127的最小温度，这些温度的平均值或至少部分地由这些温度之一确定的一些其它参数。再次，对于这样的限制控制方案，限制设定点可以等于PHTF的最低可接受运行温度，PHTF的最低运行温度加上5℃、10℃、20℃、50℃或100℃或更高的裕度，或至少取决于PHTF的性质(例如，冻结或熔融温度、粘度、倾点等)的限制设定点。
可以预期，为了在50％净功率下产生非设计的运行，在第一估计中，PCF、IHTF和PHTF的各种流速也可以简单地减少50％。然而，出乎意料和令人惊讶的结果是，除了PCF流之外，这种50％的估计是不可靠的，可以确定许多运行状况组合，并且可以采用确定性控制方法来调节各个IHTF和PHTF流速，以提供用于发电站的设计中和非设计运行的运行状况的最优或接近最优的组合。图21除了每个盘管的所述“全负荷”温度分布之外，还包括每个盘管在50％功率下运行的附加温度分布。这三个附加的温度分布被标记为“平衡”、“冷”或“热”，以表示盘管162所示的温度窄点是冷侧窄点、热侧窄点还是在热侧和冷侧之间近似平衡。也就是说，对于盘管162的冷侧窄点，IHTF流123的温度仅略高于PCF流155的温度。对于盘管162的热侧窄点，IHTF流122的温度仅略高于PCF流156的温度。对于平衡状况，热侧和冷侧的温度差是相似的。
表5示出了当在“平衡”状况下以50％功率运行时图20和表4的示例实施例的详细结果。参照PCF流151、PHTF流101和IHTF流120，表5的PCF流速是表4的PCF流速的50％，表5的PHTF流速是表4的PHTF流速的45.1％，表5的IHTF流速是表4的IHTF流速的51.1％。
表6示出了当在“冷侧窄点”状况下以50％功率运行时图20和表4的示例实施例的详细结果。表6的PCF流速是表4的PCF流速的49.8％，表6的PHTF流速是表4的PHTF流速的55.0％，表6的IHTF流速是表4的IHTF流速的46.6％。
表7示出了当在“热侧窄点”状况下以50％功率运行时，图20和表4的示例实施例的详细结果。表7的PCF流速是表4的PCF流速的49.1％，表7的PHTF流速是表4的PHTF流速的52.5％，表7的IHTF流速是表4的IHTF流速的63.8％。
这些结果表明，当所有PCF运行状况保持恒定时，PCF流量的变化大约与发电站关闭时的净发电量成比例，并且大部分独立于PHTF或IHTF流速变化，只要能够保持期望的PCF运行状况。由于流120的较高的结果温度，其降低了允许提取到子系统910中的PCF，并降低了50％负荷下的PCF循环速率，因此“热侧窄点”状况的结果与此稍微不同。这些结果还表明，通过调节IHTF流速以从“冷侧窄点”处的最低IHTF流通过“平衡窄点”并最终移动到“热侧窄点”状况，PHTF流速可从100％负荷情况的55％变化到45.1％到52.5％。
参考表6，在该表中详述的“冷侧窄点”状况近似表示在该50％下调状况下可以满足示例功率循环的所有所需运行状况的最低IHTF流速。盘管162的“冷侧窄点”导致盘管161伴随的“热侧窄点”到IHTF流122的温度几乎等于最高可用PHTF温度的点。因此，在这种情况下产生的发电站的预期净功率所需的热量不能由IHTF的较小流量提供。由于IHTF流速比“平衡窄点”状况低，所以循环效率对于这种“冷侧窄点”状况稍高(44.97％比44.91％)。然而，假定它代表保持其它功率循环性能要求的可行IHTF流速的限制，则它可以接近仅基于在给定用于该示例应用的其它运行状况下的循环效率的最佳值，但是它不能代表在给定的其它因素下的最佳值，所述其它因素可以包括设备可运行性、检测和运行灵活性。
表7的“热侧窄点”状况表示高的但不是最高的IHTF流速，其可以满足在该50％下调状况下的示例功率循环的所有所需的运行状况。与“冷侧窄点”状况相反，“热侧窄点”状况的较高IHTF流速将IHTF保持在比“冷侧窄点”或“平衡窄点”状况更高的平均温度。结果，“热侧窄点”状况不会达到不能再满足功率循环的所需的运行状况的限制性高流速。相反，当IHTF循环速率增加时，循环效率随着鼓风机(7)需要更多能量而降低。而且，在这些较高的IHTF流速下，残热不能充分地从IHTF流129传递到PCF流152。这导致在此实例配置中盘管169热交换装置的较大冷侧接近，且当与“平衡窄点”或“冷侧窄点”下调状况相比时IHTF流132的较高温度。IHTF流133和134的较高IHTF流速和较高温度导致鼓风机7的较高功率需求，这将估计的循环效率从全负荷下的44.90％降低到具有表7的“平衡窄点”的半负荷下的44.91％到具有“热侧窄点”的44.0％。
可以如前所述调节风门(6)和鼓风机(7)以影响IHTF流速。如表4至7中给出的结果的比较所示，宽范围的IHTF流速是可能的，其可以用于将所需的热量从PHTF传递到PCF，以基于本文公开的技术从发电站产生期望的功率和/或热量。这些研究和比较的令人惊讶和意想不到的结果是，通过调节风门(6)、鼓风机(7)或它们的组合可以确定接近最佳的IHTF流速，以获得热交换装置中的至少一个的热侧窄点和冷侧窄点大约相等或大约相等得加上或减去裕度的IHTF流速。
使用图20的盘管162作为示例，“冷侧窄点”温度等于IHTF流123的温度减去PCF流155的温度，且“热侧窄点”温度等于IHTF流122的温度减去PCF流156的温度。对于此示例，如果冷侧窄点温度小于热侧窄点温度，那么可通过调节风门和/或鼓风机调节来增加IHTF流速。相反，如果冷侧窄点温度高于热侧窄点温度，那么可通过调节风门和/或鼓风机调节来降低IHTF流速。IHTF流量调节可持续直到冷侧窄点和热侧窄点温度平衡为零。
作为以上内容的替代，没有必要或可能甚至不期望将热侧窄点和冷侧窄点温度平衡至零，而是可以使用偏差或温度差设定点，使得可以控制冷侧窄点温度和热侧窄点温度之间的差以保持-50℃、-20℃、-10℃、-5℃、-2℃、-1℃、0℃、1℃、2℃、5℃、10℃、20℃或50℃或发现的提供优势的一些其他值的偏差。该偏差温度可以是固定值，或者是基于发电站的一些运行参数计算或确定的值，所述运行参数例如IHTF流速、PHTF流速、PCF流速、净功率产量或总功率产量、PHTF供应温度、IHTF温度、PCF温度等。
在该示例性配置中，所选的热交换装置是盘管162，其是在PCF进入HP涡轮机之前使PCF过热的热交换装置。其它的热交换装置可用于该控制方法。此外，各个热交换装置的运行状况可以通过平均或其它组合来组合。冷侧窄点和热侧窄点温度已经描述为基于热交换装置的上游或下游的流状况来计算。在本公开中可设想，可以使用不在热交换装置的直接上游或下游的其他温度测量位置。就这些其它温度测量位置至少受本文所述的温度影响以确定冷侧窄点温度和热侧窄点温度来说，还考虑这些温度测量位置来确定冷侧窄点温度和热侧窄点温度以用于所述控制方法的目的。
在前面段落中描述的冷侧窄点和热侧窄点温度之间的差在数值上等于第一温度差和第二温度差之间的差。第一温度差等于在盘管处IHTF的入口温度减去在盘管处IHTF的出口温度(例如，流122的温度减去流123的温度)，第二温度差等于在盘管处PCF的出口温度减去在盘管处PCF的进口温度(例如，流156的温度减去流155的温度)之间的差。实际上，不需要精确地测量或确定盘管的入口和出口处的温度，并且两个不同位置处的IHTF的温度和两个不同位置处的PCF温度可以同样地用于确定或计算所述第一和第二温度差。
现在参考图11，预期IHTF流121的温度可以是与PHTF交换热量的最低温度流。这样，子系统910的设计和运行可以使得流121的温度保持在PHTF的最小可接受运行温度以上，以避免PHTF的局部流动性问题的可能性或概率。因此，可提供足够的PCF提取物(例如，801至807)和足够的盘管(例如，920.1至920.7)以确保流121可在所有正常和预期下调状况期间保持在这样的最小温度设定点以上。此外，在非设计运行状况期间，可使用限制控制方法调节PCF提取速率以保持IHTF流121的所述最小温度。如果图11的流121的温度降到最小可接受值以下，那么这种限制控制方法可将PCF提取率增加到其他控制方法的期望输出之上，所述其他控制方法可旨在用于最有效的PCF提取速率。
进一步参考上文，以及现在参考图17，子系统910还可以包括辅助加热器(1701)和循环泵(1702)。在非设计或不寻常的运行期间，当无法获得PCF提取或无法以足够的流速获得PCF提取以保持IHTF流121高于最小可接受值时，可使用辅助加热器和循环泵来调节流1721的流速、压力和/或温度，从而通过所选择的裕度将流121的温度控制到在最小可接受值或高于最小可接受值的设定点。具体地，如果流121的温度降到设定点以下，则可由1701提供更多的热量。如果流121的温度高于设定点，则可由1701提供较少的热量。在站预热、启动、关闭、旋转备用或IHTF可以与引入到站的PHTF一起循环的其他运行状况期间，可能需要图17的子系统910的这种增强和所描述的控制方法。
现在参考图5和图20，并且使用PHTF流102、IHTF流122和PCF流156作为示例，可以通过调节流102的流速来控制流156的温度。这种调节可以通过调整图5的阀8a至8b中的至少一个或通过本领域技术人员已知的未在图5中示出的其它装置来进行。这些装置可以包括但不限于可调速泵、可调几何泵(adjustable geometry pumps)、多端口阀、可调限流装置和类似装置。
考虑表4中针对全负荷示例给出的结果，在流102温度为600℃、流107温度为500℃、流122温度为570℃和流156温度为550℃的情况下，流102的质量流量可以为约3687T/h。如果在热交换器有效面积固定的情况下，仅流102的流速增加5％，则流102保持在600℃，流107增加至504.4℃，流122增加至570.9℃，流156增加至551.0℃。相反，如果仅流102的流速降低5％，则流102保持在600℃，流107降低至495.4℃，流122降低至569.0℃，流156降低至548.9℃。这样，通过调节到PHTF至IHTF传热装置(例如，在该示例中为盘管161)的PHTF的质量流量，可直接控制到HP涡轮机的PCF流的温度。在其它参数保持恒定的情况下，增加到盘管(例如盘管161)的PHTF的部分的流速将倾向于增加相关IHTF流(例如在该示例中的流122)的温度，这又将导致相关PCF流(例如在该示例中的流156)的温度也增加。相反，降低到相同盘管的PHTF的该部分的流速将倾向于降低相关IHTF和PCF流的温度。
以类似的方式，可以通过调节其它PHTF流(例如，图20中的流103和/或104)的流速来类似地控制其它PCF流的温度。这种控制方案的最简单形式可以测量将要控制的相关PCF流的温度，并使用PID(比例-积分-微分)控制器来调节PHTF流速，以实现期望设定点状况。另一选择是可测量并控制相关IHTF流的温度至期望温度设定点，且接着调节IHTF设定点直到PCF流已达到期望温度。这种控制方案可以调节一个PHTF流的流速以达到一个IHTF流或一个PCF流的温度设定点状况，并调节另一个PHTF流的流速以达到另一个IHTF流或另一个PCF流的温度设定点，并以类似的方式扩展用于更多的PHTF、IHTF和/或PCF流。
可以想象，各个PHTF流速的调节可能会影响流的温度，而不是所述相关的PCF或IHTF流温度。也就是说，调节单个PHTF流速可能会影响PCF或IHTF流温度中的一个以上。因此，可以更好地使用多变量控制系统。这样的多变量控制系统可以被调节以补偿每个PHTF流速调节和所得到的IHTF和/或PCF流温度之间的相互作用，使得各个温度设定点中的每一个均可以以最小的相互作用同时或同步地实现。
发电站中的涡轮机的控制和保护系统在发电工业中是公知的，并且不是本公开的主题。参照图20，通常，这种控制系统调节阀(例如示出为阀10a、10b和10c的那些阀)，用于调节到涡轮机的每一级的PCF流量，以满足期望的发电需要并保持发电机与本地电网频率的同步。这可以被称为负荷跟踪，并且通常被实现为闭环控制系统。
另外，保护系统可用于通过从闭环控制系统转换到开环控制系统以将10a、10b和10c中的至少一个调节限定的(proscribed)量来防止由于突然甩负荷而导致的涡轮发电机系统的超速。此外，还可要求涡轮机控制系统通过再次转换到开环控制系统以进行类似的阀调节来响应电网不稳定性和/或故障。这种不稳定性可以包括欠频事件、过频事件、线路间故障、线路接地故障和三相故障中的至少一个。
这种涡轮机控制和保护系统以及这些系统对各个PCF流的流量和运行状况的影响是正常的和预期的，并且发电站的其余部分可以被设计成以合理的方式响应。这样，除了前面描述的IHTF流速和PHTF流速的反馈控制之外，前馈或开环控制系统也可以合并到整个控制系统中。当PCL的状况和PCF的状况变化比由单独的反馈系统所能适应的情况快时，这种前馈或开环控制系统可以用于与前述反馈系统组合调节IHTF的流速和PHTF的流速。例如，如果涡轮发电机系统突然下降大百分比的负荷以响应外部电网状况或断路器从外部电网断开，则涡轮机功率和PCF流速可响应于该突然扰动而突然下降。用于IHTF和PHTF流量控制的前馈或开环控制系统可以与PCF流速和涡轮机级功率中的至少一个成比例地使这些中的每一个的流速倾斜。这种前馈或开环控制的作用可以被限制到短时间，并且在扰动已经衰退之后正常的反馈控制可以返回至卓越。
本公开还包括以下编号的实施例中的任何一个或更多个：
1.一种用于产生功率的系统，包括：a)初级传热回路，其中所述初级传热回路包括初级传热流体、高值热量源和至少一个传热装置；所述初级传热流体具有流速、温度和压力；所述至少一个传热装置用于将热量从所述高值热量源传递到所述初级传热流体；b)中间传热回路，其中所述中间传热回路包括中间传热流体、至少一个初级传热装置和至少一个热量主要传递装置；所述中间传热流体具有流速；所述至少一个初级传热装置用于将热量从所述初级传热流体的至少第一部分传递至所述中间传热流体；所述至少一个热量主要传递装置用于传递来自所述初级传热流体的至少第二部分的热量；c)功率循环回路，其中所述功率循环回路包括功率循环流体，循环风扇、鼓风机、压缩机和/或泵中的至少一个，至少一个涡轮机级，至少两个功率循环传热装置，以及至少一个第三传热装置；所述功率循环流体具有流速；所述至少一个涡轮机级用于将所述功率循环流体的热量或焓转换成有用功或功率；所述至少两个功率循环传热装置用于传递来自所述中间传热流体的热量以增加所述功率循环流体的温度或焓；所述至少一个第三传热装置用于将来自所述功率循环流体的残热排出到外部系统；d)所述至少两个初级传热装置和所述至少两个功率循环传热装置的顺序，以将热量从所述初级传热流体传递到所述功率循环流体，使得所述中间传热流体首先通过将至少一些热量从所述初级传热流体的所述第一部分传递到所述中间传热流体而升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体而降低温度，然后所述中间传热流体通过传递来自所述初级传热流体的所述第二部分的至少一些热量而再次升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体而再次降低温度；e)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为将所述初级传热流体的至少第一部分和第二部分返回至所述高值热量源；f)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为将功率循环流体的至少一部分引导到涡轮机级以产生有用功或功率并且将所述功率循环流体引导到第三热交换装置；以及g)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为将功率循环流体从第三热交换装置返回到所述至少两个功率循环传热装置。
2.根据实施例1所述的系统，其中，所述初级传热流体包括熔盐、传热油、氢气、惰性气体、液态金属或烃流体。
3.根据实施例1或2所述的系统，其中，所述中间传热流体包括水、蒸汽、空气、空气的任何组分或烃流体。
4.根据实施例1至3中任一项所述的系统，其中，所述功率循环流体包括水，蒸汽，空气，加湿的空气，包括但不限于氮气、氩气、氦气和二氧化碳的空气的任何组分，和/或烃流体。
5.根据实施例1至4中任一项所述的系统，其中，所述中间传热流体是再循环的。
6.根据实施例1至5中任一项所述的系统，其中，所述中间传热回路包括鼓风机、压缩机或风扇以使所述中间传热流体再循环。
7.根据实施例1至6中任一项所述的系统，其中，所述鼓风机、压缩机或风扇包括可调节的运行速度。
8.根据实施例1至7中任一项所述的系统，其中，所述鼓风机、压缩机或风扇包括可调节的入口导向叶片、可调节的静子叶片或可调节的旋转叶片。
9.根据实施例1至8中任一项所述的系统，其中，所述中间传热回路包括被配置为允许调节所述中间传热流体的流速的风门。
10.根据实施例1至9中任一项所述的系统，其中，所述中间传热回路布置有热竖直管段或部段和冷竖直管段或部段，所述热竖直管段或部段和所述冷竖直管段或部段被配置为至少引起所述中间传热流体的一些自然循环。
11.根据实施例1至10中任一项所述的系统，其中，通过以下中的至少一项来调节所述中间传热流体的流速：a)改变运行速度；b)改变入口导向叶片的位置；c)改变静子叶片的位置；d)改变鼓风机、压缩机或风扇的旋转叶片的位置；以及e)改变风门的位置。
12.根据实施例1至11中任一项所述的系统，其中，所述初级传热装置中的至少一个或所述功率循环传热装置中的至少一个均包括用于测量或确定所述传热装置的冷侧上的流的温度差和所述传热装置的热侧上的流的温度差的装置。
13.根据实施例1至12中任一项所述的系统，其中，调节所述中间传热流体的流速，直到冷侧流的温度差近似等于热侧流的温度差加上或减去温度裕度设定点。
14.根据实施例1至13中任一项所述的系统，其中，温度裕量设定点近似等于零。
15.根据实施例1至14中任一项所述的系统，其中，温度裕量设定点是选自-50℃和+50℃之间的固定值。
16.根据实施例1至15中任一项所述的系统，其中，能够至少部分地基于初级传热流体流速、中间传热流体流速、功率循环流体流速、所产生的净功率和/或所产生的总功率中的至少一个来调节温度裕度设定点。
17.根据实施例1至16中任一项所述的系统，其中，外部系统包括大气空气、冷却塔和/或外部热用户，所述外部热用户包括但不限于区域供热系统和加工站。
18.根据实施例1至17中任一项所述的系统，其中，响应于所述功率循环流体流速和所述涡轮机级的功率的有用功中的至少一个的快速改变而进一步调节所述中间传热流体的流速，并且这种进一步调节是短暂的并在一段时间之后恢复到由实施例13的系统所确定的调节。
19.根据实施例1至18中任一项所述的系统，其中，所述功率循环回路包括用于测量或确定至少一个功率循环流体流的温度的装置，以及其中，所述初级传热回路包括用于调节至少一个初级传热流体流的流速的装置。
20.根据实施例1至19中任一项所述的系统，其中，调节至少一个初级传热流体的流速，直到至少一个功率循环流体流的温度近似等于至少一个功率循环流体设定点温度。
21.根据实施例1至20中任一项所述的系统，其中，所述中间传热回路包括测量或确定至少一个中间传热流体流的温度的装置。
22.根据实施例1至21中任一项所述的系统，其中，调节至少一个初级传热流体流的流速，直到至少一个中间传热流体流的温度近似等于至少一个中间传热流体设定点。
23.根据实施例1至22中任一项所述的系统，其中，调节至少一个中间传热流体设定点，直到至少一个功率循环流体流的温度近似等于至少一个功率循环流体设定点温度。
24.根据实施例1至23中任一项所述的系统，其中，用于产生功率的系统包括多变量控制系统，所述多变量控制系统用于调节初级传热流体流的各个部分的流速，直到各个中间传热流体流的温度和/或各个功率循环流体流的温度各自近似等于这些流中的每一个所期望的设定点温度。
25.根据实施例1至24中任一项所述的系统，其中，所述中间传热回路包括用于针对至少一个位置测量或确定中间传热回路的压力的装置。
26.根据实施例1至25中任一项所述的系统，其中，所述中间传热回路包括用于从外部源或水库添加中间传热流体或将中间传热流体去除到外部源或水库的装置。
27.根据实施例1至26中任一项所述的系统，其中，所述中间传热流体被添加到所述中间传热回路或从所述中间传热回路去除，直到所述中间传热回路的所述压力近似等于中间传热回路压力设定点。
28.根据实施例1至27中任一项所述的系统，其中，所述中间传热回路包括鼓风机、压缩机或风扇，以使所述中间传热流体循环，所述中间传热流体大体上是环境空气并且所述中间传热流体大体上是不再循环的。
29.根据实施例1至28中任一项所述的系统，其中，所述中间传热流体大体上是环境空气，并且所述中间传热流体大体上是不再循环的。
30.根据实施例1至29中任一项所述的系统，其中，所述至少一个涡轮机级包括功率循环流体提取端口，所述功率循环流体提取端口用于去除处于流速、压力和温度的所述功率循环流体的至少第一部分和处于流速、另一压力和另一温度的所述功率循环流体的至少第二部分。
31.根据实施例1至30中任一项所述的系统，其中，所述功率循环流体的至少第一部分和第二部分被引入到中间传热流体预热器以加热所述中间传热流体，从而冷却所述功率循环流体的至少第一部分和第二部分。
32.根据实施例1至31中任一项所述的系统，其中，所述功率循环流体的至少第一部分和第二部分在冷却之后被返回到所述功率循环回路。
33.根据实施例1至32中任一项所述的系统，其中，所述初级传热回路包括存储罐。
34.根据实施例1至33中任一项所述的系统，其中，中间传热流体循环速率被控制在较低速率和/或独立的传热回路，所述独立传热回路从功率循环区域捕获热量并在熔盐被控制之前将附加的热量提供至中间传热回路，以允许与仅调节熔盐速率和BFW/蒸汽流速相比更低且更稳定的下调运行。
35.一种控制系统，包括：a)初级传热回路，其中所述初级传热回路包括初级传热流体、高值热量源、至少一个传热装置、将所述总流速分成至少两个各自具有单独流速的部分的装置、和调节所述至少两个部分的第一部分的流速与第二部分的流速的装置；所述初级传热流体具有总流速、温度和压力；所述至少一个传热装置用于将热量从所述高值热量源传递到所述初级传热流体；b)中间传热回路，其中所述中间传热回路包括中间传热流体、至少一个初级传热装置、至少一个热量主要传递装置、调节所述中间传热流体的流速的装置、和测量或确定所述中间传热流体在至少两个位置处的温度的装置；所述中间传热流体具有流速；所述至少一个初级传热装置用于将热量从所述初级传热流体的至少第一部分传递至所述中间传热流体；所述至少一个热量主要传递装置用于传递来自所述初级传热流体的至少第二部分的热量；c)功率循环回路，其中所述功率循环回路包括功率循环流体，循环风扇、鼓风机、压缩机和/或泵中的至少一个，至少一个涡轮机级，至少两个功率循环传热装置，至少一个第三传热装置，以及用于测量或确定所述功率循环流体的至少两个位置的温度的装置；所述功率循环流体具有流速；所述至少一个涡轮机级用于将所述功率循环流体的热量或焓转换成有用功或功率；所述至少两个功率循环传热装置用于传递来自所述中间传热流体的热量以增加所述功率循环流体的温度或焓；所述至少一个第三传热装置用于将来自所述功率循环流体的残热排出到外部系统；d)所述至少两个初级传热装置和所述至少两个功率循环传热装置的顺序，以将热量从所述初级传热流体传递到所述功率循环流体，使得所述中间传热流体首先通过将至少一些热量从所述初级传热流体的所述第一部分传递到所述中间传热流体而升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体而降低温度，然后所述中间传热流体通过传递来自所述初级传热流体的所述第二部分的至少一些热量而再次升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体而再次降低温度；e)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为使所述初级传热流体的至少第一部分和第二部分返回至所述高值热量源；f)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为将功率循环流体的至少一部分引导到涡轮机级以产生有用功或功率并且将所述功率循环流体引导到第三热交换装置；g)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为将功率循环流体从第三热交换装置返回到所述至少两个功率循环传热装置；h)用于调节所述初级传热流体的所述第一部分的流速以在一个功率循环流体位置处达到期望的温度设定点状况的装置；以及i)用于调节初级传热流体的第二部分的流速以在另一功率循环流体位置处达到期望的温度设定点状况的装置。
36.根据实施例35的所述系统，其中，调节所述初级传热流体的第一部分和第二部分的流速的装置被结合到多变量控制器中，所述多变量控制器补偿所述初级传热流体的第一部分和第二部分的流速与所述功率循环流体温度之间的相互作用。
37.根据实施例35或36所述的系统，其中，所述初级传热流体的总流速被分成多于两个部分，并提供用于单独地调节每个部分的流速的装置，从而针对多于两个功率循环流体位置达到期望的温度设定点。
38.根据实施例35至37中任一项所述的系统，其中，用于调节所述初级传热流体总流速的多于两个部分的流速的装置被结合到多变量控制器中，所述多变量控制器补偿所述初级传热流体的多于两个部分的流速与所述功率循环流体温度之间的相互作用。
39.一种控制系统，包括：a)初级传热回路，其中所述初级传热回路包括初级传热流体、高值热量源、至少一个传热装置、将所述总流速分成至少两个各自具有单独流速的部分的装置、和调节所述至少两个部分的第一部分的流速与第二部分的流速的装置；所述初级传热流体具有总流速、温度和压力；所述至少一个传热装置用于将热量从所述高值热量源传递到所述初级传热流体；b)中间传热回路，其中所述中间传热回路包括中间传热流体、至少一个初级传热装置、至少一个热量主要传递装置、调节所述中间传热流体的流速的装置、和测量或确定所述中间传热流体在至少第一位置和第二位置处的温度的装置；所述中间传热流体具有流速；所述至少一个初级传热装置用于将热量从所述初级传热流体的至少第一部分传递至所述中间传热流体；所述至少一个热量主要传递装置用于传递来自所述初级传热流体的至少第二部分的热量；c)功率循环回路，其中所述功率循环回路包括功率循环流体，循环风扇、鼓风机、压缩机和/或泵中的至少一个，至少一个涡轮机级，至少两个功率循环传热装置，至少一个第三传热装置，以及用于测量或确定所述功率循环流体的至少第一位置和第二位置处的温度的装置；所述功率循环流体具有流速；所述至少一个涡轮机级用于将所述功率循环流体的热量或焓转换成有用功或功率；所述至少两个功率循环传热装置用于传递来自所述中间传热流体的热量以增加所述功率循环流体的温度或焓；所述至少一个第三传热装置用于将来自所述功率循环流体的残热排出到外部系统；d)所述至少两个初级传热装置和所述至少两个功率循环传热装置的顺序，以将热量从所述初级传热流体传递到所述功率循环流体，使得所述中间传热流体首先通过将至少一些热量从所述初级传热流体的所述第一部分传递到所述中间传热流体而升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体而降低温度，然后所述中间传热流体通过传递来自所述初级传热流体的所述第二部分的至少一些热量而再次升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体而再次降低温度；e)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为使所述初级传热流体的至少第一部分和第二部分返回至所述高值热量源；f)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为将功率循环流体的至少一部分引导到涡轮机级以产生有用功或功率并且将该功率循环流体引导到第三热交换装置；g)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为使功率循环流体从第三热交换装置返回到所述至少两个功率循环传热装置；h)用于确定第一位置和第二位置处的中间传热流体之间的第一温度差以及第一位置和第二位置处的功率循环流体之间的第二温度差的装置或计算系统；以及i)用于调节中间传热流体的流速以达到所述第一温度差与第二温度差之间的期望温度差设定点的装置。
40.根据实施例39所述的控制系统，其中，所述温度差设定点基于所述发电站的至少一个运行参数来调节，所述至少一个运行参数包括所述中间传热流体流速、初级传热流体流速、功率循环流体流速、初级传热流体温度、中间传热流体温度、功率循环流体温度、产生的净功率和/或产生的总功率中的至少一个。
41.一种控制系统，包括：a)初级传热回路，其中所述初级传热回路包括初级传热流体、高值热量源以及至少一个传热装置；所述初级传热流体具有流速、温度和压力；所述至少一个传热装置用于将热量从所述高值热量源传递到所述初级传热流体；b)中间传热回路，其中所述中间传热回路包括中间传热流体、至少一个初级传热装置以及至少一个热量主要传递装置；所述中间传热流体具有流速；所述至少一个初级传热装置用于将热量从所述初级传热流体的至少第一部分传递至所述中间传热流体；所述至少一个热量主要传递装置用于传递来自所述初级传热流体的至少第二部分的热量；c)功率循环回路，其中所述功率循环回路包括功率循环流体，循环风扇、鼓风机、压缩机和/或泵中的至少一个，至少一个涡轮机级，至少两个功率循环传热装置，以及至少一个第三传热装置；所述功率循环流体具有流速；所述至少一个涡轮机级用于将所述功率循环流体的热量或焓转换成有用功或功率；所述至少两个功率循环传热装置用于传递来自所述中间传热流体的热量以增加所述功率循环流体的温度或焓；所述至少一个第三传热装置用于将来自所述功率循环流体的残热排出到外部系统；d)所述至少两个初级传热装置和所述至少两个功率循环传热装置的顺序，以将热量从所述初级传热流体传递到所述功率循环流体，使得所述中间传热流体首先通过将至少一些热量从所述初级传热流体的所述第一部分传递到所述中间传热流体而升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体而降低温度，然后所述中间传热流体通过传递来自所述初级传热流体的所述第二部分的至少一些热量而再次升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体而再次降低温度；e)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为使所述初级传热流体的至少第一部分和第二部分返回至所述高值热量源；f)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为将功率循环流体的至少一部分引导到涡轮机级以产生有用功或功率并且将该功率循环流体引导到第三热交换装置；g)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为使功率循环流体从第三热交换装置返回到所述至少两个功率循环传热装置；h)涡轮机级，所述涡轮机级包括功率循环流体提取端口，所述功率循环流体提取端口用于提取处于流速、压力和温度下的功率循环流体的至少第一部分以及处于流速、另一压力和另一温度下的功率循环流体的至少第二部分；i)中间传热流体预热器，所述中间传热流体预热器使用所提取的功率循环流体的第一部分和第二部分来加热中间传热流体，并因此冷却功率循环流体的至少第一部分和第二部分；以及j)调节所提取的功率循环流体的第一部分和第二部分中的至少一个的流速以将中间传热流体的温度保持在最小温度设定点处或保持在最小温度设定点以上的装置。
42.一种控制系统，包括：a)初级传热回路，其中，所述初级传热回路包括初级传热流体、高值热量源以及至少一个传热装置；所述初级传热流体具有流速、温度和压力；所述至少一个传热装置用于将热量从所述高值热量源传递到所述初级传热流体；b)中间传热回路，其中，所述中间传热回路包括中间传热流体、至少一个初级传热装置和至少一个热量主要传递装置；所述中间传热流体具有流速；所述至少一个初级传热装置用于将热量从所述初级传热流体的至少第一部分传递至所述中间传热流体；所述至少一个热量主要传递装置用于传递来自所述初级传热流体的至少第二部分的热量；c)功率循环回路，其中所述功率循环回路包括功率循环流体，循环风扇、鼓风机、压缩机和/或泵中的至少一个，至少一个涡轮机级，至少两个功率循环传热装置，以及至少一个第三传热装置；所述功率循环流体具有流速；所述至少一个涡轮机级用于将所述功率循环流体的热量或焓转换成有用功或功率；所述至少两个功率循环传热装置用于传递来自所述中间传热流体的热量以增加所述功率循环流体的温度或焓；所述至少一个第三传热装置用于将来自所述功率循环流体的残热排出到外部系统；d)所述至少两个初级传热装置和所述至少两个功率循环传热装置的顺序，以将热量从所述初级传热流体传递到所述功率循环流体，使得所述中间传热流体首先通过将至少一些热量从所述初级传热流体的所述第一部分传递到所述中间传热流体而升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体而降低温度，然后所述中间传热流体通过传递来自所述初级传热流体的所述第二部分的至少一些热量而再次升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体而再次降低温度；e)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为使所述初级传热流体的至少第一部分和第二部分返回至所述高值热量源；f)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为将功率循环流体的至少一部分引导到涡轮机级以产生有用功或功率并且将该功率循环流体引导到第三热交换装置；g)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为使功率循环流体从第三热交换装置返回到所述至少两个功率循环传热装置；h)发电机，所述发电机与所述涡轮机级机械地连接以产生电功率，使得所述电功率被传输到消耗所述电功率的电网；i)用于检测电网的不稳定性、断开断路器事件和涡轮机级超速事件中的至少一个，从而引起涡轮机级和发电机通过快速改变所产生的负荷以及功率循环流体的流速来响应的装置；以及j)通过与功率循环流体流速和涡轮机级或发电机功率中的至少一个近似成比例地快速改变中间传热流体流速和初级传热流体流速中的至少一个来响应涡轮机级和发电机的负荷以及功率循环流体的流速的快速改变的装置。
43.一种控制系统，包括：a)初级传热回路，其中所述初级传热回路包括初级传热流体、高值热量源和至少一个传热装置，所述初级传热流体具有流速、温度和压力；所述至少一个传热装置用于将热量从所述高值热量源传递到所述初级传热流体；b)中间传热回路，其中所述中间传热回路包括中间传热流体、至少一个初级传热装置和至少一个热量主要传递装置，所述中间传热流体具有流速；所述至少一个初级传热装置用于将热量从所述初级传热流体的至少第一部分传递至所述中间传热流体；所述至少一个热量主要传递装置用于传递来自所述初级传热流体的至少第二部分的热量；c)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为使所述初级传热流体的至少第一部分和第二部分返回至所述高值热量源；d)功率循环回路，所述功率循环回路包括功率循环流体，循环风扇、鼓风机、压缩机和/或泵中的至少一个；所述功率循环流体具有流速；e)加热装置，所述加热装置用于加热具有流速和温度的所述功率循环流体的至少第一部分；f)中间传热流体预热器，所述中间传热流体预热器使用所述功率循环流体的至少第一部分来加热所述中间传热流体并冷却所述功率循环流体的至少第一部分；g)通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为将所述功率循环流体的至少第一部分返回到所述加热装置；以及h)用于调节功率循环流体的至少第一部分的流速、压力和温度中的至少一个以将中间传热流体的温度保持在最小温度设定点处或保持在最小温度设定点之上的装置。
44.一种用于产生功率的方法，包括：a)通过将具有流速的初级传热流体循环至高值热量源来加热所述初级传热流体；b)将所述初级传热流体至少分成具有第一流速的第一部分和具有第二流速的第二部分；c)使具有流速的中间传热流体在中间传热回路内循环；d)使具有流速和高压的功率循环流体在功率循环回路内循环；e)通过传递来自所述初级传热流体的所述第一部分的热量来加热所述中间传热流体；f)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第一部分加热之后，通过传递来自中间传热流体的热量来加热高压功率循环流体的至少一部分；g)在高压功率循环流体的至少一部分已经被中间传热流体加热之后，将所述高压功率循环流体的至少一部分引入到第一涡轮机级，并且在较低压力下从涡轮机级提取功率循环流体的该部分，使得产生有用功或功率；h)在中间传热流体加热功率循环流体的高压部分之后，通过传递来自初级传热流体的第二部分的热量来加热中间传热流体；i)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第二部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来加热低压功率循环流体的至少一部分；j)在低压功率循环流体的至少一部分已经被中间传热流体加热之后，将所述低压功率循环流体的至少一部分引入到第二涡轮机级，并且在极低压力下提取功率循环流体的该部分，使得产生有用功或功率；k)将极低压力功率循环流体引入热交换装置以将残热排出到外部系统；以及l)通过使用可包括泵、压缩机或鼓风机的装置对功率循环流体进行再加压和再循环。
45.根据实施例44所述的方法，还包括在功率循环流体被再加压之后，通过将热量传递至功率循环流体来冷却中间传热流体，从而预热功率循环流体。
46.根据实施例44或45所述的方法，还包括再循环所述中间传热流体。
47.根据实施例44至46中任一项所述的方法，还包括再循环所述初级传热流体。
48.根据实施例44至47中任一项所述的方法，还包括从所述第一涡轮机级和/或第二涡轮机级提取所述功率循环流体的至少两个部分并将所述功率循环流体的所述至少两个部分引导至中间传热流体预热器，从而加热所述中间传热流体并冷却所述功率循环流体的所述至少两个部分。
49.根据实施例44至48中任一项所述的方法，还包括对功率循环流体的所述至少两个部分进行再加压和再循环。
50.根据实施例44至49中任一项所述的方法，其中，中间传热流体通过鼓风机、压缩机或风扇进行再循环。
51.根据实施例44至50中任一项所述的方法，还包括通过调节中间传热回路中的风门的位置，通过调节鼓风机、压缩机或风扇的运行速度和/或通过调节鼓风机、压缩机或风扇的入口导向叶片、静子叶片或旋转叶片中的至少一个的位置、开度或角度来调节中间传热流体的流速。
52.根据实施例44至51中任一项所述的方法，其中，通过中间传热流体在中间传热回路的不同管段或部段内的浮力差来使中间传热流体至少部分地再循环。
53.根据实施例44至52中任一项所述的方法，其中，通过鼓风机、压缩机或风扇使所述中间传热流体至少部分地再循环。
54.根据实施例44至53中任一项所述的方法，还包括通过调节中间传热回路中的风门的位置，通过调节鼓风机、压缩机或风扇的运行速度和/或通过调节鼓风机、压缩机或风扇的入口导向叶片、静子叶片或旋转叶片中的至少一个的位置、开度或角度来调节中间传热流体的流速。
55.根据实施例44至54中任一项所述的方法，其中，所述初级传热流体包含熔盐、传热油、氢气、惰性气体、液态金属或烃流体。
56.根据实施例44至55中任一项的所述方法，其中，中间传热流体包括水、蒸汽、空气、空气的任何组分或烃流体。
57.根据实施例44至56中任一项所述的方法，其中，功率循环流体包括水、蒸汽、空气、空气的任何组分、超临界二氧化碳或烃流体。
58.根据实施例44至57中任一项所述的方法，还包括在两个位置处测量或确定中间传热流体的温度以及在两个位置处测量或确定功率循环流体的温度。
59.根据实施例44至58中任一项所述的方法，还包括至少部分地基于中间传热流体和功率循环流体的温度来调节中间传热流体的流速。
60.根据实施例44至59中任一项所述的方法，还包括计算两个中间传热流体位置之间的温度下降与两个功率循环流体位置之间的温度上升之间的差，并调节中间传热流体的流速直到所述差近似等于设定点。
61.根据实施例44至60中任一项所述的方法，其中，设定点近似等于零。
62.根据实施例44至61中任一项所述的方法，其中，所述设定点为选自-50℃至50℃的固定值。
63.根据实施例44至62中任一项所述的方法，还包括至少部分地基于初级传热流体、中间传热流体和功率循环流体中的至少一个的流速来调节设定点。
64.根据实施例44至63中任一项所述的方法，其中，所述外部系统包括大气空气、冷却塔、加工站和/或区域供热系统中的至少一种。
65.根据实施例44至64中任一项所述的方法，还包括响应于功率循环流体流速和涡轮机级有用功或发电中的至少一项的快速改变来调节中间传热流体的流速，其中，这种进一步调节是短暂的并且在一段时间之后恢复至由实施例60所确定的调节。
66.根据实施例44至65中任一项所述的方法，还包括测量或确定至少一个功率循环流体流的温度，并且还包括调节所述初级传热流体的至少一部分的流速。
67.根据实施例44至66中任一项所述的方法，还包括调节所述初级传热流体的至少一部分的流速，直到至少一个功率循环流体流的温度近似等于至少一个功率循环流体设定点温度。
68.根据实施例44至67中任一项所述的方法，还包括测量或确定至少两个功率循环流体流的温度，还包括调节初级传热流体的至少两个部分的流速。
69.根据实施例44至68中任一项所述的方法，还包括使用多变量控制系统调节所述初级传热流体的各部分的流速以同时调节所述流速，直到所有功率循环流体流的温度近似等于每个功率循环流体流的设定点温度。
70.根据实施例44至69中任一项所述的方法，还包括测量或确定至少一个位置的中间传热回路的压力。
71.根据实施例44至70中任一项所述的方法，其中，提供有从外部源或水库添加中间传热流体或将中间传热流体去除到外部源或水库的装置。
72.根据实施例44至71中任一项所述的方法，还包括将中间传热流体添加到中间传热回路或从中间传热回路去除中间传热流体，直到所述压力近似等于中间传热回路压力设定点。
73.根据实施例44至72中任一项所述的方法，其中，所述中间传热回路包括鼓风机、压缩机或风扇以循环中间传热流体，所述中间传热流体大体上是环境空气，并且所述中间传热流体大体上是不再循环的。
74.根据实施例44至73中任一项所述的方法，其中，中间传热流体大体上是环境空气，并且中间传热流体大体上是不再循环的。
75.根据实施例44至74中任一项所述的方法，其中，初级传热回路包括存储罐。
76.一种控制发电系统的方法，包括：a)通过将具有流速的初级传热流体循环至高值热量源来加热所述初级传热流体；b)将所述初级传热流体至少分成具有第一流速的第一部分和具有第二流速的第二部分；c)使具有流速的中间传热流体在中间传热回路内循环；d)使具有流速和高压的功率循环流体在功率循环回路内循环；e)通过传递来自所述初级传热流体的所述第一部分的热量来加热所述中间传热流体；f)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第一部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来将高压功率循环流体的至少一部分加热至第一温度设定点；g)在高压功率循环流体的至少一部分已经被中间传热流体加热之后，将所述高压功率循环流体的至少一部分引入到第一涡轮机级，并且在较低压力下从涡轮机级提取功率循环流体的该部分，使得产生有用功或功率；h)在中间传热流体加热功率循环流体的高压部分之后，通过传递来自初级传热流体的第二部分的热量来加热中间传热流体；i)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第二部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来将低压功率循环流体的至少一部分加热至第二温度设定点；j)在低压功率循环流体的至少一部分已经被中间传热流体加热之后，将所述低压功率循环流体的至少一部分引入到第二涡轮机级，并且在极低压力下提取功率循环流体的该部分，使得产生有用功或功率；k)将极低压力功率循环流体引入热交换装置以将残热排出到外部系统；l)通过使用可包括泵、压缩机或鼓风机的装置对功率循环流体进行再加压和再循环；m)调节所述初级传热流体的所述第一部分的流速以在一个功率循环流体位置处达到第一温度设定点状况；以及n)调节初级传热流体的第二部分的流速以在另一个功率循环流体位置处达到第二温度设定点状况。
77.根据实施例76所述的方法，还使用多变量控制器调节初级传热流体的第一部分和第二部分的流速，该多变量控制器补偿初级传热流体的第一部分和第二部分的流速与功率循环流体温度之间的相互作用。
78.根据实施例76或77所述的方法，其中，所述初级传热流体流速被分成多于两个部分，并且还包括单独地调节每个部分的流速以达到多于两个功率循环流体位置的期望温度设定点。
79.根据实施例76至78中任一项所述的方法，还包括使用多变量控制器调节所述初级传热流体总流速的多于两个部分的流速，所述多变量控制器补偿所述初级传热流体的所述多于两个部分的流速与所述功率循环流体温度之间的相互作用。
80.一种控制发电系统的方法，包括：a)通过将具有流速的初级传热流体循环至高值热量源来加热所述初级传热流体；b)将所述初级传热流体至少分成具有第一流速的第一部分和具有第二流速的第二部分；c)使具有流速的中间传热流体在中间传热回路内循环；d)使具有流速和高压的功率循环流体在功率循环回路内循环；e)通过传递来自所述初级传热流体的所述第一部分的热量来加热所述中间传热流体；f)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第一部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来将高压功率循环流体的至少一部分加热至第一温度设定点；g)在高压功率循环流体的至少一部分已经被中间传热流体加热之后，将所述高压功率循环流体的至少一部分引入到第一涡轮机级，并且在较低压力下从涡轮机级提取功率循环流体的该部分，使得产生有用功或功率；h)在中间传热流体加热功率循环流体的高压部分之后，通过传递来自初级传热流体的第二部分的热量来加热中间传热流体；i)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第二部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来将低压功率循环流体的至少一部分加热至第二温度设定点；j)在低压功率循环流体的至少一部分已经被中间传热流体加热之后，将所述低压功率循环流体的至少一部分引入到第二涡轮机级，并且在极低压力下提取功率循环流体的该部分，使得产生有用功或功率；k)将极低压力功率循环流体引入热交换装置以将残热排出到外部系统；l)通过使用可包括泵、压缩机或鼓风机的装置对功率循环流体进行再加压和再循环；m)计算或确定在第一位置和第二位置处的中间传热流体之间的第一温度差和在第一位置和第二位置处的功率循环流体之间的第二温度差；以及n)调节中间传热流体的流速，以在所述第一温度差和第二温度差之间达到期望的温度差设定点。
81.根据实施例80所述的方法，还包括至少基于发电站的运行参数来调节温度差设定点，所述运行参数包括中间传热流体流速、初级传热流体流速、功率循环流体流速、初级传热流体温度、中间传热流体温度、功率循环流体温度、产生的净功率和/或产生的总功率中的至少一个。
82.一种控制发电系统的方法，包括：a)通过将具有流速的初级传热流体循环至高值热量源来加热所述初级传热流体；b)将所述初级传热流体至少分成具有第一流速的第一部分和具有第二流速的第二部分；c)使具有流速的中间传热流体在中间传热回路内循环；d)使具有流速和高压的功率循环流体在功率循环回路内循环；e)通过传递来自所述初级传热流体的所述第一部分的热量来加热所述中间传热流体；f)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第一部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来将高压功率循环流体的至少一部分加热至第一温度设定点；g)在高压功率循环流体的至少一部分已经被中间传热流体加热之后，将所述高压功率循环流体的至少一部分引入到第一涡轮机级，并且在较低压力下从涡轮机级提取功率循环流体的该部分，使得产生有用功或功率；h)在中间传热流体加热功率循环流体的高压部分之后，通过传递来自初级传热流体的第二部分的热量来加热中间传热流体；i)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第二部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来将低压功率循环流体的至少一部分加热至第二温度设定点；j)在低压功率循环流体的至少一部分已经被中间传热流体加热之后，将所述低压功率循环流体的至少一部分引入到第二涡轮机级，并且在极低压力下提取功率循环流体的该部分，使得产生有用功或功率；k)将极低压力功率循环流体引入热交换装置以将残热排出到外部系统；l)通过使用可包括泵、压缩机或鼓风机的装置对功率循环流体进行再加压和再循环；m)从涡轮机级提取功率循环流体的至少第一部分和第二部分；n)利用预热器加热中间传热流体，所述预热器使用所提取的功率循环流体的第一部分和第二部分来加热中间传热流体，并因此冷却功率循环流体的至少第一部分和第二部分；以及o)调节所提取的功率循环流体的第一部分和第二部分中的至少一个的流速，以将中间传热流体的温度保持在最小温度设定点处或保持在最小温度设定点之上。
83.一种控制发电系统的方法，包括：a)通过将具有流速的初级传热流体循环至高值热量源来加热所述初级传热流体；b)将所述初级传热流体至少分成具有第一流速的第一部分和具有第二流速的第二部分；c)使具有流速的中间传热流体在中间传热回路内循环；d)使具有流速和高压的功率循环流体在功率循环回路内循环；e)通过传递来自所述初级传热流体的所述第一部分的热量来加热所述中间传热流体；f)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第一部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来将高压功率循环流体的至少一部分加热至第一温度设定点；g)在高压功率循环流体的至少一部分已经被中间传热流体加热之后，将所述高压功率循环流体的至少一部分引入到第一涡轮机级，并且在较低压力下从涡轮机级提取功率循环流体的该部分，使得产生有用功或功率；h)在中间传热流体加热功率循环流体的高压部分之后，通过传递来自初级传热流体的第二部分的热量来加热中间传热流体；i)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第二部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来将低压功率循环流体的至少一部分加热至第二温度设定点；j)在低压功率循环流体的至少一部分已经被中间传热流体加热之后，将所述低压功率循环流体的至少一部分引入到第二涡轮机级，并且在极低压力下提取功率循环流体的该部分，使得产生有用功或功率；k)将极低压力功率循环流体引入热交换装置以将残热排出到外部系统；l)通过使用可包括泵、压缩机或鼓风机的装置对功率循环流体进行再加压和再循环；m)将涡轮机级的有用功或功率转换成电能并且进一步将该电能传输至消耗该电能的电网；n)检测电网的不稳定性、断开断路器事件和涡轮机级超速事件中的至少一个，并且进一步引起涡轮机级和发电机通过快速改变所产生的负荷以及功率循环流体的流速来作出响应；以及o)通过与功率循环流体流速和涡轮机级或发电机功率中的至少一个近似成比例地快速改变中间传热流体流速和初级传热流体流速中的至少一个，来对涡轮机级和发电机的产生的负荷和功率循环流体的流速的快速改变作出响应。
84.一种控制发电系统的方法，包括：a)通过将具有流速的初级传热流体循环至高值热量源来加热所述初级传热流体；b)将所述初级传热流体至少分成具有第一流速的第一部分和具有第二流速的第二部分；c)使具有流速的中间传热流体在中间传热回路内循环；d)使具有流速的功率循环流体在功率循环回路内循环；e)加热具有流速、压力和温度的功率循环流体的至少第一部分；f)通过预热器使用所述功率循环流体的至少第一部分加热所述中间传热流体，并且进一步冷却所述功率循环流体的所述至少第一部分；g)将所述功率循环流体的所述至少第一部分再循环至加热装置；以及h)调节功率循环流体的至少第一部分的流速、压力和/或温度中的至少一个，并且进一步将中间传热流体的温度保持在最小温度设定点处或保持在最小温度设定点之上。
85.一种用于产生功率的系统，包括：初级传热回路，所述初级传热回路包括初级传热流体、高值热量源以及至少一个传热装置，所述初级传热流体具有流速、温度和压力，所述至少一个传热装置用于将热量从所述高值热量源传递到所述初级传热流体；中间传热回路，所述中间传热回路包括中间传热流体、至少一个第一初级传热装置以及至少一个第二热量主要传递装置，所述中间传热流体具有流速，所述至少一个第一初级传热装置用于将热量从所述初级传热流体的至少第一部分传递至所述中间传热流体，所述至少一个第二热量主要传递装置用于将来自初级传热流体的至少第二部分的热量传递至中间传热流体；功率循环回路，所述功率循环回路包括功率循环流体、至少一个压缩装置、至少一个涡轮机级、至少两个功率循环传热装置以及至少一个第三传热装置，所述功率循环流体具有流速，所述至少一个涡轮机级用于将所述功率循环流体的热量或焓转换成有用功或功率，所述至少两个功率循环传热装置用于传递来自所述中间传热流体的热量以增加所述功率循环流体的温度或焓，所述至少一个第三传热装置用于将来自所述功率循环流体的残热排出到外部系统；所述至少一个第一初级传热装置和第二初级传热装置以及至少两个功率循环传热装置的顺序，以将热量从所述初级传热流体传递到所述功率循环流体，使得所述中间传热流体首先通过将至少一些热量从所述初级传热流体的第一部分传递到所述中间传热流体而升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体来降低温度，然后所述中间传热流体通过传递来自所述初级传热流体的所述第二部分的至少一些热量而再次升高温度，然后所述中间传热流体通过将至少一些热量传递到所述功率循环流体而再次降低温度；通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为使所述初级传热流体的至少第一部分和第二部分返回至所述高值热量源；通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为将功率循环流体的至少一部分引导到涡轮机级以产生有用功或功率并且将该功率循环流体引导到第三热交换装置；通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为提取被引导到涡轮机级的所述功率循环流体的至少一部分，并被配置为使用所述功率循环流体的所提取的部分来提高所述中间传热流体的温度；以及通路、管子或导管系统，所述通路、管子或导管系统被配置为将所述功率循环流体从所述第三热交换装置和所述功率循环流体的所提取的部分返回到至少一个压缩装置。
86.根据实施例85所述的系统，其中，所述初级传热流体包含熔盐、传热油、氢气、惰性气体、液态金属或烃流体。
87.根据实施例85或86所述的系统，其中，所述中间传热流体包括水、蒸汽、空气、空气的任何组分或烃流体。
88.根据实施例85至87中任一项所述的系统，其中，所述功率循环流体包括水、蒸汽、空气、加湿的空气、空气的任何组分(包括但不限于氮气、氩气、氦气和二氧化碳)和/或烃流体。
89.根据实施例85至88中任一项所述的系统，其中，所述中间传热流体是再循环的。
90.根据实施例85至89中任一项所述的系统，其中，所述中间传热回路包括鼓风机、压缩机或风扇以使所述中间传热流体再循环。
91.根据实施例85至90中任一项所述的系统，其中，所述鼓风机、压缩机或风扇包括可调节的运行速度。
92.根据实施例85至91中任一项所述的系统，其中，所述鼓风机、压缩机或风扇包括可调节的入口导向叶片、可调节的静子叶片或可调节的旋转叶片。
93.根据实施例85至92中任一项所述的系统，其中，所述中间传热回路包括被配置为允许调节所述中间传热流体的流速的风门。
94.根据实施例85至93中任一项所述的系统，其中，所述中间传热回路被布置成具有热竖直管段或部段和冷竖直管段或部段，所述热竖直管段或部段和冷竖直管段或部段被配置为至少引起所述中间传热流体的一些自然循环。
95.根据实施例85至94中任一项所述的系统，其中，通过以下中的至少一项来调节所述中间传热流体的流速：改变运行速度；改变入口导向叶片的位置；改变静子叶片的位置；改变鼓风机、压缩机或风扇的旋转叶片的位置；以及改变风门的位置。
表1-图9的示例能量平衡和流总结
Figure BDA0002794493220000501
Figure BDA0002794493220000511
Figure BDA0002794493220000521
表2-图14的示例能量平衡和流总结
Figure BDA0002794493220000522
Figure BDA0002794493220000531
Figure BDA0002794493220000541
表3-图19的示例能量平衡和流总结
Figure BDA0002794493220000542
Figure BDA0002794493220000551
表4-图20的示例能量平衡和流总结
Figure BDA0002794493220000561
Figure BDA0002794493220000571
表5–在半功率“平衡窄点”处的图20的示例能量平衡和流总结
Figure BDA0002794493220000581
Figure BDA0002794493220000591
Figure BDA0002794493220000601
表6–在半功率“冷窄点”处的图20的示例能量平衡和流总结
Figure BDA0002794493220000602
Figure BDA0002794493220000611
Figure BDA0002794493220000621
表7–在半功率“热窄点”处的图20的示例能量平衡和流总结
Figure BDA0002794493220000622
Figure BDA0002794493220000631
Figure BDA0002794493220000641
已经使用一组数值上限和一组数值下限描述了某些实施例和特征。应了解，除非另有说明，否则从任何下限到任何上限的范围都是预期的。某些下限、上限和范围出现在以下一项或更多项权利要求中。所有数值都是“约”或“近似”所指示的值，并且考虑了实验误差和本领域普通技术人员将预期的变化。
以上已经定义了各种术语。就权利要求中使用的术语在上文没有定义的程度而言，该术语应当被给予相关领域的技术人员已经给出的、如在至少一个印刷出版物或已发布专利中所反映的该术语的最宽泛的定义。此外，在本申请中引用的所有专利、测试程序、以及其他文件都通过引用而充分结合到本文，只要该公开内容与本申请不矛盾，并且在允许这种结合的所有管辖区域。
虽然前述内容是针对本发明的实施例，但在不脱离本发明基本范围(并且其范围由所附权利要求确定)的情况下，可以设计本发明的其他和进一步的实施例。

Claims (20)

1.一种用于产生功率的方法，包括：
a)提供四个或更多个离散的传热装置，所述四个或更多个离散的传热装置被串联布置并且被限制在容纳壳体内；
b)使中间传热流体循环通过所述壳体并且围绕所述四个或更多个离散的传热装置循环所述中间传热流体；
c)使用外部热量源加热初级传热流体以提供加热后的初级传热流体；
d)使所述加热后的初级传热流体的第一部分循环通过所述壳体内的所述四个或更多个离散的传热装置中的第一离散的传热装置，并且使所述加热后的初级传热流体的第二部分循环通过所述壳体内的所述四个或更多个离散的传热装置中的第二离散的传热装置，由此所述中间传热流体被来自所述第一离散的传热装置和所述第二离散的传热装置两者的所述加热后的初级传热流体间接加热；
e)使功率循环流体的至少一部分循环通过所述壳体内的所述四个或更多个离散的传热装置中的第三离散的传热装置，并且使所述功率循环流体的所述至少一部分循环通过所述壳体内的所述四个或更多个离散的传热装置中的第四离散的传热装置，以提供加热后的功率循环流体，由此所述功率循环流体在所述第三离散的传热装置和所述第四离散的传热装置内被所述中间传热流体间接加热；以及
f)使用离开所述壳体的所述加热后的功率循环流体来产生功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第一部分加热之后，所述功率循环流体在所述四个或更多个离散的传热装置中的所述第三离散的传热装置内通过传递来自所述壳体内的所述中间传热流体的热量而被加热。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在离开所述壳体之后将所述加热后的功率循环流体引导至第一涡轮机级，然后在比所述功率循环流体进入所述第一涡轮机级的压力更低的压力下，从所述第一涡轮机级提取所述功率循环流体的所述至少一部分。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述中间传热流体加热所述四个或更多个离散的传热装置中的第三离散的传热装置内的所述功率循环流体之后，通过传递来自所述初级传热流体的所述第二部分的热量来加热所述中间传热流体。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述中间传热流体加热所述四个或更多个离散的传热装置中的第四离散的传热装置内的所述功率循环流体之后，通过传递来自所述初级传热流体的所述第二部分的热量来加热所述中间传热流体。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第二部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来加热所述功率循环流体的所述至少一部分。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述加热后的压力功率循环流体的至少一部分已经被所述中间传热流体加热之后，将所述加热后的压力功率循环流体的至少一部分引导至第二涡轮机级；然后在比所述加热后的功率循环流体的至少一部分进入所述第二涡轮机级的压力更低的压力下，从所述第二涡轮机级提取所述加热后的功率循环流体的至少一部分。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：从至少一个涡轮机级提取所述功率循环流体的至少一部分并且使用所提取的功率循环流体来加热所述中间传热流体。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述压力功率循环流体的第三部分引导至第五离散的热交换装置，以将残热排出至外部系统。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：从所述第一涡轮机级或第二涡轮机级提取所述功率循环流体的至少两个部分，并且将所述功率循环流体的至少两个部分引导至中间传热流体预热器，从而加热所述中间传热流体并冷却所述功率循环流体的所述至少两个部分。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中间传热流体是使用鼓风机、压缩机、泵以及风扇中的任何一个或更多个来循环的。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：通过(i)调节在所述中间传热回路内的风门的位置，(ii)通过调节鼓风机、压缩机、泵或风扇的运行速度或(iii)通过调节所述鼓风机、压缩机、泵或风扇的至少一个入口导向叶片、静子叶片或旋转叶片的位置、开度或角度来调节通过所述壳体的所述中间传热流体的流速。
13.一种用于产生功率的方法，包括：
a)提供四个或更多个离散的传热装置，所述四个或更多个离散的传热装置被串联布置并且被限制在容纳壳体内；
b)使中间传热流体循环通过所述壳体并且围绕所述四个或更多个离散的传热装置循环所述中间传热流体；
c)使用外部热量源加热初级传热流体以提供加热后的初级传热流体；
d)使所述加热后的初级传热流体的第一部分循环通过所述壳体内的所述四个或更多个离散的传热装置中的第一离散的传热装置，并且使所述加热后的初级传热流体的第二部分循环通过所述壳体内的所述四个或更多个离散的传热装置中的第二离散的传热装置，由此所述中间传热流体被来自所述第一离散的传热装置和所述第二离散的传热装置两者的所述加热后的初级传热流体间接加热；
e)使功率循环流体的至少一部分循环通过所述壳体内的所述四个或更多个离散的传热装置中的第三离散的传热装置，并且使所述功率循环流体的所述至少一部分循环通过所述壳体内的所述四个或更多个离散的传热装置中的第四离散的传热装置，以提供加热后的功率循环流体，由此所述功率循环流体在所述第三离散的传热装置和所述第四离散的传热装置内被所述中间传热流体间接加热；
f)使用离开所述壳体的所述加热后的功率循环流体来产生功率；以及
g)确定所述中间传热流体和所述功率循环流体在整个所述壳体的两个或更多个位置处的温度，并至少部分地基于在所述两个或更多个位置处确定的所述中间传热流体或所述功率循环流体的温度差来调节所述中间传热流体的流速。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，调节所述中间传热流体或所述功率循环流体或两者的流速，直到所述中间传热流体的温度差或所述功率循环流体的温度差近似等于预定设定点。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述预定设定点在约-50℃至约+50℃之间。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述预定设定点约为零。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括：至少部分地基于所述初级传热流体、所述中间传热流体和所述功率循环流体中的至少一个的流速来调节所述预定设定点。
18.一种用于产生功率的方法，包括：
a)使初级传热流体在高值热量源内循环；
b)使中间传热流体在中间传热回路内循环；
c)使功率循环流体在功率循环回路内循环，所述功率循环回路包括用于产生功率的一个或更多个涡轮机；
d)通过传递来自所述初级传热流体的第一部分的热量来加热所述中间传热流体；
e)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第一部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来加热所述功率循环流体的至少一部分；
f)在所述第一部分已经被所述中间传热流体加热之后，将所述功率循环流体的加热后的部分引导至第一涡轮机级，并且在比所述功率循环流体的加热后的部分进入所述第一涡轮机级的压力更低的压力下从所述第一涡轮机级提取所述功率循环流体，以在所述第一涡轮机级内产生功或功率；
g)在所述中间传热流体加热所述功率循环流体的所述第一部分之后，通过传递来自所述初级传热流体的第二部分的热量来加热所述中间传热流体；
h)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第二部分加热之后，通过传递来自所述中间传热流体的热量来加热所述功率循环流体的至少一部分；
i)在所述中间传热流体被所述初级传热流体的所述第二部分加热之后，将被所述中间传热流体加热的所述功率循环流体的至少一部分引导至第二涡轮机级，并且在比所述功率循环流体的所述至少一部分进入所述第二涡轮机级的压力更低的压力下提取所述功率循环流体的所述部分，以在所述第二涡轮机级内产生功或功率；
j)从所述涡轮机级中的至少一个提取所述功率循环流体的至少一部分，并且使用所提取的功率循环流体来加热所述中间传热流体的至少一部分；
k)将所提取的功率循环流体引导至热交换装置，以将残热排出至外部系统；以及
l)将所述功率循环流体进行再加压和再循环通过所述壳体。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述中间传热回路包括四个或更多个离散的传热装置，所述四个或更多个离散的传热装置被串联布置，并且被限制在容纳壳体内。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述功率循环流体的所述第一部分具有比所述功率循环流体的所述第二部分更高的压力。
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