ITBS20100095A1 - Impianto orc ad alta temperatura ottimizzato - Google Patents

Impianto orc ad alta temperatura ottimizzato Download PDF

Info

Publication number
ITBS20100095A1
ITBS20100095A1 IT000095A ITBS20100095A ITBS20100095A1 IT BS20100095 A1 ITBS20100095 A1 IT BS20100095A1 IT 000095 A IT000095 A IT 000095A IT BS20100095 A ITBS20100095 A IT BS20100095A IT BS20100095 A1 ITBS20100095 A1 IT BS20100095A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
regenerator
working fluid
expander
fluid
heat
Prior art date
Application number
IT000095A
Other languages
English (en)
Inventor
Roberto Bini
Mario Gaia
Claudio Pietra
Original Assignee
Turboden Srl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Turboden Srl filed Critical Turboden Srl
Priority to ITBS2010A000095A priority Critical patent/IT1399878B1/it
Priority to PCT/IT2011/000140 priority patent/WO2011141942A1/en
Priority to EP11727316.9A priority patent/EP2569516B8/en
Priority to US13/696,074 priority patent/US9279347B2/en
Publication of ITBS20100095A1 publication Critical patent/ITBS20100095A1/it
Application granted granted Critical
Publication of IT1399878B1 publication Critical patent/IT1399878B1/it

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/22Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbines having inter-stage steam heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/34Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of extraction or non-condensing type; Use of steam for feed-water heating
    • F01K7/40Use of two or more feed-water heaters in series

Description

“IMPIANTO ORC AD ALTA TEMPERATURA OTTIMIZZATOâ€
Campo dell’Invenzione
La presente invenzione riguarda i sistemi per la conversione di energia termica in energia elettrica mediante un cosiddetto ORC (Organic Rankine Cycle) laddove la temperatura della sorgente calda à ̈ elevata e pertanto per utilizzarla appieno à ̈ preferibile ricorrere ad un ciclo di potenza Rankine condotto con una temperatura di evaporazione, o di transizione, del fluido di lavoro da liquido ad aeriforme, e una temperatura massima del ciclo quanto più possibile elevate compatibilmente con la stabilità termica del fluido di lavoro. Stato dell’Arte
Tipicamente, in un sistema ORC le temperature massime nelle ipotesi qui considerate appartengono al campo 330 - 380°C, pur essendo possibili temperature inferiori o più elevate, in relazione al fluido di lavoro di volta in volta utilizzato, quale per esempio un olio siliconico, un idrocarburo aromatico o simile.
La temperatura minima del ciclo Rankine dipende dalla sorgente fredda disponibile per la condensazione del fluido di lavoro. Nella trattazione a seguire si farà riferimento, per esempio, ad una sorgente fredda sotto forma di acqua di raffreddamento quale può essere resa disponibile da una torre di raffreddamento, quindi con una temperatura minima attorno a 25 - 30°C e una portata tale da avere un incremento tipico di temperatura nella sottrazione di calore dal ciclo attorno a 10°C. Tuttavia le considerazioni a seguire si applicano del pari anche con sorgenti fredde diverse, purché la differenza di temperatura tra la temperatura massima della sorgente calda disponibile e la temperatura massima della sorgente fredda sia elevata, indicativamente superiore a 300°C.
Nella Fig. 1 dei disegni allegati à ̈ riportato lo schema tipico di un sistema ORC 100 dedicato alle condizioni di cui sopra e comprendente essenzialmente:
una sorgente termica S1 di riscaldamento di un fluido vettore; un circuito primario 10 percorso dal fluido vettore, che proviene dalla e ritorna alla sorgente termica S1 secondo la freccia F, F’, posto in circolazione a mezzo di almeno una pompa di ricircolo -non rappresentata in figura;
un gruppo di scambio termico ST1 che può includere un surriscaldatore 11 evaporatore 12 e un preriscaldatore 13 per lo scambio di calore tra il fluido vettore ed un fluido di lavoro posto in circolazione in un relativo circuito 14 mediante almeno una relativa pompa 15; un espansore 16, tipicamente costituito da un gruppo turbina, alimentato dal fluido di lavoro in uscita dal gruppo di scambio termico e seguito in genere da
un rigeneratore 17, ed
un gruppo condensatore 18.
In un sistema ORC quale rappresentato in Fig. 2 sul piano termodinamico Entropia (S)-Temperatura (T) i punti indicati e che, peraltro, corrispondono ai punti omologhi sullo schema di impianto in Fig. 1 hanno il seguente significato:
1. entrata pompa (15)
2. uscita pompa (15) e inizio rigenerazione
3. fine rigenerazione (17, lato liquido)
4. fine preriscaldamento (13)
5. fine evaporazione (12)
6. fine surriscaldamento (11)/ingresso espansore(16)
7. uscita espansore(16)/ingresso rigeneratore (17, lato vapore) 8. uscita rigeneratore(17)/ingresso condensatore (18)
9. inizio condensazione.
Nella Fig. 3 sono riportati i diagrammi di scambio termico per gli scambiatori di introduzione e sottrazione del calore, rispettivamente dalla sorgente calda (linea 10,11,12,13) –vale a dire nell’ambito del gruppo di scambio termico 11-13 e verso la sorgente fredda (linea 14,15), vale a dire il condensatore 18.
Nella Fig. 4, poi, à ̈ riportato un diagramma relativo allo scambio termico all’interno del ciclo, che avviene nel componente rigeneratore. I fenomeni di scambio termico sono rappresentati nel piano Potenza scambiata (Q) -Temperatura (T).
Il fatto che le temperature massima e minima del ciclo, in conseguenza della elevata differenza tra le temperature delle sorgenti, siano pure assai diverse fra loro, fa sì che la quantità di energia termica per ogni unità di massa di fluido che percorre la macchina, e che deve essere scambiata nel rigeneratore, sia molto elevata. Per molti fluidi il rapporto fra l'energia termica scambiata al rigeneratore e l'energia entrante dalla sorgente calda esterna à ̈ superiore all'unità. Inoltre risulta marcata, sia pure in misura diversa a seconda del fluido di lavoro adottato, la differenza di capacità termica fra il ramo liquido e il ramo vapore del rigeneratore.
Conseguentemente, anche quando si adotti un rigeneratore con elevata capacità di scambio termico, vale a dire un rigeneratore con grande superficie, in cui il prodotto della superficie di scambio per il coefficiente di scambio termico sia tale da portare ad una differenza di temperatura modesta tra liquido e aeriforme sul lato a temperatura inferiore del rigeneratore, sull'altro lato del rigeneratore la differenza di temperatura si mantiene assai più elevata.
A titolo esemplificativo, un valore modesto nella differenza di temperatura sul lato freddo del rigeneratore ∆TF = T8-T2 (Fig. 4) può essere quantificato tipicamente in 15°C, mentre all'altro estremo del rigeneratore la differenza ∆TC= T7-T3 risulta superiore di 2 o 3 volte.
Per ovviare a questo problema si ricorre talvolta alla soluzione di sottrarre una parte della portata al ramo liquido, la portata sottratta essendo riscaldata fino ad una temperatura prossima a quella di fine rigenerazione della portata rimanente, grazie ad una sorgente termica esterna. Questa soluzione, talvolta indicata nella tecnica con il termine "split", Ã ̈ vantaggiosa in particolare quando si abbia a disposizione una sorgente termica caratterizzata da una temperatura inferiore rispetto alla sorgente principale.
Vi sono, tuttavia, impianti dove, oltre a quella principale, non à ̈ presente o disponibile alcuna sorgente termica a temperatura elevata e la sorgente fredda à ̈ caratterizzata da una temperatura relativamente bassa.
E’ il caso, per esempio, di un impianto quale schematizzato in Fig. 5 in cui come sorgente calda sia disponibile solamente un fluido termovettore che à ̈ riscaldato in un campo di collettori solari cilindroparabolici 20 e che viene alimentato al sistema ORC 100 attraverso un condotto di adduzione 21 ed un condotto di ritorno 22 al campo di collettori 20, eventualmente con la presenza di un sistema di accumulo di calore 23, realizzato secondo tecniche note.
Il sistema ORC 100 utilizza quale sorgente fredda un flusso di acqua fornito mediante i condotti di adduzione e di ritorno 24 e 25 a partire da una torre di raffreddamento 26. Il fluido termovettore caldo in questo esempio può essere costituito da olio diatermico ovvero sale fuso.
In numerosi impianti con un campo di collettori cilindroparabolici, alimentanti sistemi che utilizzano il ciclo Rankine con vapore d'acqua piuttosto che sistemi che utilizzano fluido organico quale fluido di lavoro, il fluido termovettore à ̈ ad oggi costituito da una miscela di difenile e ossido di difenile nota con il nome commerciale “Therminol VP1†.
Obiettivo dell’Invenzione
La presente invenzione à ̈ diretta a massimizzare il rendimento di un sistema ORC proprio in quei casi in cui non sia disponibile una sorgente calda ausiliaria, le temperature caratterizzanti la sorgente calda disponibile siano elevate, e le temperature caratterizzanti la sorgente fredda siano molto inferiori a quelle della sorgente calda.
L’obiettivo dell’invenzione à ̈ raggiunto con un impianto ORC secondo il preambolo della rivendicazione 1, nel quale à ̈ integrata almeno un’unità di scambio termico per un ri-surriscaldamento del fluido di lavoro, da parte del fluido termovettore dalla sorgente calda, tra lo scarico del primo espansore e l’ingresso del secondo espansore, ed in cui il gruppo rigeneratore comprende un primo rigeneratore ed almeno un secondo rigeneratore per una rigenerazione del fluido di lavoro effettuata in almeno due susseguenti stadi, rispettivamente in detto primo rigeneratore e in almeno detto secondo rigeneratore, con uno scambio termico rigenerativo aggiuntivo lungo una linea di flusso collegante un’uscita di fluido liquido del secondo rigeneratore con un’entrata di fluido liquido del primo rigeneratore.
Vantaggiosamente, tra il primo rigeneratore e il secondo rigeneratore à ̈ inserito almeno uno scambiatore termico per uno scambio di calore tra una frazione di fluido di lavoro aeriforme prelevato a livello di almeno uno di detti espansori e il flusso di fluido liquido dall’uscita del secondo rigeneratore verso il primo rigeneratore. Per il ri-surriscaldamento del fluido di lavoro secondo l’invenzione à ̈ prevista un’unità di scambio termico costituita da almeno uno scambiatore/surriscaldatore inserito nel circuito del fluido termovettore a monte di detto gruppo di scambio termico e collegato, dal lato del fluido di lavoro, in entrata allo scarico del primo espansore e in uscita all’ingresso del secondo espansore.
Di preferenza nell’impianto secondo l’invenzione come vengono usati come fluido termovettore una miscela contenente difenile e ossido di difenile e come fluido di lavoro viene un idrocarburo ciclico, ovvero aromatico, ovvero toluene, xilolo o simile.
Breve Descrizione dei Disegni
L’invenzione sarà peraltro meglio spiegata nel prosieguo della descrizione fatta partendo dalle Figure da 1 a 5, già descritte in precedenza in relazione allo stato dell’arte, e con riferimento agli ulteriori disegni allegati, nei quali:
la Fig. 6 mostra uno schema d’impianto ORC integrante un’unità di ri-surriscaldamento del fluido di lavoro tra un primo e un secondo espansore e sistema di rigenerazione in due stadi susseguenti secondo l’invenzione;
la Fig. 7 mostra una variante di una parte del sistema rigenerativo quale cerchiata in Fig. 6;
la Fig. 8 mostra uno schema di una variante dell’impianto ORC in Fig. 6;
la Fig. 9 mostra uno schema di una variante dell’impianto ORC in Fig. 8; e
la Fig. 10 mostra una possibile configurazione dei collettori di prelievo e di restituzione del liquido al primo rigeneratore.
In questi ulteriori disegni vengono usati, ove applicabile, gli stessi riferimenti numerici per indicare parti o componenti, uguali o assimilabili a quelli schematizzati in Fig. 1, omettendo comunque valvole, pompe e quegli accessori consueti che usualmente completano un sistema ORC e ne assicurano la funzionalità.
Descrizione Dettagliata dell’Invenzione
Un modo di realizzazione di un innovativo ciclo Rankine a fluido organico, dotato di soluzioni in grado di accrescere l'efficienza di conversione dell’energia termica in energia elettrica, à ̈ riportato nella Fig. 6. Esso comprende, in maniera nota, un gruppo di scambio termico ST1 tra la sorgente calda e il fluido di lavoro, dove la sorgente calda à ̈ costituita per esempio da un flusso di olio diatermico, o una miscela di fluidi, transitante nel circuito 10 secondo le frecce F-F’ e resistente ad alta temperatura, ed il fluido di lavoro organico, à ̈ costituito a titolo esemplificativo da un idrocarburo aromatico, quale il toluene o xilolo.
In tale gruppo di scambio termico, il fluido di lavoro percorre in sequenza i condotti 31, 32, 33, 34 e gli scambiatori; rispettivamente: il preriscaldatore del liquido 13, l’evaporatore 12 e il surriscaldatore 11.
D’altra parte il fluido vettore proveniente dalla sorgente calda percorre in sequenza gli scambiatori sopra descritti, passando attraverso i successivi condotti 35, 36, 37, 38, 39.
Il fluido di lavoro surriscaldato uscente dal surriscaldatore 11 del gruppo di scambio termico ST1 viene espanso in un primo espansore o turbina 16, di alta pressione, dalle condizioni di entrata presenti nel condotto 34 alle condizioni di scarico 40 dallo stesso espansore 16.
Successivamente, secondo un aspetto dell’invenzione, il fluido di lavoro à ̈ alimentato attraverso il condotto di scarico 40 ad uno scambiatore/surriscaldatore aggiuntivo 41 posto a valle del surriscaldatore 12 del gruppo di scambio termico ST1. Nello scambiatore/surriscaldatore aggiuntivo 41 il fluido di lavoro viene nuovamente surriscaldato ad opera del fluido vettore proveniente dalla sorgente calda, fino ad una temperatura prossima o preferibilmente superiore rispetto alla temperatura del fluido nel condotto 34.
Il fluido di lavoro esce quindi dallo scambiatore/surriscaldatore aggiuntivo 41 mediante un condotto 42 e attraverso questo à ̈ alimentato, ed espanso, in un ulteriore espansore o turbina 116, di bassa pressione, avente un condotto di scarico 43 dal quale il fluido di lavoro accede poi al rigeneratore 17.
I due espansori 16, 116, o turbine, azionano rispettivi generatori elettrici G1, G2, preferibilmente con velocità di rotazione diverse l’uno dall’altro. Precisamente, la velocità di rotazione dell'albero del generatore G1 connesso al primo espansore 16 sarà più alta di quella del generatore G2 connesso all’altro espansore 116, in modo da sfruttare efficacemente l'espansione del fluido ad alta pressione, che viene ad avere di per sé una portata volumetrica inferiore rispetto al fluido alimentato all’altro espansore 116 di bassa pressione.
Ove utile ai fini di un corretto dimensionamento delle palettature, l'albero del generatore G1 potrà ruotare a velocità inferiore rispetto al rispettivo espansore 16 grazie alla interposizione di un riduttore di giri -non indicato in figura.
Secondo un altro aspetto dell’invenzione, a valle del rigeneratore 17 sul percorso del vapore di fluido di lavoro organico à ̈ posto un secondo rigeneratore 117, però in modo che, a tutti gli effetti, la somma dei due rigeneratori 17, 117 impiegati equivalga approssimativamente, in termini di estensione, ingombro, perdita di carico, ad un unico rigeneratore di un tradizionale ciclo rigenerativo quale quello di Fig.1.
La rigenerazione del fluido di lavoro si effettua quindi in due stadi successivi: parte nel primo rigeneratore e parte nel secondo rigeneratore, vale a dire interrompendo la normale rigenerazione nel primo rigeneratore per riprenderla e completarla nel rigeneratore 117 a valle.
La portata di liquido uscente dal secondo rigeneratore 117 à ̈ riavviata al primo rigeneratore 17, però non direttamente bensì attraverso uno scambiatore termico 44. Questo scambiatore termico 44 ha sostanzialmente la funzione di condensatore per una portata di fluido di lavoro 45 –allo stato di vapore- che può essere prelevato da a una parte intermedia del primo espansore 16 di alta pressione a mezzo di un condotto 46, e/o dal condotto di scarico 40 attraverso una linea 46’. La portata di fluido di lavoro così prelevato potrà quindi avere una pressione superiore o uguale a quella allo scarico 40 di detto primo espansore. Da notare altresì che il fluido di lavoro allo stato di vapore potrebbe essere prelevato, oltre che dal primo espansore, anche da un punto intermedio del secondo espansore 116 secondo la linea 46a in Fig.6.
Il vapore di fluido di lavoro così prelevato passa nel condotto 46, e prima di raggiungere lo scambiatore 44 viene comunque desurriscaldato in uno scambiatore di calore 47. Con ciò si realizza quindi un riscaldamento di una porzione di fluido di lavoro liquido che viene sottratto, grazie a una valvola a tre vie 48, al flusso 49 a valle della pompa di alimento 15 ed avviato, attraverso il condotto 50, ad un primo riscaldamento in uno scambiatore 51 a spese del calore sensibile del fluido liquido risultante dalla condensazione nello scambiatore 44 della portata alimentata attraverso il condotto 45 e ad un secondo riscaldamento dalle condizioni nella linea 52 alle condizioni della linea 53 nello scambiatore 47. A fine riscaldamento, la portata di fluido nella linea 53 ha una temperatura prossima a quella della portata 54 e i due flussi vengono a confluire, attraverso una valvola 57, nel condotto 31 e quindi verso il gruppo di scambio termico ST1.
La portata di fluido nella linea 55 in uscita dallo scambiatore 51 viene avviato al condensatore 18 e di preferenza raffreddato da un flusso di acqua (o altro fluido in grado di sottrarre calore, quale aria ambiente) alimentata attraverso il condotto di adduzione 24 e restituita attraverso il condotto 25. Il circuito à ̈ completato dalla pompa 15 che riceve il liquido dal condensatore 18 e lo avvia alla parte ad alta pressione del circuito che realizza il ciclo.
In Fig. 7 à ̈ rappresentato un possibile schema circuitale per lo scambiatore 44, dove si evidenzia che trattandosi di un condensatore del fluido 45, può essere vantaggioso dotare il suo scarico di un recipiente 56 (eventualmente integrato nello scambiatore 51) dotato di un controllo di livello 56’ che comanda una valvola di strozzamento 55a fungente da scaricatore di condensa, affinché solo la frazione liquida sia avviata allo scambiatore 51.
Una possibile alternativa nel modo di realizzazione dell’invenzione à ̈ riportata in Fig. 8. Allora la portata sottratta al ramo liquido del rigeneratore à ̈ spinta da una seconda pompa di alimento 115 invece di essere selezionata dalla valvola 48 rappresentata in Fig. 6.
Peraltro la funzione di dosaggio della portata può essere anche ottenuta attraverso la valvola 57 Figg. 6, in luogo della valvola 48.
Pertanto, il circuito descritto include, accanto al risurriscaldamento nella fase di espansione del vapore di fluido di lavoro tra la prima turbina 16 e la seconda turbina 116, anche una rigenerazione del fluido di lavoro caratterizzata dal fatto di avere uno scambio termico con il flusso principale di liquido limitato alla sola condensazione del fluido riscaldante. In tal modo à ̈ possibile ottenere uno scambio termico negli scambiatori 51, 47 con minime differenze di temperatura e quindi con una generazione di entropia in questi componenti quanto più possibile ridotta, che si ripercuote favorevolmente sul rendimento del ciclo.
In Fig. 9 Ã ̈ riportato, per il caso con pompe separate, uno schema che realizza lo stesso procedimento di riscaldamento localizzato del liquido che attraversa il rigeneratore, ma ripetuto due volte, con livelli diversi di pressione di condensazione. Allora sono previste due diverse posizioni di spillamento del fluido dal primo espansore 16 di alta pressione effettuato, oltre che attraverso la linea 46 e/o dal condotto di scarico 40 come detto in precedenza, anche attraverso una seconda linea di spillamento 146. Inoltre in associazione al primo rigeneratore 17, tra questo e il condensatore 18 a valle, sono previsti un secondo 117 e un terzo rigeneratore 217 con associati rispettivi scambiatori di calore 44, 47, 51, rispettivamente 144, 147, 151 ed una pompa di circolazione, rispettivamente 15, 115, 215 analogamente allo schema in Fig.8.
In Fig. 10 à ̈ rappresentata una possibile configurazione dei collettori 60, 61 rispettivamente di prelievo e di restituzione del liquido al rigeneratore 17, 117 in forma integrata all'interno dell’involucro 62 dello stesso rigeneratore.

Claims (4)

  1. “IMPIANTO ORC AD ALTA TEMPERATURA OTTIMIZZATO†R I V E N D I C A Z I O N I 1. Impianto ORC (Organic Rankine Cycle) per una conversione di energia termica in energia elettrica, comprendente: - una sorgente termica di riscaldamento di un fluido termovettore, - un circuito primario percorso dal fluido termovettore proveniente da detta sorgente termica, - un gruppo di scambio termico (11-13) per lo scambio di calore tra il fluido termovettore e un fluido di lavoro circolante in un relativo circuito di fluido di lavoro mediante almeno una relativa pompa (15), - un primo espansore (16) alimentato in entrata dal fluido di lavoro uscente da detto gruppo di scambio termico (11 - 13) e collegato a un primo generatore elettrico, - un secondo espansore (116) alimentato in ingresso dal fluido di lavoro scaricato dal primo espansore e collegato a un secondo generatore elettrico, - un gruppo rigeneratore del calore sensibile contenuto nel fluido di lavoro aeriforme scaricato da detto secondo espansore, e - un condensatore (18) posto a valle di detto gruppo rigeneratore e ad esso collegato, caratterizzato da almeno un’unità di scambio termico (41) per un risurriscaldamento del fluido di lavoro, da parte del fluido termovettore dalla sorgente calda, tra lo scarico del primo espansore (16) e l’ingresso del secondo espansore (116), e in ciò che il gruppo rigeneratore comprende un primo rigeneratore (17) ed almeno un secondo rigeneratore (117) per una rigenerazione del fluido di lavoro effettuata in almeno due susseguenti stadi, rispettivamente in detto primo rigeneratore e in almeno detto secondo rigeneratore, con uno scambio termico rigenerativo aggiuntivo lungo una linea di flusso collegante un’uscita di fluido liquido del secondo rigeneratore (117) con un’entrata di fluido liquido del primo rigeneratore (17).
  2. 2. Impianto ORC secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da almeno uno scambiatore termico (44) tra il primo rigeneratore e il secondo rigeneratore per uno scambio di calore tra una frazione di fluido di lavoro aeriforme prelevato a livello di almeno uno di detti espansori (16, 116) e il flusso di fluido liquido dall’uscita del secondo rigeneratore (117) verso il primo rigeneratore (17).
  3. 3. Impianto ORC secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato in ciò che detta unità di scambio termico per il ri-surriscaldamento del fluido di lavoro comprende uno scambiatore/surriscaldatore (41) inserito nel circuito del fluido termovettore a monte di detto gruppo di scambio termico (11-13) e collegato in entrata allo scarico del primo espansore (16) e in uscita all’ingresso del secondo espansore (116). 4. Impianto ORC secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da un condotto (46) di prelievo di una frazione di fluido di lavoro aeriforme almeno dal primo espansore ed alimentante detto scambiatore termico (44) attraverso uno scambiatore (47) di desurriscaldamento di detta frazione di fluido di lavoro aeriforme. 5. Impianto ORC secondo la rivendicazione 4, caratterizzato in ciò che detto condotto (46, 46’) di prelievo di una frazione di fluido aeriforme à ̈ collegato a una parte intermedia o allo scarico del primo espansore (16). 6. Impianto ORC secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato in ciò che detto condotto (46a) di prelievo di una frazione di fluido aeriforme à ̈ collegato a una parte intermedia del secondo espansore (116). 7. Impianto ORC secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato da almeno uno scambiatore termico (51) per un primo riscaldamento del fluido di lavoro a spese del calore sensibile del fluido liquido in uscita nello scambiatore termico (44) posto tra il primo rigeneratore e il secondo rigeneratore (17, 117), un secondo riscaldamento dello stesso fluido di lavoro attuandosi nello scambiatore (47) di de-surriscaldamento del fluido aeriforme derivato da uno degli espansori (16, 116). 8. Impianto ORC secondo la rivendicazione 7, caratterizzato in ciò che lo scambiatore termico (44) posto tra il primo rigeneratore e il secondo rigeneratore (17, 117) e lo scambiatore termico (51) per il primo riscaldamento del fluido di lavoro a spese del calore sensibile del fluido liquido à ̈ interposto un recipiente (56) dotato di mezzi di controllo di livello (56’) che comandano una valvola di strozzamento 55a fungente da scaricatore di condensa.
  4. 4 BIESSE SRL 9. Impianto ORC secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato in ciò che il primo generatore elettrico (G1) associato al primo espansore (16) e il secondo generatore elettrico (G2) associato al secondo espansore (116) hanno velocità di rotazione diverse, la velocità di rotazione del primo generatore essendo più alta di quella del secondo generatore elettrico (G2). 10. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da mezzi per un controllo della frazione di fluido di lavoro aeriforme prelevato da almeno uno di detti espansori (16, 116) e del fluido di lavoro liquido verso lo scambiatore termico (44) posto tra il primo rigeneratore e il secondo rigeneratore (17, 117). 11. Impianto ORC secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato in ciò che il fluido termovettore à ̈ costituito da una miscela contenente difenile e ossido di difenile (Therminol VP1) e il fluido di lavoro à ̈ un idrocarburo ciclico. 12. Impianto ORC secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato in ciò che il fluido termovettore à ̈ costituito da una miscela contenente difenile e ossido di difenile (Therminol VP1) e il fluido di lavoro à ̈ un idrocarburo aromatico. 13. Impianto ORC secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato in ciò che il fluido termovettore à ̈ costituito da una miscela contenente difenile e ossido di difenile (Therminol VP1) e il fluido di lavoro à ̈ toluene. 14. Metodo per una conversione di energia termica in energia elettrica con un impianto ORC includente un primo espansore (16) e un secondo espansore (116), dove lo scarico del primo espansore alimenta l’ingresso del secondo espansore, dove ad ogni espansore à ̈ collegato un generatore elettrico (G1, G2), e dove l’uscita di fluido di lavoro aeriforme del secondo espansore (116) à ̈ collegata ad un gruppo rigeneratore composto da un primo rigeneratore (17) e da almeno un secondo rigeneratore, comprendente in combinazione i passi di: almeno un ri-surriscaldamento del fluido di lavoro tra l’uscita del fluido di lavoro del primo espansore (16) e l’ingresso del secondo espansore (116), attraverso uno scambio di calore con un fluido termovettore proveniente da una sorgente calda,e uno scambio di calore tra una frazione di fluido di lavoro aeriforme prelevato a livello di almeno uno di detti espansori (16, 116) e un flusso di fluido liquido uscente dal secondo rigeneratore (117) e diretto al primo rigeneratore (17). 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, comprendente inoltre un de-surriscaldamento della frazione di fluido di lavoro aeriforme prelevata da almeno uno di detti espansori (16, 116) prima dello scambio di calore tra detta frazione di fluido aeriforme e il flusso di fluido liquido uscente dal secondo rigeneratore (117) e diretto al primo rigeneratore (17).
ITBS2010A000095A 2010-05-13 2010-05-13 Impianto orc ad alta temperatura ottimizzato IT1399878B1 (it)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITBS2010A000095A IT1399878B1 (it) 2010-05-13 2010-05-13 Impianto orc ad alta temperatura ottimizzato
PCT/IT2011/000140 WO2011141942A1 (en) 2010-05-13 2011-05-05 Improved high temperature orc system
EP11727316.9A EP2569516B8 (en) 2010-05-13 2011-05-05 Improved high temperature orc system
US13/696,074 US9279347B2 (en) 2010-05-13 2011-05-05 High temperature ORC system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITBS2010A000095A IT1399878B1 (it) 2010-05-13 2010-05-13 Impianto orc ad alta temperatura ottimizzato

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ITBS20100095A1 true ITBS20100095A1 (it) 2011-11-14
IT1399878B1 IT1399878B1 (it) 2013-05-09

Family

ID=43740646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ITBS2010A000095A IT1399878B1 (it) 2010-05-13 2010-05-13 Impianto orc ad alta temperatura ottimizzato

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9279347B2 (it)
EP (1) EP2569516B8 (it)
IT (1) IT1399878B1 (it)
WO (1) WO2011141942A1 (it)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5912323B2 (ja) * 2010-10-19 2016-04-27 株式会社東芝 蒸気タービンプラント
EP2716880A1 (en) 2012-10-05 2014-04-09 Alstom Technology Ltd Steam Power Plant with Steam Turbine Extraction Control
US9874112B2 (en) * 2013-09-05 2018-01-23 Echogen Power Systems, Llc Heat engine system having a selectively configurable working fluid circuit
ITUA20163292A1 (it) * 2016-05-10 2017-11-10 Turboden Srl Turbina a flusso misto ottimizzata
US10718236B2 (en) * 2016-09-19 2020-07-21 Ormat Technologies, Inc. Turbine shaft bearing and turbine apparatus
CN108019247A (zh) * 2016-11-01 2018-05-11 中石化广州工程有限公司 一种芳烃吸附分离余热回收工艺及装置
JP6718802B2 (ja) * 2016-12-02 2020-07-08 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置及びその立ち上げ運転方法
KR20210094515A (ko) * 2018-10-10 2021-07-29 사이펨 에스.피.에이. Lng와 lpg를 혼합하여 얻은 유체를 사용하는 동력 사이클에서 전기 및 열 에너지를 생성하는 생성방법
EP4158161A1 (en) * 2020-05-29 2023-04-05 Turboden S.p.A. Cascade organic rankine cycle plant

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3616797A1 (de) * 1986-05-17 1987-11-19 Koerting Ag Dampfturbinenanlage
WO1998015721A1 (en) * 1996-10-09 1998-04-16 Exergy, Inc. Method and system of converting thermal energy into a useful form
EP1519108A1 (de) * 2003-09-25 2005-03-30 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Erzeugung von überhitztem Dampf, Dampferzeugungsstufe für ein Kraftwerk und Kraftwerk
CA2481522A1 (en) * 2004-10-06 2006-04-06 Iryna Ponomaryova Nuclear power plant
US20060254251A1 (en) * 2003-07-04 2006-11-16 Katsushige Yamada Reheat/regenerative type thermal power plant using rankine cycle

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4503682A (en) * 1982-07-21 1985-03-12 Synthetic Sink Low temperature engine system
US5867988A (en) * 1994-01-18 1999-02-09 Ormat Industries Ltd. Geothermal power plant and method for using the same
US20030213248A1 (en) * 2002-05-15 2003-11-20 Osborne Rodney L. Condenser staging and circuiting for a micro combined heat and power system
US7040095B1 (en) * 2004-09-13 2006-05-09 Lang Fred D Method and apparatus for controlling the final feedwater temperature of a regenerative rankine cycle
GB0511864D0 (en) * 2005-06-10 2005-07-20 Univ City Expander lubrication in vapour power systems
US8438849B2 (en) * 2007-04-17 2013-05-14 Ormat Technologies, Inc. Multi-level organic rankine cycle power system
IT1393625B1 (it) * 2009-04-22 2012-05-08 Turboden Srl Sistema di rivelazione, misura e separazione mediante strippaggio delle frazioni leggere in olio diatermico
US8616001B2 (en) * 2010-11-29 2013-12-31 Echogen Power Systems, Llc Driven starter pump and start sequence
US20140026573A1 (en) * 2012-07-24 2014-01-30 Harris Corporation Hybrid thermal cycle with enhanced efficiency
US9115603B2 (en) * 2012-07-24 2015-08-25 Electratherm, Inc. Multiple organic Rankine cycle system and method
US20140075941A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Power generating apparatus and operation method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3616797A1 (de) * 1986-05-17 1987-11-19 Koerting Ag Dampfturbinenanlage
WO1998015721A1 (en) * 1996-10-09 1998-04-16 Exergy, Inc. Method and system of converting thermal energy into a useful form
US20060254251A1 (en) * 2003-07-04 2006-11-16 Katsushige Yamada Reheat/regenerative type thermal power plant using rankine cycle
EP1519108A1 (de) * 2003-09-25 2005-03-30 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Erzeugung von überhitztem Dampf, Dampferzeugungsstufe für ein Kraftwerk und Kraftwerk
CA2481522A1 (en) * 2004-10-06 2006-04-06 Iryna Ponomaryova Nuclear power plant

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011141942A1 (en) 2011-11-17
EP2569516B8 (en) 2017-07-19
IT1399878B1 (it) 2013-05-09
EP2569516B1 (en) 2017-04-05
US9279347B2 (en) 2016-03-08
EP2569516A1 (en) 2013-03-20
US20130047614A1 (en) 2013-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ITBS20100095A1 (it) Impianto orc ad alta temperatura ottimizzato
RU2561221C2 (ru) Система прямого испарения и способ для систем с циклом ренкина на органическом теплоносителе
CN103174475B (zh) 级联有机兰金循环系统及其操作方法
CN101821502B (zh) 太阳能热发电设备
FI102405B (fi) Menetelmä lämpövoimakoneen kokonaishyötyenergiatuotannon parantamiseks i ja voimalaitos, jossa on nestejäähdytteinen lämpövoimakone
US20060260314A1 (en) Method and system integrating combined cycle power plant with a solar rankine power plant
EP3167166B1 (en) System and method for recovering waste heat energy
US20070017207A1 (en) Combined Cycle Power Plant
US7849692B2 (en) Segmented heat exchanger
RU2542725C2 (ru) Паротурбинная установка с узлом паровой турбины и потребителем технологического пара и способ ее эксплуатации
EP3081770A1 (en) Energy storage system and method
ITBS20100105A1 (it) Impianto orc con sistema per migliorare lo scambio termico tra sorgente di fluido caldo e fluido di lavoro
ITMI20120852A1 (it) Sistema orc per la produzione di energia tramite ciclo rankine organico
JP2014034924A (ja) 内燃機関の排熱回収装置及びコジェネレーション・システム
ITPD20090298A1 (it) Dispositivo di riscaldamento a ciclo termodinamico irreversibile per impianti di riscaldamento ad alta temperatura di mandata
US8474262B2 (en) Advanced tandem organic rankine cycle
ITBS20100046A1 (it) Impianto orc cogenerativo
US20100095648A1 (en) Combined Cycle Power Plant
JP2017072124A (ja) 排熱回収システム
JP2015528083A (ja) 複数の熱源から有機ランキンサイクル(orc)を通じてエネルギーを回収するためのシステム
US10408092B2 (en) Heat exchanger, energy recovery system, and vessel
CN202349992U (zh) 吸收式热泵回收电站排汽余热并加热锅炉给水的系统
WO2010038288A1 (ja) コンバインドサイクル発電プラント、および熱交換器
RU81259U1 (ru) Тепловая электрическая станция
CN104100309B (zh) 一次再热汽轮机高温抽汽冷却系统