JP2017524090A - System that controls the Rankine cycle - Google Patents

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Abstract

本発明は、蒸発器（１）と、膨張部材（２）と、凝縮器（３）と、循環ポンプ（４）とを含む熱伝導流体の閉回路を含む、電気を生成するシステムに関し、発電機（５）が膨張部材（２）に連結されており、そのシステムでは、液体槽（１２）を設けられている気液分離器（６）が、蒸発器（１）と膨張部材（２）との間に配置されており、そのシステムは、槽内の液体レベルが最大閾値（１３）に達した場合、槽（１２）を空にするように構成されている制御デバイス（１５）をさらに設けられている。【選択図】図２The present invention relates to a system for generating electricity, comprising a closed circuit of a heat transfer fluid comprising an evaporator (1), an expansion member (2), a condenser (3) and a circulation pump (4). The machine (5) is connected to the expansion member (2). In the system, the gas-liquid separator (6) provided with the liquid tank (12) is connected to the evaporator (1) and the expansion member (2). The system further includes a control device (15) configured to empty the tank (12) when the liquid level in the tank reaches a maximum threshold (13). Is provided. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、ランキンサイクルを制御するシステムに関し、このシステムを使用して実施され得る、電気を生成する方法に関する。   The present invention relates to a system for controlling a Rankine cycle and to a method of generating electricity that can be implemented using this system.

ランキンサイクルは、熱エネルギーが電気エネルギーに変換されることを可能にするシステムである。回収された熱は、次に膨張部材、通常はタービン、内で膨張し、発電機に電力を供給する熱伝導流体を加熱し、次いで気化するのに使用される。その流体は、次いで、サイクルが再開され得るように、凝縮させられる。   The Rankine cycle is a system that allows thermal energy to be converted into electrical energy. The recovered heat is then expanded in an expansion member, usually a turbine, and used to heat and then vaporize the heat transfer fluid that provides power to the generator. The fluid is then condensed so that the cycle can be resumed.

ランキンサイクルが、特に、例えば発電所における、発電に使用される。このようなサイクルは、一般に、熱伝導流体として水を使用する。   The Rankine cycle is used for power generation, particularly in power plants, for example. Such cycles typically use water as the heat transfer fluid.

有機ランキンサイクル（またはＯＲＣ）が水の代わりに有機生成物を使用する。これにより、設備のサイズを縮小することおよび低電力設備を建設することが可能になる。   The organic Rankine cycle (or ORC) uses organic products instead of water. This makes it possible to reduce the size of the equipment and construct a low power equipment.

現在、このような設備のコストは、これらを制御するのに必要とされる技術のため、依然高い水準にあり、これにより、現在の利用のためのこの技術の進歩が減速している。   Currently, the cost of such equipment is still at a high level due to the technology required to control them, which has slowed the progress of this technology for current use.

膨張部材（タービン）への入口における液体粒子の存在は、膨張部材の腐食および侵食の現象、およびこれを損傷し、破壊する傾向がある機械的応力の原因になる。   The presence of liquid particles at the inlet to the expansion member (turbine) causes corrosion and erosion phenomena of the expansion member and mechanical stresses that tend to damage and destroy it.

したがって、熱伝導流体は、通常、これが膨張部材に進入する前、気化状態にある必要がある。液体が膨張部材に進入しないようにするために、蒸発器とタービンとの間に気液分離器を配置することは既知の実践である。   Thus, the heat transfer fluid typically needs to be in a vaporized state before it enters the expansion member. It is a known practice to place a gas-liquid separator between the evaporator and the turbine to prevent liquid from entering the expansion member.

したがって、文献米国特許第７，８４１，３０６号が、蒸発器とタービンとの間に気液分離器を含み、かつ蒸発器から来る流れの中に存在する液滴が回収され、凝縮器の出口に配置されている液体槽へ戻されることを可能にする、ランキンサイクルを記載している。   Thus, the document US Pat. No. 7,841,306 includes a gas-liquid separator between the evaporator and the turbine, and drops present in the stream coming from the evaporator are recovered and the outlet of the condenser Describes a Rankine cycle that allows it to be returned to a liquid tank located in

文献ＤＥ １０ ２０１１ ００９ ２８０も、蒸発器へ戻る管に接続されている気液分離器を記載している。   The document DE 10 2011 009 280 also describes a gas-liquid separator connected to a tube returning to the evaporator.

文献国際公開第２００７／１０４９７０号パンフレットが、その文献の図１と併せて、蒸発器とタービンとの間に気液分離器を含む既知のランキンサイクルを記載している。管が、液体を分離器から蒸発器まで再循環させるように設けられている。さらに、分離器内の液体レベルは測定され、判定されて、電気エネルギーの需要に基づいて回路ポンプを制御する。分離器内の液体レベルが上昇した場合、ポンプの送達量は減少し、逆の場合も同様ある。その文献は、次いで、僅かな液体が膨張部材に進入することを可能にすることにより、かつ複合制御システムを使用してこのごく少量を制御することにより、自体をこの既知のシステムから区別することを提案している。   Document WO 2007/104970 describes, in conjunction with FIG. 1 of that document, a known Rankine cycle comprising a gas-liquid separator between the evaporator and the turbine. A tube is provided to recirculate the liquid from the separator to the evaporator. Further, the liquid level in the separator is measured and determined to control the circuit pump based on the demand for electrical energy. If the liquid level in the separator rises, the pump delivery will decrease, and vice versa. The document then distinguishes itself from this known system by allowing a small amount of liquid to enter the expansion member and by controlling this very small amount using a complex control system. Has proposed.

文献国際公開第２０１２／１３０４２１号パンフレットが、いくつかの異なる源から熱を回収するようになされている設備を記載している。その設備は、共通気液分離器と、共通タービンと、様々な源に対応するいくつかの蒸発器およびポンプとを含む。気液分離器は、これもまた凝縮器から来る液体を供給されているので、設備のための液体槽としての機能を果たす。   Document WO 2012/130421 describes a facility that is adapted to recover heat from several different sources. The facility includes a common gas-liquid separator, a common turbine, and several evaporators and pumps corresponding to various sources. The gas-liquid separator also serves as a liquid tank for the facility because it is also supplied with the liquid coming from the condenser.

文献ＦＲ２９７６１３６号が、タービンを迂回させるためにバイパス弁を設けられている、ランキンサイクルに基づく設備を教示している。   Document FR2976136 teaches a Rankine cycle-based installation that is provided with a bypass valve to bypass the turbine.

したがって、簡単で経済的な方法で膨張部材が任意の損傷から保護されている、有機熱伝導流体を用いて動作することができるランキンサイクルに頼る発電システムを提供することが真に必要である。   Therefore, there is a real need to provide a power generation system that relies on a Rankine cycle that can operate with an organic heat transfer fluid in which the expansion member is protected from any damage in a simple and economical manner.

本発明は、まず第１に、蒸発器と、膨張部材と、凝縮器と、循環ポンプとを含む熱伝導流体閉回路を含む、電気を生成するシステムに関し、発電機が膨張部材に連結されており、液体槽を設けられている気液分離器が蒸発器と膨張部材との間に配置されており、そのシステムは、槽内の液体レベルが最大閾値に達した場合、槽を空にするように構成されている制御デバイスをさらに設けられている。   The present invention firstly relates to a system for generating electricity, including a closed heat transfer fluid circuit that includes an evaporator, an expansion member, a condenser, and a circulation pump, with a generator coupled to the expansion member. A gas-liquid separator provided with a liquid tank is disposed between the evaporator and the expansion member, and the system empties the tank when the liquid level in the tank reaches a maximum threshold A control device configured as described above is further provided.

一実施形態によれば、熱伝導流体は有機物である。   According to one embodiment, the heat transfer fluid is organic.

一実施形態によれば、槽を空にすることは、蒸発器内に送り込んでいる液体再循環ラインにより行われる。   According to one embodiment, emptying the tank is performed by a liquid recirculation line feeding into the evaporator.

一実施形態によれば、制御デバイスは、槽内の液体レベルが最大閾値に達した場合、循環ポンプの送達量を減少させるように構成されている。   According to one embodiment, the control device is configured to reduce the delivery rate of the circulation pump when the liquid level in the tank reaches a maximum threshold.

一実施形態によれば、槽内の液体レベルは、最小閾値と最大閾値の間に保たれている。   According to one embodiment, the liquid level in the bath is maintained between a minimum threshold and a maximum threshold.

一実施形態によれば、制御デバイスは、槽内の液体レベルが最小閾値に達した場合、槽を空にすることを停止させるように構成されている。   According to one embodiment, the control device is configured to stop emptying the tank when the liquid level in the tank reaches a minimum threshold.

一実施形態によれば、制御デバイスは、槽内の液体レベルが最小閾値に達した場合、循環ポンプの送達量を増大させるように構成されている。   According to one embodiment, the control device is configured to increase the delivery rate of the circulation pump when the liquid level in the tank reaches a minimum threshold.

また、本発明は、以下の同時に起こる
− 熱源を使用して、熱伝導流体を加熱し、蒸発させるステップと、
− 蒸発を経た熱伝導流体を液相と気相とに分離するステップであり、液相は液体槽内に保存される、分離するステップと、
− 気相を膨張させて、電流の生成を可能にするステップと、
− 膨張した気相を凝縮させるステップと、
− 凝縮相をポンプで送るステップと
を含み、以下の
− 液体槽内の液体レベルを監視するステップと、
− この槽内の液体レベルが最大閾値に達した場合、液体槽を空にするステップと
をさらに含む、電気を生成する方法に関する。 The present invention also includes the following simultaneously--heating and evaporating the heat transfer fluid using a heat source;
-Separating the vaporized heat transfer fluid into a liquid phase and a gas phase, the liquid phase being stored in a liquid bath;
-Expanding the gas phase to allow the generation of current;
-Condensing the expanded gas phase;
-Pumping the condensed phase; and-monitoring the liquid level in the liquid tank;
-A method of generating electricity further comprising emptying the liquid tank when the liquid level in the tank reaches a maximum threshold.

一実施形態によれば、熱伝導流体は有機物である。   According to one embodiment, the heat transfer fluid is organic.

一実施形態によれば、空にされた液体は、加熱し蒸発させるステップまで再循環される。   According to one embodiment, the evacuated liquid is recycled until it is heated and evaporated.

一実施形態によれば、凝縮相がポンプで送られる送達量は、この槽内の液体レベルが最大閾値に達した場合、減少される。   According to one embodiment, the delivery rate at which the condensed phase is pumped is reduced when the liquid level in this tank reaches a maximum threshold.

一実施形態によれば、槽内の液体レベルは、最小閾値と最大閾値の間で一定に保たれている。   According to one embodiment, the liquid level in the bath is kept constant between a minimum threshold and a maximum threshold.

一実施形態によれば、槽を空にするステップは、槽内の液体レベルが最小閾値に達した場合、中断される。   According to one embodiment, the step of emptying the bath is interrupted when the liquid level in the bath reaches a minimum threshold.

一実施形態によれば、凝縮相がポンプで送られる送達量は、槽内の液体レベルが最小閾値に達した場合、増大される。   According to one embodiment, the delivery rate at which the condensed phase is pumped is increased when the liquid level in the tank reaches a minimum threshold.

本発明は、先行技術の欠点を克服することを可能にする。より詳細には、本発明は、膨張部材が簡単で経済的な方法で任意の損傷から保護されている、有機熱伝導流体を用いて動作することができるランキンサイクルに頼る発電システムを提供する。   The present invention makes it possible to overcome the disadvantages of the prior art. More particularly, the present invention provides a power generation system that relies on a Rankine cycle that can be operated using an organic heat transfer fluid in which the expansion member is protected from any damage in a simple and economical manner.

これは、槽内の液体レベルを制御することができる制御デバイスに連結されている、液体槽を設けられている気液分離器を、蒸発器の出口で使用することにより達成される。   This is achieved by using a gas-liquid separator provided with a liquid tank, connected to a control device capable of controlling the liquid level in the tank, at the outlet of the evaporator.

本発明を実施するのに使用され得るランキンサイクルの概略図である。1 is a schematic diagram of a Rankine cycle that can be used to practice the present invention. ある動作段階における、本発明の一実施形態によるシステムの部分の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of portions of a system according to an embodiment of the invention at an operational stage. 別の動作段階における、本発明の一実施形態によるシステムの部分の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of portions of a system according to an embodiment of the invention in another phase of operation. 更に別の動作段階における、本発明の一実施形態によるシステムの部分の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of portions of a system according to an embodiment of the present invention in yet another operational phase. 更に別の動作段階における、本発明の一実施形態によるシステムの部分の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of portions of a system according to an embodiment of the invention in yet another operational phase.

ここで、本発明は、以下の説明においてより詳細に非限定的に記載される。   The invention will now be described in more detail and non-limitingly in the following description.

図１を参照すると、本発明による発電システムが、蒸発器１と、膨張部材２と、凝縮器３と、循環ポンプ４とを含むランキンサイクルに頼っている。   Referring to FIG. 1, the power generation system according to the present invention relies on a Rankine cycle including an evaporator 1, an expansion member 2, a condenser 3, and a circulation pump 4.

ランキンサイクルは、有機化合物、例えば炭化水素、またはハイドロフルオロカーボン、またはハイドロフルオロオレフィン、またはいくつかのこのような化合物の混合物、であることが好ましい熱伝導流体を含有する。   The Rankine cycle contains a heat transfer fluid that is preferably an organic compound, such as a hydrocarbon, or a hydrofluorocarbon, or a hydrofluoroolefin, or a mixture of several such compounds.

好適な化合物は、ＨＦＣ−１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ−３２（ジフルオロメタン）、ＨＦＣ−１２５（ペンタフルオロエタン）、ＨＦＣ−１５２ａ（１，１−ジフルオロエタン）、ＨＦＣ−１３４（１，１，２，２−テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ−１６１（フルオロエタン）、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（２，３，３，３−テトラフルオロプロペン）、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（１，３，３，３−テトラフルオロプロペン）、ＨＦＯ−１２３３ｚｄ（１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン）、Ｅ形またはＺ形のＨＦＯ−１３６６ｍｚｚ（１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロブテン）、ＨＣ−６００（ブタン）、ＨＣ−６００ａ（２−メチルプロパン）、およびＨＣ−２９０（プロパン）である。   Suitable compounds are HFC-134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane), HFC-32 (difluoromethane), HFC-125 (pentafluoroethane), HFC-152a (1,1-difluoroethane), HFC-134 (1,1,2,2-tetrafluoroethane), HFC-161 (fluoroethane), HFO-1234yf (2,3,3,3-tetrafluoropropene), HFO-1234ze (1,3,3) 3,3-tetrafluoropropene), HFO-1233zd (1-chloro-3,3,3-trifluoropropene), E-form or Z-form HFO-1366mzz (1,1,1,4,4,4- Hexafluorobutene), HC-600 (butane), HC-600a (2-methylpropane), and HC-290 (propane). .

蒸発器１は熱源に連結されている。   The evaporator 1 is connected to a heat source.

発電機５が膨張部材２に連結されている。その発電機は、システムからの出力として電流を供給する。   A generator 5 is connected to the expansion member 2. The generator supplies current as output from the system.

熱伝導流体は蒸発器１内の熱源から熱を受け取る。熱伝導流体はこのように加熱され、蒸発させられ、場合により過熱される。流体内にこのように蓄積されたエネルギーは、膨張部材２内でその流体を膨張させることによる機械的作用として元の状態に戻される。この機械的作用はこれ自体、本質的に既知の方法で、発電機５内で電流に変換される。   The heat transfer fluid receives heat from a heat source in the evaporator 1. The heat transfer fluid is thus heated, evaporated and possibly superheated. The energy thus stored in the fluid is returned to its original state as a mechanical action by expanding the fluid in the expansion member 2. This mechanical action is converted to current in the generator 5 in a manner known per se.

膨張した熱伝導流体は凝縮器３内で凝縮させられ、次いでポンプ４により蒸発器１へ戻される。   The expanded heat transfer fluid is condensed in the condenser 3 and then returned to the evaporator 1 by the pump 4.

図１では、各カテゴリーにたった１つの要素が描写されているが、このような要素のいくつか、例えばいくつかの蒸発器および／またはいくつかの膨張部材および／またはいくつかのポンプおよび／またはいくつかの凝縮器、を設けることが可能であり、これらは直列しているかつ／または並列しているどちらかである。   In FIG. 1, only one element for each category is depicted, but some of such elements, such as some evaporators and / or some expansion members and / or some pumps and / or Several condensers can be provided, which are either in series and / or in parallel.

用語「蒸発器」は、本明細書で、これの一般に受け入れられている意味で用いられている。蒸発器は、流体を加熱し、蒸発させ、場合により過熱するように設計されている熱交換器を意味する。したがって、蒸発器は、異なる部分、例えば加熱部分、気化部分、および場合により過熱部分を含んでいてもよい。蒸発器はボイラであってもよいかまたはボイラを含んでいてもよい。   The term “evaporator” is used herein in its generally accepted sense. Evaporator refers to a heat exchanger that is designed to heat, evaporate, and possibly superheat a fluid. Thus, the evaporator may include different parts, such as a heated part, a vaporizing part and optionally a superheated part. The evaporator may be a boiler or may include a boiler.

熱源として、例えば、本発明のシステムが接続され得る、熱水源（地熱源）、産業流（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｓｔｒｅａｍ）（例えば燃焼ガス）、またはさらには別の熱設備（ｔｈｅｒｍａｌ ｆａｃｉｌｉｔｙ）（冷却プラントもしくは空調プラント、燃焼機関等）を使用することが可能である。   As a heat source, for example, a hot water source (geothermal source), an industrial stream (eg combustion gas), or even another thermal facility (cooling plant or air conditioning plant) to which the system of the invention can be connected. , Combustion engines, etc.) can be used.

熱源は、蒸発器１内の熱伝導流体と熱を直接交換するか、または中間熱伝導流体回路により熱を交換するかのどちらかであり得る。   The heat source can either exchange heat directly with the heat transfer fluid in the evaporator 1 or exchange heat with an intermediate heat transfer fluid circuit.

同様に、凝縮器３の内部で、熱伝導流体は、直接にまたは中間熱伝導流体回路によりどちらかで、例えば周囲からの空気または水である可能性がある冷熱源へ熱を伝導する。   Similarly, within the condenser 3, the heat transfer fluid conducts heat to a cold source, which can be, for example, air or water from the environment, either directly or by an intermediate heat transfer fluid circuit.

膨張部材２はタービン、特に遠心力の、スクリュータイプの、ピストンタイプの、または回転式の（渦巻きタイプの）タービンであることが好ましい。   The expansion member 2 is preferably a turbine, in particular a centrifugal, screw-type, piston-type or rotary (vortex-type) turbine.

図２から図５を参照すると、本発明は、蒸発器１と膨張部材２との間に気液分離デバイス６を設ける。このデバイスは、加熱流体および蒸発流体（および場合により過熱流体）が（理論上、優勢なまたは非常に優勢な割合である）気相と場合により液相とに分離されることを可能にする。液相は、これが蓄積する槽１２内に収集される。   Referring to FIGS. 2 to 5, the present invention provides a gas-liquid separation device 6 between the evaporator 1 and the expansion member 2. This device allows heating fluid and evaporating fluid (and possibly superheated fluid) to be separated into a gas phase (which is in theory a dominant or very dominant proportion) and optionally a liquid phase. The liquid phase is collected in a tank 12 in which it accumulates.

気液分離器６は、単に、槽１２と、槽１２内に含有されている液体内に入る、蒸発器１の出口に接続されている浸漬管と、槽１２の最上部に向かって配置されている膨張部材２の入口に接続されているガス出口とを含むことが好ましい。   The gas-liquid separator 6 is simply placed towards the top of the tank 12, a dip tube connected to the outlet of the evaporator 1 that enters the liquid contained in the tank 12, and the tank 12. And a gas outlet connected to the inlet of the expansion member 2.

あるいは、気液分離器６は、サイクロンまたは凝集薄膜（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ）または任意の他の分離デバイスを含んでいてもよく、槽１２は、次いで、以前に分離された液相を収集することが意図されている。   Alternatively, the gas-liquid separator 6 may comprise a cyclone or a coalescence membrane or any other separation device, and the vessel 12 is then intended to collect the previously separated liquid phase Has been.

図示の実施形態では、液体再循環ライン９が槽１２の出口に接続されており、液体再循環ラインは弁１０に適合されていることが有利である。液体再循環ライン９は、特に、蒸発器１内に送り込んでいてもよい。例えば、液体再循環ラインは、ポンプ４と蒸発器１との間に置かれている管７に接続されていてもよい。あるいは、管７は、蒸発器の入口でまたは何らかの中間点で、蒸発器１内に直接送り込んでいてもよい。   In the illustrated embodiment, a liquid recirculation line 9 is advantageously connected to the outlet of the tank 12 and the liquid recirculation line is advantageously adapted to the valve 10. The liquid recirculation line 9 may in particular be fed into the evaporator 1. For example, the liquid recirculation line may be connected to a pipe 7 placed between the pump 4 and the evaporator 1. Alternatively, the tube 7 may be fed directly into the evaporator 1 at the evaporator inlet or at some intermediate point.

あるいは、液体再循環ライン９は、膨張部材２と凝縮器３との間に、または凝縮器３とポンプ４との間に、接続されていてもよい。   Alternatively, the liquid recirculation line 9 may be connected between the expansion member 2 and the condenser 3 or between the condenser 3 and the pump 4.

図示の実施形態では、１つまたは複数の液体レベルセンサが槽１２内に設けられており、槽１２内で液体レベルが最大液体閾値１３および最小液体閾値１４に達した時を検出する。これらの液体レベルセンサは制御デバイス１５に接続されている。   In the illustrated embodiment, one or more liquid level sensors are provided in the tank 12 to detect when the liquid level reaches the maximum liquid threshold 13 and the minimum liquid threshold 14 in the tank 12. These liquid level sensors are connected to the control device 15.

槽１２が完全に空になるかまたは完全に満ちる可能性を防ぐために、最大液体レベル１３は槽１２の上端部の下方に置かれており、最小液体閾値１４は槽１２の下端部の上方に置かれていることが好ましい。   In order to prevent the possibility of the tank 12 being completely emptied or completely filled, the maximum liquid level 13 is placed below the upper end of the tank 12 and the minimum liquid threshold 14 is above the lower end of the tank 12. Preferably it is placed.

制御デバイス１５は弁１０およびポンプ４を有利に制御する。   The control device 15 advantageously controls the valve 10 and the pump 4.

制御デバイス１５は、槽内の液体レベルが最大閾値１３に達した場合、槽１２を空にする。これにより、液体が膨張部材２内に引き込まれる任意のリスク回避することが可能になる。   The control device 15 empties the tank 12 when the liquid level in the tank reaches the maximum threshold 13. This makes it possible to avoid any risk of liquid being drawn into the expansion member 2.

用語「空にする」は、液体槽１２を完全に空にすることまたは部分的に空にすることを含む作用を意味する。その空にすることは、部分的のみであることが好ましい。   The term “empty” means an action including completely emptying or partially emptying the liquid tank 12. The emptying is preferably only partial.

槽を空にすることは、弁１０を開くことにより実施される。槽１２が蒸発器１の上方に置かれている場合、槽を空にすることは単に重力の影響下で達成され得る。あるいは、必要に応じて、液体再循環ライン９上に付加ポンプを設け、制御デバイス１５により制御することが可能である。   Emptying the tank is performed by opening the valve 10. If the tank 12 is placed above the evaporator 1, emptying the tank can be achieved simply under the influence of gravity. Alternatively, if necessary, an additional pump can be provided on the liquid recirculation line 9 and controlled by the control device 15.

弁１０の開放と同時に、制御デバイス１５は、送達量を減少させるためにポンプ４に作用することが好ましい。送達量の減少が、ゼロ値または非ゼロ値に至るまで実施される。前者の例では、送達量を減少させることは、ポンプ４を通る流体の流れを中止させることを意味する。当然のことながら、同じ機能は、ポンプ４の上流にまたは下流に置かれている弁を制御デバイス１５に制御させることにより実施されてもよい。   Concurrently with the opening of the valve 10, the control device 15 preferably acts on the pump 4 to reduce the delivery volume. A reduction in delivery volume is performed until a zero or non-zero value is reached. In the former example, reducing the delivery volume means stopping fluid flow through the pump 4. Of course, the same function may be performed by having the control device 15 control a valve located upstream or downstream of the pump 4.

逆に、制御デバイス１５は、槽内の液体レベルが最小閾値１４に達した場合、槽１２を空にすることを停止させるように設計されており、これは、特に、気液分離器がこれの機能を正確に実施するのに槽１２内の液体量が十分であることを確実にするため、かつシステムがこれの通常動作モードに戻ることを可能にするためである。空にすることの最後は弁１０を閉じることにより実施される。同時に、制御デバイス１５は、（ポンプ４が以前にスイッチを切られている場合、これを再開に切り替えることを意味する）送達量を増大させるために、ポンプ４に作用することが好ましい。   Conversely, the control device 15 is designed to stop emptying the tank 12 when the liquid level in the tank reaches the minimum threshold 14, which is especially true for the gas-liquid separator. In order to ensure that the amount of liquid in the tank 12 is sufficient to perform the function correctly and to allow the system to return to its normal operating mode. The final emptying is performed by closing the valve 10. At the same time, the control device 15 preferably acts on the pump 4 to increase the delivery volume (meaning that if the pump 4 has been switched off previously, it is switched to resume).

図２から図５は、様々な構成における、本発明のシステムを示す。   2-5 show the system of the present invention in various configurations.

図２では、ポンプ４は液体をポンプで送っており、弁１０は閉じている。槽１２内の液体レベルは最小レベル１４と最大レベル１３の間である。蒸発器出口に存在する液相が気液分離器６内に徐々に収集されるので、この液体レベルは時間の経過に亘って上昇する傾向がある。   In FIG. 2, pump 4 is pumping liquid and valve 10 is closed. The liquid level in the tank 12 is between a minimum level 14 and a maximum level 13. Since the liquid phase present at the outlet of the evaporator is gradually collected in the gas-liquid separator 6, this liquid level tends to rise over time.

図３では、槽１２内の液体レベルは最大閾値１３に達している。それに応じて、制御デバイス１５はポンプ４を停止させ（またはこれの送達量を非ゼロ値まで減少させ）、弁１０を開く。   In FIG. 3, the liquid level in the tank 12 reaches the maximum threshold 13. In response, the control device 15 stops the pump 4 (or reduces its delivery amount to a non-zero value) and opens the valve 10.

図４では、槽からの液体は、（例えば重力の影響下で）液体再循環ライン９により空にされる。この液体は、システムがこの空にする段階の間に動作し続け、電流を生成するように、蒸発器１内で加熱され、蒸発させられ、適切な場合、過熱される。槽１２内の液体レベルは、この空にする段階の間により低くなる。   In FIG. 4, the liquid from the tank is evacuated by the liquid recirculation line 9 (for example under the influence of gravity). This liquid is heated and evaporated in the evaporator 1 and, if appropriate, superheated, so that the system continues to operate during this emptying phase and generates a current. The liquid level in the tank 12 will be lower during this emptying phase.

図５では、槽１２内の液体レベルは最小レベル１４に達する。それに応じて、制御デバイス１５は、ポンプ４を起動し（またはこのポンプが以前にスイッチを切られていなかった場合、これの送達量を増大させ）、弁１０を閉じる。システムはこのように図２の状態に戻る。   In FIG. 5, the liquid level in the bath 12 reaches a minimum level 14. In response, the control device 15 activates the pump 4 (or increases its delivery if this pump has not been switched off previously) and closes the valve 10. The system thus returns to the state of FIG.

弁１０を開閉する代わりに、また、空にする段階以外でも、液体再循環ライン９内に非ゼロ液体流量を供給することが可能である。この場合、制御デバイス１５は、空にする段階の間、液体再循環ライン９内の流量を増大させることを可能にする。この代替的形態は、かなりの割合の液体が蒸発器１の出口に存在する場合に有益だと分かる可能性がある。   Instead of opening and closing the valve 10, it is also possible to supply a non-zero liquid flow rate in the liquid recirculation line 9 outside the emptying phase. In this case, the control device 15 makes it possible to increase the flow rate in the liquid recirculation line 9 during the emptying phase. This alternative form may prove beneficial when a significant proportion of liquid is present at the outlet of the evaporator 1.

図２から図５までに示されている実施形態は、設計および実施において特に簡単であるという利点を提供する。しかし、また、例えば最大閾値１３および最小閾値１４に加えて他のレベルの閾値を設けることにより、使用条件上の変化によりぴったり適合することができるより複雑なシステムを提供することが可能であり、制御デバイス１５は、次いで、ポンプ４の送達量および／または槽１２からの液体が槽１２内の液体レベルに基づいて再循環される量を調節するように設計されることが可能である。   The embodiment shown in FIGS. 2 to 5 offers the advantage of being particularly simple in design and implementation. However, it is also possible to provide a more complex system that can more closely adapt to changes in conditions of use, for example by providing other levels of threshold in addition to the maximum threshold 13 and minimum threshold 14, The control device 15 can then be designed to adjust the amount of delivery of the pump 4 and / or the amount that liquid from the tank 12 is recirculated based on the liquid level in the tank 12.

Claims (14)

蒸発器（１）と、膨張部材（２）と、凝縮器（３）と、循環ポンプ（４）とを含む熱伝導流体閉回路とを含む電気を生成するシステムであって、発電機（５）が前記膨張部材（２）に連結されており、液体槽（１２）を設けられている気液分離器（６）が、前記蒸発器（１）と前記膨張部材（２）との間に配置されており、前記システムは、前記槽内の液体レベルが最大閾値（１３）に達した場合、前記槽（１２）を空にするように構成されている制御デバイス（１５）をさらに設けられている、システム。   A system for generating electricity including an evaporator (1), an expansion member (2), a condenser (3), and a heat transfer fluid closed circuit including a circulation pump (4), the generator (5 ) Is connected to the expansion member (2), and a gas-liquid separator (6) provided with a liquid tank (12) is interposed between the evaporator (1) and the expansion member (2). And the system is further provided with a control device (15) configured to empty the tank (12) when the liquid level in the tank reaches a maximum threshold (13). The system. 前記熱伝導流体は有機物である、請求項１に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the heat transfer fluid is organic. 前記槽（１２）を空にすることは、前記蒸発器（１）内へ送り込んでいる液体再循環ライン（９）により行われる、請求項１または２に記載のシステム。   The system according to claim 1 or 2, wherein emptying the tank (12) is performed by a liquid recirculation line (9) feeding into the evaporator (1). 前記制御デバイス（１５）は、前記槽内の前記液体レベルが前記最大閾値（１３）に達した場合、前記循環ポンプ（４）の送達量を減少させるように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。   The control device (15) is configured to reduce the delivery volume of the circulating pump (4) when the liquid level in the tank reaches the maximum threshold (13). 4. The system according to any one of 3. 前記槽（１２）内の前記液体レベルは、最小閾値（１４）と前記最大閾値（１３）の間に保たれている、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。   The system according to any one of the preceding claims, wherein the liquid level in the tank (12) is maintained between a minimum threshold (14) and a maximum threshold (13). 前記制御デバイス（１５）は、前記槽内の前記液体レベルが前記最小閾値（１４）に達した場合、前記槽（１２）を空にすることを停止させるように構成されている、請求項５に記載のシステム。   The control device (15) is configured to stop emptying the tank (12) when the liquid level in the tank reaches the minimum threshold (14). The system described in. 前記制御デバイス（１５）は、前記槽内の前記液体レベルが前記最小閾値（１４）に達した場合、前記循環ポンプ（４）の前記送達量を増大させるように構成されている、請求項５または６に記載のシステム。   The control device (15) is configured to increase the delivery of the circulating pump (4) when the liquid level in the tank reaches the minimum threshold (14). Or the system of 6. 以下の同時に起こる
− 熱源を使用して、熱伝導流体を加熱し、蒸発させるステップと、
− 蒸発を経た前記熱伝導流体を液相と気相とに分離するステップであり、前記液相は液体槽内に保存される、分離するステップと、
− 前記気相を膨張させて、電流の生成を可能にするステップと、
− 前記膨張した気相を凝縮させるステップと、
− 前記凝縮相をポンプで送るステップと
を含み、以下の
− 前記液体槽内の液体レベルを監視するステップと、
− この槽内の前記液体レベルが最大閾値に達した場合、前記液体槽を空にするステップと
をさらに含む、電気を生成する方法。 Co-occurring-using a heat source to heat and evaporate the heat transfer fluid;
-Separating the vaporized heat transfer fluid into a liquid phase and a gas phase, the liquid phase being stored in a liquid bath;
-Expanding the gas phase to allow generation of current;
-Condensing the expanded gas phase;
Pumping the condensed phase, and monitoring the liquid level in the liquid tank,
-Emptying the liquid tank when the liquid level in the tank reaches a maximum threshold; 前記熱伝導流体は有機物である、請求項８に記載の方法。   The method of claim 8, wherein the heat transfer fluid is organic. 空にされた液体は、前記加熱し蒸発させるステップへと再循環される、請求項８または９に記載の方法。   10. A method according to claim 8 or 9, wherein the evacuated liquid is recycled to the heating and evaporating step. 前記凝縮相がポンプで送られる送達量は、この槽内の前記液体レベルが前記最大閾値に達した場合に減少される、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。   11. A method according to any one of claims 8 to 10, wherein the delivered amount by which the condensed phase is pumped is reduced when the liquid level in the tank reaches the maximum threshold. 前記槽内の前記液体レベルは、最小閾値と前記最大閾値の間で一定に保たれている、請求項８から１１のいずれか一項に記載の方法。   12. A method according to any one of claims 8 to 11, wherein the liquid level in the bath is kept constant between a minimum threshold and the maximum threshold. 前記槽を空にする前記ステップは、前記槽内の前記液体レベルが前記最小閾値に達した場合に中断される、請求項１２に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the step of emptying the vessel is interrupted when the liquid level in the vessel reaches the minimum threshold. 前記凝縮相がポンプで送られる前記送達量は、前記槽内の前記液体レベルが前記最小閾値に達した場合に増大される、請求項１２または１３に記載の方法。   14. A method according to claim 12 or 13, wherein the delivered amount by which the condensed phase is pumped is increased when the liquid level in the bath reaches the minimum threshold.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2990960A1 (en) * 2015-07-28 2017-02-02 The Chemours Company Fc, Llc Use of 1,3,3,4,4,4-hexafluoro-1-butene in power cycles
KR102243702B1 (en) * 2019-09-18 2021-04-27 한국에너지기술연구원 Generating cycle system with liquid recirculation loop
CN111636937B (en) * 2020-06-22 2024-07-16 中国长江动力集团有限公司 ORC power generation device capable of automatically adjusting liquid level and adjusting method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07217812A (en) * 1994-02-02 1995-08-18 Samuson:Kk Water level controller for vapor-water separator
WO2007104970A2 (en) * 2006-03-13 2007-09-20 City University Working fluid control in non-aqueous vapour power systems
US20080289313A1 (en) * 2005-10-31 2008-11-27 Ormat Technologies Inc. Direct heating organic rankine cycle

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4358929A (en) * 1974-04-02 1982-11-16 Stephen Molivadas Solar power system
US3954087A (en) * 1974-12-16 1976-05-04 Foster Wheeler Energy Corporation Integral separation start-up system for a vapor generator with variable pressure furnace circuitry
ES8605328A1 (en) * 1983-06-13 1986-04-01 Mendoza Rosado Serafin Thermodynamic process approximating the Ericsson cycle.
US6155053A (en) * 1999-01-13 2000-12-05 Abb Alstom Power Inc. Technique for balancing regenerative requirements due to pressure changes in a Kalina cycle power generation system
US6125632A (en) * 1999-01-13 2000-10-03 Abb Alstom Power Inc. Technique for controlling regenerative system condensation level due to changing conditions in a Kalina cycle power generation system
US7841306B2 (en) 2007-04-16 2010-11-30 Calnetix Power Solutions, Inc. Recovering heat energy
CA2768136C (en) * 2009-07-15 2016-02-02 Recurrent Engineering Llc Systems and methods for increasing the efficiency of a kalina cycle
DE102011009280A1 (en) * 2011-01-25 2012-07-26 Frank Eckert System i.e. combustion engine, for converting thermal energy into e.g. mechanical energy, has heat transfer medium circuit for transferring thermal energy of heat sources, where partial flow of medium is permitted
JP5201227B2 (en) * 2011-02-17 2013-06-05 トヨタ自動車株式会社 Rankine cycle system abnormality detection device
EP2503113B1 (en) * 2011-03-25 2016-03-23 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Direct organic rankine cycle system, biomass combined cycle power generating system, and method for operating a direct organic rankine cycle
FR2976136A1 (en) 2011-05-30 2012-12-07 Enertime Rankine cycle system for producing electricity for non-infinite type local electricity network utilized to supply electric power to load, has controller controlling closing of switch to trigger supply according to information characteristic

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07217812A (en) * 1994-02-02 1995-08-18 Samuson:Kk Water level controller for vapor-water separator
US20080289313A1 (en) * 2005-10-31 2008-11-27 Ormat Technologies Inc. Direct heating organic rankine cycle
WO2007104970A2 (en) * 2006-03-13 2007-09-20 City University Working fluid control in non-aqueous vapour power systems

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