KR20070073952A - 캐스케이드 전력 시스템 - Google Patents

캐스케이드 전력 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20070073952A
KR20070073952A KR1020077012179A KR20077012179A KR20070073952A KR 20070073952 A KR20070073952 A KR 20070073952A KR 1020077012179 A KR1020077012179 A KR 1020077012179A KR 20077012179 A KR20077012179 A KR 20077012179A KR 20070073952 A KR20070073952 A KR 20070073952A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stream
point
working fluid
lean
parameterized
Prior art date
Application number
KR1020077012179A
Other languages
English (en)
Inventor
알렉산더 아이. 칼리나
Original Assignee
칼렉스 엘엘씨
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
Priority claimed from US10/983,970 external-priority patent/US7398651B2/en
Priority claimed from US11/099,211 external-priority patent/US7469542B2/en
Application filed by 칼렉스 엘엘씨 filed Critical 칼렉스 엘엘씨
Publication of KR20070073952A publication Critical patent/KR20070073952A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
    • F01K25/065—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids with an absorption fluid remaining at least partly in the liquid state, e.g. water for ammonia
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

캐스케이드 전력 시스템 및 방법이 직접 또는 간접적으로 린(5314) 및 리치(5166) 스트림을 증발하도록 고온 플루 가스 스트림(600)을 사용하는 것으로 개시되어 있으며, 상기 린 및 리치 스트림은 유입과, 멀티-성분과, 작동 유체 스트림과, 이러한 스트림, 소모 스트림 응축 및 증발을 반복하는 것으로부터 얻어지는 추출 에너지, 추출 및 응축 사이클로부터 얻어진다.
캐스케이드, 린, 리치, 스트림, 스크러버

Description

캐스케이드 전력 시스템 {CASCADE POWER SYSTEM}
본 출원은 2004년 11월 8일자로 출원된 미국출원 제10/983,970호의 CIP출원인, 2005년 4월 5일자로 출원된 미국출원 제11/099,211호를 다시 CIP출원으로 하는 2005년 9월 22일자로 출원된 미국출원 제11/235,654호를 우선권으로 한다.
본원발명은 바이오매스(biomass), 농업 폐기물(버거스(bagasse)와 같은), 도시(municipal) 폐기물 및 다른 연료들의 연소로부터 생산되는 열로부터 사용가능한 전력을 뽑아내기 위한 캐스케이드 전력 시스템에 관한 발명이다. 본원발명은 또한 스트림을 미리 냉각(precooled)되거나 또는 부분적으로 소모되는 플루 가스 스트림과 혼합하도록 하는 것에 의해 뜨거운 플루 가스 스트림으로부터 열을 얻도록 하는 캐스케이드 전력 시스템에 관한 발명에 관한 것으로, 이는 혼합된 플루 가스 스트림이 열 교환기(the heat exchange unit) 상에서 언듀(undue) 스트레스 및 스트레인 되어지는 것 없이 작동 유체(working fluid)의 효율적인 가열을 행하기 위한 바람직한 낮은 온도를 갖도록 하기 위함이다.
보다 구체적으로, 본원발명은 바이오매스(biomass), 농업 폐기물(버거스와 같은), 도시 폐기물 및 다른 연료의 연소로부터 생산되는 열로부터 사용가능한 전력을 뽑아내기 위한 캐스케이드 전력 시스템에 관한 발명으로, 여기서 상기 시스템 은 에너지 추출 시스템(energy extraction subsystem), 분리 시스템, 열 교환 시스템, 열 전달 시스템 및 응축 시스템을 포함하도록 하며, 여기서 상기 시스템은 충분히 응축된 입력 작동 유체 스트림으로부터 린 스트림(lean stream) 및 리치 스트림(rich stream)을 생성하고, 열원 스트림(heat source stream)으로부터 직접적 또는 간접적으로 유도되는 열로부터 린 및 리치 스트림을 증발시키며, 열을 상기 린 및 리치 스트림으로부터 사용가능한 에너지의 형태로 전환시키되, 상기 에너지는 소모 유출 작동 유체 스트림(a spent outgoing working fluid stream)을 생성하고, 유입 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 유출 작동 유체 스트림을 응축한다. 또한, 본원발명은 린 스트림 및 리치 스트림을 증발하도록 전환하도록 하며 그곳으로부터 에너지를 추출하도록 하는 방법에 관한 발명이다.
현재, 최고로 효율적인 바이오매스를 연료로 하는 발전소는 거의 20%의 효율을 갖는다. 즉, 이러한 발전소의 순 출력 값은 연소되는 연료의 LHV(낮은 가열 값, lower heating value)의 20%이다. 이러한 효율을 달성하도록 하기 위해, 현재의 바이오매스 발전소는 가스파이어(gasfier)와 채컴뷰스터(a char combustor), 및 가스 터빈 및 스트림 파워 시스템 모두를 사용하는 파워 트레인(power train)을 포함하는 매우 복잡한 연소 시스템을 요구하게 되어지고, 따라서, 이러한 시스템은 많은 비용상의 문제를 발생시킨다.
따라서, 바이오매스와 같은 연료를 연소시키고 연소된 연료의 LHV의 더 많은 부분을 전기와 같은 사용가능한 에너지로 변환시키기 위한 보다 효율적이며 단순한 시스템을 필요로 하게 되었다.
본원발명은 두 개의 상호 작용하는 사이클을 포함하는 캐스케이드 전력 시스템을 제공한다. 하나의 사이클은 고 농도의 낮은 비등점 성분(low boiling component)을 갖는 리치 작동 유체(rich working fluid)를 사용하고, 다른 사이클은 저 농도의 낮은 비등점 성분을 갖는 린 작동 유체(lean working fluid)를 사용한다. 여기서, 상기 시스템은 모듈 방식의 원칙(modular principle)으로 설계되며, 또한 어떤 모듈 방식의 구성 단위 또는 구성 성분을 포함하거나 또는 포함하지 않는 다양한 변형 실시예로 실현될 수 있다.
본원발명은 에너지 추출 시스템, 분리 시스템, 열 교환기 시스템, 열 전달 시스템 및 응축 시스템(condensation subsystem)을 포함하는 캐스케이드 전력 시스템을 제공한다. 본 시스템은 린 스트림 사이클 및 리치 스트림 사이클을 생성한다. 린 스트림 사이클에서, 린 스트림은 분리 시스템에서 유입 스트림으로부터 생산되고, 열 교환기 시스템에서 증발되며, 및 열 에너지의 일부는 증발된 린 스트림으로부터 에너지 추출 시스템의 린 스트림의 부분에서 추출된다. 리치 스트림 사이클에서, 리치 스트림은 유입 스트림으로부터 생산되고, 열 교환기 시스템에서 증발되며, 및 열 에너지의 일부는 증발된 리치 스트림으로부터 에너지 추출 시스템의 리치 스트림 부분에서 추출된다. 에너지 추출 시스템의 리치 스트림 부분으로부터 소모된 리치 스트림은 응축기(condensation unit)에서 응축되어, 유입 스트림으로 회수된다. 본 시스템은 두 개의 상호작용하는 하부 사이클을 포함하는 연속적인 열역학 에너지 전환 사이클을 형성한다.
본원발명은 리치 스트림 추출 시스템 및 린 스트림 추출 시스템을 포함하는 에너지 추출 시스템, 분리 시스템, 열 교환 시스템, 열 전달 시스템 및 응축 시스템을 포함하는 캐스케이드 전력 시스템을 제공한다. 본 시스템은 충분히 응축된 유입 작동 유체 스트림으로부터 린 스트림 및 리치 스트림을 형성하고, 외부 열원 스트림, 바람직하게는 외부의 뜨거운 플루 가스 스트림(external hot flue gas stream)으로부터 직접 또는 간접적으로 얻어지는 열로부터 린 및 리치 스트림을 증발시키며, 린 및 리치 스트림에서의 열 에너지의 일부를 소모 유출 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 사용가능한 에너지의 형태로 전환하며, 및 유입 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 유출 작동 유체 스트림을 응축한다. 여기서, 본 시스템은 두 개의 상호 작용하는 사이클을 포함하는 열역학 에너지 추출 사이클을 지지한다.
본원발명은 에너지 추출 시스템, 분리 시스템, 열 교환기 시스템, 열 전달 시스템 및 응축 시스템을 포함하는 캐스케이드 전력 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 열역학 에너지 추출 사이클을 지지한다. 에너지 추출 시스템은 린 스트림 터빈, 적어도 하나의 리치 스트림 터빈 및 적어도 두 개의 쓰로틀 제어 밸브를 포함하며, 여기서 린 스트림 터빈은 린 스트림으로부터 에너지를 추출하도록 하며, 리치 스트림 터빈은 리치 스트림으로부터 에너지를 추출하도록 하고 및 제1 쓰로틀 제어 밸브는 리치 스트림 터빈의 압력으로 리치 스트림의 압력을 조절하고, 제2 쓰로틀 제어 밸브는 린 스트림 터빈의 압력으로 린 스트림의 압력을 조절하며, 및 선택적으로 제3 쓰로틀 제어 밸브는 린 스트림의 압력으로 선택적인 리치 하부 스트림의 압력을 조절한다. 분리 시스템은 스크러버(scrubber), 분리기 및 3개의 펌프를 포함하고, 상기 분리 시스템은 유입 작동 유체 스트림과 같거나 실질적으로 같은 구성을 갖는 보완(make-up) 스트림 및 린 스트림을 형성하도록 적용된다. 열 교환기 시스템은 리치 스트림을 증발하도록, 및 린 스트림을 가열 또는 부분적으로 증발하도록 적용되는 적어도 4개의 열 교환기를 포함한다. 열 전달 시스템은 열 전달 유체, 열 전달 유체 펌프 및 두 개의 열 교환기를 포함하여 구성되며, 여기서 상기 열 전달 시스템은 뜨거운 플루 가스 스트림(hot flue gas stream)으로부터 열 전달 시스템으로 열을 전달하도록 적용되고, 및 열 전달 시스템의 흡수한 열을 린 스트림을 증발하도록 하기 위해 린 스트림으로 전달하도록 적용된다. 응축 시스템은 소모 작동 유체 스트림을 충분히 응축하도록 적용되며, 및 어떤 응축 시스템도 될 수 있다.
본원발명은 충분히 응축된 유입 작동 유체 스트림을 가압된 냉각 혼합 스트림(pressurized cooled mixed stream)과 함께 혼합하는 단계를 포함하는 방법을 제공하며, 여기서 상기 유입 스트림 및 혼합 스트림은 냉각된 작동 유체 스트림을 형성하기 위한 구성과 같거나 또는 실질적으로 같은 구성을 갖는다. 냉각된 작동 유체 스트림은 그 후, 냉각된 혼합 스트림 및 가열된 작동 유체 스트림(heat working fluid stream)을 형성하기 위해 혼합된 스트림과 관련있는 열교환기 내로 들어오게 된다. 가열된 작동 유체 스트림은 그 후, 뜨거운 작동 유체 스트림 및 냉각된 소모 린 스트림을 형성하기 위해 냉각된 소모 린 스트림의 제1 부분과 관련있는 열 교환기 내로 들어오게 된다. 뜨거운 작동 유체 스트림(hotter working fluid stream)은 그 후, 충분히 증발된 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 소모된 린 스트림과 관련있는 열교환기 내로 들어오게 된다. 충분히 증발된 작동 유체 스트림의 제1 부분은 그 후, 압력이 조절되고, 리치 스트림 터빈으로 향하게 되며, 여기서 상기 작동 유체 스트림은 린 스트림과 관련이 있는 리치 스트림이다. 충분히 증발된 작동 유체 스트림은 그 후, 충분히 증발된 작동 유체 스트림에서 열 에너지의 일부를 사용가능한 형태의 제1 에너지량으로 전환하도록 하는 리치 스트림 터빈으로 향하게 된다. 충분히 증발된 작동 유체 스트림의 제2 부분은 그 후, 압력이 조정되고, 린 스트림을 형성하기 위해 부분적으로 증발된 린 스트림을 혼합하게 한다. 린 스트림은 그 후, 충분히 증발된 린 스트림을 형성하기 위해, 순환 열 전달 유체와 관련있는 열 교환기 내로 들어가게 되며, 여기서, 열 전달 유체는 순환 열 전달 유체를 뜨거운 플루 가스 스트림과 관련있는 열 교환기 내로 가져오도록 하는 것에 의해 가열된다. 충분히 증발된 린 스트림은 그 후, 린 스트림 터빈의 압력으로 압력이 조정되고, 충분히 증발된 린 스트림의 열 에너지의 일부를 사용가능한 제2 에너지 량으로 전환하도록 하는 린 스트림 터빈으로 향하게 한다.
본원발명은 두 개의 상호 작용하는 증발 및 에너지 추출 사이클을 정하는 단게를 포함하는 뜨거운 플루 가스 스트림으로부터 효율적인 에너지 추출을 하기 위한 방법을 제공하고, 여기서 하나의 사이클은 멀티-구성 유체(리치 스트림)의 고밀도의 낮은 비등점을 갖는 구성요소를 갖는 멀티-구성 유체 스트림을 사용하고, 다른 사이클은 멀티-구성 유체(린 스트림)의 고 농도의 높은 비등점을 갖는 구성요소를 갖는 멀티-구성 유체 스트림을 사용하며, 각각의 스트림은 충분히 응축된 유입 멀티-구성 작동 유체로부터 얻어진다. 두 개의 상호 작용하는 사이클에서 사용되는 린 및 리치 스트림은 뜨거운 외부 플루 가스 스트림에 의해 직접 및/또는 간접적으로 증발되고, 여기서 상기 간접 가열의 부분은 린 스트림을 가열 및 증발하기 위해 분리적으로 순환 열 전달 유체를 사용하는 열 전달 사이클을 통하여 발생된다. 증발되면, 린 스트림에서 열 에너지의 일부분은 린 터빈에서 추출되고, 리치 스트림에서 열 에너지의 일부는 적어도 하나의 리치 터빈에서 추출된다. 소모 린 스트림은 리치 스트림을 가열 및 증발하기 위해 사용되고, 린 스트림을 형성하기 위해 및 리치 스트림을 보충하기 위해 설계된 스크러버 및 분리기(separator)로 나아가게 된다. 소모 리치 스트림은 응축기로 나아 가게 되고, 여기서 유입 스트림을 형성하기 위해 충분히 응축된다.
본원발명은 하기 설명되는 도면과 함께 본원발명을 보다 잘 이해될 수 있으며, 같은 구성요소는 같은 부호를 갖게 된다.
도 1은 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 1a의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2는 단순 응축기의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 3은 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 1a1의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 4는 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 2a의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 5는 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 2a1의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 6은 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 1b의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 7은 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 2b의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 8은 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 1c의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 9는 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 2c의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 10은 응축기 및 열 압축 시스템의 바람직한 변형 실시예 CTCSS 1a의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 11은 응축기 및 열 압축 시스템의 바람직한 변형 실시예 CTCSS 1b의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 12는 응축기 및 열 압축 시스템의 바람직한 변형 실시예 CTCSS 2a의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 13은 응축기 및 열 압축 시스템의 바람직한 변형 실시예 CTCSS 2b의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 14는 응축기 및 열 압축 시스템의 바람직한 변형 실시예 CTCSS 3a의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 15는 응축기 및 열 압축 시스템의 바람직한 변형 실시예 CTCSS 3b의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 16은 응축기 및 열 압축 시스템의 바람직한 변형 실시예 CTCSS 4a의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 17은 응축기 및 열 압축 시스템의 바람직한 변형 실시예 CTCSS 4b의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 18은 응축기 및 열 압축 시스템의 바람직한 변형 실시예 CTCSS 5a의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 19는 응축기 및 열 압축 시스템의 바람직한 변형 실시예 CTCSS 5b의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 20은 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 3a의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 21은 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 4a의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 22는 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 3b의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 23은 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 4b의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 24는 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 3c의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 25는 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 바람직한 변형 실시예 4c의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 26은 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 다른 바람직한 실시예의 블록다이어그램을 도시한다.
도 27은 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 다른 바람직한 실시예의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 28은 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 다른 바람직한 실시예의 블록 다이어그램을 도시한다.
본원발명은 종래의 시스템보다 보다 높은 효율을 갖도록 연소 가스원으로부터 사용가능한 에너지를 추출하도록 하는 새로운 시스템에 관한 발명에 관한 것이다. 본원발명의 바람직한 실시예는 종래의 시스템보다 적어도 30% 향상을 가져온다. 본원발명의 새로운 시스템은 또한 연소 연료, 바람직하게는 바이오매스(biomass), 농업 폐기물(예로, 버거스(bagasse)), 도시 폐기물 및 다른 낮은 열 값(low heat value fuels)을 갖는 낮은 가열 값 연료(low heat value fuels)에서 생산되는 열을 추출하기 위해 최적으로 형성된다. 바람직하게, 연소는 유동화된 베드 연소실 또는 연소 영역에서 실행된다. 본원발명에서 사용되는 바이오매스는 모든 낮은 가열 값 연료가 해당되며, 물론 본원발명의 시스템은 석탄, 석유 또는 천연 가스와 같은 높은 가열 값을 갖는 연료를 포함하는 다른 연료를 가지고 사용될 수 있다.
본원발명은 두 개의 상호 작용하는 열역학적 다른 작동 유체 사이클 및 열 전달 사이클을 포함하는 전력 시스템과 광범위하게 관련된다. 하나의 작동 유체 사이클은 높은 농도의 낮은 비등점 성분의 멀티-성분 유체를 갖는 스트림인, 리치 작동 유체 스트림을 사용하고, 반면에 다른 작동 유체 사이클은 낮은 농도의 낮은 비등점 성분을 갖는 유체 스트림인, 린 작동 유체 스트림을 사용한다. 상기 사이클은 뜨거운 플루 가스 스트림(hot flue gas stream)으로부터 직접 및/또는 간접적으로 열 에너지를 흡수하도록 하는 것에 의해 충분히 증발되도록 및 분리 에너지 전환 시스템에서 그들의 열 에너지의 일부를 사용가능한 에너지의 형태로 전환하도록 하는 데 적용된다. 상기 시스템은 또한 에너지 추출 전에 열 에너지를 뜨거운 플루 가스 스트림으로부터 린 스트림을 증발하도록 간접적으로 전달하도록 적용되는 열 전달 사이클을 포함한다. 리치 스트림(rich stream)은 린 스트림으로부터 얻어지는 열 에너지 및 그곳으로부터 얻어지는 스트림에 의해 증발된다.
본원발명은 에너지 추출 시스템, 분리 시스템, 열 교환 시스템, 열 전달 시스템 및 응축 시스템을 포함하는 캐스케이드 전력 시스템과 광범위하게 관련된다. 상기 시스템은 린 스트림 사이클 및 리치 스트림 사이클을 생산한다. 린 스트림 사이클에서, 린 스트림은 분리 시스템에서 유입 스트림으로부터 생산되고, 열 교환 시스템에서 증발되며, 및 열 에너지의 일부는 증발 린 스트림(vaporized lean stream)으로부터 에너지 추출 시스템의 린 스트림 부분에서 추출된다. 리치 스트림 사이클에서, 리치 스트림은 유입 스트림으로부터 생산되고, 열 교환 시스템에서 증발되며, 및 열 에너지의 일부는 증발 리치 스트림으로부터 에너지 추출 시스템의 리치 스트림 부분에서 추출된다. 에너지 추출 시스템의 리치 스트림 부분으로부터 소모 리치 스트림(spent rich stream)은 응축기(condensing unit)에서 응축되고, 유입 스트림에서 회수된다. 상기 시스템은 두 개의 상호 작용하는 사이클을 포함하는 연속적인 열역학 에너지 전환을 형성한다.
본원발명은 충분히 응축된 유입 작동 유체 스트림을 가압되고 냉각된 혼합 스트림과 혼합하는 단계를 포함하되, 상기 유입 스트림 및 혼합 스트림은 냉각된 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 같은 또는 실질적으로 같은 구성을 갖는다. 냉각된 작동 유체 스트림은 냉각된 혼합 스트림 및 가열된 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 혼합된 스트림과 관계된 열 교환기 내로 들어오게 된다. 가열된 작동 유체 스트림은 그리고 나서 뜨거운 작동 유체 스트림 및 더 냉각된 소모 린 스트림을 형성하기 위해 냉각된 소모 린 스트림의 제1 부분과 관계된 열 교환기 내로 들어오게 된다. 뜨거운 작동 유체 스트림은 충분히 증발된 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 소모 린 스트림과 관련 있는 열 교환기 내로 가져오게 된다. 충분히 증발된 작동 유체 스트림의 제1 부분은 그리고 나서 압력이 조정되며 리치 스트림 터빈으로 향하게 되는 바, 상기 작동 유체 스트림은 린 스트림과 관계된 리치 스트림이다. 충분히 증발된 작동 유체 스트림은 그리고 나서, 충분히 증발된 작동 유체 스트림에서 열 에너지의 일부를 사용가능한 제1 에너지량 형태로 전환하는 리치 스트림 터빈으로 향하게 된다. 충분히 증발된 작동 유체 스트림의 제2 부분은 그리고 나서 압력이 조정되며, 린 스트림을 형성하기 위해 부분적으로 증발된 린 스트림과 혼합된다. 린 스트림은 그리고 나서 충분히 증발된 린 스트림을 형성하기 위해 순환 열 전달 유체와 관련된 열 교환기 내로 들어가게 되며, 상기 열 전달 유체 는 뜨거운 플루 가스 스트림을 구비한 열 교환기 내로 순환 열 전달 유체를 가져오도록 하는 것에 의해 가열된다. 충분히 증발된 린 스트림은 그리고 나서 린 스트림 터빈의 압력으로 압력이 조정되며, 충분히 증발된 린 스트림에서 열 에너지의 일부를 사용가능한 제2 에너지량의 형태로 전환하도록 하는 린 스트림 터빈으로 향하게 된다.
본원발명은 두 개의 상호 작용하는 증발 및 에너지 추출 사이클을 정하는 단계를 포함하는 뜨거운 플루 가스 스트림으로부터 효율적인 에너지 추출을 행하기 위한 방법과 광범위하게 관련되며, 여기서 하나의 사이클은 높은 농도의 낮은 비등점 성분을 갖는 멀티-성분 유체(리치 스트림)를 사용하며, 다른 사이클은 높은 농도의 높은 비등점을 갖는 멀티-성분 유체(린 스트림)을 갖는 멀티-성분 유체 스트림을 사용하며, 각각의 스트림은 충분히 응축된 유입 멀티-성분 작동 유체로부터 얻어진다. 두 개의 상호 작용하는 사이클에서 사용되는 린 및 리치 스트림은 뜨거운 외부 플루 가스 스트림에 의해 직접 및/또는 간접적으로 증발되며, 간접 가열의 일부는 린 스트림을 가열 및 증발하도록 분리적으로 순환하는 열 전달 유체를 사용하는 열 전달 사이클을 통하여 일어나게 된다. 증발되면, 린 스트림에서 열 에너지의 일부는 린 터빈에서 추출되며, 리치 스트림에서 열 에너지의 일부는 적어도 하나의 리치 터빈에서 추출된다. 소모 린 스트림은 리치 스트림을 가열 및 증발하도록 사용되고, 린 스트림을 형성하도록 및 리치 스트림을 보충하도록 설계된 분리기 및 스크러버로 향하게 된다. 소모 리치 스트림은 응축기로 향하게 되고, 여기서 유입 스트림을 형성하기 위해 충분히 응축된다.
바람직한 본원발명의 실시예는 높은 효율을 갖는 시스템 및 높은 효율을 갖는 방법으로서, 단일 단계에서 유동화 베드 연소기 또는 연소 영역에서 생산된 열을 사용하며, 뜨거운 플루 가스 폐기물 스트림을 생산하는 어느 방법에 의해 생산된 열을 사용할 수 있다.
본원발명의 시스템은 적어도 두 개의 성분의 혼합물을 포함하는 작동 유체를 사용하고, 상기 성분은 다른 일반적인 비등점 온도를 갖는다. 이 작동 유체는 적어도 하나의 높은 비등점 성분 및 적어도 하나의 낮은 비등점 성분을 포함하는 멀티-성분 유체이다. 두 개의 성분 작동 유체에서, 높은 비등점 성분은 종종 높은 비등점 성분으로 단순히 언급되고, 반면에 낮은 비등점 성분은 종종 낮은 비등점 성분으로 언급된다. 멀티-성분 작동 유체의 구성은 리치 작동 유체 및 린 작동 유체로부터 추출되는 에너지를 구비한 시스템을 통하여 변화되며, 리치는 유체가 유입 작동 유체보다 더 높은 농도의 낮은 비등점 성분을 갖는 것을 의미하고, 린은 유체가 유입 작동 유체보다 더 낮은 농도의 낮은 비등점 성분을 갖는 것을 의미한다.
본원발명의 시스템에 사용되는 작동 유체는 더 낮은 비등점 물질-낮은 비등점 성분- 및 더 높은 비등점 물질-높은 비등점 성분을 포함하는 멀티-성분이다. 바람직한 작동 유체는 제한 없이, 암모니아-물 혼합물, 둘 이상의 탄화수소 혼합물, 둘 이상의 프레온 혼합물, 탄화수소 및 프레온의 혼합물 등을 포함한다. 대개, 유체는 바람직한 열역학적 특징 및 용해성을 구비한 어떤 화합물의 혼합물을 포함할 수 있다. 구체적으로 바람직한 실시예에서, 유체는 물 및 암모니아의 혼합 물을 포함한다.
적절한 열 전달 유체는 어떠한 제한 없이, 리튬, 나트륨(sodium) 또는 고온 열 전달 유체로 사용되는 다른 금속과 같은 금속 유체, 합성물(synthetic) 또는 자연적으로 얻어지는 고온 탄화수소 열 전달 유체, 실리콘 고온 열 전달 유체 또는 연료 연소로로부터 뜨거운 플루 가스 폐기물 스트림을 구비하여 사용하기에 적합한 다른 열 전달 유체를 포함하며, 여기서 연료는 바이오매스, 농업 폐기물(예로, 버거스), 도시 폐기물, 핵, 석탄, 석유, 천연 가스 및 다른 연료를 포함한다.
본원발명의 시스템은 두 개의 상호 작동하는 사이클을 포함한다. 하나의 사이클은 높은 농도의 낮은 비등점 성분을 갖는 리치 작동 유체를 사용하고, 다른 사이클은 낮은 농도의 낮은 비등점 성분을 갖는 린 작동 유체를 사용한다.
본원발명의 시스템은 모듈 형태의 원칙으로 설계되고, 어떤 모듈 단위 또는 성분을 포함하는 또는 포함하지 않는 다양한 변형 실시예로 실시될 수 있다.
바람직한 실시예
본원발명의 전력 시스템의 바람직한 실시예가 도 1에 제공된다. 도 1에 도시된 시스템은 도 2에 도시된 단순 응축기(simple condenser)와 함께 작동될 수 있으며 또한 본 출원과 함께 현재 출원되어 있으며, 본 출원의 도 10 내지 19에 병합되어 있는 빠른 우편(express mail) 번호 EV 510916550호에 의해 유사하게 현재 동시에 출원 진행중인 출원에 기술되어 있는 CTCSS를 포함하는 응축 열 압축 시스템(condensation thermal compression sub systems, CTCSS)을 가지고 동작될 수 있다.
본원발명의 시스템의 하나의 바람직한 실시형태는 변형 실시예 1a로 설계된 도 1에 도시되고, 다음과 같이 동작한다. 지점(29)에서 매개변수(parameter)를 갖는 높은 농도의 낮은-비등점 성분(a high concentration of the low-boiling component, S100)을 갖는 스트림인 리치 작동 액체 스트림(rich working liquid stream)은 도 2의 단순 응축기 또는 도 10 내지 19의 응축 열 압축 시스템(CTCSS) 중 어느 하나로부터 시스템으로 들어간다. 스트림(S100)은 높은 압력에서 응축기 또는 CTCSS를 나가고, 대기에 근접한 온도를 갖는다. 그 후, 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)은 지점(92)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S102)과 혼합한다. 대개, 지점(92)에서 스트림(S102)의 압력은 지점(29)에서 스트림(S100)의 압력과 같고, 지점(92)에서 스트림(S102)의 구성은 지점(29)에서 스트림(S102)의 구성과 같거나 또는 유사하다. 혼합의 결과, 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)이 형성된다. 그 후, 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)은 제1 열 교환기(HE11)를 통하여 지나고, 지점(101)에서 매개변수를 갖는 스트림(S108)을 형성하는, 지점(95)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체의 응축 스트림(S106)에 의해 제1 열 교환기 프로세스에서의 반대의 흐름(counterflow)에서 가열되며, 여기서 스트림(S108)의 온도는 포화(saturated) 액체의 상태에 가까운 유체를 가져오기에 충분하다.
지점(95)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체의 스트림(S106)은 제1 열 교환기(HE11)를 통과하고, 여기서 그것은 냉각되고 충분히 응축되며, 제1 열 교환 프로세스를 위해 열을 방출하고, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 스트림(S110)을 형성 한다. 그 후, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 충분히 응축된 스트림(S110)은 제1 순환 펌프(first circulating pump, P10)로 들어가고, 여기서, 그것은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)의 압력과 동일한 높은 압력으로 펌핑되며, 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)을 형성한다. 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)과 혼합되고, 상술한 바와 같이 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)을 형성한다.
한편, 지점(101)에서 매개변수를 갖는 스트림(S108)은 지점(104, 106)에서 각각 매개변수를 갖는 두 개의 스트림(S112, S114)으로 분할된다. 지점(106)에서 매개변수를 갖는 스트림(S114)은 제9 열 교환기(HE20)를 통과하고, 여기서, 하기 서술하는 바와 같이 지점(602)에서 초기 매개변수 및 지점(603)에서 마지막 매개변수를 갖는 플루 가스의 스트림(S116)에 의해 제9 열 교환 프로세스에서의 반대방향의 흐름에서 가열 및 증발되고, 포화 증기의 상태에 대응하는 또는 근접하는, 지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S118)을 형성하며, 여기서 근접하는의 의미는스트림의 매개변수가 포화 증기의 상태가 되는 약 5% 내로 됨을 의미하는 것이다.
지점(104)에서 매개변수를 갖는 스트림(S112)은 제2 열 교환기(HE12)를 통과하고, 여기서 지점(206)에서 매개변수를 갖는 응축 작동 유체의 스트림(S120)에 의해 제2 열 교환 프로세스에서의 반대 방향의 흐름에서 가열 및 증발되며, 포화증기의 상태에 근접하는 또는 대응하는 지점(304)에서 매개변수를 갖는 스트림(S122)을 형성하며, 여기서, 근접하는의 의미는 스트림의 매개변수가 포화 증기의 상태가 되는 약 5% 내로 된다는 의미이다.
그 후, 지점(302, 304)에서 매개변수를 갖는 스트림(S118, S122)은 각각 지점(300)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(vapor stream, S124)을 형성하기 위해 결합된다. 지점(300)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S124)은 그리고 나서 각각 지점(321, 322)에서와 같이 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S126, S128)으로 분할된다. 지점(321)에서 매개변수를 갖는 스트림(S126)은 그리고 나서 제3 열교환기(HE13)를 통과하여 지나고, 지점(316)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S130)에 의해 제3 열 교환에서의 대향 흐름에 의해 가열되고, 지점(320)에서 매개변수를 갖는 스트림(S132)을 형성한다. 지점(322)에서 매개변수를 갖는 스트림(S128)은 중간냉각기(intercooler, HE16)를 통과하고, 지점(412)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S134)에 의해 제6 열 교환 프로세스에서의 대향 흐름에 의해 가열되고, 지점(323)에서 매개변수를 갖는 스트림(S136)을 형성한다. 지점(323)에서 매개변수를 갖는 스트림(S134)은 지점(320)에서 매개변수를 갖는 스트림(S132)과 혼합되어, 지점(301)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S138)을 형성한다.
이하에서 설명되는 바와 같이, 낮은 농도 터빈(low concentration turbine, LCT)을 나가는 지점(316)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S130)은 제3 열 교환기(HE13)를 통과하고, 여기서 하기 서술되는 바와 같이 제3 열 교환과정에서 열을 방출하여 냉각되며, 포화 증기의 상태에 근접한 또는 대응하는 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)을 형성한다. 지점(205)에서 린 작동 유체 스트림(S140)의 압력은 지점(300)에서 리치 작동 유체 스트림(S124)의 압력보다 실질 적으로 낮은 바, 이는 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)이 낮은 비등점 성분보다 실질적으로 낮은 농도를 갖고 있기 때문이며, 그것은 리치 작동 유체 스트림(S124)의 충분히 증발된 온도보다 높은 지점(205)에서의 스트림(S140)의 온도에서 응축되기 시작하며, 상기 리치 작동 유체 스트림(S124)는 실질적으로 높은 압력을 갖는 지점(300)에서 매개변수를 갖는다.
지점(205)에서 매개변수를 갖는 회수(returning) 린 작동 유체 스트림(S140)은 각각 지점(206, 207)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S120, S142)으로 분할된다. 지점(206)에서 매개변수를 갖는 스트림(S120)은 제2 열교환기(HE12)를 통해 지나가고, 여기서, 지점(108)에서 매개변수를 갖는 스트림(S144)을 형성하기 위해 제2 열 교환 과정에서 부분적으로 응축되고, 상술한 바와 같이 지점(104)에서 매개변수를 갖는 스트림(S114)으로 열을 방출한다.
그리하여, 지점(108)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S144)은 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)과 결합되어, 지점(110)에서 매개변수를 갖는 결합 증기-액체 혼합 스트림(combined vapor-liquid mixed stream, S148)을 형성한다. 스트림(S146)의 구성은 지점(300)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S124)보다 심지어 낮은 비등점 성분의 높은 농도를 갖는다. 지점(110)에서 매개변수를 갖는 스트림(S148)은 분리기(S10)로 들어가고, 여기서, 지점(111)에서 매개변수를 갖는 포화 증기 스트림(S150) 및 지점(112)에서 매개변수를 갖는 포화 액체 스트림(S152)으로 분리된다. 지점(112)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S152)은 각각 지점(113, 114)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트 림(S154, S156)으로 분할된다.
그리하여, 지점(114)에서 매개변수를 갖는 스트림(S156)은 지점(111)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S150)과 결합하고, 지점(300)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S124)의 구성과 같거나 근접한 구성을 갖는 지점(95)에서 매개변수를 갖는 스트림(S106)을 형성한다. 지점(95)에서 매개변수를 갖는 스트림(S106)은 제1 열 교환기(HE11)로 보내지고, 여기서 그것은 충분히 응축되고, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 스트림(S110)을 형성하며, 상술한 바와 같이 제1 열 교환 과정에서 열을 제공한다.
지점(113)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S154)은 제2 순환 펌프(P11)로 들어가고, 여기서 직접적으로 접촉하는 열/질량 교환기가 되는 스크러버(SC2)의 상부로 올리기에 충분한 압력으로 펌핑되어, 지점(105)에서 매개변수를 갖는 스트림(S158)을 형성한다. 상술한 바와 같이 지점(207)에서 매개변수를 갖는 린 증기 스트림(S142)은 상기 스크러버(SC2)의 낮은 위치로 들어간다. 지점(102, 207)에서 각각 매개변수를 갖는 스트림(S158, S142) 사이에서 열 및 질량 교환의 결과로써, 지점(103)에서 매개변수를 갖는 뜨거운(hot) 및 린 액체 스트림(S160)은 스크러버(SC2)의 저면에 모이게 된다. 한편, 지점(109)에서 매개변수를 갖는 냉각된 및 리치 증기 스트림(S146)은 스크러버(SC2)의 상부 위치에서 형성된다. 지점(103)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S160)은 지점(207)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S142)과 평형상태에 근접한 포화 액체의 상태가 되고, 여기서 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)은 지점(102)에서 매개변수를 갖는 액체 스트 림(S158)과 평형 상태에 근접한 포화 증기의 상태이다. 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)은 지점(108)에서 매개 변수를 갖는 스트림(S144)과 결합되어, 상술한 바와 같이 지점(110)에서 매개변수를 갖는 스트림(S148)을 형성한다.
지점(103)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S160)은 제2 순환 펌프(P12)로 들어가고, 여기서 필요로 되는 높은 압력으로 펌핑되어, 지점(203)에서 매개변수를 갖는 스트림(S162)을 형성한다. 지점(103, 203)에서 액체 스트림(S160, S162)의 구성은 린 작동 유체 스트림(S140, S120, S144 및 S142)보다 실질적으로 엷게된다(leaner).
상술한 바와 같이, 지점(301)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S138)은 각각 지점(307, 309)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S164, S166)으로 분리된다. 지점(309)에서 스트림(S166)의 비중(weight) 흐름율은 CTCSS로부터 지점(29)에서 시스템으로 들어오는 리치 작동 유체 스트림(S100)의 비중 흐름율과 동일하고, 여기서, 지점(307)에서 스트림(S164)의 흐름율은 지점(95)에서 스트림(S106)의 비중 흐름율과 동일하다. 선택적으로, 변형 실시예(1a1)에 도시되는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 지점(301)에서 매개변수를 갖는 스트림(S138)은 두 개의 하부 스트림으로 분리되지 않고, 대신에 스트림(S138) 모두는 증발되며, 쓰로틀 제어 밸브(TV11)로 나아 간다. 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S130)의 구성을 바로잡기 위해, 지점(412)에서 매개변수를 갖는 스트림(S134)은 각각 지점(337, 338)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S192, S194)으로 분리된다. 스트림(S192)은 지점(413)에서 매개변수를 갖는 스트림(S180)으로 나타 나는 열 교환기(HE16)로 나아가게 된다. 지점(338)에서 매개변수를 갖는 스트림(S194)은 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S130)으로 혼합되고, 지점(321)에서 매개변수를 갖는 스트림(S126)으로 나타나는 열교환기(HE13)로 나아가는 지점(339)에서 매개변수를 갖는 스트림(S196)을 형성한다.
지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)은 제3 쓰로틀 밸브(TV12)를 통해 지나가고, 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168)을 형성한다. 상술한 바와 같이, 지점(203)에서 매개변수를 갖는 냉각된(subcooled) 액체 스트림(S162)은 제7 열교환기(HE17)를 통해 지나가고, 하기 서술되는 바와 같이 지점(602)에서 마지막 매개변수 및 지점(601)에서 초기 매개변수를 갖는 플루 가스의 스트림(S116)에 의해 제7 열 교환 프로세스에서의 대향흐름에서 가열되어 충분히 증발되고, 포화 증기의 상태에 대응하는 또는 근접한 지점(303)에서 매개변수를 갖는 스트림(S170)을 형성하며, 여기서 근접함의 의미는 스트림의 매개변수가 포화 증기의 상태가 되는 약 5% 내로 되는 것을 의미한다.
그리하여, 지점(303)에서 매개변수를 갖는 스트림(S170)은 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168)과 결합되고, 지점(308)에서 매개변수를 구비하는 스트림(S172)을 형성한다. 지점(308)에서 스트림(S172)의 구성 및 질량 흐름 비율은 상술한 바와 같이 지점(205)에서 스트림(S140)의 구성 및 질량 흐름 비율과 같으며, 여기서 구성은 린 작동 유체를 포함한다.
지점(309)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S166)은 제5 열 교환기(HE15)를 통과하고, 여기서 하기 서술하는 바와 같이 지점(501)에서 초기 매개변 수 및 지점(502)에서 마지막 매개변수를 갖는 높은 온도의 열 전달 매체인 스트림(S174a)에 의해 제5 열 교환 단계에서의 대향 흐름에서 가열되어, 지점(409)에서 매개변수를 갖는 스트림(S176)을 형성한다. 그리하여, 지점(409)에서 매개변수를 갖는 스트림(S176)은 허용 밸브(admission valve, TV11)를 통해 지나가고, 지점(410)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S178)을 형성하며, 여기서 그것은 높은 압력 터빈(high pressure turbine, HPT)으로 들어가서, 팽창되어 전력을 생산하여 지점(412)에서 매개변수를 갖는 스트림(S134)이 된다. 그리하여, 지점(412)에서 매개변수를 갖는 스트림(S134)은 제6 열교환기(HE16)를 통해 지나가고, 여기서 제6 열교환 프로세스에서 열을 방출하여 냉각되며, 지점(413)에서 매개변수를 갖는 스트림(S180)을 형성한다. 지점(413)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S180)은 낮은 압력 터빈(LPT)으로 들어가고, 여기서 그것은 팽창되고 전력을 생산하며, 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)이 된다. 바람직한 실시 예가 되는 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)은 포화 증기의 상태에 근접하고 CTCSS로 보내지게 된다.
지점(308)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S172)은 제4 열 교환기(HE14)를 통과하여 지나가고, 여기서 하기 서술되는 바와 같이 지점(503)에서 초기 매개변수 및 지점(504)에서 마지막 매개변수를 갖는 높은 온도의 열 전달 매체인 스트림(S174b)에 의해 제4 열 교환 과정에서의 대향 흐름에서 가열되어, 지점(408)에서 매개변수를 갖는 스트림(S184)을 형성한다. 지점(408)에서 매개변수를 갖는 스트림(S184)은 제2 허용 밸브(TV10)를 통과하여, 지점(411)에서 매개변수 를 갖는 린 작동 유체 스트림(S186)을 형성하며, 상술한 바와 같은 낮은 농도 작동 용해 터빈(low concentration working solution turbine, LCT)으로 들어가게 되며, 여기서 그것은 팽창되어 전력을 생산하며, 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S130)이 된다. 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S130)은 제3 열 교환기(HE13)를 통과하게 되고, 여기서 제3 열 교환 과정을 위해 열을 방출하여 냉각되며, 상술한 바와 같이 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)을 형성한다.
만일, 상술한 바와 같이 낮은 농도 작동 유체 터빈(LCT)으로 입구에서 지점(411)에서 매개변수를 갖는 낮은-농도 작동 유체 스트림(S186)의 압력이 높은 압력 터빈(HPT)으로 입력에서 지점(410)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S178)의 압력과 같다면, 스트림(307)의 압력은 그것이 제3 쓰로틀 밸브(TV12)를 통과할때 변하지 않고, 그리하여 지점(306)에서 스트림(S168)의 매개변수는 지점(307)에서 스트림(S164)의 매개변수와 같다.
본원발명에 시스템에 의해 얻어지는 열의 획득은 대부분 과열 열 교환기(superheater heat exchangers, HE14, HE15)에서 발생하고, 여기서 작동 유체는 과열(superheat)된다. 과열 과정에서, 열 교환 튜브 내에서 막 열 전달 계수(film heat coefficient)는 상대적으로 낮게 되고, 그 결과로, 만일 이러한 튜브가 뜨거운 플루 가스에 직접적으로 노출된다면, 그것들은 과열되어 심각한 손상을 입게 된다. 그리하여, 플루 가스의 스트림(S116)으로부터 고온 열 전달 매체의 스트림(S174)으로의 열 전달 프로세스가 실행된다. 그리하여, 지점(600)에서 초기 매개변수를 갖는 연소 영역 또는 연소 반응부로부터 뜨거운 플루 가스의 스트 림(S174)은 노 열 교환(furnace heat exchanger) 또는 제8 열 교환기(F/HE19)를 통과하고, 여기서 냉각되어 지점(601)에서 마지막 매개변수를 얻게 되며, 하기 서술되는 바와 같이 지점(509)에서 초기 매개변수 및 지점(500)에서 마지막 매개변수를 갖는 고온 열 전달 매체의 스트림(S174)으로 열을 전달한다. 그리하여, 지점(500)에서 매개변수를 갖는 스트림(S174)은 각각 지점(501, 503)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S174a, S174b)으로 분할된다.
고온 열 전달 매체는 액체 금속, 용해 염(molten salt) 또는 다른 일반적으로 알려진 물질이 될 수 있다. 하기의 테이블에서, 높은 온도 열 전달 매체는 THERM으로 지시된다.
스트림(S174b, S174a)이 제4 및 제5 열 교환기(HE14, HE15)에서 열을 스트림(S166, S172)으로 전달한 후에, 지점(502, 504)에서 매개변수를 갖는 스트림(S174a, S174b)은 결합되고, 지점(505)에서 매개변수를 갖는 스트림(S174)으로 개질(reforming)된다. 지점(505)에서 매개변수를 갖는 스트림(S174)은 THERM 순환 펌프(PT)로 들어가고, 여기서 고온 열 전달 매체의 바람직한 순환 비율을 제공하기에 충분할 정도로 증가된 압력으로 펌핑되어, 스트림(S174)의 매개변수를 지점(509)에서 매개변수로 변화시킨다.
상술한 바와 같이, 노 열 교환기(F/HE19)로부터 나가는 지점(601)에서 매개변수를 갖는 플루 가스의 스트림(S116)은 적절한 온도로 냉각되고, 상술한 바와 같이, 열 교환기(HE17, HE20)에서 제7 및 제4 열 교환 프로세스에서 스트림(S162, S114)으로 열을 전달하도록 사용된다. 플루 가스의 스트림(S116)은 단순 응축기 보다 더 복잡한 CTCSS에서 냉각되고, 플루 가스 스트림(S116)으로부터 바람직한 열의 완벽한 사용을 제공하게 된다.
본원발명의 시스템에서 사용하기 위한 단순한 응축기의 흐름 표는 도 2에 도시되고, 다음과 같이 작동한다. 지점(138)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S182)은 응축기를 통과하고, 여기서 냉각되고, 응축기의 입구에서 지점(51)에서 초기 매개변수 및 응축기의 출구에서 지점(52)에서 마지막 매개변수를 갖는 공기 또는 냉각 물의 스트림(S188)을 구비한 대향 흐름에서 충분히 냉각되어, 포화 액체의 상태에 대응하는 지점(27)에서 매개변수를 갖는 스트림(S190)을 형성한다. 그리하여, 지점(27)에서 매개변수를 갖는 충분히 응축된 리치 작동 유체 스트림(S190)은 요구되는 높은 압력으로 피드 펌프(feed pump, PF)에 의해 펌핑되어, 시스템으로 다시 보내지는 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)을 형성한다.
본원발명의 발명자는 변형 실시예(1a)의 계산을 실행하였는 바, 여기서 뜨거운 공기가 플루 가스 대신 열원으로 사용되었다. 이것은 일반화를 행하기 위한 것으로, 플루 가스는 다른 시스템에서는 다른 구성을 가질 수 있기 때문이다. 당업계에서 경험있는 당업자는 상기 계산에서 공기를 플루 가스로 용이하게 대체할 수 있다. 이러한 계산의 목적을 위해, 고온의 구체적인 열 용량(heat capacity), 열 전달 매체, THERM이 1과 같게 세팅된다. 어떤 구체적인 고온의 실제적인 열 용량, 열 전달 매체의 대체는 고온의 유체 하부 시스템에서 오직 비중 흐름율을 변화시킬 수 있다. 당업계의 당업자는 용이하게 제작할 수 있고, 또한 그러한 대체를 용이 하게 계산할 수 있다.
단순 응축기를 구비한 본원발명의 시스템의 변형 실시예(1a)의 모든 중요 포인트의 매개변수가 테이블 1에서 제공된다.
Pt. X T P H S G rel Ph. Wetness 또는 T
lb/lb ℉ psia Btu/lb Btu/lb-R G/G=1 lb/lb 또는 ℉
작동 유체
27 0.8300 65.80 98.823 -17.0503 0.0497 1.00000 Mix 1
28 0.8300 71.82 1,900.000 -6.6035 0.0549 1.00000 Liq -255.73℉
29 0.8300 71.82 1,900.000 -6.6035 0.0549 1.00000 Liq -255.73℉
91 0.8300 141.45 1,900.000 73.1694 0.1958 1.82982 Liq -186.1℉
92 0.8300 220.46 1,900.000 169.3026 0.3460 0.82982 Liq -107.1℉
95 0.8300 348.73 732.429 734.9088 1.1336 0.82982 Mix 0.0207
98 0.8300 213.54 730.429 161.7429 0.3438 0.82982 Mix 1
101 0.8300 326.73 1,890.000 333.0983 0.5685 1.82982 Mix 1
102 0.3506 348.73 734.429 261.4583 0.5117 0.71068 Liq -0.34℉
103 0.1658 429.15 735.429 377.8855 0.6235 0.72008 Mix 1
104 0.8300 326.73 1,890.000 333.0983 0.5685 1.58780 Mix 1
105 0.3506 348.92 764.429 261.7082 0.5119 0.71068 Liq -5℉
106 0.8300 326.73 1,890.000 333.0983 0.5685 0.24202 Mix 1
108 0.5214 335.73 732.429 381.3522 0.6725 1.02270 Mix 0.714
109 0.7815 369.42 734.429 783.3991 1.1881 0.51780 Mix 0
110 0.6088 348.73 732.429 516.4913 0.8467 1.54050 Mix 0.4725
111 0.8401 348.73 732.429 744.9260 1.1468 0.81263 Mix 0
112 0.3506 348.73 732.429 261.4587 0.5117 0.72788 Mix 1
113 0.3506 348.73 732.429 261.4583 0.5117 0.71068 Mix 1
114 0.3506 348.73 732.429 261.4583 0.5117 0.01719 Mix 1
117 0.8300 0.00 14.693 0.0000 0.0000 0.00000 Mix 0
129 0.8300 71.82 1,900.000 -6.6035 0.0549 1.00000 Liq -255.73℉
138 0.8300 228.51 100.823 733.8930 1.3382 1.00000 Mix 0
203 0.1658 433.73 1,880.000 383.5250 0.6248 0.72008 Liq -121.56℉
205 0.5214 431.15 735.429 933.1136 1.3205 1.54990 Mix 0
206 0.5214 431.15 735.429 933.1136 1.3205 1.02270 Mix 0
207 0.5214 431.15 735.429 933.1136 1.3205 0.52720 Mix 0
300 0.8300 413.15 1,885.000 688.4858 0.9996 1.82982 Mix 0
301 0.8300 805.05 1,870.000 1,042.1481 1.3416 1.82982 Vap 392.2℉
302 0.8300 413.15 1,885.000 688.4858 0.9996 0.24202 Mix 0
303 0.1658 595.47 1,870.000 1,065.4074 1.2954 0.72008 Mix 0
304 0.8300 413.15 1,885.000 688.4858 0.9996 1.58780 Mix 0
306 0.8300 805.05 1,870.000 1,042.1481 1.3416 0.82982 Vap 392.2℉
Pt. X T P H S G rel Ph. Wetness 또는 T
307 0.8300 805.05 1,870.000 1,042.1481 1.3416 0.82982 Vap 392.2℉
308 0.5214 677.54 1,870.000 1,052.9544 1.3522 1.54990 Vap 160.6℉
309 0.8300 805.05 1,870.000 1,042.1481 1.3416 1.00000 Vap 392.2℉
316 0.5214 841.33 742.429 1,216.8921 1.5835 1.54990 Vap 409.3℉
320 0.8300 823.33 1,870.000 1,056.0742 1.3525 1.19652 Vap 410.5℉
321 0.8300 413.15 1,885.000 688.4858 0.9996 1.19652 Mix 0
322 0.8300 413.15 1,885.000 688.4858 0.9996 0.63329 Mix 0
323 0.8300 770.56 1,870.000 1,015.8366 1.3205 0.63329 Vap 357.7℉
408 0.5214 1,051.47 1,850.000 1,333.8795 1.5676 1.54990 Vap 535.4℉
409 0.8300 1,050.96 1,850.000 1,231.5125 1.4796 1.00000 Vap 638.6℉
410 0.8300 1,050.00 1,800.000 1,231.5125 1.4826 1.00000 Vap 638.9℉
411 0.5214 1,050.00 1,800.000 1,333.8795 1.5706 1.54990 Vap 536.4℉
412 0.8300 788.56 512.867 1,063.5002 1.5021 1.00000 Vap 460.6℉
413 0.8300 476.33 505.867 856.1914 1.3128 1.00000 Vap 149.3℉
열원
500 THERM 1,075.00 14.693 1,043.0000 1.0990 1.94210 Liq
501 THERM 1,075.00 14.693 1,043.0000 1.0990 0.77309 Liq
502 THERM 830.05 14.693 798.0544 0.9251 0.77309 Liq
503 THERM 1,075.00 14.693 1,043.0000 1.0990 1.16901 Liq
504 THERM 702.54 14.693 670.5431 0.8210 1.16901 Liq
505 THERM 753.30 14.693 721.3013 0.8637 1.94210 Liq
509 THERM 753.30 14.693 721.3013 0.8637 1.94210 Liq
600 공기 1,742.00 13.193 466.2399 0.8560 3.27620 Vap 2056.2℉
601 공기 1,045.33 13.121 275.5404 0.7524 3.27620 Vap 1359.6℉
602 공기 458.73 13.049 125.6680 0.6270 3.27620 Vap 773.1℉
603 공기 351.73 12.976 99.4151 0.5970 3.27620 Vap 666.2℉
638 공기 351.73 12.976 99.4151 0.5970 3.27620 Vap 666.2℉
639 공기 351.73 12.976 99.4151 0.5970 3.27620 Vap 666.2℉
냉각제
51 물 51.80 68.773 20.0769 0.0396 14.1078 Liq -249.93℉
52 물 105.08 58.773 73.3057 0.1387 14.1078 Liq -186.27℉
테이블 1 (키 동작 포인트와 관련된 시스템의 매개변수)
상술한 바와 같이, 본원발명의 시스템에서, 일반적으로 사용가능한 에너지로서 사용되는 열원이 되는 플루 가스는 상대적으로 낮은 온도에서 냉각된다. 이러한 냉각은 바이오매스(biomass) 연소 또는 석탄 연소의 경우에서와 같이, 그러한 플루 가스는 부식되지 않는 경우에 가능하다. 그러나, 플루 가스가 도시 폐기물 소각과 같은 경우에서와 같이 부식되는 경우, 그것은 오직 상대적으로 고온으로 냉각될 수 있다. 플루 가스가 상대적으로 고온으로 냉각될 수 있는 경우, 제9 열 교환기(HE20)는 시스템으로부터 배제되고, 지점(602)에서 매개변수를 갖는 플루 가스의 스트림(S116)은 스택(stack)으로 보내진다. 제9 열 교환기(HE20)가 배제되는 본원발명의 시스템의 변형은 변형 실시예(2a)로서 주어지고, 도4에 도시된다. 이 경우, 지점(101)에서 매개변수를 갖는 전체 스트림(S108)은 제2 열 교환기(HE12)로 보내지고, 지점(300)에서 매개변수를 갖는 스트림(S124)을 직접 형성한다. 선택적으로, 변형실시예(1a1)로 도시되는 도5에 도시된 바와 같이, 지점(301)에서 매개변수를 갖는 스트림(S138)은 두 개의 하부 스트림으로 분리되지 않고, 대신에 모든 스트림(S138)은 증발되어 쓰로틀 제어 밸브(TV11)로 나아가게 된다. 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S130)의 구성을 교정하기 위해, 지점(412)에서 매개변수를 갖는 스트림(S134)은 각각 지점(337, 338)에서 두 개의 하부 스트림(S192, S194)으로 분리된다. 스트림(S192)은 지점(413)에서 매개변수를 갖는 스트림(S180)으로 나타나는 열 교환기(HE16)로 향하게 된다. 그리고 나서, 지점(338)에서 매개변수를 갖는 스트림(S194)은 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S130)과 혼합되어, 지점(321)에서 매개변수를 갖는 스트림(S126)으로 나타나는 열 교환기(HE13)로 향하게 되는 지점(339)에서 매개변수를 갖는 스트림(S196)을 형성한다.
두 개의 변형 실시예(1a, 2a)는 중간 냉각기 또는 제6 열 교환기(HE16)를 배제하도록 하는 것에 의해 단순화될 수 있다. 그러한 단순화는 하기 서술되는 바와 같이 어느 정도 본원발명의 시스템의 효율에서의 감소의 결과를 가져온다. 변형 실시예(1a)에 적용될 때, 본원 시스템의 단순화된 변형예(중간 냉각기(HE16)가 배제된)는 변형 실시예(1b)로서 주어지고, 도 6에 도시된다. 변형 실시예(2a)의 유사한 단순화는 도 7에 도시되고 변형 실시예(2b)로 적용될 수 있다. 변형 실시예(1b, 2b)에 있어, 고 농도 또는 리치 작동 유체 스트림(S178)을 위한 두 단계의 터빈 시스템은 단일 고 농도 작동 유체 터빈(HCT)에 의해 대체되고, 고 농도 작동 유체 터빈(HCT)을 나가는 지점(138)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S182)의 스트림은 가열된 증기의 상태가 될 것이다.
두 개의 변형 실시예(1b, 2b)는 과열기 또는 제5 열 교환기(HE15)를 배제하는 것에 의해 더 단순화될 수 있다. 이 경우, 지점(309)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S166)은 오직 회복하기 위해 과열되고, 그리고 나서 고압 터빈(HPT)으로 직접 보내진다. 이러한 단순화는 또한 본원발명의 시스템에서 감소된 효율을 가져온다. 과열기(HE15)를 배제하는 시스템의 그러한 단순화된 변형 실시예는 변형 실시예(1c)로서 디자인되고, 변형 실시예(1b)에 적용될 때가 도8에 도시된다. 변형 실시예(2b)의 유사한 단순화는 도 9에서 도시되는 변형 실시예(2c)로 적용될 수 있다. 변형 실시예(2a), 변형 실시예(2b) 및 변형 실시예(2c)는 플루 가스가 너무 낮은 온도로 냉각되지 말아야 하는 경우 뿐만 아니라, 각각 변형 실시예(1a), 변형 실시예(1b) 및 변형 실시예(1c)의 단순화로서 사용될 수 있다.
대개, 변형 실시예(1a), 변형 실시예(2a), 변형 실시예(1b) 및 변형 실시예(2b)에서, 고압 터빈(HPT) 또는 고 농도 작동 유체 터빈(HCT) 및 낮은 농도 작동 스트림 터빈(LCT) 내에서 허용 온도는 같거나 매우 근접하며, 여기서 근접한 온도의 의미는 서로 약 2.5% 내에서 있다는 것을 의미한다. 만일 이러한 온도가 너무 높다면, 지점(411)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S186)용 낮은 농도 작동 유체 스트림(LCT)의 터빈 입구에서의 압력은 지점(410)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S178)용 HPT 또는 HCT로 터빈 입구에서 압력과 같으며, 팽창 후에, 지점(410)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S130)은 과열 증기의 상태에 있고, 제3 열 교환기(HE13)에서 냉각되어진다. 그러나, 만일 허용온도가 너무 낮다면, 지점(316)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S130)의 상태는 포화 상태 또는 심지어 습윤 증기(wet vapor)의 상태가 될 수 있다. 그러나, 제2 열 교환기(HE12) 및 스크러버(SC2)의 동작을 위해, 지점(316)에서 스트림(S130)의 온도가 지점(205)에서 스트림(S140)의 요구되는 온도보다 낮지 않을 것이 필요하다. 그리하여, 허용 온도가 너무 낮은 경우, 낮은 농도 작동 유체 터빈(LCT)용 유입 압력은 낮아져야만 하며, 이는 지점(316)에서 스트림(S130)의 온도가 지점(205)에서 스트림(S140)을 위해 요구되는 온도보다 낮지 않게 된다. 그 경우에, 지점(203, 308, 205, 408)에서의 스트림(S162, S172, S140, S184)의 압력은 대응하여 낮아지고, 제3 쓰로틀 밸브(TV12)를 통하여 지나가는 동안, 지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)은 감소된 압력을 갖게 되며, 이는 지점(306)에서 스트림(S168)의 압력이 지점(303)에서 스트림(S170)의 압력과 같게 된다. 이 경우, 제3 열 교환기(HE13)가 사용되지 않고 존재하지 않는 경우에 매우 자명하다.
제2 열교환기(HE12)에서 부분적인 응축 및 스크러버(SC2)에서 열 및 질량 전 달 과정 후에, 지점(205)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S140)이 두 개의 스트림으로 분리된다는 것은 상술한 바와 같은 내용으로부터 명백하고, 상기 두 개의 스트림은 지점(95)에서 구성을 구비한 리치 작동 유체의 스트림(S106) 및 지점(102, 103)에서 구성을 구비한 린 액체의 스트림(S160, S162)이다. 지점(95)에서 매개변수를 갖는 스트림(S106)은 CTCSS로부터 시스템으로 들어오는 리치 작동 유체의 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)에 결합되고, 제9 열 교환기(HE20)에서 리치 작동 유체 스트림(S114) 및 제2 열 교환기(HE12)에서 리치 작동 유체 스트림(S112)을 구비하여 함께 충분히 증발된다. 그 결과로, 지점(205)에서 매개변수를 갖는 초기 스트림(S140)의 실질적인 부분은 낮은 압력에서 지점(205)에서 매개변수를 갖는 같은 스트림(S140)의 부분 응축에 의해 방출되는 열에 의해 고압에서 재증발된다. 이것이 본원발명의 시스템의 중요한 면이다.
상술한 바와 같이, 본원발명의 시스템은 두 개의 입력 스트림, 예를 들어, 지점(600)에서 매개변수를 갖는 플루 가스의 스트림(S116)과, 지점(29)에서 매개변수를 갖는 가압하여 냉각된 액체 스트림(S100)을 포함한다. 상기 시스템은 또한 두 개의 출구(outlet) 스트림, 예를 들어 변형 실시예(1a, 1b)의 경우에 지점(603)에서 매개변수를 갖는 플루 가스의 냉각 스트림(S116) 및 변형 실시예(2a, 2b)의 경우에 지점(602)에서 매개변수를 갖는 스트림(S116)을 포함한다. 본원발명의 시스템은 예를 들어, 변형 실시예(1a, 2a)에서 고 압력 터빈 및 낮은 압력 터빈과 변형 실시예(1b와 1c, 2b와 2c)의 높은 농도 작동 유체 터빈(LCT)과 같은 리치 작동 터빈 조립체의 낮은 압력 터빈(LPT)에서 팽창되는 지점(138)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 증기 스트림(S182)을 또한 포함한다.
지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)은 응축되고, 지점(29)에서 스트림(S100)의 압력과 동일한 압력으로 펌핑된다. 이것을 행하는 가장 간단한 길은 상술한 바와 같이 외부 물 또는 공기에 의해 냉각되는 응축기를 통하여 매개변수(138)를 갖는 스트림(S182)을 통과하는 것이다. 주위 ISO조건(공기의 온도는 59℉; 공기의 상대 습도는 해수면에서 60%)에서, 도 2에 도시된 바와 같은 단순 응축기를 구비하여 동작하며, 상술한 바와 같이 본원발명의 시스템의 제6 변형 실시예의 상대적인 실행은 테이블 2에서 도시된다. 테이블 2에서, 본원발명의 변형 실시예(1b)는 10,000kW의 순수 출력을 구비하도록 도시된다. 모든 다른 변형 실시예를 위해, 같은 열원이 추정된다.
본원발명의 시스템의 효율 및 실행은 만일 상술한 바와 같이 단순한 응축기의 자리에서 CTCSS에 결합되면 상당한 정도로 증가된다. CTCSS의 사용은 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)의 대응 압력 및 응축기의 압력이 단순 응축기를 사용가능한 경우보다 실질적으로 낮게 하는 것을 허용한다. 이것은 전체적으로 시스템의 효율 및 낮은 압력 터빈의 출력 전력을 증가시킬 것이다. 그리하여, 본원발명의 시스템의 대체 실시예에서, 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)은 응축 열 압축 시스템(condensation thermal compression subsystem, CTCSS)의 몇 개의 변형 실시예의 하나로 보내지고, 여기서 그것은 주위 온도에서 리치 구성 작동 유체의 요구되는 응축 압력보다 낮은 상당한 압력에서 응축될 수 있으며, 그 결과 효율이 증가한다.
구체적으로, CTCSS의 다른 변형예에만 관여하고 있는 이전 출원에서, CTCSS의 5개의 기본 변형예가 기술된다. CTCSS의 기본 변형예는 두 개의 다른 변형예인 a와 b에서 실현될 수 있다.; (a)를 구비하고, (b)를 구비하는 것 없이, 응축된 작동 유체의 예열. 제안된 시스템에서, 작동 유체의 예열 없는 CTCSS의 변형 실시예가 바람직하다.
본원발명의 시스템의 변형 실시예(2a-c)를 위해, CTCSS의 5개의 모든 변형 실시예가 사용될 수 있다. 본원발명의 시스템의 변형 실시예(2a-c)는 플루 가스의 냉각을 낮은 온도로 허용하지 않기 때문에, CTCSS의 오직 변형 실시예(3-5)가 본원발명의 시스템의 변형 실시예(2a-c)를 구비하여 사용될 수 있다.
본원발명의 시스템의 변형 실시예(1a, 1b, 2a, 2b)의 ISO조건에서의 상대적인 실행은 스트림(S100)을 형성하기 위해 스트림(S182)을 응축하도록 단순 응축기를 사용하며, 같은 열원을 갖도록 하며 이는 테이블 2에 나타나 있다. 상술한 바와 같이 예열 없이, 다른 CTCSS의 변형 실시예를 구비하는 ISO 조건에서, 변형 실시예(1a, 1b, 2a, 2b)의 상대적인 실행은 테이블 3에 나타난다.
시스템 순수 출력 kW 열 효율 % 열원 LHV의 이용 % LHV 효율 % 증분 출력 % 지점(138)에서 압력 psia
변형예 1a 10698.28 35.625 83.822 29.861 6.983 100.823
변형예 1b 10000.00 33.305 83.821 27.913 0.0 100.823
변형예 1c 9955.93 33.118 83.912 27.790 -0.441 100.823
변형예 2a 9922.94 35.678 77.633 27.698 -0.771 100.823
변형예 2b 9517.60 34.222 77.631 26.566 -4.824 100.823
변형예 2c 9507.26 34.184 77.631 26.537 -4.927 100.823
테이블 2
단순응축기를 사용하고 있는 변형예(1a-c 및 2a-c)용 전력 효율 데이타
시스템 순수 출력 kW 열 효율 % 열원 LHV의 이용 % LHV 효율 % 증분 출력 % 지점(138) 에서 압력 psia
변형예 1a CTCSS 5b 11208.88 37.326 83.822 31.287 12.089 73.526
변형예 1a CTCSS 4b 11618.05 38.689 83.822 32.430 16.181 54.382
변형예 1a CTCSS 3b 11721.75 39.035 83.820 32.719 17.218 50.416
변형예 1a CTCSS 2b 11866.93 26.282 91.292 33.123 18.669 44.600
변형예 1a CTCSS 1b 11977.69 38.530 91.522 33.433 19.777 40.842
변형예 1b CTCSS 5b 10871.47 36.203 83.821 30.346 8.751 59.368
변형예 1b CTCSS 4b 11265.70 37.416 83.821 31.362 12.357 45.079
변형예 1b CTCSS 3b 11335.75 37.749 83.821 31.641 12.358 42.067
변형예 1b CTCSS 2b 11430.25 35.020 91.105 31.905 14.303 38.972
변형예 1b CTCSS 1b 11550.80 35.294 91.105 32.242 15.508 35.772
변형예 2a CTCSS 5b 10470.85 37.645 77.633 29.227 4.709 73.526
변형예 2a CTCSS 4b 10899.85 39.188 77.637 30.425 8.999 54.382
변형예 2a CTCSS 3b 11006.77 39.537 77.637 30.723 10.068 50.416
변형예 2b CTCSS 5b 10313.04 37.082 77.631 28.787 3.130 59.368
변형예 2b CTCSS 4b 10647.78 38.283 77.635 29.721 6.478 45.079
변형예 2b CTCSS 3b 10739.09 38.611 77.635 29.976 7.391 42.067
테이블 3
다른 CTCSS변형예를 사용하고 있는 변형예(1a-b 및 2a-b)용 전력효율 데이타
요약하여, 본원발명의 시스템은 6개의 변형 실시예로 구성된다. 단순 응축기와 CTCSS의 다양한 변형 실시예를 결합하여, 본원발명의 전력 시스템의 30개의 가능한 실시예 및 조합이 있다. 당업계의 당업자는 어떤 주어진 경제적 및 기술적 조건에 있어, 변형 실시예와 본원발명의 시스템의 조합 및 단순 응축기 또는 CTCSS를 선택하는 것이 가능하다.
현재의 바이오매스 발전소의 상태는 20%를 넘지 않는 LHV효율을 갖는다. 대조적으로, 단순 응축기를 사용하는 변형 실시예(2c)인 본원발명의 시스템의 매우 단순하고 최소한의 효율은 26.537%의 LHV효율을 갖는다.; 예로, 종래의 바이오매스 발전소에 있어서보다 1.327배 높은 효율을 갖는다. CTCSS의 변형 실시예(1b)를 구비한 변형 실시예(1a)인 본원발명의 시스템의 변형 실시예의 최고의 효율은 33.433%의 LHV 효율을 가지며, 이는 종래의 기술보다 1.672배 높게 된다.
CTCSS 변형 실시예 (1a)
도2를 참조하면, 일반적으로 190인 본원발명의 CTCSS의 바람직한 실시예는 CTCSS 변형 실시예(1a)로서 여기에 도시된다. CTCSS 변형 실시예(1a)는 본원발명의 CTCSS의 매우 포괄적인 변형 실시예로나 나타난다. CTCSS의 CTCSS 변형 실시예(1a)의 동작은 여기서 기술된다.
과열 증기의 상태 또는 포화 또는 약한 습윤 증기의 상태가 될 수 있는 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)은 CTCSS(200)으로 들어간다. 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)은 액체-증기 혼합의 상태(여기서 보다 충분히 묘사되는)가 되는 지점(71)에서 매개변수를 갖는 제1 혼합 스트림(S202)과 함께 혼합되며, 지점(38)에서 매개변수를 갖는 제1 결합 스트림(a first combined stream, S204)을 형성한다. 만일 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)이 포화 증기의 상태에 있다면, 지점(71)에서 매개변수를 갖는 스트림(S202)의 온도는 포화 증기의 상태에 대응하는 방향으로 선택되어야 한다. 그 결과로, 지점(38)에서 매개변수를 갖는 스트림(S204)은 약한 습윤 증기의 상태가 될 것이다. 선택적으로, 만일 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)이 과열 증기의 상태에 있다면, 지점(71)에서 매개변수를 갖는 스트림(S202)은 지점(38)에서 매개변수를 갖는 결과 스트림(S204)이 포화 증기의 상태가 되거나 또는 근접한 상태가 되는 방향으로 선택되어야 하고, 여기서 근접하다는 의미는 포화 상태가 증기의 포화 증기 상태의 5% 이내 라는 것을 의미한다. 모든 경우에, 지점(71)에서 스트림(S202)의 매개변수는 지점(38)에서 스트림(S204)의 온도를 최대화하는 방향으로 선택된다.
그 후, 지점(38)에서 매개변수를 갖는 스트림(S204)은 제1 열 교환기(HE1)를 통하여 지나가고, 여기서, 그것은 냉각되고 부분적으로 응축되며, 제1 열 교환 프로세스에서 열을 방출하며, 지점(15)에서 매개변수를 갖는 제2 혼합 스트림(second mixed stream, S206)을 생성한다. 지점(15)에서 매개변수를 갖는 스트림(S206)은 지점(8)에서 매개변수를 갖는 스트림(S208)과 함께 혼합되며, 지점(16)에서 매개변수를 갖는 스트림(S210)을 형성한다. 본원발명의 시스템의 보다 바람직한 실시예에서, 지점(8, 15, 16)의 매개변수를 각각 갖는 스트림(S208, S206, S210)은 같거나 약 5% 범위 내에서 근사하다. 지점(8)에서 매개변수를 갖는 스트림(S208)에서 낮은 비등점 성분의 농도는 지점(15)에서 매개변수를 갖는 스트림(S206)에서 낮은 비등점 성분의 농도보다 실질적으로 낮다. 그 결과로, 지점(16)에서 매개변수를 갖는 스트림(S210)에서 낮은 비등점 성분의 농도는 지점(15)에서 매개변수를 갖는 스트림(S206)의 낮은 비등점 구성의 농도보다 낮으며, 예로 지점(16)에서 매개변수 를 갖는 스트림(S210)은 지점(15)에서 매개변수를 갖는 스트림(S206) 보다 엷게 된다.
지점(16)에서 매개변수를 갖는 스트림(S210)은 제2 열교환기(HE2)를 통과하고, 여기서 그것은 응축되고, 제2 열 교환 프로세스에서 열을 방출하며, 지점(17)에서 매개변수를 갖는 스트림(S212)을 형성한다. 지점(17)에서 매개변수를 갖는 스트림(S212)은 제3 열 교환기(HE3)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 지점(18)에서 매개변수를 갖는 스트림(S214)을 형성하기 위해 제3 열 교환 프로세스에서 응축된다. 지점(18)에서, 스트림(S214)은 부분적으로 응축되고, 지점(138, 38)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182, S204)의 구성 보다 실질적으로 엷게 되는 반면, 그 구성은 주위 온도에서 충분히 응축될 수 없을 수 있다. 지점(18)에서 매개변수를 갖는 스트림(S214)은 지점(41)에서 매개변수를 갖는 스트림(S216)과 혼합되어, 지점(19)에서 매개변수를 갖는 스트림(S218)을 형성한다. 지점(19)에서 매개변수를 갖는 스트림(S218)의 구성은 주위 온도에서 충분히 응축될 수 있다.
지점(19)에서 매개변수를 갖는 스트림(S218)은 낮은 압력 응축기(HE4)를 통하여 지나가고, 여기서, 그것은 지점(51)에서 초기 매개변수 및 지점(52)에서 마지막 매개변수를 갖는 냉각 물 또는 냉각 공기의 스트림(S220)을 구비한 대향 흐름에서 제4 열 교환 프로세스에서 냉각되고, 지점(1)에서 매개변수를 갖는 스트림(S222)을 형성하기 위해 충분히 응축된다. 여기서 "기본 용해(basic solution)"라고 불리우는 지점(1)에서 매개변수를 갖는 스트림(S222)의 구성은 CTCSS(100)를 들어가는 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)의 구성 보다 실질적으로 엷 게 된다. 그리하여, 지점(1)에서 매개변수를 갖는 스트림(S222)은 지점(138)에서 같은 구성을 갖는 스트림(S182)을 형성하기 위해 상승된 압력에서 증류되어야 하며, 상승된 압력은 스트림을 충분히 응축하도록 한다.
지점(1)에서 매개변수를 갖는 스트림(S222)은 각각 지점(2, 4)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S224, S226)으로 분할된다. 지점(2)에서 매개변수를 갖는 스트림(S224)은 제4 순환 펌프(P4)로 들어가고, 여기서 냉각 액체의 상태에 대응하는 지점(44)에서 매개변수를 갖는 스트림(S228)을 형성하는 상승된 압력으로 펌핑된다. 그리하여, 지점(44)에서 매개변수를 갖는 스트림(S228)은 상술한 바와 같이, 제3 열교환 프로세스에서의 지점(17)에서 매개변수를 갖는 스트림(S212)을 구비한 대향 흐름에서 제3 열교환기(HE3)를 통하여 지나가고, 지점(14)에서 매개변수를 갖는 스트림(S23)을 형성하도록 가열된다. 지점(14)에서 매개변수를 갖는 스트림(S230)은 포화 액체의 상태이거나 또는 이에 근접하다. 다시, 상기 근접의 용어는 포화 액체의 5% 이내에 스트림(S230)의 상태가 된다는 것을 의미한다. 그리하여, 지점(14)에서 매개변수를 갖는 스트림(S230)은 각각 지점(13, 22)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S232, S234)으로 분할된다. 지점(22)에서 매개변수를 갖는 스트림(S234)은 각각 지점(12, 21)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S236, S238)으로 분할된다. 지점(12)에서 매개변수를 갖는 스트림(S236)은 제2 열 교환기(HE2)를 통하여 지나가고, 여기서 상술한 바와 같이 제2 열교환 프로세스에서, 지점(16)에서 매개변수를 갖는 스트림(S200)으로 대향 흐름에서 가열되고 부분적으로 증발되며, 지점(11)에서 매개변수를 갖는 스트림(S240)을 형성한다. 지점(11)에서 매개변수를 갖는 스트림(S240)은 제1 열 교환기(HE1)를 통과하고, 여기서 그것은 상술한 바와 같이 제1 열 교환 과정에서 스트림(38)을 갖는 스트림(S204)으로 대향 흐름에서 가열되어 증발되며, 지점(5)에서 매개변수를 갖는 스트림(S242)을 형성한다.
증기 액체 혼합의 상태가 되는 지점(5)에서 매개변수를 갖는 스트림(S242)은 제1 분리기(S1)로 들어가고, 여기서 그것은 지점(6)에서 매개변수를 갖는 포화 증기 스트림(S244) 및 지점(7)에서 매개변수를 갖는 포화 액체 스트림(S246)으로 분리된다.
지점(7)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S246)은 각각 지점(70, 72)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S248, S250)으로 분할된다. 지점(70)에서 매개변수를 갖는 스트림(S248)은 제8 열 교환기(HE8)을 통하여 지나가고, 여기서 그것은 지점(638)에서 초기 매개변수 및 지점(639)에서 마지막 매개변수를 갖는 외부 열 이송 스트림(external heat carrier stream, S252)으로 대향 흐름에서, 제8 열 교환 프로세스에서 가열되고 부분적으로 증발되며, 지점(74)에서 매개변수를 갖는 스트림(S254)을 형성한다. 그 후, 지점(74)에서 매개변수를 갖는 스트림(S254)은 제5 쓰로틀 밸브(TV5)를 통하여 지나가고, 여기서 그 압력은 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)의 압력에 동일한 압력으로 감소되며, 지점(71)에서 매개변수를갖는 스트림(S202)을 형성한다. 그 후, 지점(71)에서 매개변수를 갖는 스트림(S202)은 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)으로 혼합되어, 이미 서술한 바와 같이 지점(38)에서 매개변수를 갖는 스트림(S204)을 형성한다.
지점(72)에서 매개변수를 갖는 스트림(S250)은 제1 쓰로틀 밸브(TV1)을 통과하고, 여기서 그 압력은 감소되며, 지점(73)에서 매개변수를 갖는 스트림(S256)을 형성한다. 지점(73)에서 매개변수를 갖는 스트림(S256)의 압력은 지점(15, 8, 16)에서 매개변수를 갖는 스트림(S206, S208, S210)의 압력과 같다. 그 후, 지점(73)에서 매개변수를 갖는 스트림(S256)은 지점(45)에서 매개변수를 갖는 스트림(S258)과 혼합되어, 지점(8)에서 매개변수를 갖는 스트림(S208)을 형성한다. 지점(8)에서 매개변수를 갖는 스트림(S208)은 지점(15)에서 매개변수를 갖는 스트림(S206)과 혼합되고, 상술한 바와 같이 지점(16)에서 매개변수를 갖는 스트림(S210)을 형성한다.
한편, 지점(6)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S244)은 제1 스크러버(SC1)의 바닥 부분으로 보내지고, 이는 직접적인 접촉 열 및 질량 교환기이다. 동시에, 지점(21)에서 매개변수를 갖는 스트림(S238)은 상술한 바와 같이, 제1 스크러버(SC1)의 상부 부분으로 보내진다. 그 결과, 제1 스크러버(SC1)에서 열 및 질량 전달의 결과로, 지점(6)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S244)을 구비한 평형에 근접한 상태(여기서 근접은 스트림(S244)의 매개변수의 약 5% 이내를 의미함)인 지점(35)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S260)은 생산되고, 제1 스크러버(SC1)의 바닥으로부터 제거된다. 동시에 지점(21)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S238)과 평형에 근접한 상태가 되는 지점(30)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S262)은 스크러버(SC1)의 상부로부터 나가게 된다.
지점(30)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S262)은 제5 열교환기(HE5)로 보 내지고, 여기서 제5 열 교환 프로세스에서 지점(28)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S264)을 구비한 대향 흐름에서 냉각되고 부분적으로 응축되어, 지점(25)에서 매개변수를 갖는 스트림(S266)을 형성한다.
지점(35)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S260)은 스크러버(SC1)의 저면으로부터 제거되고, 제4 쓰로틀 밸브(TV4)로 보내지며, 여기서 그 압력은 지점(73)에서 매개변수를 갖는 스트림(S256)의 압력과 동일한 압력으로 감소되고, 지점(45)에서 매개변수를 갖는 스트림(S258)을 형성한다. 지점(45)에서 매개변수를 갖는 스트림(S258)은 지점(73)에서 매개변수를 갖는 스트림(S256)과 혼합되고, 상술한 바와 같이 지점(8)에서 매개변수를 갖는 스트림(S208)을 형성한다.
상술한 바와 같이 제3 열 교환기(HE13)에서 예열되는 지점(13)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S232)은 제2 쓰로틀 밸브(TV2)를 통과하고, 여기서 그 압력은중간 압력(예로, 지점(14)에서 매개변수를 갖는 스트림(S230)의 압력보다 낮고, 지점(1)에서 매개변수를 갖는 스트림(S222)의 압력보다 높은)으로 감소되고, 증기 액체 혼합의 상태에 대응하는 지점(43)에서 매개변수를 갖는 스트림(S268)을 형성한다. 그 후, 지점(43)에서 매개변수를 갖는 스트림(S268)은 제3 분리기(S3)로 보내지고, 여기서 그것은 지점(34)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S270) 및 지점(32)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S272)으로 분리된다.
지점(34)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S270)에서 낮은 비등점 성분의 농도는 상술한 바와 같이 CTCSS(200)로 들어갈 때, 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)에서 낮은 비등점 구성의 농도 보다 실질적으로 높다. 지점(32)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S272)은 상술한 바와 같이 지점(1)에서 매개변수를 갖는 스트림(S222)에서 낮은 비등점 구성의 농도 보다 낮은 비등점 성분의 농도를 갖는다.
상술한 바와 같이, 지점(4)에서 매개변수를 갖는 기본 용해의 액체 스트림(S226)은 제1 순환 펌프(P1)로 들어가고, 여기서, 그것은 지점(34)에서 매개변수를 갖는 스트림(S270)의 압력과 같은 압력으로 펌핑되며, 냉각된 액체의 상태에 대응하는 지점(31)에서 매개변수를 갖는 스트림(S274)을 형성한다. 그 후, 지점(31)에서 매개변수를 갖는 냉각 액체 스트림(S274) 및 지점(34)에서 매개변수를 갖는 포화 증기 스트림(S270)은 결합되어, 지점(3)에서 매개변수를 갖는 스트림(S276)을 형성한다. 지점(3)에서 매개변수를 갖는 스트림(S276)은 증간 압력 응축기 또는 제7 열 교환기(HE7)로 보내지고, 여기서 그것은 지점(55)에서 초기 매개변수 및 지점(56)에서 마지막 매개변수를 갖는 냉각 물 또는 공기의 스트림(S278)을 구비한 대향 흐름에서, 제7 열 교환 과정에서 충분히 응축되고 냉각된다. 지점(23)에서 매개변수를 갖는 스트림(S280)은 제2 순환 펌프(P2)로 들어가고, 여기서, 그 압력은 상술한 바와 같이 지점(25)에서 매개변수를 갖는 스트림(S266)의 압력과 동일한 압력으로 증가되고, 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S282)을 형성한다. 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S282)은 상술한 바와 같이 지점(25)에서 매개변수를 갖는 스트림(S266)과 혼합되어, 지점(26)에서 매개변수를 갖는 스트림(S284)을 형성한다. 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S282)의 흐름율 및 구성은 지점(26)에서 매개변수를 갖는 스트림(S284)이 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)과 같은 비율 및 같은 구성을 갖도록 되며, 이는 CTCSS(100)로 들어가고, 실질적으로 높은 압력을 갖는다.
그 후, 지점(26)에서 매개변수를 갖는 스트림(S284)은 고 압력 응축기 또는 제6 열 교환기(HE16)로 들어가고, 여기서 그것은 지점(53)에서 초기 매개변수 및 지점(54)에서 마지막 매개변수를 갖는 냉각 물 또는 공기의 스트림(S286)을 구비한 대향 흐름에서, 제6 열 교환 프로세스에서 충분히 응축되고 냉각되며, 포화 액체의 상태에 대응하는 지점(27)에서 매개변수를 갖는 스트림(S288)을 형성한다. 지점(27)에서 매개변수를 갖는 스트림(S288)은 제3 또는 입력 펌프(feed pump, P3)로 들어가고, 여기서 그것은 바람직한 고 압력으로 펌핑되어, 지점(28)에서 매개변수를 갖는 스트림(S264)을 형성한다. 그리고나서, 지점(28)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S264)은 제5 열 교환기(HE5)를 통하여 보내지고, 여기서 그것은 제5 열 교환 과정에서의 지점(30)에서 매개변수를 갖는 스트림(S262)을 구비한 대향 흐름에서 가열되고, 상술한 바와 같이 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)을 형성한다. 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S290)은 CTCSS(100)를 나가고, 전력 시스템으로 회수한다. 본원발명의 CTCSS는 CTCSS내에 어느 스트림에 부가되는 물질이 전혀 없다는 점에서 밀폐적이다.
어느 경우에, CTCSS 내에서 재생산되는 작동 유체의 예열은 필요로 하지 않다. 그러한 경우에, 제5 열교환기(HE5)는 상술한 바와 같이 CTCSS 변형 실시예(1a)로부터 배제된다. 그 결과, 지점(30)에서 매개변수를 갖는 스트림(S262) 및 지점(25)에서 매개변수를 갖는 스트림(S266)은 같으며, 지점(28)에서 매개변수를 갖는 스트림(S264)과 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)이 같다는 것은 도3에 도시되어 있다. HE5가 배제되는 CTCSS 시스템은 CTCSS 변형 실시예(1b)로 불린다.
본원발명의 CTCSS는 지점(138)에서 매개변수를 갖는 작동 용해의 응축 스트림(S182)으로부터 가능한 열 및 스트림(S252)으로부터와 같은 외부 원으로부터 열의 매우 높은 효과적인 사용을 제공한다.
종래기술에서 묘사되는 유사한 시스템으로부터 명백하게, 제1 분리기(S1)로부터 나오는 지점(7)에서 매개변수를 갖는 린 액체 스트림(S246)은 분리된 열 교환기에서 냉각되지 않고, 오히려 스트림(S246)의 부분은 전력 시스템으로부터 회수되는 작동 유체의 스트림(S200)으로 주입된다.
지점(12)에서 매개변수를 갖는 기본 용해의 스트림(S236)이 끓기 시작할 때, 그것은 초기에 실질적인 열의 양을 요구하고 반면에 동시에 그것의 온도에서의 상승은 상대적으로 느리게 된다. 재 비등 과정의 부분은 제2 열 교환기(HE2)에서 일어난다. 나아가, 재 비등의 과정에서, 온도에서의 증가율은 더욱 빠르게 된다. 나아가, 재 비등의 과정의 부분은 제1 열교환기(HE1)에서 일어나며, 동시에, 지점(38)에서 매개변수를 갖는 스트림(S204)의 과정에서, 처음에 상대적으로 느린 감소를 구비하고, 초기에는 상대적으로 큰 양의 열이 방출된다. 그러나, 나아가 응축에 있어, 온도의 감소율은 더욱 높게 된다. 이러한 현상의 결과로, 종래기술에서, 작동 용해의 응축 스트림 및 기본 용해의 재 비등 스트림 사이에서의 온도 차이는 과정의 초기 및 마지막에서 최소가 되고, 과정의 중간에서 가장 크다.
종래기술과 비교하여, 본원발명의 CTCSS 시스템에서 지점(8)에서 매개변수를 갖는 스트림(S208)에서 낮은 비등점 구성의 농도는 상대적으로 낮고 그리하여 제2열 교환기(HE2)에서, 지점(8)에서 매개변수를 갖는 스트림(S208)은 그 자체로 응축되지 않고 추가 증기를 흡수하여 그 능력을 갖는다. 그 결과, 제2 열 교환 과정에서 제2 열교환기(HE2)에서 방출되는 열의 양은 만일 지점(8, 15)에서 매개변수를 갖는 스트림(S208, S206)이 각각 분리되어 냉각되고 스트림(S210)을 형성하기 위해 두 개의 스트림(S208, 206)으로 결합된 후에 통합적으로 통합되지 않는다면, 행해지는 것보다 실질적으로 크게 된다. 그 결과, 제1 및 제2 열 교환 과정을 포함하는 재 비등 과정을 위해 가능한 열의 양은 실질적으로 증가하고, 이는 순차적으로 CTCSS 시스템의 효율을 증가시킨다.
지점(8)에서 매개변수를 갖는 스트림(S208)이 엷게 될수록, 그것의 증기를 흡수하는 능력은 커지게 되고, 제1 및 제2 열 교환기(HE1, HE2)에서 일어나는 열 교환 과정의 효율은 보다 증가하게 된다. 그러나, 지점(8)에서 매개변수를 갖는 스트림(S208)의 구성은 지점(5)에서 매개변수를 갖는 스트림(S242)의 온도에 의해 한정되고, 지점(5)에서 매개변수를 갖는 스트림(S242)의 온도가 높아질수록, 지점(8)에서 매개변수를 갖는 스트림(S208)의 구성은 더 엷게 된다.
이것은 스트림(S252)으로부터 얻어지는 외부 열이 지점(70)에서 매개변수를 갖는 스트림(S248)을 가열하기 위해 사용되는 이유이며, 따라서, 지점(38)에서 매개변수를 갖는 스트림(S204)의 온도를 증가시키게 되고, 그 결과로 지점(5)에서 매개변수를 갖는 스트림(S242)의 온도를 또한 증가시킨다. 그러나, 지점(5)에서 매 개변수를 갖는 스트림(S242)의 온도를 증가시키는 것과 대응하게 지점(6)에서 매개변수를 갖는 스트림(S244)의 온도를 증가시키는 것은 지점(6)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S244)에서 낮은 비등점 구성의 농도에서의 감소를 이끈다.
열교환기 대신에, 지점(6)에서 매개변수를 갖는 스트림(S244)으로부터 열의 이용을 위해, 스크러버(SC1)의 사용은 지점(6)에서 매개변수를 갖는 스트림(S244)으로부터 열의 이용 및 지점(30)에서 매개변수를 갖는 생산된 증기 스트림(S262)에서 낮은 비등점 구성의 증가 모두를 허용한다.
지점(30)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S262)은 지점(6)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S244)에서 낮은 비등점 구성의 농도보다 높은 낮은 비등점 구성의 농도를 가지며, 지점(30)에서 매개변수를 갖는 스트림(S262)의 흐름율은 지점(6)에서 매개변수를 갖는 스트림(S244)의 흐름율보다 크다.
작동 유체에서 낮은 비등점 구성의 농도는 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S282)을 구비한, 지점(25)(또는 CTCSS 변형 실시예 1b의 경우에 지점(30)에서 매개변수를 갖는 스트림(S262))에서 매개변수를 갖는 매우 리치 용해 솔루션, 스트림(S266)을 혼합하는 것에 의해 지점(26)에서 매개변수를 갖는 스트림(S284)에서 회복된다. 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S282)은 기본 용해(예로 리치가 증가된(enrich))보다 낮은 비등점 구성의 높은 농도를 갖는다. 그러한 증가는 종래기술에서 이미 사용되고, 그러나, 이러한 증가를 얻기 위해 종래기술에서, 특별한 중간 압력 재 비등 과정이 몇 개의 추가적인 열 교환기를 요구하게 된다.
본원발명의 CTCSS에서, 기본 용해(예로, 지점(14)에서 매개변수를 갖는 스트 림(S230)의 낮은 온도)의 낮은 비등점에서 가능한 모든 열은 단일 열 교환기인 제3 열교환기(HE3)에서 사용된다. 그 후, 지점(40)에서 매개변수를 갖는 증가된 스트림(S282)을 생산하기 위해 요구되는 증기는 지점(13)에서 매개변수를 갖는 스트립(S232)을 조절(throttle)하는 것에 의해 쉽게 얻어진다.
본원발명의 CTCSS는 어떤 "모듈화" 구성을 제거하는 것에 의해 단순화될 수 있다. 예를 들어, 중간 압력 응축기, 제7 열 교환기(HE7)를 사용하는 것 없이 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S264)을 증가시키는 것이 가능하다. 지점(28)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S264)의 예열을 구비한 상기 시스템은 도3에 도시되고, CTCSS 변형 실시예 2a로 언급된다. 지점(28)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S264)을 예열 하는 것 없이, 유사한 시스템은 도4에 도시되고, CTCSS 변형 실시예 2b로 언급된다.
CTCSS 변형 실시예 1a 및 CTCSS 변형 실시예 1b에 구별되는 CTCSS 변형 실시예 2a 및 CTCSS 변형 실시예 2b에서, 지점(43)에서 매개변수를 갖는 스트림(S268)의 압력은 지점(34)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S270)과 지점(31)에서 매개변수를 갖는 냉각 액체 스트림(S274)을 혼합할 때, 지점(31)에서 매개변수를 갖는 냉각 액체 스트림(S274)이 지점(34)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S270)을 충분히 흡수하고, 지점(3)에서 매개변수를 갖는 결과 스트림(S276)이 포화 또는 약하게 냉각된 액체의 상태가 되는 방식으로 선택된다. 그 후, 지점(3)에서 매개변수를 갖는 액체(S276)는 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S282)을 형성하기 위해 제2 펌프(P2)로 보내지고, 스트림(25)과 함께 혼합된다.
CTCSS 변형 실시예(2a) 및 CTCSS 변형 실시예(2b)의 CRCSS의 단순화는 본원발명의 CTCSS의 전체 효율을 감소시키며, 동시에 비용 또한 절감된다.
CTCSS 변형 실시예(1a) 및 CTCSS 변형 실시예(1b)의 또 다른 가능한 모듈 단순화는 외부 열이 가능하지 않은 경우 또는 그 선택이 외부 열을 사용하지 않도록 만들어지는 경우에 사용될 수 있다. 지점(28)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S264)의 예열을 구비한 본원발명의 CTCSS의 변형 실시예는 도5에 도시되고, CTCSS 변형 실시예(3a)로 언급된다. 지점(28)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S264)을 예열하는 것 없는 본원발명의 유사한 CTCSS는 도6에 도시되고, CTCSS 변형 실시예(3b)로 언급된다.
CTCSS 변형 실시예(3a) 및 CTCSS 변형 실시예(3b)에서, 지점(70)에서 매개변수를 갖는 스트림(S248)은 가열되지 않고, 오히려 지점(71)에서 매개변수를 갖는 스트림(S202)을 형성하기 위해 제5 밸브(TV5)를 통하여 단순히 지나가고, 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)과 함께 혼합되며, 지점(38)에서 매개변수를 갖는 스트림(S204)을 형성한다. 이러한 혼합과정은 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)이 과열 증기의 상태에 있는 경우에 사용된다. 지점(70, 71)에서 매개변수를 갖는 스트림(S202, S248)의 흐름율은 지점(38)에서 매개변수를 갖는 스트림(S204)이 지점(71)에서 매개변수를 갖는 스트림(S202) 및 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)의 혼합의 결과로서 형성되는 지점(38)에서 매개변수를 갖는 스트림(S204)이 포화 또는 약한 습윤 증기가 되는 방식으로 선택된다.
CTCSS 변형 실시예(1a) 및 CTCSS 변형 실시예(1b)가 CTCSS 변형 실시예(3a) 및 CTCSS 변형 실시예(3b)를 얻기 위해 단순화되는 것과 같은 방식으로 CTCSS 변형 실시예(2a) 및 CTCSS 변형 실시예(2b)를 단순화하는 것이 가능하다. 지점(28)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S264)의 예열과 함께, CTCSS 변형 실시예(2a) 및 CTCSS 변형 실시예(2b)의 모듈 단순화는 도7에 도시되고, CTCSS 변형 실시예(4a)로 언급된다.; 반면 지점(28)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S264)을 예열하는 것 없는 CTCSS 변형 실시예(2b)는 도8에 도시되고, CTCSS 변형 실시예(4b)로 언급된다.
마지막 모듈 단순화는 스크러버(SC1)를 제거하는 것에 의해 얻어지며, 예를 들어 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S282)의 구성과 같은 증가 없이 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S282)의 사용은 기본 용해의 구성과 같다. 지점(28)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S264)의 예열을 구비한, CTCSS 변형 실시예(4a)의 모듈 단순화는 도9에 도시되고, CTCSS 변형 실시예(5a)로 언급된다. 지점(28)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S264)을 예열하는 것 없이 변형 실시예(4b)의 유사한 단순화는 도 10에 도시되고, CTCSS 변형 실시예(5b)로 언급된다. CTCSS 변형 실시예(5a) 및 CTCSS 변형 실시예(5b)의 모듈 단순화는 CTCSS의 효율에서의 실질적인 감소의 결과를 가져온다는 것을 알아야 한다. 또한, 변형 실시예(5a, 5b)에서, 지점(1)에서 매개변수를 갖는 스트림(S222)은 분리적으로 가압되는 두 개의 하부 스트림(S222, S224)으로 분리되지 않고, 하나의 펌프(P5)에서 단일 스트림으로서 가압되며, 지점(46)에서 매개변수를 갖는 스트림(S292)을 형성한다. 그리고 나서, 스트림(S292)은 지점(44)에서 매개변수를 갖 는 스트림(S228) 및 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S282)을 형성하기 위해 분리된다.
본원발명의 CTCSS는 하기에 주어진 바와 같은 5개의 변형 실시예로 묘사되고;(상기 실시예의 두 개는 외부 열을 사용하고, 상기 실시예의 3개는 오직 본원발명의 CTCSS를 들어가는 작동 유체의 스트림(S200)으로부터 가능한 열을 사용한다.) 당업계의 당업자는 제안된 시스템의 추가적인 조합 및 변형을 행하기 위해 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 스크러버(SC1)를 제거하는 것에 의해 CTCSS 변형 실시예(4a)를 단순화하는 것이 가능하며, 반면에 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S282)의 증가를 얻도록(유사하게, 스크러버(SC1)를 유지하고, 지점(40)에서 매개변수를 갖는 스트림(S282)을 위한 증가 과정을 제거하는 것이 가능하다) 한다. 그러나, 모든 모듈 단순화는 본원발명의 CTCSS의 초기 CTCSS 변형 실시예(1a)에 기초하고 있다.
본원발명의 CTCSS 그 자체의 효과는 그것의 압축비율에 의해 평가된다; 예로, 지점(138)(CTCSS로 작동 용해의 스트림의 입구의 지점에서)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)의 압력에 대한 지점(26)에서 매개변수를 갖는 스트림(S284)의 압력의 비율(고압력 응축기, 열 교환기(HE6)로의 입구에서). 전체 시스템의 효과 상에서 CTCSS의 효과의 영향은 전체 시스템의 매개변수 및 구조에 의지한다. 본원발명의 CTCSS의 평가를 위해, 몇 개의 계산이 실행된다. 초기 온도 1050℉ 및 초기 압력 1800psia을 구비한, 암모니아의 0.83 비중 부분(weight fraction)의 구성(예로, 83wt.% 암모니아)을 구비한 물-암모니아 혼합을 포함하는 스트림은 0.875(87.5%)의 아이소엔트로픽(isoenthropic) 효율을 구비한 터빈에서 팽창된다. 터빈을 나가는 증기의 매개변수는 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)에 대응한다. 그러한 계산은 상기 서술한 바와 같은 본원발명의 CTCSS의 제안된 "b" 변형 실시예를 위해 실행되고, 또한 단순 응축 시스템으로 실행된다.
본원발명의 새로운 변형 실시예
원 출원에서, 제안된 캐스케이드 시스템의 8가지 다른 변형 실시예가 제안된다. 상기 모든 시스템은 열원으로 연소기로부터 뜨거운 플루 가스의 스트림을 사용한다. 이러한 플루 가스의 초기 온도가 매우 높다는 사실에 기인하여, 이러한 플루 가스는 직접적으로 작동 유체의 과열이 발생하는 열 교환기에 사용될 수 없다. 초기 출원에서, 뜨거운 플루 가스는 초기에 특별한 열 교환기에서 냉각된다. 여기서 그 열은 고온 열 전달 유체로 전달되고, 이는 "THERM"으로 언급된다. 그 후, 이 뜨거운 THERM은 열을 작동 유체로 전달하여 작동 유체를 과열하기 위해 사용된다. 작동 가능한 반면, 이러한 배열은 시스템에 추가적인 복잡함을 가져온다.
고온 플루 가스로부터 열을 사용하기 위해 그것을 실행하기 위한 방법, 그 변형 실시예 및 새로운 시스템은 하기에 서술된다. 새로운 시스템 및 그 변형 실시예는 상기 서술한 바와 같이 6개의 최고로 복잡한 변형 실시예로 언급되어 묘사된다. 새로운 시스템 및 그 변형 실시예는 도 20-25에서 묘사되고, 변형 실시예(3a-c) 및 변형 실시예(4a-c)로 언급된다. 변형 실시예(3a)는 변형 실시예(1a)에 대응하고; 변형 실시예(3b)는 변형 실시예(1b)에 대응하고; 변형 실시예(3c)는 변형 실시예(1c)에 대응하고; 변형 실시예(4a)는 변형 실시예(2a)에 대응하고; 변 형 실시예(4b)는 변형 실시예(4b)에 대응하고; 변형 실시예(4c)는 변형 실시예(2c)에 대응한다. 변형 실시예(1a1) 및 변형 실시예(2a1)이 하기 서술되는 바와 같이 열 회복 증기 발생기(heat recovery vapor generator, HRVG)와 함께 건설될 수 있다는 것은 당업자에게는 잘 알려져 있다.
도20을 참고하면, 변형 실시예(3a)의 흐름 도표가 도시된다. 본질적으로, 새로운 시스템은 상술한 바와 같이 변형 실시예(1a)와 같은 방식으로 작동하며, 그것의 특징이 하기 서술된다.
지점(600)에서 초기 매개변수를 구비하는 뜨거운 플루 가스 스트림(S302)은 지점(500)에서 매개 변수를 구비하는 냉각 플루 가스 스트림(S304)을 형성하기 위해, 지점(510)(하기 서술됨)에서 매개변수를 갖는 미리 냉각된 플루 가스 스트림(S304)과 함께 혼합된다. 지점(510)에서 매개변수를 갖는 스트림(S304)의 온도 및 흐름율은 열 회복 증기 발생기(HRVG)가 온도 설계 구체적인 부분 내에서 작동하도록 지점(500)에서 매개변수를 갖는 냉각 플루 가스 스트림(S306)의 바람직한 온도를 달성하기 위한 방식으로 선택된다.
그 후, 지점(500)에서 매개변수를 갖는 냉각 플루 가스 스트림(S306)은 산업계에서 널리 사용되는 열 회복 스팀 발생기에 동일한 장치인 HRVG를 통하여 지나가고, 뜨거운 플루 가스의 열원 스트림의 온도에 적합하도록 여기서 사용된다.
HRVG를 통과하여 지나는 지점(500)에서 매개변수를 갖는 냉각 플루 가스 스트림(S306)은 냉각되고, HRVG로부터 명백한 스트림 및 모든 장치를 포함하는 전력 시스템의 작동 유체로 전달되는 열을 방출한다. 냉각의 과정에서, 스트림(S306)을 포함하는 플루 가스가 지점(506)에서 스트림(S306)의 온도에 대응하는 바람직하게 낮은 작동 온도에 도달할 때, 플루 가스 스트림(S306)은 지점(509, 601)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S308, S310)으로 각각 분할된다. 지점(601)에서 매개변수를 갖는 하부 스트림(S310)은 지점(600)에서 매개변수를 갖는 초기 스트림(S302)의 흐름율과 같은 흐름율을 갖는다. 지점(601)에서 매개변수를 갖는 하부 스트림(S310)은 HRVG에서 냉각되고, 이는 그것이 지점(603)에서 마지막 낮은 온도를 달성할 때까지 냉각되며, 캐스케이드 전력 시스템으로부터 제거된다.
지점(509)에서(상술한 바와 같이), 매개변수를 갖는 낮은 온도 플루 가스 하부 스트림(S308)은 재순환 팬(F)으로 보내지고 여기서 그 압력은 지점(510)에서 매개변수를 갖는 미리 냉각된 플루 가스 스트림(S304)을 형성하기 위해 약하게 증가된다. 그 후, 지점(510)에서 매개변수를 갖는 미리 냉각된 플루 가스 스트림(S304)은 지점(500)에서 매개변수를 갖는 냉각된 플루 가스 스트림(S306)을 상술한 바와 같이 형성하기 위해 지점(600)에서 매개변수를 갖는 초기 뜨거운 플루 가스 스트림(S302)과 함께 혼합된다. 열을 획득하기 위한 과정에서 상술한 바와 같은 변화는 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 전체 과정에서 어떤 변화를 이끌게 된다.
지점(106)에서 매개변수를 갖는 작동 유체 스트림(S114)은 HRVG의 낮은 온도 부분(A)으로 보내지고, 여기서 그것은 지점(202)에서 매개변수를 갖는 가열된 작동 유체 스트림(S312)를 형성하기 위해 가열된다(이 과정은 변형 실시예(1a)에서 열 교환기(HE20)에서 발생하는 열 교환 과정(106-302 또는 602-603)과 유사하다).
한편, 지점(203)에서 매개변수를 갖는 스트림(S162)은 HRVG로 유사하게 보내지고, 여기서 그것은 포화 액체의 상태에 대응하는 지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314)을 형성하기 위해 열 교환 과정(601-602)에서 플루 가스 스트림(S310)을 구비한 대향 흐름에서, 초기에 가열된다. 그 후, 지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314)은 지점(303)에서 매개변수를 갖는 스트림(S316)을 형성하기 위해 열 교환 프로세스(505-506)에서 플루 가스 스트림(S306)을 구비한 대향 흐름에서, HRVG에서 더 가열된다. 그 후, 지점(303)에서 매개변수를 갖는 스트림(S316)은 지점(308)에서 매개변수를 갖는 스트림(S318)을 형성하기 위해 지점(S306)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 용해 스트림(S168)과 함께 혼합된다.
지점(303)에서 마지막 매개변수를 갖는 스트림(S316)을 형성하기 위해 지점(203)에서 초기 매개변수를 갖는 스트림(S316)을 형성하기 위해 지점(203)에서 초기 매개변수를 갖는 스트림(S162)의 가열은 유사하고, 변형 실시예(1a)에서 열 교환기(HE17)에서 열 교환 과정(203-303)과 일치하지 않는다. 변형 실시예(1a)의 과정 및 변형 실시예(3a)의 과정 사이에서의 구체적인 차이는 다음과 같다: (1) 변형 실시예(3a)에서, 과정은 두 개의 파트로 분할된다:(a) 열 교환 과정(203-302)에서 스트림(S162)의 예열과 열 교환 과정(302-303)에서 스트림(S314)의 증발; 및 (b) 열 교환 과정(203-302 또는 601-602)에서, 초기에 지점(601)에서 매개변수 및 나중에 지점(602)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S310)의 흐름율은 열 교환 과정(302-303 또는 505-506)에서 사용되는 플루 가스 스트림(S306)의 흐름율 보다 실질적으로 작다.
변형 실시예(1a)에서, 지점(303)에서 매개변수를 갖는 작동 유체 스트림(S170)의 상태는 포화 증기의 상태에 대응되고, 상기 변형 실시예(3a)에서 지점(303)에서 매개변수를 갖는 작동 유체 스트림(S316)의 상태는 증기-액체 혼합의 상태이다. 변형 실시예(3a)에서 지점(303)에서 매개변수를 갖는 스트림(S316)의 매개변수는 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168)과 혼합된 후, 지점(308)에서 매개변수를 갖는 결과 스트림(S318)이 포화증기의 상태가 되며, 여기서 변형 실시예(1a)에서 지점(308)에서 매개변수를 갖는 스트림(S172)의 매개변수를 과열 증기의 상태에 대응하는 방식으로 선택된다.
그 후, 지점(308)에서 매개변수를 갖는 스트림(S318)은 지점(304)에서 매개변수를 갖는 중간 스트림(S320) 및 궁극적으로, 지점(408)에서 매개변수를 갖는 과열 스트림(S184)을 형성하기 위해 열 교환 과정(503-504 및 504-505 또는 501-502 및 502-505)에서 플루 가스 스트림(S306)을 구비한 대향 흐름에서 HRVG를 통하여 계속 진행한다.
유사한 방식으로, 도 21 내지 25는 각각 변형 실시예(2a), 변형 실시예(1b), 변형 실시예(2b), 변형 실시예(1c), 변형 실시예(2c)와 유사한 HRVG를 묘사한다.
변형 실시예(3a-c) 및 변형 실시예(4a-c)에서, 본 출원의 이 부분의 캐스케이드 전력 시스템은 변형 실시예(1a-c), 변형 실시예(2a-c), 변형 실시예(1a1) 및 변형 실시예(2a1)의 열 교환기(HE14)에서 지점(504 통과한 503)의 매개변수를 갖는 열 전달 유체 스트림(S174)에 의해 각각, 매개변수(308)를 갖는 작동 유체 스트림(S172)을 가열하는 과정을 대체한다.
한편, 지점(309)에서 매개변수를 갖는 리치 증기 작동 용해 스트림(S166)은 또한 HRVG를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 지점(409)에서 매개변수를 갖는 스트림(S176)을 형성하기 위해 열 교환 과정(501-502)에서 냉각된 플루 가스 스트림(S306)을 구비한 대향 흐름에서 가열된다. 변형 실시예(3a-b) 및 변형 실시예(4a-b)의 이러한 열 과정은 변형 실시예(1a-b) 및 변형 실시예(2a-b)에서 열 교환기(HE15)에서 열 교환 과정(501-502)에서 열 전달 유체 스트림(S174)에 의해 지점(409)에서 매개변수를 갖는 스트림(S176)을 형성하기 위해 지점(309)에서 매개변수를 갖는 작동 유체 스트림(S166)을 가열하기 위한 과정을 대체한다.
모든 다른 면에서, 변형 실시예(1a-c) 및 변형 실시예(2a-c)는 변형 실시예(3a-c) 및 변형 실시예(4a-c)와 일치한다.
변형 실시예(3a-c) 및 변형 실시예(4a-c)의 캐스케이드 시스템의 효과는 변형 실시예(1a-c) 및 변형 실시예(2a-c)의 효율과 거의 같다. 변형 실시예(3a-c) 및 변형 실시예(4a-c)에서 재순환 팬(F)의 사용을 위해 요구되는 추가적인 작업은 변형 실시예(1a-c) 및 변형 실시예(2a-c)에서 열 전달의 재순환을 위해 요구되는 작업과 거의 같다.
상술한 바와 같은 내용으로부터, 초기 출원에 묘사되어 있는 캐스케이드 시스템의 다른 변형 실시예에 새로운 작동 유체의 열 방법을 적용하는 것이 가능하다. 변형 실시예(3a-c) 및 변형 실시예(4a-c)를 위해 상기 묘사되는 열 방법의 사용은 많은 고압 열 교환기를 하나의 HRVG 장치로 대체를 허용하는 것에 의해 많은 비용상의 절감을 가져온다는 점에서 실질적인 기술적 장점을 지닌다. 부가하여, HRVG/F 하부 시스템은 열 전달 유체 및 그것의 재순환 시스템을 분리하도록 하여 유지하는데 드는 비용부담의 문제를 제거할 수 있다.
변형 실시예(3a)를 위한 계산이 행해지고, 실행 및 주요 매개변수의 요약이 테이블 4에서 행해진다.
작동 유체
Pt. X lb/lb T ℉ P psia H Btu/lb S Btu/lb-R Ex Btu/lb G rel G/G=1 Ph. Wetness lb/lb(T℉)
25 0.8300 65.80 98.823 -17.0306 0.0498 38.3062 1.00000 Mix 1
27 0.8300 65.80 98.823 -17.0306 0.0498 38.3062 1.00000 Mix 1
28 0.8300 71.81 1,895.000 -6.6126 0.0549 46.0704 1.00000 Liq (-255.34℉)
29 0.8300 71.81 1,895.000 -6.6126 0.0549 46.0704 1.00000 Liq (-255.34℉)
38 0.8300 227.98 99.823 733.7277 1.3391 120.3320 1.00000 Vap (0℉)
70 0.8300 65.80 98.823 -17.0306 0.0498 38.3062 0.00000 Mix 1
71 0.8300 65.93 99.823 -16.8732 0.0501 38.3125 0.00000 Liq (-0.44℉)
91 0.8300 141.22 1,895.000 72.9111 0.1955 52.6830 1.82819 Liq (-185.93℉)
92 0.8300 220.15 1,895.000 168.9321 0.3455 70.8994 0.82819 Liq (-107℉)
95 0.8300 348.33 730.339 734.0856 1.1329 227.6479 0.82819 Mix 0.0218
98 0.8300 213.26 728.339 161.3946 0.3433 64.4930 0.82819 Mix 1
101 0.8300 326.33 1,885.000 332.3463 0.5676 119.1218 1.82819 Mix 1
102 0.3508 348.33 732.339 260.9545 0.5111 74.8495 0.71156 Liq (-0.34℉)
103 0.1653 429.04 733.339 377.8327 0.6234 132.6644 0.72102 Mix 1
104 0.8300 326.33 1,885.000 332.3463 0.5676 119.1218 1.58683 Mix 1
105 0.3508 348.52 762.339 261.2044 0.5113 75.0186 0.71156 Liq (-5.01℉)
106 0.8300 326.33 1,885.000 332.3463 0.5676 119.1218 0.24136 Mix 1
108 0.5206 335.33 730.339 379.9112 0.6707 111.8028 1.02215 Mix 0.7161
109 0.7821 369.02 732.339 783.0812 1.1881 247.7881 0.51760 Mix 0
110 0.6085 348.33 730.339 515.4397 0.8456 157.0334 1.53975 Mix 0.4738
111 0.8407 348.33 730.339 744.6227 1.1467 231.0510 0.81015 Mix 0
112 0.3508 348.33 730.339 260.9546 0.5111 74.8442 0.72960 Mix 1
113 0.3508 348.33 730.339 260.9545 0.5111 74.8441 0.71156 Mix 1
114 0.3508 348.33 730.339 260.9545 0.5111 74.8441 0.01804 Mix 1
117 0.8300 0.00 14.693 0.0000 0.0000 0.0000 0.00000 Mix 0
129 0.8300 71.81 1,895.000 -6.6126 0.0549 46.0704 1.00000 Liq (-255.34℉)
138 0.8300 227.98 99.823 733.7277 1.3391 120.3320 1.00000 Mix 0
202 0.8300 413.04 1,880.000 689.0005 1.0004 251.2869 0.24136 Mix 0
203 0.1653 433.65 1,885.000 383.5037 0.6247 137.6916 0.72102 Liq (-122.26℉)
204 0.8300 413.04 1,880.000 689.0005 1.0004 251.2869 1.58683 Mix 0
205 0.5206 431.04 733.339 933.5958 1.3212 328.1121 1.54921 Mix 0
206 0.5206 431.04 733.339 933.5958 1.3212 328.1121 1.02215 Mix 0
207 0.5206 431.04 733.339 933.5958 1.3212 328.1121 0.52706 Mix 0
300 0.8300 413.04 1,880.000 689.0005 1.0004 251.2869 1.82819 Mix 0
301 0.8300 804.87 1,865.000 1,042.1488 1.3419 427.2913 1.82819 Vap (392.2℉)
302 0.1653 555.09 1,875.000 556.1377 0.8053 216.6478 0.72102 Mix 1
303 0.1653 595.58 1,870.000 1,065.6925 1.2955 471.9083 0.72102 Mix 0
304 0.5206 804.87 1,863.184 1,153.9518 1.4368 488.5043 1.54921 Vap (288℉)
306 0.8300 805.03 1,870.000 1,042.1488 1.3416 427.4407 0.82819 Vap (392.2℉)
307 0.8300 804.87 1,865.000 1,042.1488 1.3419 427.2913 0.82819 Vap (392.2℉)
308 0.5206 677.37 1,870.000 1,053.1063 1.3523 431.4892 1.54921 Vap (160.2℉)
309 0.8300 804.87 1,865.000 1,042.1488 1.3419 427.2913 1.00000 Vap (392.2℉)
316 0.5206 840.66 740.339 1,216.8448 1.5838 475.1555 1.54921 Vap (408.8℉)
320 0.8300 822.66 1,865.000 1,055.6984 1.3526 435.3220 1.19666 Vap (410℉)
321 0.8300 413.04 1,880.000 689.0005 1.0004 251.2869 1.19666 Mix 0
322 0.8300 413.04 1,880.000 689.0005 1.0004 251.2869 0.63153 Mix 0
323 0.8300 771.19 1,865.000 1,016.4742 1.3213 412.2903 0.63153 Vap (358.5℉)
408 0.5206 1,051.47 1,850.000 1,334.1621 1.5678 600.7615 1.54921 Vap (535.2℉)
409 0.8300 1,050.96 1,850.000 1,231.5321 1.4796 545.2641 1.00000 Vap (638.6℉)
410 0.8300 1,050.00 1,800.000 1,231.5321 1.4827 543.6670 1.00000 Vap (638.9℉)
411 0.5206 1,050.00 1,800.000 1,334.1621 1.5708 599.2243 1.54921 Vap (536.2℉)
412 0.8300 789.19 514.563 1,063.9158 1.5021 365.9644 1.00000 Vap (461℉)
413 0.8300 477.84 507.563 857.1061 1.3134 257.0332 1.00000 Vap (150.6℉)
열 원
Pt. X lb/lb T ℉ P psia H Btu/lb S Btu/lb-R Ex Btu/lb G rel G/G=1 Ph. T ℉
500 AIR 1,200.00 13.193 412.2779 1.9294 133.6975 6.48087 Vap 1514.2℉
501 AIR 1,200.00 13.193 412.2779 1.9294 133.6975 2.61941 Vap 1514.2℉
502 AIR 927.30 13.121 339.9780 1.8822 85.8742 2.61941 Vap 1241.6℉
503 AIR 1,200.00 13.193 412.2779 1.9294 133.6975 3.86146 Vap 1514.2℉
504 AIR 927.30 13.121 339.9780 1.8822 85.8742 3.86146 Vap 1241.6℉
505 AIR 834.41 13.085 315.8715 1.8644 70.9999 6.48087 Vap 1148.7℉
506 AIR 611.68 13.049 259.1817 1.8165 39.1355 6.48087 Vap 926℉
509 AIR 611.68 13.049 259.1817 1.8165 39.1355 3.21159 Vap 926℉
510 AIR 615.62 13.193 260.1702 1.8167 40.0382 3.21159 Vap 929.8℉
511 AIR 927.30 13.121 339.9780 1.8822 85.8742 6.48087 Vap 1241.6℉
600 AIR 1,742.00 13.193 561.7012 2.0072 242.7548 3.26929 Vap 2056.2℉
601 AIR 611.68 13.049 259.1817 1.8165 39.1355 3.26929 Vap 926℉
602 AIR 458.65 12.977 221.1084 1.7785 20.7494 3.26929 Vap 773.1℉
603 AIR 351.33 12.904 194.7776 1.7484 10.0330 3.26929 Vap 665.8℉
638 AIR 351.33 12.904 194.7776 1.7484 10.0330 3.26929 Vap 665.8℉
639 AIR 351.33 12.904 194.7776 1.7484 10.0330 3.26929 Vap 665.8℉
냉각제
Pt. X lb/lb T ℉ P psia H Btu/lb S Btu/lb-R Ex Btu/lb G rel G/G=1 Ph. T ℉
50 물 51.70 58.773 19.9513 0.0394 0.2257 14.2527 Liq -239.65℉
51 물 51.80 68.773 20.0771 0.0396 0.2540 14.2527 Liq -249.93℉
52 물 104.53 58.773 72.7518 0.1377 2.0600 14.2527 Liq -186.82℉
53 물 104.53 58.773 72.7518 0.1377 2.0600 14.2527 Liq -186.82℉
테이블 4
변형 실시예 1a-q용 주요 포인트
새로운 바람직한 실시형태
본원발명의 도 20-25에 개시된 변형 실시예에서, 시스템은 고온 부분과 저온 부분의 두 개의 부분을 포함하는 HRVG 보일러를 포함한다. HRVG의 고온 부분을 통하여 지나가는 뜨거운 플루 가스는 지점(509, 601)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S308, S310)으로 분할된다. 지점(509)에서 매개변수를 갖는 스트림(S308)은 HRVG로부터 제거되고, 팬(F)에 의해 재순환되며, HRVG로 들어가는 지점(500)에서 매개변수를 갖는 스트림(S306)을 형성하기 위해 지점(600)에서 매개변수를 갖는 초기 플루 가스 스트림(S302)과 결합된다. 유사하게, 지점(601)에서 매개변수를 갖는 스트림(S310)은 지점(203)에서 매개변수를 갖는 린 용해 스트림(S162)을 예열하는 과정을 위해 열을 제공하는 열 교환 프로세스(601-602 또는 203-302)에서의 HRVG에서 더 냉각된다.
그 결과, HRVG에서, 플루 가스의 흐름율은 HRVG의 고온 및 저온 부분 사이에서 다르다. 이것은 순차적으로, HRVG의 고온 부분의 횡단면이 HRVG의 저온 부분의 횡단면보다 실질적으로 클 것을 요구한다. 이것은 HRVG의 설계를 복잡하게 한다.
도 26에 도시된 실시형태에서, HRVG는 상기 HRVG를 통한 플루 가스의 흐름율이 전체 HRVG를 통하여 일정하게 되도록 단순화될 수 있다. 그러나, 그 경우, 플루 가스의 흐름율은 지점(302)에서 매개변수를 갖는 린 용해 스트림(S314)의 비등점에서 핀치(pinch) 포인트 온도 차이에 의해 조절된다는 사실에 의해, HRVG를 나가는 플루 가스의 마지막 온도는 이전 실시형태에서 보다 더 높게 된다. 이것은 HRVG의 입구로 재순환되어야만 하는 플루 가스의 흐름율을 미세하게 증가시키고, 그 결과 재순환 팬으로부터 작업을 요구하며 따라서 시스템의 전체 효율을 미세하게 감소시킨다.
도 26을 참고하면, 지점(29)에서 매개변수 및 낮은 비등점 구성의 고 농도를 갖는 리치 작동 액체 스트림(S100)은 도 10-19에 도시된 CTCSS 실시형태 중 응축 열 압축 시스템(CTCSS)으로부터 시스템을 들어가고, 이는 이것과 관련된 부분에 기술되어 있다. 스트림(S100)은 고압 및 주위에 근사한 온도를 갖는 CTCSS를 나간다. 그 후, 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)은 지점(92)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S102)과 혼합된다. 대개 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)의 압력은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)의 압력과 같고, 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)의 구성은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)의 구성과 같거나 유사하다. 혼합의 결과로, 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)이 형성된다. 그 후, 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)은 제1 열 교환기(HE11)를 통과하여 지나가고, 여기서 그것은 지점(95)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체의 응축 스트림(S106)에 의해 제1 열 교환 과정(91-101 또는 95-98)에서의 대향 흐름에서 가열되며, 지점(101)에서 매개변수를 갖는 스트림(S108)을 형성하고, 상기 스트림(S108)의 온도는 유체를 포화 액체의 상태에 근접하게 가져오도록 하는 데 충분하다.
지점(95)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체의 스트림(S106)은 제1 열 교환기(HE11)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 냉각되어 충분히 응축되며, 제1 열 교환 과정을 위해 열을 방출하고, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 스트림(S110)을 형성한다. 그 후, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 충분히 응축된 스트림(S110)은 제1 순환 펌프(P10)로 들어가고, 여기서 그것은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)의 압력과 동일한 고압으로 펌핑되고, 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)을 형성한다. 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)은 지점(29) 에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)과 혼합되고, 상술한 바와 같이 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)을 형성한다.
한편, 지점(101)에서 매개변수를 갖는 스트림(S108)은 제2 열 교환기(HE12)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 가열되고, 지점(206)에서 매개변수를 갖는 응축 작동 유체의 스트림(S124)에 의해 제2 열 교환 과정(101-300 또는 206-108)에서의 대향 흐름에서 증발되며, 포화 증기의 상태에 대응하거나 근접한 지점(300)에서 매개변수를 갖는 스트림(S124)을 형성하며, 여기서 근접함은 포화 증기의 상태가 되는 약 5% 이내에서 스트림의 매개변수가 있는 것을 의미한다.
지점(300)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S124)은 각각 지점(321, 322)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S126, S128)으로 분할된다. 지점(321)에서 매개변수를 갖는 하부 스트림(S126)은 제3 열 교환기(HE13)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 지점(316)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S130)에 의해 제3 열 교환 과정(321-320 또는 316-205)에서 대향 흐름에서 가열되며, 지점(320)에서 매개변수를 갖는 스트림(S132)을 형성한다. 지점(322)에서 매개변수를 갖는 스트림(S128)은 중간 냉각기(HE16)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 지점(412)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S134)에 의해 제4 열 교환 과정(322-323 또는 412-413)에서 대향 흐름에서 가열되고, 지점(323)에서 매개변수를 갖는 스트림(S136)을 형성한다. 지점(323)에서 매개변수를 갖는 스트림(S136)은 지점(320)에서 매개변수를 갖는 스트림(S132)과 혼합되고, 지점(301)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S138)을 형성한다.
하기 서술되는 바와 같이, 낮은 농도 터빈(LCT)을 나가는 지점(316)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S130)은 제3 열 교환기(HE13)를 통해 지나가고, 여기서 그것은 냉각되며, 상술한 바와 같이 제3 열 교환 과정(321-320 또는 316-205)에서 열을 방출하며, 포화 증기의 상태에 대응하거나 근접하는 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)을 형성하며, 여기서 근접은 스트림의 매개변수가 포화 증기의 상태가 되는 약 5% 내에 있다는 것을 의미한다. 지점(205)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S140)의 압력은 지점(300)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S124)의 압력보다 실질적으로 낮으며, 이는 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)이 낮은 비등점 성분의 낮은 농도를 실질적으로 갖기 때문이며, 실질적으로 고압을 갖는 지점(300)에서 매개변수를 갖는 충분히 증발된 리치 작동 유체 스트림(S124)의 온도보다 높게 되는 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)의 온도에서 응축되기 시작한다.
지점(205)에서 매개변수를 갖는 회수 린 작동 유체 스트림(S140)은 각각 지점(206, 207)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S120, S142)으로 분할된다. 지점(206)에서 매개변수를 갖는 스트림(S120)은 제2 열 교환기(HE12)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 지점(108)에서 매개변수를 갖는 스트림(S144)을 형성하기 위해 제2 열 교환 과정(206-108 또는 101-300)에서 부분적으로 응축되며, 상술한 바와 같이 지점(101)에서 매개변수를 갖는 스트림(S108)으로 열을 방출한다.
그 후, 지점(108)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S144)은 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)과 결합되고, 지점(110)에서 매개 변수를 갖는 결합 증기-액체 혼합 스트림(S148)과 결합된다. 지점(109)에서 매개변수를 갖는 스트림(S146)의 구성은 지점(300)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S124) 보다 낮은 비등점 성분의 더 높은 농도를 갖는다. 지점(110)에서 매개변수를 갖는 스트림(S148)은 분리기(S10)로 들어가고, 여기서 그것은 지점(111)에서 매개변수를 갖는 포화 증기 스트림(S150) 및 지점(112)에서 매개변수를 갖는 포화 액체 스트림(S152)으로 분리된다. 지점(112)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S152)은 각각 지점(113, 114)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S154, S156)으로 분할된다.
그 후, 지점(114)에서 매개변수를 갖는 스트림(S156)은 지점(111)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S150)과 결합되고, 지점(300)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S124)의 구성과 같은 또는 근접한 구성을 갖는 지점(95)에서 매개변수를 갖는 스트림(S106)을 형성한다. 지점(95)에서 매개변수를 갖는 스트림(S106)은 제1 열 교환기(HE11)로 보내지고, 여기서 그것은 충분히 응축되며, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 스트림(S110)을 형성하며, 그리고 상술한 바와 같이 제1 열 교환 과정(91-101, 95-98)을 위해 열을 제공한다.
지점(113)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S154)은 제2 순환 펌프(P11)로 들어가고, 여기서 그것은 직접 접촉 열/질량 교환기가 되는 스크러버(SC2)의 상부로 밀어올리기에 충분한 압력으로 펌핑되며, 지점(105)에서 매개변수를 갖는 스트림(S158)을 형성한다. 스크러버(SC2)의 상부에 도달하자마자, 지점(105)에서 매개변수를 갖는 스트림(S158)은 지점(102)에서 매개변수를 얻고, 스크러버(SC2)로 들 어간다. 상술한 바와 같이, 지점(207)에서 매개변수를 갖는 린 증기 스트림(S142)은 스크러버(SC2)의 하부로 들어간다. 각각 지점(102, 207)에서 매개변수를 갖는 스트림(S158, S142)의 사이에서의 질량 및 열 전달의 결과로서, 지점(103)에서 매개변수를 갖는 뜨거운 및 린 액체 스트림(S160)은 스크러버(SC2)의 저면에서 모아진다. 한편, 지점(109)에서 매개변수를 갖는 냉각 및 리치 증기 스트림(S146)은 스크러버(SC2)의 상부 부분에서 형성된다. 지점(103)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S160)은 지점(207)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S142)의 평형에 근접하게 되는 포화 액체의 상태가 되며, 여기서 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)은 지점(102)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S158)과 평형에 근접한 포화 증기의 상태이다. 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)은 지점(108)에서 매개변수를 갖는 스트림(S144)과 결합되고, 상술한 바와 같이 지점(110)에서 매개변수를 갖는 스트림(S148)을 형성한다.
지점(103)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S160)은 제3 순환 펌프(P12)로 들어가고, 여기서 그것은 필수 고압으로 펌핑되어 지점(203)에서 매개변수를 갖는 스트림(S162)을 형성한다. 지점(103, 203)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S160, S162)의 구성은 각각 지점(205, 206, 108 및 207)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S140, S120, S144 및 S142)보다 실질적으로 엷게 된다.
상술한 바와 같이, 지점(301)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S138)은 각각 지점(307, 309)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S164, S166)으로 분리된다. 지점(309)에서 매개변수를 갖는 스트림(S166)의 비중 흐름율 은 CTCSS로부터 시스템에 들어가는 지점(29)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S100)의 비중 흐름율과 같으며, 여기서 지점(307)에서 스트림(S164)의 흐름율은 지점(95)에서 스트림(S106)의 비중 흐름율과 같다.
지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)은 제3 스로틀 밸브(TV12)를 통과하고, 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)을 형성한다. 지점(203)에서 매개변수를 갖는 스트림(S162)은 HRVG의 저면으로 들어간다. 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168)은 HRVG의 중간으로 들어간다. 지점(309)에서 매개변수를 갖는 스트림(S166)은 HRVG의 상부부분(HE15)을 통하여 들어간다.
지점(203)에서 매개변수를 갖는 스트림(S162)은 지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314) 및 지점(506)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307d)을 형성하기 위해 지점(601)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307c)과 함께, 제1 HRVG 열 교환 과정(203-302, 601-506)에서 가열된다.
지점(302)에서 매개변수를 갖는 가열 스트림(S314)은 지점(303)에서 매개변수를 갖는 스트림(S316) 및 지점(601)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307c)을 형성하기 위해, 지점(505)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307b)과 함께, 제2 HRVG 열 교환 과정(302-303, 505-601)에서 가열된다.
스트림(S316)은 HRVG의 중간 과정에서 매개변수를 갖는 결합 스트림(S318)을 형성하기 위해 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168)과 혼합된다. 결합 스트림(S318)은 지점(304)에서 매개변수를 갖는 부분적으로 증발된 스트림(S320) 및 지점(505)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307b)을 형성하기 위해, 지 점(502/504)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307a)을 구비하여, 제3 HRVG 열 교환 과정(308-304 또는 502/504-505)에서 부분적으로 증발된다.
마지막으로, HRVG의 열 교환 부분(HE14)에서, 지점(304)에서 매개변수를 갖는 스트림(S320)은 지점(408)에서 매개변수를 갖는 충분히 증발되고 바람직하게 과열된 작동 유체 스트림(S184) 및 지점(502/504)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307a)을 형성하기 위해 지점(500 또는 501/503)에서 매개변수를 갖는 냉각 플루 가스 스트림(S306)을 구비하여, 제4 열 교환 과정(304-408 또는 501/503-502/504)에서 충분히 증발되고 바람직하게 과열된다.
유사하게, 지점(309)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S166)은 지점(409)에서 매개변수를 갖는 충분히 증발된 리치 작동 유체 스트림(S176)을 형성하기 위해, 플루 가스 스트림(S306)을 구비하여, 평행한 제4 열 교환 과정(309-409 또는 501/503-502/504)에서 HRVG의 상부 부분(HE15)을 통하여 지나간다. 그 후, 지점(409)에서 매개변수를 갖는 스트림(S176)은 허용밸브(TV11)를 통하여 지나가고, 지점(410)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S178)을 형성한다. 지점(410)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S178)은 고압 터빈(HPT)으로 들어가고, 여기서, 그것은 팽창하고, 터빈(HPT)은 스트림(S178) 내에서 부분적인 열을 전력과 같은 사용가능한 에너지로 전환하고, 지점(412)에서 매개변수를 갖는 스트림(S134)이 된다. 그 후, 지점(412)에서 매개변수를 갖는 스트림(S134)은 중간 냉각기 또는 제4 열 교환기(HE16)를 통과하고, 여기서 그것을 냉각되며, 제4 열 교환 과정(412-413 또는 322-323)에서 열을 방출하며, 지점(413)에서 매개변수 를 갖는 낮은 압력, 리치 작동 유체 스트림(S180)을 형성한다. 지점(413)에서 매개변수를 갖는 낮은 압력, 리치 작동 유체 스트림(S180)은 낮은 압력 터빈(LPT)으로 들어가고, 여기서 그것은 팽창되며, 터빈(LPT)은 스트림(S180)에서 부분적인 열을 전력과 같은 사용가능한 에너지의 형태로 전환하며, 그리고 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)을 형성한다. 바람직한 실시형태가 되어지고 포화 증기의 상태에 근접하게 되는 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)은 CTCSS로 보내진다.
유사하게, 지점(408)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S184)은 제2 허용 밸브(TV10)를 통하여 지나가고, 지점(411)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S186)을 형성한다. 지점(411)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S186)은 상술한 바와 같은 낮은 농도 작동 용해 터빈(LCT)으로 들어가고, 여기서 그것은 팽창되며, 터빈(LCT)은 스트림(S186)에서 부분적인 열을 전력과 같은 사용가능한 에너지의 형태로 전환하며, 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S130)이 된다. 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S130)은 제3 열 교환기(HE13)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 냉각되며, 제3 열 교환 과정(316-205 또는 321-320)에서 열을 방출하며, 상술한 바와 같이 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)을 형성한다.
만일 상술한 바와 같이 낮은 농도 작동 유체 터빈(LCT)으로 입력에서 지점(411)에서 매개변수를 갖는 낮은 농도 작동 유체 스트림(S186)의 압력이 고압 터빈(HPT)으로 입력의 지점(410)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S178) 의 압력과 같다면, 지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)의 압력은 그것을 제3 쓰로틀 밸브(TV12)를 통과할 때 변하지 않고, 그리하여 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168)의 매개변수는 지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)의 매개변수와 같다.
HRVG를 떠난 후, 지점(506)에서 매개변수를 갖는 소모 플루 가스 스트림(S307d)은 지점(602, 509)에서 각각 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S307e, S308)으로 분리된다. 지점(509)에서 매개변수를 갖는 스트림(S308)은 재순환 팬(F)을 통과하고, 여기서 그 압력은 지점(510)에서 매개변수를 갖는 미리 냉각된 플루 가스 스트림(S304)을 형성하기 위해 미세하게 증가된다. 그 후, 지점(510)에서 매개변수를 갖는 미리 냉각된 플루 가스 스트림(S304)은 상술한 바와 같이 지점(500 또는 531/503)에서 매개변수를 갖는 냉각 플루 가스 스트림(S306)을 형성하기 위해 지점(600)에서 매개변수를 갖는 초기 뜨거운 플루 가스 스트림(S302)과 혼합된다. 열 흡수의 과정에서 그러한 변화는 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 전체 과정에서 어떤 변화를 가져온다.
도 27에 도시되는 본원발명의 바람직한 실시예 및 선택적인 변형 실시예에서, 린 용해의 가열 과정에서 핀치 포인트는 제거될 수 있다. 이 실시예에서, 과열된 리치 용해의 스트림은 도 26의 변형 실시예에 도시된 바와 같이 두 개의 하부 스트림으로 분할된다. 그러나, 그 후, HRVG로 들어가는 린 스트림과 혼합되어야만 하는 리치 증기의 대부분을 포함하는 하부 스트림 중의 하나는 순차적으로 두 개의 하부 스트림으로 분할된다. 리치 증기의 하부 스트림 중의 하나는 HRVG로 들어가 기 전에 린 스트림과 혼합되고, 여기서 린 스트림은 냉각된 상태이고, 리치 증기 스트림은 과열 증기의 상태이다. 이러한 두 개의 스트림의 혼합은 냉각된 린 액체 스트림이 리치 증기 스트림의 대부분을 충분히 흡수하는 방식으로 실현된다. 그 결과, 포화된 또는 미세하게 냉각된 액체의 새로운 스트림이 형성된다. 이러한 스트림은 HRVG로 들어가고, 여기서 그것은 갑자기 끓기 시작한다. 그 결과, 린 용해의 비등점에서 핀치 포인트는 HRVG의 냉각 단부로 입구에서 위치하고, HRVG의 밖에 있다. 이것은 HRVG에서 플루 가스의 보다 나은 냉각을 허용한다.
도 27을 참조하면, 낮은 비등점 성분의 높은 농도 및 지점(29)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S100)은 도 10-19의 응축 열 압축 하부 시스템(condensation thermal compression subsystem, CTCSS)으로 들어간다. 스트림(S100)은 주위에 근접한 온도를 가지며, 고압에서 CTCSS를 나간다. 그 후, 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)은 지점(92)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S102)과 혼합된다. 대개 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(102)의 압력은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)의 압력과 동일하고, 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)의 구성은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)의 구성과 같거나 또는 유사(5% 이내)하다. 혼합의 결과로, 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)은 형성된다. 그 후, 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)은 제1 열 교환기(HE11)를 통과하고, 여기서 그것은 지점(95)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체의 응축 스트림(S106)에 의해 제1 열교환 과정(91-101 또는 95-98)에서의 대향 흐름에서 가열되고, 지점(101)에서 매개변 수를 갖는 스트림(S108)을 형성하며, 여기서 스트림(S108)의 온도는 포화 액체의 상태에 근접한 유체를 가져오는데 충분하다.
지점(95)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체의 스트림(S106)은 제1 열 교환기(HE11)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 냉각되어 충분히 응축되며, 제1 열 교환 과정을 위해 열을 방출하며, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 스트림(S110)을 형성한다. 그 후, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 충분히 응축된 스트림(S110)은 제1 순환 펌프(P10)로 들어가고, 여기서 그것은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)의 압력과 동일한 고압으로 펌핑되고, 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)을 형성한다. 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)과 혼합되고, 상술한 바와 같이 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)을 형성한다.
한편, 지점(101)에서 매개변수를 갖는 스트림(S108)은 제2 열 교환기(HE12)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 지점(206)에서 매개변수를 갖는 응축 작동 유체의 스트림(S120)에 의해 제2 열 교환 과정(101-300 또는 206-108)에서 대향 흐름에서 가열되고 증발되며, 포화 증기의 상태에 근접 또는 대응하는 지점(300)에서 매개변수를 갖는 스트림(S124)을 형성하며, 여기서 근접은 스트림의 매개변수가 포화 증기의 상태가 되는 약 5% 내에 있는 것을 의미한다.
지점(300)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S124)은 각각 지점(321, 322)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S126, S128)으로 분할된다. 지점(321)에서 매개변수를 갖는 하부 스트림(S126)은 제3 열 교환기(HE13)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 지점(316)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S130)에 의해 제3 열 교환기(321-320 또는 316-205)에서의 대향 흐름에서 가열되며, 지점(320)에서 매개변수를 갖는 스트림(S132)을 형성한다. 지점(322)에서 매개변수를 갖는 스트림(S128)은 중간 냉각기(HE16)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 지점(412)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S134)에 의해 제4 열 교환 과정(322-323 또는 412-413)에서의 대향 흐름에서 가열되며, 지점(323)에서 매개변수를 갖는 스트림(S136)을 형성한다. 지점(323)에서 매개변수를 갖는 스트림(S136)은 지점(320)에서 매개변수를 갖는 스트림(S132)으로 혼합되고, 지점(301)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S138)을 형성한다.
하기 서술하는 바와 같이, 낮은 농도의 터빈(LCT)을 나가는 지점(316)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S130)은 제3 열교환기(HE13)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 냉각되며, 상술한 바와 같이 제3 열 교환 과정(321-320 또는 316-205)에서 열을 방출하며, 포화 증기의 상태에 대응 또는 근접한 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)을 형성하며, 여기서 근접은 스트림의 매개변수가 포화 증기의 상태가 되는 5%의 범위 내에 있는 것을 의미한다. 지점(205)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S140)의 압력은 지점(300)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S124)의 압력보다 실질적으로 낮고, 이것은 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)이 낮은 비등점 성분의 실질적으로 낮은 농도를 갖기 때문이며, 그것은 실질적으로 고압을 가지며, 지점(300)에서 매개변수를 갖는 충분히 증발된 리치 작동 유체 스트림(S124)의 온도 보다 높은 지점(205)에서 매개변수 를 갖는 스트림(S140)의 온도에서 응축된다.
지점(205)에서 매개변수를 갖는 회수 린 작동 유체 스트림(S140)은 각각 지점(206, 207)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S120, S142)으로 분할된다. 지점(206)에서 매개변수를 갖는 스트림(S120)은 제2 열 교환기(HE12)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 지점(108)에서 매개변수를 갖는 스트림(S144)을 형성하기 위해 제2 열 교환 과정(206-108 또는 101-300)에서 부분적으로 응축되며, 상술한 바와 같이 지점(101)에서 매개변수를 갖는 스트림(S108)으로 열을 방출한다.
그 후, 지점(108)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S144)은 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)과 혼합되고, 지점(110)에서 매개변수를 갖는 결합 증기-액체 혼합 스트림(S148)을 형성한다. 지점(109)에서 매개변수를 갖는 스트림(S146)의 구성은 지점(300)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S124) 보다 낮은 비등점 성분의 높은 농도를 갖는다. 지점(110)에서 매개변수를 갖는 스트림(S148)은 분리기(S10)로 들어가고, 여기서 그것은 지점(111)에서 매개변수를 갖는 포화 증기 스트림(S150) 및 지점(112)에서 매개변수를 갖는 포화 액체 스트림(S152)으로 분리된다. 지점(112)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S152)은 각각 지점(113, 114)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S154, S156)으로 분할된다.
그 후, 지점(114)에서 매개변수를 갖는 스트림(S156)은 지점(111)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S150)과 결합되어, 지점(300)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S124)의 구성과 동일한 구성 또는 근접(5% 이내)하게 되는 지 점(95)에서 매개변수를 갖는 스트림(S106)을 형성한다. 지점(95)에서 매개변수를 갖는 스트림(S106)은 제1 열 교환기(HE11)로 보내지고, 여기서 그것은 충분히 응축되어, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 스트림(S110)을 형성하고, 상술한 바와 같이 제1 열 교환 과정(91-101 및 95-98)을 위해 열을 제공한다.
지점(113)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S154)은 제2 순환 펌프(P11)로 들어가고, 여기서 그것은 직접 접촉 열/질량 교환기가 되는 스크러버(SC2)의 상부로 올리기에 충분한 압력으로 펌핑되어, 지점(105)에서 매개변수를 갖는 스트림(S158)을 형성한다. 스크러버(SC2)의 상부에 도달하자마자, 지점(105)에서 매개변수를 갖는 스트림(S158)은 지점(102)에서 매개변수를 갖고, 스크러버(SC2)의 상부로 들어간다. 상술한 바와 같이, 지점(207)에서 매개변수를 갖는 린 증기 스트림(S142)은 스크러버(SC2)의 하부로 들어간다. 지점(102, 207)에서 각각 매개변수를 갖는 스트림(S158, S142) 사이의 열 전달 및 질량의 결과로, 지점(103)에서 매개변수를 갖는 뜨거운 및 린 액체 스트림(S160)은 스크러버(SC2)의 저면으로 모아진다. 한편, 지점(109)에서 매개변수를 갖는 냉각 및 리치 증기 스트림(S146)은 스크러버(SC2)의 상부 부분에 형성된다. 지점(103)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S160)은 지점(207)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S142)을 구비하여 평형(5% 이내)에 근접한 포화 액체의 상태가 되며, 여기서 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)은 지점(102)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S158)을 구비하여 평형(약 5% 이내)에 근접한 포화 증기의 상태이다. 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)은 지점(108)에서 매개변수를 갖는 스트림(S144)과 결 합되고, 상술한 바와 같이 지점(110)에서 매개변수를 갖는 스트림(S148)을 형성한다.
지점(103)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S160)은 제3 순환 펌프(P12)로 들어가고, 여기서 그것은 필수적으로 고압으로 펌핑되며, 지점(203)에서 매개변수를 갖는 스트림(S162)을 형성한다. 지점(103, 203)에서 각각 액체 스트림(S160, S162)의 구성은 지점(205, 206, 108 및 207)에서 각각 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S140, S120, S144 및 S142)보다 실질적으로 엷게 된다.
상술한 바와 같이, 지점(301)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S138)은 지점(307, 309) 각각에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S164, S166)으로 분리된다. 지점(309)에서 매개변수를 갖는 스트림(S166)의 비중 흐름율은 CTCSS로부터 시스템을 들어가는 지점(29)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S100)의 비중 흐름율과 같고, 여기서 지점(307)에서 스트림(S164)의 흐름율은 지점(95)에서 스트림(S106)의 비중 흐름율과 같다.
지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)은 각각 지점(306, 305)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S168a, S168b)으로 분할된다. 지점(203)에서 매개변수를 갖는 스트림(S162)은 지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314)을 형성하기 위해 하부 스트림(S168b)과 결합된다. 지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314)은 HRVG의 하부로 들어간다. 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168a)은 HRVG의 중간으로 들어간다. 지점(309)에서 매개변수를 갖는 스트림(S166)은 HRVG의 상부부분(HE15)을 통하여 들어간다.
지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314)은 지점(506)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307d) 및 지점(303)에서 매개변수를 갖는 가열 스트림(S316)을 형성하기 위해, 지점(505)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307b)과 함께 제2 HRVG 열 교환 과정(302-303 또는 505-506)에서 HRVG의 낮은 부분(HE19)을 가열한다.
지점(303)에서 매개변수를 갖는 가열 스트림(S316)은 HRVG의 낮은 중간 점에서 (308)에서 매개변수를 갖는 결합 스트림(S318)을 형성하기 위해 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168a)과 함께 혼합된다. 지점(308)에서 매개변수를 갖는 결합 스트림(S318)은 지점(505)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307b) 및 지점(304)에서 매개변수를 갖는 부분적으로 증발된 스트림(S320)을 형성하기 위해 지점(502/504)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307a)과 함께 제3 HRVG 열 교환 과정(308-304 또는 502/504-505)에서 부분적으로 증발된다.
마지막으로, HRVG의 열 교환 부분(HE14)에서, 지점(304)에서 매개변수를 갖는 스트림(S320)은 지점(502/504)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307a) 및 지점(408)에서 매개변수를 갖는 충분히 증발되고 바람직하게 과열된 작동 유체 스트림(S184)을 형성하기 위해, 지점(500 또는 501/503)에서 매개변수를 갖는 냉각 플루 가스 스트림(S306)과 함께 제4 열 교환 과정(304-408 또는 501/503-502/504)에서 충분히 증발되고 바람직하게 과열된다.
유사하게, 지점(309)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S166)은 지점(409)에서 매개변수를 갖는 충분히 증발된 리치 작동 유체 스트림(S176)을 형 성하기 위해, 플루 가스 스트림(S306)과 함께 평행 제4 열 교환 과정(309-409 또는 501/503-502/504)에서 HRVG의 상부부분(HE15)을 통하여 지나간다. 그 후, 지점(409)에서 매개변수를 갖는 스트림(S176)은 허용 밸브(TV11)를 통하여 지나가고, 지점(410)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S178)을 형성하며, 고압 터빈(HPT)으로 들어가고, 여기서 그것은 팽창되고, 터빈(HPT)은 스트림(S178)에서의 열 부분을 전력과 같은 사용가능한 에너지의 형태로 전환하며, 지점(412)에서 매개변수를 갖는 스트림(S134)이 된다. 그 후, 지점(412)에서 매개변수를 갖는 스트림(S134)은 제4 열 교환기(HE16)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 냉각되어 제4 열 교환 과정(412-413 또는 322-323)에서 열을 방출하며, 지점(413)에서 매개변수를 갖는 낮은 압력, 리치 작동 유체 스트림(S180)을 형성한다. 지점(413)에서 매개변수를 갖는 낮은 압력, 리치 작동 유체 스트림(S180)은 낮은 압력 터빈(LPT)로 들어가고, 여기서 그것은 팽창하며, 터빈(LPT)은 스트림(S180)에서 열 부분을 전력과 같은 사용가능한 에너지의 형태로 전환하며, 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)이 된다. 포화 증기의 상태에 근접한 또는 내에 있는 바람직한 실시형태가 되는 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)은 CTCSS로 보내진다.
유사하게, 지점(408)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S184)은 제2 허용 밸브(TV10)를 통해 지나가고, 지점(411)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S186)을 형성한다. 지점(411)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S186)은 상술한 바와 같이 낮은 농도 작동 용해 터빈(LCT)으로 들어가고, 여기서 그것은 팽창되며, 터빈(LCT)은 스트림(S186) 내에서 일 부분의 열을 전력과 같 은 사용가능한 에너지의 형태로 전환시키며, 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S130)이 된다. 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S130)은 제3 열 교환기(HE13)를 통해 지나가고, 여기서 그것은 냉각되며, 제3 열 교환 과정(316-205 또는 321-320)을 위해 열을 방출하며, 상술한 바와 같이 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)을 형성한다.
만일, 상술한 바와 같이 낮은 농도 작동 유체 터빈(LCT)으로 입력에서 지점(411)에서 매개변수를 갖는 낮은 농도 작동 유체 스트림(S186)의 압력이 높은 압력 터빈(HPT)으로 입력에서 지점(410)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S178)의 압력과 같다면, 지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)의 압력이 제3 쓰로틀 밸브(TV12)를 통과할 때 변화하지 아니하고, 그리하여, 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168)의 매개변수는 지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)의 매개변수와 같다.
HRVG를 떠난 후, 소모 플루 가스 스트림(S307d)은 각각 지점(602, 509)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S307e, S308)으로 분할된다. 지점(509)에서 매개변수를 갖는 스트림(S308)은 재순환 팬(F)을 통과하고, 여기서 그것의 압력은 지점(510)에서 매개변수를 갖는 미리 냉각된 플루 가스 스트림(S304)을 형성하기 위해 미세하게 증가된다. 그 후, 지점(510)에서 매개변수를 갖는 미리 냉각된 플루 가스 스트림(S304)은 상술한 바와 같이 지점(500 또는 531/503)에서 매개변수를 갖는 냉각된 플루 가스 스트림(S308)을 형성하기 위해 지점(600)에서 매개변수를 갖는 초기 뜨거운 플루 가스 스트림(S302)와 혼합된다. 열 흡수 과정에서의 상술 한 바와 같은 변화는 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 전체 과정에서 어떤 변화를 이끈다.
본원발명의 이 실시형태에서, 지점(301)에서 매개변수를 갖는 과열된 리치 용해액의 스트림(S138)은 이전 변형 실시예에서와 같이, 각각 지점(309, 307)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S166, S164)으로 분할된다. 그러나, 그 후, 지점(203)에서 매개변수를 갖는 린 스트림(S162)과 혼합되어야만 하는 모든 리치 증기가 되는 지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)은 각각 지점(306, 305)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S168a, S168b)으로 순차적으로 분할된다. 지점(305)에서 매개변수를 갖는 리치 증기의 스트림(S168b)은 지점(203)에서 매개변수를 갖는 린 액체의 스트림(S162)과 혼합된다. 지점(203)에서 매개변수를 갖는 스트림(S162)은 냉각된 액체의 상태이고, 여기서 지점(305)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168b)은 과열된 증기의 상태이다. 이러한 두 개의 스트림의 혼합은 지점(203)에서 매개변수를 갖는 냉각된 액체 스트림(S162)이 지점(305)에서 매개변수를 갖는 모든 스트림(S168b)을 충분히 흡수하는 방식으로 실행된다. 그 결과, 지점(302)에서 매개변수를 갖는 새로운 스트림(S314)이 형성되고, 이는 포화 또는 미세하게 냉각된 액체의 상태이다.
지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314)은 HRVG로 들어가고, 여기서 그것은 갑자기 끓기 시작한다. 그 결과, 린 용해액에서 끓는 점에서 핀치 포인트는 HRVG의 냉각 단부로의 입구에 위치하고, HRVG의 밖에 있다. 이것은 HRVG에서 플루 가스의 보다 나은 냉각을 허용한다.
지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314)은 증기 액체 혼합의 상태에 대응하는 지점(303)에서 매개변수를 갖는 스트림(S316)을 형성하기 위해 HRVG에서 부분적으로 끓기 시작한다. 그 후, 지점(303)에서 매개변수를 갖는 스트림(S316)은 상술한 바와 같이 지점(306)에서 매개변수를 갖는 과열 리치 증기의 하부 스트림(S168a)과 혼합되며, 지점(308)에서 매개변수를 갖는 린 작동 용해액(lean working solution)의 스트림(S168a)을 형성한다. 지점(303)에서 스트림(S316)의 매개변수는 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168a)과 혼합된 후, 지점(306)에서 매개변수를 갖는 결과 스트림(S318)이 포화 또는 미세하게 과열된 증기의 상태가 되는 방향으로 선택된다. 그 후, 지점(308)에서 매개변수를 갖는 린 작동 용해액의 스트림(S318)은 이전 변형 실시예에서와 같이 HRVG에서 과열된다.
도 28을 참조하면, 지점(29)에서 매개변수 및 낮은 비등점 성분의 높은 농도를 갖는 리치 작동 액체 스트림(S100)이 도 10 내지 19의 CTCSS로부터 시스템으로 들어간다. 스트림(S100)은 고압 및 주위에 근접한 온도를 갖는 CTCSS를 나간다. 그 후, 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)은 지점(92)에서 매개변수를 갖는 작동 유체의 스트림(S102)과 혼합된다. 대개, 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)의 압력은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)의 압력과 같고, 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)의 구성은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)의 구성과 같거나 유사(약 5% 이내)하다. 혼합의 결과로, 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)이 형성된다. 그 후, 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)은 제1 열 교환기(HE11)를 통해 지나가고, 여기서 그것은 지점(95)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체의 응축 스트림(S106)에 의해 제1 열 교환 과정(91-101 또는 95-98)에서 대향 흐름에서 가열되며, 지점(101)에서 매개변수를 갖는 스트림(S108)을 형성하고, 스트림(S108)의 온도는 포화 액체의 상태에 근접한 유체를 가져오기에 충분하다.
지점(95)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체의 스트림(S106)은 제1 열 교환기(HE11)를 통해 지나가고, 여기서 그것은 냉각되고, 충분히 응축되며, 제1 열 교환 과정을 위해 열을 방출하고, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 스트림(S110)을 형성한다. 그 후, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 충분히 응축된 스트림(S110)은 제1 순환 펌프(P10)로 들어가고, 여기서 그것은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)의 압력과 같은 고압으로 펌핑되어, 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)을 형성한다. 지점(92)에서 매개변수를 갖는 스트림(S102)은 지점(29)에서 매개변수를 갖는 스트림(S100)과 혼합되고, 상술한 바와 같이 지점(91)에서 매개변수를 갖는 스트림(S104)을 형성한다.
한편, 지점(101)에서 매개변수를 갖는 스트림(S108)은 제2 열교환기(HE12)를 통해 지나가고, 여기서 그것은 지점(206)에서 매개변수를 갖는 응축 작동 유체의 스트림(S120)에 의해 제2 열 교환 과정(101-300 또는 206-108)에서의 대향흐름에서 가열되고 증발되며, 포화 증기의 상태에 대응 또는 근접한 지점(300)에서 매개변수를 갖는 스트림(S124)을 형성하며, 여기서 근접은 스트림의 매개변수가 포화 증기의 상태가 되는 약 5% 내에 있다는 것을 의미한다.
지점(300)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S124)은 지점(321, 322) 각각에 서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S126, S128)으로 분할된다. 지점(321)에서 매개변수를 갖는 하부 스트림(S126)은 제3 열 교환기(HE13)를 통하여 지나가고,여기서 그것은 지점(316)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S130)에 의해 제3 열 교환기(321-320 또는 316-205)에서의 대향 흐름에서 가열되어, 지점(320)에서 매개변수를 갖는 스트림(S132)을 형성한다. 지점(322)에서 매개변수를 갖는 스트림(S128)은 중간 냉각기(HE16)를 통해 지나가고, 여기서 그것은 지점(412)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S134)에 의해 제4 열 교환 과정(322-323 또는 412-413)에서의 대향 흐름에서 가열되어, 지점(323)에서 매개변수를 갖는 스트림(S136)을 형성한다. 지점(323)에서 매개변수를 갖는 스트림(S136)은 지점(320)에서 매개변수를 갖는 스트림(S312)과 혼합되고, 지점(301)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S138)을 형성한다.
하기 서술하는 바와 같이 낮은 농도 터빈(LCT)을 나가는 지점(316)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S130)은 제3 열 교환기(HE13)를 통해 지나가고, 여기서 그것은 냉각되며, 상술한 바와 같이 제3 열 교환 과정(321-320 또는 316-205)에서 열을 방출하며, 포화 증기의 상태에 대응 또는 근접한 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)을 형성하며, 여기서 근접은 스트림의 매개변수가 포화 증기의 상태가 되는 약 5% 이내에 있다는 것을 의미한다. 지점(205)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S140)의 압력은 지점(300)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S124)의 압력보다 실질적으로 낮은 바, 이는 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)이 낮은 비등점 성분의 낮은 농도를 실질적으로 갖기 때 문이며, 그것은 실질적으로 고압이 되는 지점(300)에서 매개변수를 갖는 충분히 증발된 리치 작동 유체 스트림(S124)의 온도보다 높게 되는 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)의 온도에서 응축되기 시작한다.
지점(205)에서 매개변수를 갖는 회수 린 작동 유체 스트림(S140)은 지점(206, 207)에서 각각 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S120, S142)으로 분할된다. 지점(206)에서 매개변수를 갖는 스트림(S120)은 제2 열 교환기(HE12)를 통해 지나가고, 여기서 그것은 지점(108)에서 매개변수를 갖는 스트림(S144)을 형성하기 위해 제2 열 교환 과정(206-108 또는 101-300)에서 부분적으로 응축되며, 상술한 바와 같이 지점(101)에서 매개변수를 갖는 스트림(S108)으로 열을 방출한다.
그 후, 지점(108)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S144)은 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)과 결합 되고, 지점(110)에서 매개변수를 갖는 결합 증기-액체 혼합 스트림(S148)을 형성한다. 지점(109)에서 매개변수를 갖는 스트림(S146)의 구성은 지점(300)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S124) 보다 낮은 비등점 성분의 높은 농도를 갖는다. 지점(110)에서 매개변수를 갖는 스트림(S148)은 분리기(S10)로 들어가고, 여기서 그것은 지점(111)에서 매개변수를 갖는 포화 증기 스트림(S150)과 지점(112)에서 매개변수를 갖는 포화 액체 스트림(S152)으로 분리된다. 지점(112)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S152)은 각각 지점(113 및 114)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S154, S156)으로 분할된다.
그 후, 지점(114)에서 매개변수를 갖는 스트림(S156)은 지점(111)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S150)과 결합되고, 지점(300)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S124)의 구성과 동일 또는 근접(약 5%)한 구성을 갖는 지점(95)에서 매개변수를 갖는 스트림(S106)을 형성한다. 지점(95)에서 매개변수를 갖는 스트림(S106)은 제2 열 교환기(HE11)로 보내지고, 여기서 그것은 충분히 응축되고, 지점(98)에서 매개변수를 갖는 스트림(S110)을 형성하며, 상술한 바와 같이 제1 열 교환 과정(91-101 및 95-98)을 위해 열을 제공한다.
지점(113)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S154)은 제2 순환 펌프(P11)로 들어가고, 여기서 그것은 직접 접촉 열/질량 교환기가 되는 스크러버(SC2)의 상부로 올려지기에 충분한 압력으로 펌핑되고, 지점(105)에서 매개변수를 갖는 스트림(S158)을 형성한다. 스크러버(SC2)의 상부에 도달하자마자, 지점(105)에서 매개변수를 갖는 스트림(S158)은 지점(102)에서 매개변수를 얻고, 그리고 스크러버(SC2)의 상부로 들어간다. 상술한 바와 같이 지점(207)에서 매개변수를 갖는 린 증기 스트림(S142)은 스크러버(SC2)의 하부 부분으로 들어간다. 지점(102, 207)의 각각에서 매개변수를 갖는 스트림(S158, S142) 사이에서 질량 및 열 전달의 결과로, 지점(103)에서 매개변수를 갖는 뜨거운 및 린 액체 스트림(S160)은 스크러버(SC2)의 저면으로 모아진다. 한편, 지점(109)에서 매개변수를 갖는 냉각 및 리치 증기 스트림(S146)은 스크러버(SC2)의 상부부분을 형성한다. 지점(103)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S160)은 지점(207)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S142)에 평형(5% 이내)에 근접한 포화 액체의 상태이고, 여기서 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)은 지점(102)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S158)의 평형(5% 이내)에 근접한 포화 증기의 상태이다. 지점(109)에서 매개변수를 갖는 증기 스트림(S146)은 지점(108)에서 매개변수를 갖는 스트림(S144)과 결합되고, 상술한 바와 같이 지점(110)에서 매개변수를 갖는 스트림(S144)을 형성한다.
지점(103)에서 매개변수를 갖는 액체 스트림(S160)은 제3 순환 펌프(P12)로 들어가고, 여기서 그것은 요구되는 고압으로 펌핑되며, 지점(203)에서 매개변수를 갖는 스트림(S162)을 형성한다. 지점(102 및 203) 각각에서 액체 스트림(S160 및 S162)의 구성은 각각 지점(205, 206, 108 및 207)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S140, S120, S144 및 S142)보다 실질적으로 엷게 된다.
상술한 바와 같이 지점(301)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S138)은 지점(307, 309) 각각에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S164, S166)으로 분리된다. 지점(309)에서 매개변수를 갖는 스트림(S166)의 비중 흐름율은 CTCSS로부터 시스템으로 들어가는 지점(29)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S100)의 비중 흐름율과 동일하며, 여기서 지점(307)에서 스트림(S164)의 흐름율은 지점(95)에서 스트림(S106)의 비중 흐름율과 같다.
지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)은 지점(305)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168)을 형성하기 위해 제4 쓰로틀 밸브(TV13)를 통해 지나간다. 지점(203)에서 매개변수를 갖는 스트림(S162)은 지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314)을 형성하기 위해 지점(305)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168)과 결합된 다. 지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314)은 HRVG의 저면으로 들어간다.
지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314)은 지점(304)에서 매개변수를 갖는 부분적으로 증발된 스트림(S320) 및 지점(502/504)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307a)을 형성하기 위해, 지점(502/504)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307a)과 함께 제2 HRVG 열 교환 과정(323-303 또는 505-506)에서 HRVG의 낮은 부분(HE19)에서 가열된다.
마지막으로, HRVG의 열 교환 부분(HE14)에서, 지점(304)에서 매개변수를 갖는 스트림(S320)은 지점(408)에서 매개변수를 갖는 충분히 증발되고 바람직하게 과열된 작동 유체 스트림(S184) 및 지점(502/504)에서 매개변수를 갖는 플루 가스 스트림(S307a)를 형성하기 위해 지점(500 또는 501/503)에서 매개변수를 갖는 냉각 플루 가스 스트림(S306)과 함께 제4 열 교환 과정(304-408 또는 501/503-502/504)에서 충분히 증발되고 바람직하게 과열된다.
유사하게, 지점(309)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S166)은 지점(409)에서 매개변수를 갖는 충분히 증발된 리치 작동 유체 스트림(S176)을 형성하기 위해 플루 가스 스트림(S306)과 함께 평행한 제4 열 교환 과정(309-409 또는 501/503-502/504)에서 HRVG의 상부부분(HE15)을 통하여 지나간다. 그 후, 지점(409)에서 매개변수를 갖는 스트림(S176)은 각각 지점(422, 420)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S177a, S177b)으로 분할된다. 지점(422)에서 매개변수를 갖는 스트림(S177a)은 허용 밸브(TV11)를 통해 지나가고, 지점(410)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S178)을 형성한다. 지점(410)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S178)은 고압 터빈(HPT)으로 들어가고, 여기서 그것은 팽창하며 상기 터빈(HPT)은 전력과 같은 사용가능한 에너지의 형태로 스트림(S178)의 부분 열을 전환시키고, 지점(412)에서 매개변수를 갖는 스트림(S134)이 된다. 그 후, 지점(412)에서 매개변수를 갖는 스트림(S134)은 중간 냉각기 또는 제4 열 교환기(HE16)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 냉각되며, 제4 열 교환 과정(412-413 또는 322-323)에서 열을 방출하며, 지점(413)에서 매개변수를 갖는 낮은 압력, 리치 작동 유체 스트림(S180)을 형성한다. 지점(413)에서 매개변수를 갖는 낮은 압력, 리치 작동 유체 스트림(S180)은 낮은 압력 터빈(LPT)로 들어가고, 여기서, 그것은 팽창되며, 터빈(LPT)은 스트림(S180)에서의 부분 열을 전력과 같은 사용가능한 에너지의 형태로 전환하고, 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)이 된다. 포화 증기의 상태에 근접한 바람직한 실시형태에서 지점(138)에서 매개변수를 갖는 스트림(S182)은 CTCSS 내로 보내진다.
유사하게, 지점(408)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S184)은 제2 허용 밸브(TV10)를 통하여 지나가고, 지점(423)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S185)을 형성한다. 스트림(S185)은 지점(411)에서 매개변수를 갖는 결합 스트림(S186)을 형성하기 위해 지점(421)에서 매개변수를 갖는 스트림(S177c)과 결합되거나 혼합된다. 지점(421)에서 매개변수를 갖는 스트림(S177c)은 그것이 제3 쓰로틀 벨브(TV12)를 통과한 후에 지점(420)에서 매개변수를 갖는 스트림(S177b)으로부터 나오게 된다. 상술한 바와 같이, 지점(411)에서 매개변수를 갖는 린 작동 유체 스트림(S186)은 낮은 농도 작동 용해 터빈(LCT)으로 들어가게 되고, 여기서 그것은 팽창되고, 터빈(LCT)은 스트림(S186)에서 부분 열을 전력과 같은 사용가능한 에너지의 형태로 전환시키고, 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S310)이 된다. 지점(316)에서 매개변수를 갖는 스트림(S130)은 제3 열 교환기(HE13)를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 냉각되며, 제3 열 교환 과정(316-205 또는 321-320)을 위해 열을 방출하며, 상술한 바와 같이 지점(205)에서 매개변수를 갖는 스트림(S140)을 형성한다.
만일 상술한 바와 같이 낮은 농도 작동 유체 터빈(LCT)으로 입구의 지점(411)에서 매개변수를 갖는 낮은 농도 작동 유체 스트림(S186)의 압력이 고압 터빈(HPT)으로 입구에서 지점(410)에서 매개변수를 갖는 리치 작동 유체 스트림(S178)의 압력과 같다면, 지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)의 압력은 그것이 제3 쓰로틀 밸브(TV12)를 통과할때 변화하지 않고, 그리하여, 지점(306)에서 매개변수를 갖는 스트림(S168)의 매개변수는 지점(307)에서 매개변수를 갖는 스트림(S164)의 매개변수와 같다.
HRVG를 떠난 후, 소모 플루 가스 스트림(S307d)은 지점(602, 509) 각각에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S307e, S308)으로 분리된다. 지점(509)에서 매개변수를 갖는 스트림(S308)은 재순환 팬(F)을 지나가고, 여기서 그것의 압력은 지점(510)에서 매개변수를 갖는 미리 냉각된 플루 가스 스트림(S304)을 형성하기 위해 미세하게 증가된다. 그 후, 지점(510)에서 매개변수를 갖는 미리 냉각된 플루 가스 스트림(S304)은 상술한 바와 같이 지점(500 또는 531/503)에서 매개변수를 갖는 냉각 플루 가스 스트림(S306)을 형성하기 위해 지점(600)에서 매개변수를 갖 는 초기 뜨거운 플루 가스 스트림(S302)과 혼합된다. 열 흡수 과정에서 그러한 변화는 본원발명의 캐스케이드 전력 시스템의 전체 과정에서 어떤 변화를 이끈다.
추가적인 변형 실시예가 HRVG의 배열이 더 단순화하는 것으로부터 가능하다. 지점(203)에서 매개변수를 갖는 린 용해 스트림(S162)은 지점(305)에서 매개변수를 갖는 리치 과열 증기의 스트림(S168)과 혼합되고, 지점(302)에서 매개변수를 갖는 스트림(S314)을 형성하며, 이는 포화 또는 미세하게 냉각된 액체의 상태이다. 이러한 배열은 이전 실시예에서와 같은 배열이다; 그러나, 그 후 지점(302)에서 매개변수를 갖는 중간 농도의 스트림(S314)은 HRVG를 통하여 지나가고, 여기서 그것은 충분히 증발되어 과열되며, 지점(408)에서 매개변수를 갖는 스트림(S814)을 얻는다. 동시에, 지점(309)에서 매개변수를 갖는 리치 과열 증기의 스트림(S166)은 HRVG의 고온 부분을 통하여 지나가고, 여기서 그것은 과열되며, 지점(409)에서 매개변수를 갖는 스트림(S176)을 형성한다. 지점(409)에서 매개변수를 갖는 과열된 증기의 스트림(S176)은 각각 지점(420, 422)에서 매개변수를 갖는 두 개의 하부 스트림(S177b, S177a)으로 분할된다. 지점(422)에서 매개변수를 갖는 스트림(S177a)은 허용 밸브(TV11)를 통해 보내지고, 여기서 그 압력은 감소되며, 그리고 모든 이전 변형 실시예에서와 같이 HPT 터빈으로 보내진다.
지점(408)에서 매개변수를 갖는 중간 용해의 스트림(S184)은 허용 밸브(TV10)를 통하여 지나가고, 여기서 그 압력은 감소되며, 이는 지점(423)에서 매개변수를 갖는 스트림(S185)을 형성한다. 한편, 상술한 바와 같이, 지점(420)에서 매개변수를 갖는 리치 과열된 증기의 스트림(S177b)은 쓰로틀 밸브(TV12)를 통해 지나가고, 여기서 그 압력은 지점(421)에서 매개변수를 갖는 스트림(S177c)을 형성하기 위해 지점(423)에서 매개변수를 갖는 스트림(S185)의 압력과 동일한 압력으로 감소된다. 그 후, 지점(421, 423)에서 매개변수를 갖는 스트림(S185, S177c)은 각각 혼합되고, 지점(411)에서 매개변수를 갖는 린 작동 용해의 스트림(S186)을 형성한다. 그리고나서, 지점(411)에서 매개변수를 갖는 스트림(S186)은 LCT로 들어간다.
같은 결과를 달성하기 위한 모든 다양한 변형된 실시예가 행해질 수 있다. 또한, 하기 서술되는 청구범위의 권리범위를 변경시키지 않는 한도 내에서 당업자는 본원발명의 변경을 행하는 것이 가능하다. 당업자라면 상술한 바와 같은 실시예로부터 그 실시예의 변경을 행할 수 있다.
비록 본원발명이 그것의 바람직한 실시형태로 개시되어 있으나, 당업자라면 그와 같은 실시예로부터 본원발명의 기술적 특징을 변화시키지 않는 범위 내에서 그 변경된 실시를 행하는 것이 가능하다.

Claims (29)

  1. 에너지 추출 시스템, 분리 시스템, 열 교환 시스템, 열 회수 증기 발생기(HRVG) 시스템 및 응축 열 압축(CTCSS) 시스템을 포함하여 구성되는 캐스케이드 전력 시스템에 있어,
    상기 시스템은 두 개의 상호 작용하는 작동 유체 사이클을 정하도록 설계되되, 하나의 사이클은 낮은 비등점 성분의 높은 농도를 구비한 리치 멀티-성분 작동 유체 스트림을 사용하고, 다른 사이클은 낮은 비등점 성분의 낮은 농도를 구비한 린 멀티-성분 작동 유체 스트림을 사용하며,
    상기 각각의 스트림은 충분히 응축된 유입 멀티-성분 스트림으로부터 얻을 수 있고,
    상기 분리 시스템은 린 및 리치 작동 유체 스트림을 생성하기 위해 설계되며,
    상기 열 교환 시스템 및 열 회수 증기 발생 시스템은 외부 플루 가스 스트림으로부터 직접 및/또는 간접적으로 얻어지는 열로부터 린 작동 유체 스트림 및 리치 작동 유체 스트림을 증발하도록 설계되고,
    상기 에너지 추출 시스템은 분리 터빈 또는 터빈 단계에서, 린 작동 유체 스트림 및 리치 작동 유체 스트림으로부터 에너지를 추출하기 위해 설계되며,
    상기 CTCSS 시스템은 충분히 응축된 유입 멀티-성분 스트림을 형성하기 위해 소모 리치 스트림을 응축하도록 설계하고, 상기 플루 가스 흐름율은 전체 HRGV를 통하여 같게 되고, 상기 초기 뜨거운 플루 가스 스트림은 HRVG를 나가는 소모 플루 가스 스트림의 재순환 부분에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 추출 시스템은 린 스트림 터빈, 적어도 하나의 리치 스트림 터빈 및 적어도 두 개의 쓰로틀 제어 밸브를 포함하되,
    상기 린 스트림 터빈은 린 스트림으로부터 에너지를 추출하도록 적용되고,
    상기 리치 스트림 터빈은 리치 스트림으로부터 에너지를 추출하도록 적용되며,
    상기 제1 쓰로틀 제어 밸브는 리치 스트림의 압력을 리치 스트림 터빈의 압력으로 조절하고,
    상기 제2 쓰로틀 제어 밸브는 린 스트림의 압력을 린 스트림 터빈의 압력으로 조절하며,
    선택적으로, 제3 쓰로틀 제어 밸브는 선택적인 리치 하부 스트림의 압력을 린 스트림의 압력으로 조정하도록 한 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리 시스템은 스크러버, 분리기 및 3개의 펌프를 포함하여 구성되되,
    상기 분리 시스템은 린 스트림 및 유입 작동 유체 스트림과 같거나 실질적으 로 같은 구성을 갖는 보완 스트림을 형성하기 위해 적용되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환 시스템은 리치 스트림을 증발시키거나 및 린 스트림을 가열 또는 부분적으로 증발하도록 적용되는 적어도 4개의 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    열 회수 증기 발생 시스템은 열 회수 증기 발생기 및 재순환 팬을 포함하여 구성되되,
    상기 열 회수 증기 발생 시스템은 냉각된 플루 가스 스트림을 형성하거나 및 냉각된 플루 가스 스트림을 린 및 리치 작동 유체 스트림으로 열을 전달하도록 하기 위해 냉각 플루 가스 스트림의 부분과 함께 뜨거운 플루 가스 스트림을 냉각하도록 적용되고,
    상기 냉각된 플루 가스 스트림은 뜨거운 플루 가스 스트림보다 더 높은 흐름율을 가지며, 상기 냉각된 플루 가스 스트림은 뜨거운 플루 가스 스트림의 온도보다 더 낮은 바람직한 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 응축 시스템은 응축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 응축 시스템은,
    리치 증기 스트림 및 린 액체 스트림을 생산하기 위해 적용되는 분리기를 포함하는 응축 분리 시스템;
    미리-기본 용해 스트림을 형성하기 위해 압력이 조정된 린 액체 스트림의 제1 부분을 유입 스트림과 혼합하도록 하고, 기본 용해 스트림을 형성하기 위해 압력이 조정된 린 액체 스트림의 제2 부분을 미리-기본 용해 스트림과 혼합하도록 하며, 부분적으로 응축된 기본 용해 스트림을 형성하기 위해 충분히 가압되고 응축된 기본 용해 스트림의 제1 부분을 미리-기본 용해 스트림과 관련있는 열 교환기 내로 가져오도록 적용되는 두 개의 쓰로틀 제어 밸브 및 세 개의 열 교환기를 포함하는 응축 열 교환 시스템;
    충분히 응축된 기본 용해 스트림을 형성하도록 부분적으로 응축된 기본 용해 스트림을 충분히 응축하도록 및 충분히 가압되고 응축된 작동 유체 스트림을 형성하도록 충분히 응축된 기본 용해 스트림을 가압하도록 적용되는 제1 펌프 및 제1 응축기를 포함하는 제1 응축 및 가압 시스템; 및
    유출 스트림을 형성하기 위해 충분히 응축된 기본 용해 스트림의 제2 부분과 리치 증기 스트림을 혼합하도록 하고, 유출 스트림을 충분히 응축하며 및 유출스트 림을 바람직한 고압으로 가압하도록 적용되는 제2 펌프 및 제2 응축기를 포함하는 제2 응축 및 가압 시스템;을 포함하여 구성되되,
    상기 린 액체 스트림의 제1 부분은 유입 스트림과 같거나 또는 실질적으로 같은 압력을 갖도록 압력이 조정되고, 상기 린 스트림의 제2 부분은 미리-기본 용해 스트림과 같거나 또는 실질적으로 같은 압력을 갖도록 압력이 조정되며, 및 상기 스트림은 적어도 하나의 낮은 비등점 성분 및 적어도 하나의 높은 비등점 성분을 포함하고, 상기 스트림의 구성은 유입 스트림 및 같게 되는 유출 스트림의 구성과 같거나 다른 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유입 멀티-성분 스트림의 구성은 암모니아-물 혼합, 둘 이상의 탄화수소의 혼합, 둘 이상의 프레온의 혼합 및 탄화수소 및 프레온의 혼합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유입 멀티-성분 스트림의 구성은 물과 암모니아의 혼합을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 뜨거운 플루 가스 스트림은 바이오매스, 농업 폐기물(예로, 버거스), 도시 폐기물, 석탄, 석유, 천연가스 및 다른 연료의 연소로부터 형성되는 연소 폐기물 스트림을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  11. 린 작동 유체 스트림은 낮은 농도의 낮은 비등점 성분을 포함하고, 리치 스트림은 높은 농도의 낮은 비등점 성분을 구비하는, 낮은 비등점 성분 및 높은 비등점 성분을 포함하는 유입 멀티-성분 유체 스트림으로부터 린 작동 유체 스트림 및 리치 작동 유체 스트림을 생산하기 위해 적용되는 분리 시스템;
    뜨거운 플루 가스 스트림으로부터 얻는 열로부터 간접적으로 린 작동 유체 스트림을 가열 및 리치 작동 유체 스트림을 가열 및 증발하도록 적용되는 열 교환 시스템;
    뜨거운 플루 가스 스트림 및 HRVG 시스템을 나가는 소모 플루 가스 스트림의 재순환 부분을 포함하는 냉각된 플루 가스 스트림으로부터 얻어지는 열로부터 직접적으로 린 및 리치 작동 유체 스트림을 증발하도록 적용되는 열 회수 증기 발생(HRVG) 시스템;
    리치 작동 유체 스트림 및 린 작동 유체 스트림에서의 열 에너지의 일부를 사용가능한 에너지의 형태로 전환하도록 적용되는 에너지 추출 시스템; 및
    외부 플루 가스 스트림으로부터 열 에너지의 효율적인 에너지 전환을 향상하도록 설계되는 린 스트림 사이클 및 리치 스트림 사이클인 두 개의 상호 작용하는 작동 유체 사이클을 정하며, 충분히 응축된 유입 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 소모 리치 스트림을 충분히 응축하도록 적용되는 응축 열 압축(CTCSS) 시스템; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 에너지 추출 시스템은 린 스트림 터빈, 적어도 하나의 리치 스트림 터빈 및 적어도 두 개의 쓰로틀 제어 밸브를 포함하되,
    상기 린 스트림 터빈은 린 스트림으로부터 에너지를 추출하기 위해 적용되고,
    상기 리치 스트림 터빈은 리치 스트림으로부터 에너지를 추출하기 위해 적용되며,
    상기 제1 쓰로틀 제어 밸브는 리치 스트림의 압력을 리치 스트림 터빈의 압력으로 조절하고, 상기 제2 쓰로틀 제어 밸브는 린 스트림의 압력을 린 스트림 터빈의 압력으로 조절하며, 선택적으로 제3 쓰로틀 제어 밸브는 선택적 리치 하부 스트림의 압력을 린 스트림의 압력으로 조절하도록 하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 분리 시스템은 스크러버, 분리기 및 세 개의 펌프를 포함하여 구성되되,
    상기 분리 시스템은 유입 작동 유체 스트림과 같은 또는 실질적으로 같은 구성을 갖는 보완 스트림 및 린 스트림을 형성하기 위해 적용되는 것을 특징으로 하 는 캐스케이드 전력 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 열 교환 시스템은 리치 스트림을 증발 및 린 스트림을 가열 또는 부분적으로 증발하도록 하기 위해 적용되는 적어도 4개의 열 교환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 열 회수 증기 발생 시스템은 열 회수 증기 발생기 및 재순환 팬을 포함하여 구성되되,
    상기 열 회수 증기 발생 시스템은 냉각된 플루 가스 스트림을 형성하기 위해 및 냉각된 플루 가스 스트림으로부터 린 및 리치 작동 유체 스트림으로 열을 전달하기 위해 냉각 플루 가스 스트림의 일부와 함께 뜨거운 플루 가스 스트림을 냉각하기 위해 적용되며,
    상기 냉각 플루 가스 스트림은 뜨거운 플루 가스 스트림보다 높은 흐름율을 가지고, 냉각 플루 가스 스트림은 뜨거운 플루 가스 스트림의 온도보다 낮은 바람직한 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 응축 시스템은 응축기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캐스케 이드 전력 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 응축 시스템은,
    리치 증기 스트림 및 린 액체 스트림을 생산하기 위해 적용되는 분리기를 포함하는 응축 분리 시스템;
    미리-기본 용해 스트림을 형성하기 위해 압력이 조정된 린 액체 스트림의 제1 부분을 유입 스트림과 혼합하도록, 기본 용해 스트림을 형성하기 위해 압력이 조정된 린 액체 스트림의 제2 부분을 미리-기본 용해 스트림과 혼합하도록 하며, 부분적으로 응축된 기본 용해 스트림을 형성하기 위해 충분히 가압되고 응축된 기본 용해 스트림의 제1 부분을 미리-기본 용해 스트림과 관련있는 열 교환기 내로 가져오도록 적용되는 두 개의 쓰로틀 제어 밸브 및 세 개의 열 교환기를 포함하는 응축 열 교환 시스템;
    충분히 응축된 기본 용해 스트림을 형성하기 위해 부분적으로 응축된 기본 용해 스트림을 충분히 응축하도록 및 충분히 가압되고 응축된 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 충분히 응축된 기본 용해 스트림을 가압하도록 적용되는 제1 펌프 및 제1 응축기를 포함하는 제1 응축 및 가압 시스템; 및
    유출 스트림을 형성하기 위해 충분히 응축된 기본 용해 스트림의 제2 부분과 리치 증기 스트림을 혼합하도록 하고, 유출 스트림을 충분히 응축하며 및 유출 스트림을 바람직한 고압으로 가압하도록 적용되는 제2 펌프 및 제2 응축기를 포함하 는 제2 응축 및 가압 시스템;을 포함하여 구성되되,
    상기 린 액체 스트림의 제1 부분은 유입 스트림과 같거나 또는 실질적으로 같은 압력을 갖도록 압력이 조정되고, 상기 린 스트림의 제2 부분은 미리-기본 용해 스트림과 같거나 또는 실질적으로 같은 압력을 갖도록 압력이 조정되며, 및 상기 스트림은 적어도 하나의 낮은 비등점 성분 및 적어도 하나의 높은 비등점 성분을 포함하며, 상기 스트림의 구성은 유입 스트림 및 같게 되는 유출 스트림의 구성과 같거나 다른 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 외부 플루 가스 스트림은 바이오매스, 농업 폐기물(예로, 버거스), 도시 폐기물, 석탄, 석유, 천연가스 및 다른 연료의 연소로부터 형성되는 연소 폐기물 스트림을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  19. 제11항에 있어서,
    유입 멀티-성분 스트림의 상기 구성은 암모니아-물 혼합, 둘 이상의 탄화수소의 혼합, 둘 이상의 프레온의 혼합 및 탄화수소 및 프레온의 혼합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  20. 제11항에 있어서,
    유입 멀티-성분의 구성은 물과 암모니아의 혼합을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 전력 시스템.
  21. 유입 스트림 및 리치 작동 유체 스트림은 같은 또는 실질적으로 같은 구성을 가지며, 리치 작동 유체 스트림을 형성하기 위해, 낮은 비등점 성분 및 높은 비등점 성분을 포함하는 충분히 응축된 유입 작동 유체 스트림을 가압된 냉각 혼합 스트림과 혼합하는 단계;
    냉각된 혼합 스트림 및 가열된 리치 작동 유체 스트림을 형성하기 위해, 리치 작동 유체 스트림을 혼합 스트림과 관련있는 열 교환기로 가져오는 단계;
    더 뜨거운 리치 작동 유체 스트림 및 냉각된 소모 린 작동 유체 스트림의 냉각된 제1 부분을 형성하기 위해 가열된 리치 작동 유체 스트림을 냉각된 소모 린 작동 유체 스트림의 제1 부분과 관련있는 열 교환기로 가져오는 단계;
    충분히 증발된 리치 작동 유체 스트림을 형성하기 위해, 더 가열된 리치 작동 유체 스트림을 소모 린 작동 유체 스트림과 관련있는 열 교환기로 가져오는 단계;
    충분히 증발된 리치 작동 유체 스트림의 압력을 리치 작동 유체 스트림 터빈의 압력으로 조절하는 단계;
    충분히 증발된 리치 작동 유체 스트림에서 열 에너지의 일부를 사용가능한 형태의 제1 에너지량으로 전환하는 단계;
    가열된 린 작동 유체 스트림을 형성하기 위해, 냉각된 외부 플루 가스 스트림과 관련있는 열 교환기로 린 작동 유체 스트림을 가져오는 단계;
    냉각된 열 전달 유체는 열 회수 증기 발생기의 중간점으로부터 얻어지는 냉각된 플루 가스 스트림의 일부 및 뜨거운 플루 가스 스트림을 포함하며, 충분히 증발된 린 작동 유체 스트림을 형성하기 위해, 냉각된 플루 가스 스트림을 갖는 재순환 팬 및 열 회수 증기 발생기를 포함하는 열 회수 증기 발생 시스템과 관련있는 열 교환기로 가열된 린 작동 유체 스트림을 가져오는 단계;
    충분히 증발된 린 스트림의 압력을 린 작동 유체 스트림 터빈의 압력으로 조정된 압력으로 조정하는 단계;
    충분히 증발된 린 작동 유체 스트림에서 열 에너지의 일부분을 사용가능한 에너지의 제2 에너지 량으로 전환하는 단계;
    액체 린 작동 유체 스트림 및 리치 스크러버 스트림을 형성하기 위해, 분리 린 액체 스트림의 압력이 조정된 제1 부분과 냉각된 린 작동 유체 스트림의 제2 부분을 스크러빙하는 단계;
    린 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 바람직한 높은 압력으로 액체 린 작동 유체 스트림을 가압하는 단계;
    미리-분리 공급 스트림을 형성하기 위해, 냉각된 소모 린 작동 유체 스트림의 냉각된 제2 부분과 리치 스크러버 스트림을 혼합하는 단계;
    분리 린 액체 스트림 및 분리 리치 액체 스트림을 형성하기 위해 미리-분리 공급 스트림을 분리하는 단계;
    혼합 스트림을 형성하기 위해 분리 린 액체 스트림의 제2 부분을 분리 리치 액체 스트림과 혼합하는 단계; 및
    충분히 응축된 유입 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 소모 리치 작동 유체 스트림을 응축하는 단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 외부 플루 가스 스트림은 바이오매스, 농업 폐기물(예로, 버거스), 도시 폐기물, 석탄, 석유, 천연가스 및 다른 연료의 연소로부터 형성되는 연소 폐기물 스트림을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    유입 멀티-성분 스트림의 상기 구성은 암모니아-물 혼합, 둘 이상의 탄화수소의 혼합, 둘 이상의 프레온의 혼합 및 탄화수소 및 프레온의 혼합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    유입 멀티-성분 스트림의 구성은 물과 암모니아의 혼합을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    충분히 증발된 리치 작동 유체 스트림을 두 개의 스트림으로 분리하되, 하나는 리치 작동 유체 스트림 터빈으로 나아가고, 다른 하나는 충분히 증발되기 전에 압력이 조정되어 가열된 린 작동 유체 스트림과 혼합되는 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 하나의 사이클은 높은 농도의 낮은 비등점 성분의 멀티-성분 유체인 리치 작동 유체 스트림을 갖는 멀티-성분 유체 스트림을 사용하고, 다른 사이클은 높은 농도의 높은 비등점 성분의 멀티-성분 유체인 린 작동 유체 스트림을 갖는 멀티-성분 유체 스트림을 사용하며, 각각의 스트림은 충분히 응축된 유입 멀티-성분 작동 유체 스트림으로부터 얻어지는, 두 개의 상호 작용하는 증발 및 에너지 추출 사이클을 정하는 단계;
    직접 열 전달은 가열 플루 가스 스트림 및 냉각 플루 가스 스트림의 일부를 포함하는 냉각된 플루 가스 스트림과 리치 작동 유체 스트림과의 사이에서 일어나며, 가열 플루 가스 스트림으로부터 직접 및/또는 간접적으로 얻어지는 열로부터 두 개의 상호 작동하는 사이클에서 사용되는 린 및 리치 작동 유체 스트림을 증발하는 단계;
    소모 리치 작동 유체 스트림 및 소모 린 작동 유체 스트림을 형성하기 위해 린 작동 유체 스트림 및 리치 작동 유체 스트림과 관련된 열 에너지의 일부를 사용가능한 에너지의 형태로 전환하는 단계;
    보완 스트림은 유입 멀티-성분 작동 유체 스트림과 같은 또는 실질적으로 같은 구성을 가지며, 린 작동 유체 스트림 및 보완 스트림을 형성하기 위해 소모 린 작동 유체 스트림의 일부를 분리하는 단계; 및
    충분히 응축된 유입 멀티-성분 작동 유체 스트림을 형성하기 위해, 소모 리치 작동 유체 스트림을 응축하는 단계;를 포함하여 구성되되,
    소모 리치 스트림은 유입 스트림을 형성하기 위해 충분히 응축되어 있는 응축기로 나아가는 것을 특징으로 하는 뜨거운 플루 가스 스트림으로부터 효율적인 에너지 추출 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 외부 플루 가스 스트림은 바이오매스, 농업 폐기물(예로, 버거스), 도시 폐기물, 석탄, 석유, 천연가스 및 다른 연료의 연소로부터 형성되는 연소 폐기물 스트림을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 뜨거운 플루 가스 스트림으로부터 효율적인 에너지 추출 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    유입 멀티-성분 스트립의 상기 구성은 암모니아-물 혼합, 둘 이상의 탄화수소의 혼합, 둘 이상의 프레온의 혼합 및 탄화수소 및 프레온의 혼합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 뜨거운 플루 가스 스트림으로부터 효율적인 에너지 추출 방법.
  29. 제26항에 있어서,
    유입 멀티-성분의 구성은 물과 암모니아의 혼합을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 뜨거운 플루 가스 스트림으로부터 효율적인 에너지 추출 방법.
KR1020077012179A 2004-11-08 2005-11-08 캐스케이드 전력 시스템 KR20070073952A (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/983,970 2004-11-08
US10/983,970 US7398651B2 (en) 2004-11-08 2004-11-08 Cascade power system
US11/099,211 2005-04-05
US11/099,211 US7469542B2 (en) 2004-11-08 2005-04-05 Cascade power system
US11/235,654 US7458218B2 (en) 2004-11-08 2005-09-22 Cascade power system
US11/235,654 2005-09-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070073952A true KR20070073952A (ko) 2007-07-10

Family

ID=36165388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077012179A KR20070073952A (ko) 2004-11-08 2005-11-08 캐스케이드 전력 시스템

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7458218B2 (ko)
EP (1) EP1817482A1 (ko)
JP (1) JP2008519205A (ko)
KR (1) KR20070073952A (ko)
AR (1) AR051481A1 (ko)
AU (1) AU2005314580A1 (ko)
BR (1) BRPI0517693A (ko)
CA (1) CA2586685A1 (ko)
IL (1) IL182998A0 (ko)
MX (1) MX2007005443A (ko)
WO (1) WO2006062654A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160011642A (ko) * 2013-05-30 2016-02-01 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 폐열 회수 시스템 및 방법

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060210007A1 (en) * 2005-03-17 2006-09-21 Markku Koskelo Floating scanning and detection platforms
US7458217B2 (en) * 2005-09-15 2008-12-02 Kalex, Llc System and method for utilization of waste heat from internal combustion engines
US7685821B2 (en) * 2006-04-05 2010-03-30 Kalina Alexander I System and process for base load power generation
US8087248B2 (en) * 2008-10-06 2012-01-03 Kalex, Llc Method and apparatus for the utilization of waste heat from gaseous heat sources carrying substantial quantities of dust
US8695344B2 (en) * 2008-10-27 2014-04-15 Kalex, Llc Systems, methods and apparatuses for converting thermal energy into mechanical and electrical power
US8176738B2 (en) 2008-11-20 2012-05-15 Kalex Llc Method and system for converting waste heat from cement plant into a usable form of energy
US8616323B1 (en) 2009-03-11 2013-12-31 Echogen Power Systems Hybrid power systems
US9014791B2 (en) 2009-04-17 2015-04-21 Echogen Power Systems, Llc System and method for managing thermal issues in gas turbine engines
CA2766637A1 (en) 2009-06-22 2010-12-29 Echogen Power Systems Inc. System and method for managing thermal issues in one or more industrial processes
WO2011017476A1 (en) 2009-08-04 2011-02-10 Echogen Power Systems Inc. Heat pump with integral solar collector
US8869531B2 (en) 2009-09-17 2014-10-28 Echogen Power Systems, Llc Heat engines with cascade cycles
US8613195B2 (en) 2009-09-17 2013-12-24 Echogen Power Systems, Llc Heat engine and heat to electricity systems and methods with working fluid mass management control
US8794002B2 (en) 2009-09-17 2014-08-05 Echogen Power Systems Thermal energy conversion method
US8813497B2 (en) 2009-09-17 2014-08-26 Echogen Power Systems, Llc Automated mass management control
US8459031B2 (en) * 2009-09-18 2013-06-11 Kalex, Llc Direct contact heat exchanger and methods for making and using same
EA023220B1 (ru) * 2010-02-09 2016-05-31 Зибо Натэрджи Кемикал Индастри Ко., Лтд. Двигательное устройство температурного перепада
US8474263B2 (en) 2010-04-21 2013-07-02 Kalex, Llc Heat conversion system simultaneously utilizing two separate heat source stream and method for making and using same
US8616001B2 (en) 2010-11-29 2013-12-31 Echogen Power Systems, Llc Driven starter pump and start sequence
US8783034B2 (en) 2011-11-07 2014-07-22 Echogen Power Systems, Llc Hot day cycle
US8857186B2 (en) 2010-11-29 2014-10-14 Echogen Power Systems, L.L.C. Heat engine cycles for high ambient conditions
CN102128052B (zh) * 2010-12-28 2015-01-21 章祖文 低沸点介质蒸汽推动曲轴多缸活塞发动机
US9062898B2 (en) 2011-10-03 2015-06-23 Echogen Power Systems, Llc Carbon dioxide refrigeration cycle
EP2653670A1 (de) * 2012-04-17 2013-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Anlage zur Speicherung und Abgabe von thermischer Energie mit einem Wärmespeicher und einem Kältespeicher und Verfahren zu deren Betrieb
US8833077B2 (en) 2012-05-18 2014-09-16 Kalex, Llc Systems and methods for low temperature heat sources with relatively high temperature cooling media
EP3361300A1 (en) * 2012-08-09 2018-08-15 Nikon Corporation Variable magnification optical system comprising four lens groups with positive-negative-positive-positive refractive powers
BR112015003646A2 (pt) 2012-08-20 2017-07-04 Echogen Power Systems Llc circuito de fluido de trabalho supercrítico com uma bomba de turbo e uma bomba de arranque em séries de configuração
US9118226B2 (en) 2012-10-12 2015-08-25 Echogen Power Systems, Llc Heat engine system with a supercritical working fluid and processes thereof
US9341084B2 (en) 2012-10-12 2016-05-17 Echogen Power Systems, Llc Supercritical carbon dioxide power cycle for waste heat recovery
US9638175B2 (en) * 2012-10-18 2017-05-02 Alexander I. Kalina Power systems utilizing two or more heat source streams and methods for making and using same
WO2014117068A1 (en) 2013-01-28 2014-07-31 Echogen Power Systems, L.L.C. Methods for reducing wear on components of a heat engine system at startup
WO2014117074A1 (en) 2013-01-28 2014-07-31 Echogen Power Systems, L.L.C. Process for controlling a power turbine throttle valve during a supercritical carbon dioxide rankine cycle
WO2014138035A1 (en) 2013-03-04 2014-09-12 Echogen Power Systems, L.L.C. Heat engine systems with high net power supercritical carbon dioxide circuits
US8763398B1 (en) * 2013-08-07 2014-07-01 Kalex, Llc Methods and systems for optimizing the performance of rankine power system cycles
JP6217426B2 (ja) * 2014-02-07 2017-10-25 いすゞ自動車株式会社 廃熱回収システム
US10570777B2 (en) 2014-11-03 2020-02-25 Echogen Power Systems, Llc Active thrust management of a turbopump within a supercritical working fluid circuit in a heat engine system
US10054011B2 (en) * 2015-11-30 2018-08-21 Kalex, Llc Power systems and methods configuring and using same
US20170191382A1 (en) * 2016-01-05 2017-07-06 Kalex, Llc Power systems and methods implementing and using same
US11029020B2 (en) 2018-06-04 2021-06-08 Washington University Oxy-combustion process with modular boiler design
US11187112B2 (en) 2018-06-27 2021-11-30 Echogen Power Systems Llc Systems and methods for generating electricity via a pumped thermal energy storage system
US11435120B2 (en) 2020-05-05 2022-09-06 Echogen Power Systems (Delaware), Inc. Split expansion heat pump cycle
MA61232A1 (fr) 2020-12-09 2024-05-31 Supercritical Storage Company Inc Système de stockage d'énergie thermique électrique à trois réservoirs

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4548043A (en) * 1984-10-26 1985-10-22 Kalina Alexander Ifaevich Method of generating energy
US4732005A (en) * 1987-02-17 1988-03-22 Kalina Alexander Ifaevich Direct fired power cycle
US5649426A (en) * 1995-04-27 1997-07-22 Exergy, Inc. Method and apparatus for implementing a thermodynamic cycle
US5950433A (en) * 1996-10-09 1999-09-14 Exergy, Inc. Method and system of converting thermal energy into a useful form
DE10228335B3 (de) * 2002-06-25 2004-02-12 Siemens Ag Abhitzedampferzeuger mit Hilfsdampferzeugung
US6829895B2 (en) 2002-09-12 2004-12-14 Kalex, Llc Geothermal system
US6820421B2 (en) 2002-09-23 2004-11-23 Kalex, Llc Low temperature geothermal system
US6735948B1 (en) 2002-12-16 2004-05-18 Icalox, Inc. Dual pressure geothermal system
MXPA05008120A (es) * 2003-02-03 2006-02-17 Kalex Llc Ciclo de trabajo y sistema para utilizar fuentes de calor con temperatura moderada y baja.
US6769256B1 (en) 2003-02-03 2004-08-03 Kalex, Inc. Power cycle and system for utilizing moderate and low temperature heat sources
US20060165394A1 (en) 2003-04-21 2006-07-27 Kalina Alexander I Process and apparatus for boiling add vaporizing multi-component fluids
US7264654B2 (en) 2003-09-23 2007-09-04 Kalex, Llc Process and system for the condensation of multi-component working fluids
US7065967B2 (en) 2003-09-29 2006-06-27 Kalex Llc Process and apparatus for boiling and vaporizing multi-component fluids
US6968690B2 (en) 2004-04-23 2005-11-29 Kalex, Llc Power system and apparatus for utilizing waste heat
US7469542B2 (en) * 2004-11-08 2008-12-30 Kalex, Llc Cascade power system
US7043919B1 (en) * 2004-11-08 2006-05-16 Kalex, Llc Modular condensation and thermal compression subsystem for power systems utilizing multi-component working fluids
US7398651B2 (en) * 2004-11-08 2008-07-15 Kalex, Llc Cascade power system
US7350471B2 (en) 2005-03-01 2008-04-01 Kalex Llc Combustion system with recirculation of flue gas
US7021060B1 (en) 2005-03-01 2006-04-04 Kaley, Llc Power cycle and system for utilizing moderate temperature heat sources
US7055326B1 (en) 2005-07-12 2006-06-06 Kalex, Llc Single flow cascade power system
US7458217B2 (en) * 2005-09-15 2008-12-02 Kalex, Llc System and method for utilization of waste heat from internal combustion engines
US7197876B1 (en) * 2005-09-28 2007-04-03 Kalex, Llc System and apparatus for power system utilizing wide temperature range heat sources
US7685821B2 (en) * 2006-04-05 2010-03-30 Kalina Alexander I System and process for base load power generation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160011642A (ko) * 2013-05-30 2016-02-01 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 폐열 회수 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008519205A (ja) 2008-06-05
WO2006062654A1 (en) 2006-06-15
AR051481A1 (es) 2007-01-17
BRPI0517693A (pt) 2008-10-14
IL182998A0 (en) 2007-08-19
CA2586685A1 (en) 2006-06-15
MX2007005443A (es) 2008-01-14
AU2005314580A1 (en) 2006-06-15
EP1817482A1 (en) 2007-08-15
US20080000225A1 (en) 2008-01-03
US7458218B2 (en) 2008-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070073952A (ko) 캐스케이드 전력 시스템
EP2024610B1 (en) System and method for base load power generation
US7469542B2 (en) Cascade power system
KR940002718B1 (ko) 직접 연소식(direct fired)동력 사이클을 수행하는 장치 및 방법
US7356993B2 (en) Method of converting energy
KR100613930B1 (ko) 복합 사이클 발전 장치의 효율 개선 방법
US6941757B2 (en) Power cycle and system for utilizing moderate and low temperature heat sources
US7685821B2 (en) System and process for base load power generation
CA2713799C (en) Method for operating a thermodynamic circuit, as well as a thermodynamic circuit
US5822990A (en) Converting heat into useful energy using separate closed loops
US6820421B2 (en) Low temperature geothermal system
US4838027A (en) Power cycle having a working fluid comprising a mixture of substances
US20030167769A1 (en) Mixed working fluid power system with incremental vapor generation
US7891189B2 (en) Method and device for carrying out a thermodynamic cycle
JPH0427367B2 (ko)
JP2000257407A (ja) ガスタービンコンバインドサイクルプラントへの入口空気を冷却するための改良されたボトミングサイクル
CN101111664A (zh) 级联功率系统
US7373904B2 (en) Stratified vapor generator
JP4509453B2 (ja) カリナボトミングサイクルを備える統合型ガス化複合サイクル発電プラント
CA2570654C (en) Efficient conversion of heat to useful energy
WO2003008767A2 (en) Mixed working fluid power system with incremental vapor generation
KR100355624B1 (ko) 열역학사이클의실시방법및실시장치

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid