RU2012116621A

RU2012116621A - Теплообменник для прямого испарения в системах, использующих органический цикл ренкина, и способ его применения

Info

Publication number: RU2012116621A
Application number: RU2012116621/06A
Authority: RU
Inventors: Мэттью ЛЕХАР; Томас ФРЕЙ; Габор АСТ; Себастьян ФРОЙНД; Рихард АУМАНН
Original assignee: Нуово Пиньоне С.п.А.
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2013-12-10
Also published as: EP2780558A2; AU2010311522A1; US20110100009A1; CL2012001098A1; CA2779074A1; PE20130026A1; MX2012005081A; WO2011051353A2; BR112012010150A2; CN103228912A; WO2011051353A3

Abstract

1. Система получения энергии с использованием Органического Цикла Ренкина (ОЦР), включающая:- теплообменник, выполненный для установки внутри выпускной трубы, по которой проходят горячие топочные газы, и имеющий входное и выходное отверстия, при этом указанный теплообменник выполнен для приема жидкостного потока первой текучей среды через указанное входное отверстие и генерирования парового потока указанной первой текучей среды; причем указанный теплообменник выполнен так, что он включает двустенную трубу, и первая текучая среда расположена во внутреннем пространстве двустенной трубы, а вторая текучая среда расположена между внутренней и внешней стенками двустенной трубы;- детандер, соединенный по потоку с указанным выходным отверстием указанного теплообменника и выполненный для расширения указанного парового потока указанной первой текучей среды, с целью получения энергии;- конденсатор, соединенный по потоку с выходным отверстием указанного детандера и выполненный для приема и конденсации расширенного парового потока, и- насос, соединенный по потоку с выходным отверстием указанного конденсатора и выполненный для приема указанного жидкостного потока указанной первой текучей среды, повышения давления указанного жидкостного потока указанной первой текучей среды и направления его по замкнутому контуру к указанному входному отверстию указанного теплообменника.2. Система по п.1, в которой указанную вторую текучую среду выбирают из группы, включающей воду, натрий, масляный теплоноситель и масляный теплоноситель на основе силикона.3. Система по п.1, дополнительно включающая:- отсеки, расположенные межд�

Claims

1. Система получения энергии с использованием Органического Цикла Ренкина (ОЦР), включающая:

- теплообменник, выполненный для установки внутри выпускной трубы, по которой проходят горячие топочные газы, и имеющий входное и выходное отверстия, при этом указанный теплообменник выполнен для приема жидкостного потока первой текучей среды через указанное входное отверстие и генерирования парового потока указанной первой текучей среды; причем указанный теплообменник выполнен так, что он включает двустенную трубу, и первая текучая среда расположена во внутреннем пространстве двустенной трубы, а вторая текучая среда расположена между внутренней и внешней стенками двустенной трубы;

- детандер, соединенный по потоку с указанным выходным отверстием указанного теплообменника и выполненный для расширения указанного парового потока указанной первой текучей среды, с целью получения энергии;

- конденсатор, соединенный по потоку с выходным отверстием указанного детандера и выполненный для приема и конденсации расширенного парового потока, и

- насос, соединенный по потоку с выходным отверстием указанного конденсатора и выполненный для приема указанного жидкостного потока указанной первой текучей среды, повышения давления указанного жидкостного потока указанной первой текучей среды и направления его по замкнутому контуру к указанному входному отверстию указанного теплообменника.

2. Система по п.1, в которой указанную вторую текучую среду выбирают из группы, включающей воду, натрий, масляный теплоноситель и масляный теплоноситель на основе силикона.

3. Система по п.1, дополнительно включающая:

- отсеки, расположенные между указанной внутренней стенкой и указанной внешней стенкой; при этом часть указанных отсеков является смежной и изолирована друг от друга, и

- разделители, выполненные для соединения указанной внутренней стенки с указанной внешней стенкой,

при этом каждый такой отсек ограничен указанной внутренней стенкой, указанной внешней стенкой и одним или более указанным разделителем.

4. Система по п.3, в которой указанные разделители выполнены с возможностью соединения по потоку выбранных отсеков.

5. Система по п.3, в которой указанная вторая текучая среда самопроизвольно циркулирует благодаря тепловому потоку, возникающему внутри указанных отсеков, поскольку указанные горячие топочные газы испаряют указанную вторую текучую среду вблизи указанной внешней стенки, а указанная первая текучая среда конденсирует указанную вторую текучую среду вблизи указанной внутренней стенки.

6. Система по п.3, в которой указанная двустенная труба включает первую трубу, образующую указанную внутреннюю стенку и имеющую внутренний диаметр в диапазоне 12,77-25,4 мм, и вторую трубу, образующую указанную внешнюю стенку и имеющую внутренний диаметр в диапазоне 25,4-50,8 мм, так что внутренний диаметр указанной второй трубы всегда превышает внутренний диаметр указанной первой трубы, при этом дополнительно, расстояние между указанной внутренней стенкой и указанной внешней стенкой составляет от 12,7 до 25,4 мм.

7. Система по п.1, в которой указанная первая текучая среда представляет собой текучую среды ОЦР и выбрана из группы, включающей пентан, пропан, циклогексан, циклопентан, бутан, фторуглерод, кетон, ароматическое соединение и их сочетание.

8. Система по любому из пп.1-7, дополнительно включающая:

- указанную выпускную трубу и

- первую перегородку, установленную в указанной выпускной трубе и выполненную для изменения направления указанных горячих топочных газов в указанной выпускной трубе, так что указанные горячие топочные газы обходят указанный теплообменник, когда он находится в нерабочем состоянии.

9. Система по п.8, дополнительно включающая:

- вторую перегородку в указанной выпускной трубе, выполненную с возможностью открывания по выбору для впуска воздуха в указанную выпускную трубу с целью продувки газа из указанного теплообменника в атмосферу, когда указанная первая перегородка находится в закрытом положении.

10. Способ испарения текучей среды органического цикла Ренкина (ОЦР) в системе получения энергии, включающий:

- перенос тепла от топочного газа, находящегося в выпускной трубе, через первую стенку теплообменника к теплоносителю, что изменяет состояние первой фазы указанного теплоносителя, находящегося внутри отсека указанного теплообменника, из жидкого в газообразное, и

- испарение указанной текучей среды ОЦР при переносе тепла от указанного теплоносителя, находящегося в газообразном состоянии, через вторую стенку к указанной текучей среде ОЦР, которая находится во внутреннем пространстве указанного теплообменника, расположенного внутри указанной выпускной трубы, что изменяет состояние второй фазы указанного теплоносителя из указанного газообразного в указанное жидкое состояние, при этом указанная вторая стенка расположена внутри указанной первой оболочки.

11. Способ по п.10, в котором указанный теплоноситель выбирают из группы, включающей воду, натрий, масляный теплоноситель и масляный теплоноситель на силиконовой основе.

12. Способ по п.10, в котором указанную текучую среду ОЦР выбирают из группы, включающей пентан, пропан, циклогексан, циклопентан, бутан, фторуглерод, кетон, ароматическое соединение и их сочетание.

13. Способ по п.10, в котором температура указанного топочного газа находится в диапазоне 350-600°С.

14. Способ по п.10, в котором средняя температура указанной текучей среды ОЦР составляет 240°С или менее.

15. Способ по п.10, в котором указанный теплоноситель самопроизвольно циркулирует в указанном отсеке.

16. Способ по п.10, в котором указанный теплоноситель находится при более высоком давлении, чем указанная текучая среда ОЦР.

17. Способ по любому из пп.10-16, в котором указанный теплоноситель находится в герметично закрытом объеме.

18. Теплообменник, расположенный в выпускной трубе и непосредственно контактирующий с горячими топочными газами, включающий:

- первую трубу, выполненную для приема теплоносителя и дополнительно включающую вторую трубу, при этом пространство между указанной первой трубой и указанной второй трубой герметично изолировано и разделено на отсеки, которые ограничены внутренней стенкой указанной первой трубы, внешней стенкой указанной второй трубы и разделительными стенками, расположенными между указанными отсеками, причем

указанная вторая труба выполнена для приема текучей среды органического цикла Ренкина (ОЦР), и

указанные разделительные стенки выполнены для соединения указанной первой трубы с указанной второй трубой, и указанный теплообменник выполнен для получения тепла от указанных горячих топочных газов и приема жидкостного потока указанной текучей среды ОЦР через входное отверстие и получения парового потока указанной текучей среды ОЦР из выходного отверстия.

19. Теплообменник по п.18, в котором указанное расстояние между указанной внутренней стенкой указанной первой трубы и указанной внешней стенкой указанной второй трубы составляет от 12,7 мм до 25,4 мм.

20. Теплообменник по п.18 или 19, в котором указанные первая и вторая трубы многократно входят в указанную выпускную трубу и выходят из нее.