RU2637776C2 - Система и способ рекуперации отработанного тепла - Google Patents

Система и способ рекуперации отработанного тепла Download PDF

Info

Publication number
RU2637776C2
RU2637776C2 RU2015149785A RU2015149785A RU2637776C2 RU 2637776 C2 RU2637776 C2 RU 2637776C2 RU 2015149785 A RU2015149785 A RU 2015149785A RU 2015149785 A RU2015149785 A RU 2015149785A RU 2637776 C2 RU2637776 C2 RU 2637776C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working fluid
stream
heat
fluid stream
vaporized
Prior art date
Application number
RU2015149785A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015149785A (ru
Inventor
Пьер Себастьян ХУК
Мэттью Александр ЛЕХАР
Кристиан ВОГЕЛЬ
Original Assignee
Дженерал Электрик Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дженерал Электрик Компани filed Critical Дженерал Электрик Компани
Publication of RU2015149785A publication Critical patent/RU2015149785A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2637776C2 publication Critical patent/RU2637776C2/ru

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
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/04—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled condensation heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • 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
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • 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
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • 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
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/006—Auxiliaries or details not otherwise provided for
    • 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
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/06—Returning energy of steam, in exchanged form, to process, e.g. use of exhaust steam for drying solid fuel or plant
    • 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
    • F01K19/00—Regenerating or otherwise treating steam exhausted from steam engine plant
    • F01K19/10—Cooling exhaust steam other than by condenser; Rendering exhaust steam invisible
    • 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
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • 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
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/08—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with working fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • 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
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • 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
    • F01K25/08—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 special vapours
    • 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
    • F01K25/08—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 special vapours
    • F01K25/10—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 special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • 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
    • F01K25/08—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 special vapours
    • F01K25/10—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 special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F01K25/103—Carbon dioxide
    • 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
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • 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
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/02—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of multiple-expansion type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Изобретение относится к энергетике. Система, работающая по циклу Ранкина, выполнена с возможностью преобразования отработанного тепла в механическую и/или электрическую энергию. В одном аспекте система, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, имеет новую конфигурацию компонентов традиционной системы, работающей по циклу Ранкина: трубопроводов, каналов, нагревателей, детандеров, теплообменников, конденсаторов и насосов. В другом аспекте система, работающая по циклу Ранкина, выполнена таким образом, что изначальный поток с отработанным теплом используется для испарения первого потока рабочей среды, а результирующий обедненный теплом поток с отработанным теплом и первая часть расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды используются для увеличения тепла, обеспечиваемого расширенным первым потоком испаренной рабочей текучей среды при производстве второго потока испаренной рабочей текучей среды. Система, работающая по циклу Ранкина, выполнена с возможностью использования диоксида углерода в качестве рабочей текучей среды. Изобретение позволяет повысить эффективность рекуперации энергии от источника отработанного тепла. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к системам и способам рекуперации энергии из отработанного тепла, производимого в человеческой деятельности, в которой потребляется топливо. В частности, изобретение относится к рекуперации тепловой энергии от недоиспользованных источников отработанного тепла, таких как выхлопные газы турбин.
[0002] Деятельность человека, связанная со сжиганием топлива, в течение веков была основной характеристикой как в развитии человеческой цивилизации, так и в ее продолжении. Эффективность, с которой топливо может быть преобразовано в энергию, все еще остается не решенной проблемой; однако, поскольку большая часть энергии, получаемая при сгорании топлива, не может создавать полезную работу и теряется как отработанная энергия, например, отработанное тепло.
[0003] Циклы Ранкина и другие циклы регенерации тепла инновационно использовались для рекуперации по меньшей мере части энергии, присутствующей в отработанном тепле, вырабатываемом при сгорании топлива, и на сегодняшний день был достигнут значительный прогресс. Тем не менее, несмотря на достижения в прошлом, необходимы дальнейшие усовершенствования систем и способов рекуперации отработанного тепла с циклом Ранкина.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] В одном варианте выполнения настоящее изобретение относится к системе, работающей по циклу Ранкина, содержащей: (а) нагреватель, выполненный с возможностью передачи тепла от первого потока с отработанным теплом первому потоку рабочей текучей среды с получением первого потока испаренной рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом; (b) первый детандер, выполненный с возможностью приема первого потока испаренной рабочей текучей среды с получением из него механической энергии и расширенного первого потока испаренной рабочей текучей среды; (с) первый теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от расширенного первого потока испаренной рабочей текучей среды, второго потока с отработанным теплом и первой части расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды первому потоку конденсированной рабочей текучей среды с получением второго потока испаренной рабочей текучей среды; (d) второй детандер, выполненный с возможностью приема второго потока испаренной рабочей текучей среды с получением механической энергии и расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды; и (е) второй теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от второй части расширенного испаренного второго потока рабочей текучей среды второму потоку конденсированной рабочей текучей среды с получением потока рабочей текучей среды, имеющего большую энтальпию, чем второй поток конденсированной рабочей текучей среды.
[0005] В альтернативном варианте выполнения настоящее изобретение относится к системе, работающей по циклу Ранкина, содержащей: (а) нагреватель, выполненный с возможностью передачи тепла от первого потока с отработанным теплом первому потоку рабочей текучей среды с получением первого потока испаренной рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом; (b) первый детандер, выполненный с возможностью приема первого потока испаренной рабочей текучей среды с получением механической энергии и расширенного первого потока испаренной рабочей текучей среды; (с) первый теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от расширенного первого потока испаренной рабочей текучей среды, второго потока с отработанным теплом и первой части расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды первому потоку конденсированной рабочей текучей среды с получением второго потока испаренной рабочей текучей среды, обедненного теплом потока с отработанным теплом и первого обедненного теплом потока рабочей текучей среды; (d) второй детандер, выполненный с возможностью приема второго потока испаренной рабочей текучей среды с получением механической энергии и расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды; (е) второй теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от второй части расширенного испаренного второго потока рабочей текучей среды второму потоку конденсированной рабочей текучей среды с получением потока рабочей текучей среды, имеющего большую энтальпию, чем второй поток конденсированной рабочей текучей среды, и второго обедненного теплом потока рабочей текучей среды; (f) узел объединения потоков рабочей текучей среды, выполненный с возможностью объединения первого обедненного теплом потока рабочей текучей среды со вторым обедненным теплом потоком рабочей текучей среды с получением объединенного обедненного теплом потока рабочей текучей среды; (g) конденсатор, выполненный с возможностью получения объединенного обедненного теплом рабочей текучей среды с получением первого объединенного потока конденсированной рабочей текучей среды; (h) насос рабочей текучей среды, выполненный с возможностью сжатия первого объединенного потока конденсированной рабочей текучей среды с получением, тем самым, второго объединенного потока конденсированной рабочей текучей среды; и (i) по меньшей мере один разветвитель потока рабочей текучей среды, выполненный с возможностью разделения второго объединенного потока конденсированной рабочей текучей среды на по меньшей мере два потока конденсированной рабочей текучей среды.
[0006] В еще одном варианте выполнения настоящее изобретение относится к способу рекуперации тепловой энергии с использованием системы, работающей по циклу Ранкина, включающему: (а) передачу тепла от первого потока с отработанным теплом первому потоку рабочей текучей среды с получением, тем самым, первого потока испаренной рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом; (b) расширение первого потока испаренной рабочей текучей среды с получением, тем самым, механической энергии и расширенного первого потока испаренной рабочей текучей среды; (с) передачу тепла от расширенного первого потока испаренной рабочей текучей среды, второго потока с отработанным теплом и первой части расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды первому потоку конденсированной рабочей текучей среды с получением, тем самым, второго потока испаренной рабочей текучей среды, обедненного теплом потока с отработанным тепло и первого обедненного теплом потока рабочей текучей среды; (d) расширение второго потока испаренной рабочей текучей среды с получением, тем самым, механической энергии и расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды; (е) передачу тепла от второй части расширенного потока испаренной рабочей текучей среды второму потоку конденсированной рабочей текучей среды с получением, тем самым, потока рабочей текучей среды, имеющего большую энтальпию, чем второй поток конденсированной рабочей текучей среды, и второго обедненного теплом потока рабочей текучей среды.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0007] Различные признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые символы обозначают одинаковые элементы на всех чертежах. Если не указано иное, то представленные здесь чертежи предназначены для иллюстрации основных существенных признаков изобретения. Эти существенные признаки изобретения, как полагают, применимы в различных системах, содержащих один или несколько вариантов выполнения настоящего изобретения. Таким образом, чертежи не включает все обычные признаки, известные средним специалистам в данной области техники, которые могут потребоваться для практической реализации изобретения.
[0008] Фиг. 1 изображает первый вариант выполнения изобретения;
[0009] Фиг. 2 изображает второй вариант выполнения изобретения;
[0010] Фиг. 3 изображает третий вариант выполнения изобретения;
[0011] Фиг. 4 изображает четвертый вариант выполнения изобретения;
[0012] Фиг. 5 изображает пятый вариант выполнения изобретения;
[0013] Фиг. 6 изображает шестой вариант выполнения изобретения; и
[0014] Фиг. 7 изображает альтернативно выполненную систему, работающую по циклу Ранкина.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0015] В последующем описании и формуле изобретения, которые следуют далее, ссылки будут сделаны на ряд терминов, которые должны быть определены как имеющие следующие значения.
[0016] Формы единственного числа включают ссылки на множественное число, если из контекста явным образом не следует иное.
[0017] «Необязательный» или «необязательно» означает, что впоследствии описанное событие или обстоятельство может произойти, а может и не произойти, и что описание включает случаи, когда событие происходит, и случаи, когда этого не происходит.
[0018] Приближенный язык, используемый в описании и в формуле изобретения, может быть применен для модификации любого количественное представления, которое может варьироваться, не приводя к изменению своей основной функции, с которой она связана. Соответственно, значение, модифицированное термином или терминами, такими как «приблизительно» и «по существу», не должно быть ограничено точным указанным значением. По меньшей мере в некоторых случаях приближенный язык может соответствовать точности прибора для измерения значение. Здесь и далее в описании и в формуле изобретения, ограничения диапазона могут быть объединены и/или переставлены, причем такие диапазоны определены и включают все поддиапазоны, содержащиеся в них, если из контекста или языка явным образом не следует иное.
[0019] В настоящем описании выражение «выполнен с возможностью» описывает физическое расположение двух или большего количества элементов системы с циклом Ранкина, необходимых для достижения конкретного результата. Таким образом, выражение «выполнен с возможностью» может быть использовано взаимозаменяемо с выражением «расположен таким образом, что», при этом специалисты в данной области техники, прочитав это описание, оценят различные расположения элементов системы с циклом Ранкина, с учетом характера указанного достигаемого результата. Выражение «выполненный с возможностью размещения» со ссылкой на рабочую текучую среду системы с циклом Ранкина, означает, что система с циклом Ранкина изготовлена из элементов, которые при объединении могут безопасным образом вмещать рабочую текучую среду в процессе работы.
[0020] Как уже отмечалось ранее, в одном варианте выполнения настоящее изобретение обеспечивает систему с циклом Ранкина, используемую для получения энергии от источников отработанного тепла, например теплового потока, содержащего поток выхлопного газа из турбины сгорания. Система с циклом Ранкина преобразует по меньшей мере часть тепловой энергии, имеющейся в источнике отработанного тепла, в механическую энергию, которая может быть использована различными способами. Например, механическая энергия, произведенная из отработанного тепла, может быть использована для приведения в действие генератора, генератора переменного тока или другого подходящего устройства, способного преобразовывать механическую энергию в электрическую энергию. В одном или нескольких вариантах выполнения система с циклом Ранкина, обеспечиваемая настоящим изобретением, содержит несколько устройств, выполненных с возможностью преобразования механической энергии, вырабатываемой системой с циклом Ранкина, в электрическую энергию, например, систему с циклом Ранкина, содержащую два или большее количество генераторов, или систему с циклом Ранкина, содержащую генератор и генератор переменного тока. В альтернативном варианте выполнения система с циклом Ранкина, обеспечиваемая настоящим изобретением, преобразует скрытую теплоту, содержащуюся в рабочей текучей среде, в механическую энергию, и использует по меньшей мере часть производимой механической энергии для питания элементов системы, например, насоса, используемого для сжатия рабочей текучей среды.
[0021] В одном или нескольких вариантах выполнения система с циклом Ранкина, обеспечиваемая настоящим изобретением, содержит нагреватель, выполненный с возможностью передачи тепла от первого потока с отработанным теплом первому потоку рабочей текучей среды с получением первого потока испаренной рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом. Поток с отработанным теплом может представлять собой любой газ, жидкость, псевдоожиженные твердые частицы или многофазную текучую среду, содержащие отработанное тепло, из которых тепло может быть рекуперировано. Как используется в настоящем документе, термин «нагреватель» описывает устройство, которое приводит источник отработанного тепла, такой как поток с отработанным теплом, в тепловой контакт с рабочей текучей средой системы с циклом Ранкина, так что тепло передается от источника отработанного тепла рабочей текучей среде без приведения источника отработанного тепла в непосредственный контакт с рабочей текучей средой, т.е. источник отработанного тепла не смешивается с рабочей текучей средой. Такие нагреватели являются коммерчески доступными и известны специалистам в данной области техники. Например, нагреватель может представлять собой канал, через который может поступать поток с отработанным теплом, как, например, раскрыто в заявке на патент США №20110120129 А1, поданной 24 ноября 2009 года, и которая включена в настоящий документ во всей своей полноте в качестве ссылки. Рабочая текучая среда может быть приведена в тепловой контакт с потоком, содержащим отработанное тепло, с помощью трубки, расположенной внутри канала, и обеспечивающей проток, через который пропускается рабочая текучая среда без непосредственного контакта с потоком, содержащим отработанное тепло. Протекающая рабочая текучая среда поступает в трубку внутри канала при первой температуре рабочей текучей среды, получает тепло от потока с отработанным теплом, протекающего через канал, и выходит из трубки в канале при второй температуре рабочей текучей среды, которая выше, чем первая рабочая температура текучей среды. Поток с отработанным теплом входит в канал при первой температуре потока с отработанным теплом и, передав по меньшей мере часть своей тепловой энергии рабочей текучей среде, выходит при второй температуре потока с отработанным теплом, которая ниже, чем первая температура потока с отработанным теплом.
[0022] В настоящем описании термин «нагреватель» предназначен для устройств, которые выполнены с возможностью передачи тепла от источника отработанного тепла, такого поток с отработанным теплом, рабочей текучей среде, а не предназначены для теплообмена между первым потоком рабочей текучей среды и вторым потоком рабочей текучей среды. Нагреватели в настоящем документе отличаются от теплообменников, которые выполнены с возможностью осуществления теплообмена между первым потоком рабочей текучей среды и вторым потоком рабочей текучей среды. Это различие показано на Фиг. 5 настоящей заявки, на котором нагреватели 32 и 33 передают тепло от потока с отработанным теплом, соответственно, потоков 16 и 18 с отработанным теплом, соответственно, потокам 20 и 27 рабочей текучей среды. Специалистам будет понятно, что пронумерованные как 36 и 37 элементы системы, показанные на Фиг. 5, и пронумерованный как 38 элемент системы, показанный на Фиг. 6, выполнены с возможностью теплообмена между первым потоком рабочей текучей среды и вторым потоком рабочей текучей среды и квалифицируются как теплообменники, в соответствии с определением в настоящем документе, а не рассматриваются как «нагреватели», в соответствии с определением в настоящем документе, и это при том, что теплообменник 36 выполнен с возможностью передачи тепла и как от потока 19 с отработанным теплом (Фиг. 5 и Фиг. 6), так и от расширенного первого потока 22 испаренной рабочей текучей среды первому потоку 24 конденсированной рабочей текучей среды.
[0023] Подходящие нагреватели, которые могут использоваться в соответствии с одним или несколькими вариантами выполнения изобретения, включают канальные нагреватели, как уже отмечалось, нагреватели с псевдоожиженным слоем, кожухотрубные нагреватели, пластинчатые нагреватели, ребристые пластинчатые нагреватели и ребристые трубчатые нагреватели.
[0024] Подходящие теплообменники, которые могут быть использованы в соответствии с одним или несколькими вариантами выполнения изобретения, включают кожухотрубные теплообменники, печатные теплообменники, ребристые пластинчатые теплообменники и формованные пластинчатые теплообменники. В одном или нескольких вариантах выполнения настоящего изобретения система с циклом Ранкина содержит по меньшей мере один печатный теплообменник.
[0025] Рабочая текучая среда, используемая в соответствии с одним или несколькими вариантами выполнения изобретения, может представлять собой любую рабочую текучую среду, пригодную для использования в системе с циклом Ранкина, например, диоксид углерода. Дополнительные подходящие рабочие текучие среды включают воду, азот, углеводороды, такие как циклопентан, органические галогенные соединения и стабильные неорганические текучие среды, таких как SF6. В одном варианте выполнения в качестве рабочей текучей среды используют диоксид углерода, который в одном или нескольких местах в системе с циклом Ранкина может находиться в сверхкритическом состоянии.
[0026] Несмотря на то, что система с циклом Ранкина представляет собой по существу замкнутый контур, в котором рабочая текучая среда по-разному нагревается, расширяется, конденсируется и сжимается, полезно рассматривать рабочую текучую среду как составленную из различных потоков рабочей текучей среды в качестве средства определения общей конфигурации системы с циклом Ранкина. Таким образом, первый поток рабочей текучей среды поступает в нагреватель, где он собирает отработанное тепло от источника отработанного тепла и превращается из первого потока рабочей текучей среды в первый поток испаренной рабочей текучей среды.
[0027] Выражение «испаренная рабочая текучая среда» при применении к рабочей текучей среде с высокой летучестью, такой как диоксид углерода, который имеет температуру кипения -56°С при 518 кПа, просто означает рабочую текучую среду в газообразном состоянии, которая горячее, чем она была до прохождения через нагреватель или теплообменник. Из этого следует, что термин «испаренный», используемый в настоящем документе, не обязательно означает преобразование рабочей текучей среды из жидкого состояния в газообразное состояние. Испаренный поток рабочей текучей среды может находиться в сверхкритическом состоянии, когда производится путем пропускания через нагреватель и/или теплообменник системы с циклом Ранкина, предусмотренным настоящим изобретением.
[0028] Подобным же образом, термин «конденсированный», когда применяется к рабочей текучей среды, не должен означать рабочую текучую среду в жидком состоянии. В контексте рабочей текучей среды, такой как диоксид углерода, конденсированная рабочая текучая среда просто означает поток рабочей текучей среды, который был пропущен через конденсатор, иногда называемым в настоящем документе как конденсатор рабочей текучей среды. Таким образом, термин «конденсированная рабочая текучая среда» может, в некоторых вариантах выполнения, на самом деле относится к рабочей текучей среды в газообразном состоянии или в сверхкритическом состоянии. Подходящие конденсирующие или охлаждающие устройства, которые могут быть использованы в соответствии с одним или несколькими вариантами выполнения изобретения, включают ребристые трубчатые конденсаторы и ребристые пластинчатые конденсаторы / охладители. В одном или нескольких вариантах выполнения настоящее изобретение предоставляет систему с циклом Ранкина, содержащую один единственный конденсатор рабочей текучей среды. В альтернативном наборе вариантов выполнения настоящее изобретение предоставляет систему с циклом Ранкина, содержащую несколько конденсаторов рабочей текучей среды.
[0029] Термин «расширенный», применительно к рабочей текучей среде, описывает состояние потока рабочей текучей среды после его прохождение через детандер. Как будет понятно специалистам в данной области техники, некоторая часть энергии, содержащейся в испаренной рабочей текучей среде, проходящей через детандер, преобразуется в механическую энергию. Подходящие расширители, которые могут быть использованы в соответствии с одним или несколькими вариантами выполнения изобретения, включают расширители аксиального и радиального типа.
[0030] В одном или нескольких вариантах выполнения система с циклом Ранкина, предусмотренная настоящим изобретением, дополнительно содержит устройство, выполненное для преобразования механической энергии в электрическую энергию, такое как генератор или генератор переменного тока, который может приводиться в действие с помощью механической энергии, полученной в детандере. В одном или нескольких альтернативных вариантах выполнения система с циклом Ранкина содержит несколько устройств, выполненных с возможностью преобразования механической энергии, произведенной в детандере, в электроэнергию. Для соединения детандеров с генераторами / генераторами переменного тока могут быть использованы редукторы. Кроме того, для регулирования электрического тока, созданного генераторами / генераторами переменного тока, могут быть использованы трансформаторы и преобразователи.
[0031] Обратимся теперь к чертежам, которые представляют существенные признаки систем, работающих по циклу Ранкина, выполненных в соответствии с настоящим изобретением. Различные линии потока указывают направление потоков, содержащих отработанное тепло, и потоков рабочей текучей среды через различные элементы системы, работающей по циклу Ранкина. Как будет понятно специалистам в данной области техники, отработанное тепло, содержащие потоки и потоки рабочей текучей среды, надлежащим образом ограничены в системе с циклом Ранкина. Так, например, каждая из линий, указывающая направление протекания потока рабочей текучей среды, представляет собой канал, встроенный в систему с циклом Ранкина. Аналогичным образом, крупные стрелки, указывающие протекание потока с отработанным теплом, предназначены для обозначения потоков, текущих в соответствующих каналах (не показаны). В системах с циклом Ранкина, выполненных с возможностью использования в качестве рабочей текучей среды диоксида углерода, каналы и оборудования могут быть выбраны такими, чтобы безопасным образом использовать сверхкритический диоксид углерода с помощью элементов системы с циклом Ранкина, известных в данной области техники.
[0032] На Фиг. 1 представлены ключевые элементы системы 10, работающей по циклу Ранкина, предложенной в настоящем изобретении. В изображенном варианте выполнения первый поток 20 рабочей текучей среды вводят в нагреватель 32, где он входит в тепловой контакт с первым потоком 16 с отработанным теплом. Первый поток 20 получает тепло от более горячего потока 16 с отработанным теплом и преобразуется при прохождении через нагреватель в первый поток 21 испаренной рабочей текучей среды, который затем поступает в первый детандер 34. Первый поток 16 с отработанным теплом аналогичным образом преобразуется во второй поток 17 с отработанным теплом с меньшей энергией. По меньшей мере часть энергии, содержащейся в первом потоке 21 испаренной рабочей текучей среды, преобразуется в механическую энергию в детандере. Расширенный первый поток 22 испаренной рабочей текучей среды, который выходит из первого детандера, второй поток 17 с отработанным теплом и первая часть 14 расширенного второго потока 26 испаренной рабочей текучей среды затем вводят по отдельности (без их физического смешивания вместе) в первый теплообменник 36, где остаточное тепло от расширенного первого потока 22 испаренной рабочей текучей среды, потока 14 рабочей текучей среды и второго потока 17 с отработанным теплом передается первому потоку 24 конденсированной рабочей текучей среды, полученной в другом месте системы 10. Расширенный первый поток 22 испаренной рабочей текучей среды, первая часть 14 расширенного второго потока 26 испаренной рабочей текучей среды и второй поток 17 с отработанным теплом превращаются в теплообменнике 36, соответственно, в первые обедненные теплом потоки 52 и 15 текучей среды и в обедненный теплом второй поток 18 с отработанным теплом. В изображенном варианте выполнения обедненные теплом потоки 15 и 52 рабочей текучей среды объединяют в узле 49 объединения потоков рабочей текучей среды с получением первого обедненного теплом потока 57 рабочей текучей среды. В альтернативном варианте выполнения потоки 22 и 14 рабочей текучей среды объединяют выше по потоку или в первом теплообменнике 36 и выпускают оттуда непосредственно в качестве первого обедненного теплом потока 57 рабочей текучей среды.
[0033] Как показано на Фиг. 1, первый поток 24 конденсированной рабочей текучей среды, приняв тепло от второго потока 17 с отработанным теплом и потоков 22 и 14 рабочей текучей среды, преобразуется в теплообменнике 36 во второй поток 25 испаренной рабочей текучей среды. В одном или нескольких вариантах выполнения второй поток 25 испаренной рабочей текучей среды характеризуется более низкой температурой, чем первый поток 21 испаренной рабочей текучей среды. Второй поток 25 испаренной рабочей текучей среды затем поступает во второй детандер 35 с получением механической энергии и превращается в расширенный второй поток 26 испаренной рабочей текучей среды. Поток 26 рабочей текучей среды преобразуется разветвителем 48 потока рабочей текучей среды на первую часть 14 и вторую часть расширенного второго потока 26 испаренной рабочей текучей среды. Второй теплообменник 37 выполнен с возможностью приема второй части 12 расширенного второго потока 26 испаренной рабочей текучей среды, где остаточное тепло, содержащееся в потоке 12 рабочей текучей среды, передается второму потоку 28 конденсированной рабочей текучей среды, полученной в другом месте системы с циклом Ранкина. Второй поток 28 конденсированной рабочей текучей среды преобразуется в поток 29 рабочей текучей среды, имеющий большую энтальпию, чем второй поток 28 конденсированной рабочей текучей среды. Вторая часть 12 расширенного второго потока 26 испаренной рабочей текучей среды преобразуется во втором теплообменнике 37 во второй обедненный теплом поток 56 рабочей текучей среды. В одном или нескольких вариантах выполнения настоящего изобретения первый поток 24 конденсированной рабочей текучей среды и второй поток 28 конденсированной рабочей текучей среды получают из общего потока конденсированной рабочей текучей среды, произведенного в системе с циклом Ранкина.
[0034] На Фиг. 2 показана система 10, предложенная настоящим изобретением, которая выполнена как на Фиг. 1, но с добавлением генератора 42, выполненного с возможностью использования механической энергии, производимой одним или обоими детандерами 34 и 35.
[0035] На Фиг. 3 показана предложенная система 10, как показано на Фиг. 1 и Фиг. 2, но с добавлением генератора 42, механически соединенного с обоими детандерами 34 и 35 с помощью общего приводного вала 46. Кроме того, система, изображенная на Фиг. 3, содержит канальный нагреватель 44, выполненный с возможностью повышения температуры второго потока 17 отработанного газа. Таким образом, второй поток 17 отработанного газа преобразуется в нагревателе 44 канала в более горячий второй поток 19 отработанного газа, иногда называемого в настоящем документе как термически улучшенных второй поток 19 отработанного газа. Наличие канального нагревателя обеспечивает дополнительную гибкость при использования системы с циклом Ранкина. Например, нагреватель канала обеспечивает возможность повышения температуры потока до тех пор, пока она не станет равна температуре второго потока, с которым он объединяется ниже по потоку от нагревателя. Настройка температуры потока, таким образом, сводит к минимуму потери энергии из-за объединения двух или большего количества потоков, имеющих разные температуры.
[0036] На Фиг. 4 показана предложенная система 10, как показано на Фиг. 1, и дополнительно иллюстрируется объединение обедненных теплом потоков 57 и 56 в объединенный обедненный теплом поток 58, который преобразуется в первый и второй потоки 24 и 28 конденсированной рабочей текучей среды. Таким образом, обедненные теплом потоки 57 и 56 объединяются в узле 49 объединения потоков рабочей текучей среды, чтобы обеспечить объединенный поток 58 рабочей текучей среды, который, под действием конденсатора / охладителя 60 преобразуется в первый объединенный поток 61 конденсированной рабочей текучей среды, который сжимается насосом 62 рабочей текучей среды, чтобы обеспечить второй объединенный поток 64 конденсированной рабочей текучей среды. Поток 64 рабочей текучей среды затем подается в разветвитель 48 потока рабочей текучей среды, который преобразует поток 64 в первый поток 24 конденсированной рабочей текучей среды и второй поток 28 конденсированной рабочей текучей среды.
[0037] На Фиг. 5 показана предложенная система 10, которая содержит элементы, общие с вариантами выполнения, показанными на Фиг. 3 и Фиг. 4, но дополнительно содержит второй нагреватель 33, который используется для захвата дополнительного тепла, не захваченного тепловым контактом между термически улучшенным вторым потоком 19 с отработанным теплом и первым потоком 24 конденсированной рабочей текучей среды в первом теплообменнике 36. В изображенном варианте выполнения первый поток 20 рабочей среды (который является тем же самым потоком, что и поток 29 рабочей текучей среды, поскольку нет никакого мешающего активного преобразования) термически контактирует с первым потоком 16 отработанных газов в нагревателе 32, с получением первого потока 21 испаренного рабочей текучей среды и второго потока 17 отработанного газа. Канальный нагреватель 44 преобразует второй поток 17 отработанного газа в термически улучшенный второй поток 19 отработанного газа перед его подачей в первый теплообменник 36. Первый поток 21 испаренной рабочей текучей среды расширяется в первом детандере 34, который соединен общим приводным валом 46 как со вторым детандером 35, так и с генератором 42. Как и в вариантах выполнения, показанных на Фиг. 3 и Фиг. 4, расширенный поток 22 рабочей текучей среды и первую часть 14 расширенного потока 26 вводят в первый теплообменник 36, где он отдает тепло первому потоку 24 конденсированной рабочей текучей среды, с получением второго потока 25 испаренной рабочей текучей среды и первых обедненных теплом потоков 52 и 15 рабочей текучей среды, которые объединяются в узле 49 объединения потоков рабочей текучей среды с получением объединенного обедненного теплом потока 57 рабочей текучей среды, иногда в настоящем документе называемого «первым объединенным обедненным теплом потоком 57 рабочей текучей среды». В изображенном варианте выполнения первый поток 24 конденсированной рабочей текучей среды и второй поток 28 конденсированной рабочей текучей среды получают из потока 64 конденсированной рабочей текучей среды следующим образом. Поток 64 конденсированной рабочей текучей среды подают в первый разветвитель 48 потока рабочей текучей среды, который преобразует поток 64 в поток 28 конденсированной рабочей текучей среды и промежуточный поток 70 конденсированной рабочей текучей среды, иногда называемый в настоящем документе третьим конденсированным потоком 70 рабочей текучей среды, который впоследствии разделяется во втором разветвителе 48 потока рабочей текучей среды на первый поток 24 конденсированной рабочей текучей среды и четвертый поток 72 конденсированной рабочей текучей среды. Поток 72 конденсированной рабочей текучей среды поступает во второй нагреватель 33, где он получает тепло от обедненного теплом второго потока 18 с отработанным теплом и преобразуется в третий поток 73 испаренной рабочей текучей среды. Обедненный теплом поток 18 дополнительно охлаждают путем его пропускания через нагреватель 33, и выпускают из нагревателя как еще больше обеденный теплом поток 18а. Второй поток 25 испаренной рабочей текучей среды и третий поток 73 испаренной рабочей текучей среды объединяют в узле 49 объединения потоков рабочей текучей среды с получением объединенного потока 74 испаренной рабочей текучей среды, который затем вводят во второй детандер 35.
[0038] На Фиг. 5 показано, что расширенный второй поток 26 испаренной рабочей текучей среды вводят во второй теплообменник 37, где он передает тепло второму потоку 28 конденсированной рабочей текучей среды, сам будучи произведенным из объединенного потока 64 конденсированной рабочей текучей среды в разветвителе 48 потока рабочей текучей среды. В изображенном варианте выполнения второй поток 28 конденсированной рабочей текучей среды преобразуют в поток 29 рабочей текучей среды, который больше активно не преобразуют до его поступления в нагреватель 32 в качестве первого потока 20 рабочей текучей среды. Как используется в настоящем документе, термин «активно преобразуют» относится к тому, что поток с отработанным теплом или поток рабочей текучей среды подвергают этапу процесса, на котором его разделяют на два или большее количество потоков, объединенных с одним или несколькими потоками, нагретыми, испаренными, расширенными, конденсированными, сжатыми, охлажденными, или подвергнутыми некоторым комбинациям из двух или нескольких из указанных выше операций преобразования. Передав тепло второму потоку 28 конденсированной рабочей текучей среды, поток 12 рабочей текучей среды выходит из второго теплообменника 37 в качестве второго обедненного теплом потока 56 рабочей текучей среды.
[0039] Фиг. 6 представляет собой предложенную систему с циклом Ранкина, как изображено на Фиг. 5, но дополнительно содержащую третий теплообменник 38, который используется для захвата остаточного тепла, присутствующего в первом обедненном теплом потоке 57 рабочей текучей среды. В изображенном варианте выполнения обедненный теплом поток 57 подают в клапан 80, который может быть приведен в действие, чтобы обеспечивать возможность прохождения всего потока 57 рабочей текучей среды, части потока 57 рабочей текучей среды или предотвращать прохождение потока 57 рабочей текучей среды через третий теплообменник 38. Второй клапан 82 может приводиться в действие, чтобы обеспечивать возможность прохождения только еще больше обедненного теплом потока 57а рабочей текучей среды, обеспечивать возможность прохождения комбинации потоков 57 и 57а, или обеспечивать возможность прохождения только потока 57. Для удобства, поток рабочей текучей среды на выходе из клапана 82, но выше по потоку от узла 49 объединения потоков рабочей текучей среды упоминается как поток 57/57а.
[0040] Различные элементы системы хорошо известны специалистам, например, разветвители потока рабочей текучей среды, узлы объединения потоков рабочей текучей среды, насосы рабочей текучей среды и конденсаторы рабочей текучей среды, при этом все они являются коммерчески доступными.
[0041] В дополнение к созданию системы с циклом Ранкина, настоящее изобретение относится к способу рекуперации тепловой энергии с использованием системы с циклом Ранкина. Один или несколько вариантов выполнения способа проиллюстрированы на Фиг. 1-6. Таким образом, в одном варианте выполнения способ включает (а) передачу тепла от первого потока 16 с отработанным теплом первому потоку 20 рабочей текучей среды с получением, тем самым, первого потока 21 испаренной рабочей текучей среды и второго потока 17 с отработанным теплом; (b) расширение первого потока испаренной рабочей текучей среды с получением, тем самым, механической энергии и расширенного первого потока 22 испаренной рабочей текучей среды; (с) передачу тепла от расширенного первого потока 22 испаренной рабочей текучей среды, второго потока 17 с отработанным теплом и первой части 14 расширенного второго потока 26 испаренной рабочей текучей среды первому потоку 24 конденсированной рабочей текучей среды с получением, тем самым, второго потока 25 испаренной рабочей текучей среды, обедненного теплом второго потока 18 с отработанным теплом и первого обедненного теплом потока 57 рабочей текучей среды; (d) расширение второго потока 25 испаренной рабочей текучей среды с получением, тем самым, механической энергии и расширенного второго потока 26 испаренной рабочей текучей среды; и (е) передачу тепла от второй части 12 расширенного второго потока 26 испаренной рабочей текучей среды второму потоку 28 конденсированной рабочей текучей среды с получением, тем самым, потока 29 рабочей текучей среды, имеющего большую энтальпию, чем второй поток 28 конденсированной рабочей текучей среды, и второго обедненного теплом потока 56 рабочей текучей среды.
[0042] В одном или нескольких вариантах выполнения способ, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, дополнительно включает этап (f): объединения первого обедненного теплом потока 57 рабочей текучей среды со вторым обедненным теплом потоком 56 рабочей текучей среды с получением из него объединенного обедненного теплом потока 58 рабочей текучей среды.
[0043] В одном или нескольких вариантах выполнения способ, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, дополнительно включает этап (g): конденсации объединенного обедненного теплом потока 58 рабочей текучей среды с получением из него первого объединенного обедненного теплом потока 61 конденсированной рабочей текучей среды.
[0044] В одном или нескольких вариантах выполнения способ, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, дополнительно включает этап (h): сжатия первого объединенного обедненного теплом потока 61 конденсированной рабочей текучей среды с получением, тем самым, второго объединенного обедненного теплом потока 64 конденсированной рабочей текучей среды.
[0045] В одном или нескольких вариантах выполнения способ, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, дополнительно включает этап (i): разделения второго объединенного обедненного теплом потока 64 конденсированной рабочей текучей среды с получением, тем самым, по меньшей мере двух потоков конденсированной рабочей текучей среды.
[0046] В одном или нескольких вариантах выполнения способ, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, использует диоксид углерода в качестве рабочей текучей среды, причем диоксид углерода находится в сверхкритическом состоянии в течение по меньшей мере части по меньшей мере одного этапа способа.
[0047] В одном или нескольких вариантах выполнения способы и системы, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы для захвата и использования тепла от теплового потока с отработанным теплом, который является потоком отработанных газов, производимым турбиной внутреннего сгорания.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
[0048] Система с циклом Ранкина лабораторного масштаба была построена и испытана в целях демонстрации как работоспособности системы с циклом Ранкина на диоксиде углерода в сверхкритическом состоянии, так и проверки характеристик отдельных элементов системы с циклом Ранкина, предложенных производителями, например, эффективности печатных теплообменников. Экспериментальная система с циклом Ранкина была выполнена, как показано на Фиг. 4, за исключением того, что первый детандер 34 и второй детандер 35 были заменены расширительными клапанами, а поток 61 был разделен и отправлен в первый насос рабочей текучей среды и второй насос рабочей текучей среды, чтобы получить, соответственно, первый поток 24 конденсированной рабочей текучей среды и второй поток 28 конденсированной рабочей текучей среды. Кроме того, система с циклом Ранкина не используют первый поток 16 с отработанным теплом и полагается, вместо этого, на электрические нагревательные элементы для нагрева первого потока 20 рабочей текучей среды, при этом поток 26 рабочей текучей среды не был разделен в разветвителе 48 потока рабочей текучей среды, а соединялся непосредственно со вторым теплообменником 37. Рабочая текучая среда представляла собой диоксид углерода. Возрастающая эффективность передачи тепла либо от второго потока 17 с отработанным теплом, либо от термически улучшенного второго потока 19 с отработанным теплом, первому теплообменнику 36 может быть аппроксимирована добавлением нагревательных элементов к теплообменнику 36. Экспериментальная система обеспечивает базу для дополнительных исследований в области компьютерного моделирования, как описано ниже. В частности, данные, полученные в эксперименте, могли быть использованы для подтверждения и/или улучшения предсказанной производительности вариантов выполнения настоящего изобретения.
[0049] Были использованы две модели программного обеспечения для прогнозирования эффективности систем с циклом Ранкина, выполненных в соответствии с настоящим изобретением. Первая из этих моделей программного обеспечения «EES» (Engineering Equation Solver), доступная от компании F-Chart Software (Мэдисон, штат Висконсин, США), представляет собой вычислительную систему на основе уравнения, которая обеспечивает возможность интеллектуальной оптимизации условий эксплуатации системы с циклом Ранкина, о чем свидетельствует точки состояния системы для лучшей производительности. Дальнейшие идеи о том, как лучше работать с системой с циклом Ранкина, были получены с использованием программы Aspen HYSYS, системой моделирования комплексных процессов доступной от компании AspenTech.
[0050] Система с циклом Ранкина, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, как изображено на Фиг. 4, была рассчитана (Пример 1) с помощью модели программного обеспечения EES, используя уравнение состояния Spann-Wagner для диоксида углерода. Система с циклом Ранкина в Примере 1 сравнивалась с тремя другими системами с циклом Ранкина. Первая (Сравнительный Пример 1) представляет собой простую систему с циклом Ранкина, содержащую один единственный детандер и один теплообменник, но масштабированная соответствующим образом, так чтобы могло быть выполнено правомерное сравнение с Примером 1 и Сравнительными Примерами 2 и 3. Второе сравнение (Сравнительный Пример 2) было сделано с системой с циклом Ранкина, выполненной как изображено на Фиг. 7. Первое принципиальное отличие между системой с циклом Ранкина в Примере 1 и системой с циклом Ранкина в Сравнительном Примере 2 заключается в том, что в Сравнительном Примере 2 второй объединенный поток 64 рабочей текучей среды подавался во второй теплообменник 37, а затем поток 29 рабочей текучей среды, выходящий из второго теплообменника 37, преобразовывался разветвителем 48 потока рабочей текучей среды в первый поток 20 рабочей текучей среды и первый поток 24 конденсированной рабочей текучей среды. Второе принципиальное отличие между системой с циклом Ранкина в Примере 1 и системой с циклом Ранкина в Сравнительном Примере 2 заключается в том, что расширенный второй поток 26 испаренной рабочей текучей среды не был разделен на первую и вторую части 14 и 12 в Сравнительном Примере 2, напротив, расширенный второй поток 26 испаренной рабочей текучей среды без промежуточного преобразования подавался во второй теплообменник 37. Третье сравнение (Сравнительный Пример 3) было выполнено как на Фиг. 4, с тем исключением, что никакого второго потока с отработанным теплом не было направлено к первому теплообменнику 36 и, кроме того, никакой первой части 14 расширенного второго потока 26 испаренной рабочей текучей среды не направлялось к первому теплообменнику 36, при этом первый обедненный теплом поток 57 рабочей текучей среды выходил из первого теплообменника 36 в виде единого неразделенного потока, и весь полный поток 26 рабочей текучей среды направлялся во второй теплообменник 37. Данные, представленные в Таблице 1, иллюстрируют преимущества системы с циклом Ранкина, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, относительно альтернативных конфигураций системы с циклом Ранкина.
[0051] Системы с циклом Ранкина Примера 1 и Сравнительных Примеров 1-3 были смоделированы в соответствии с набором шестнадцати различных стационарных состояний, причем каждое стационарное состояние характеризуется низкой температурой рабочей текучей среды CO2, которая изменяется от приблизительно 10°С в первом стационарном состоянии до приблизительно 50°С в шестнадцатом стационарном состоянии. Предполагаемая эффективность систем с циклом Ранкина зависит от температуры окружающей среды, которая также была и минимально допустимой температурой для потока с отработанным теплом, когда он выходил из системы с температурой приблизительно 130°С. Этот нижний температурный предел соответствует типичным принципам конструкций для рекуперации отработанного тепла от отработанных потоков двигателей внутреннего сгорания, таких как газовые турбины, чтобы предотвратить конденсацию коррозионного кислого газа в выхлопном канале. Выходная мощность модельных систем с циклом Ранкина также может быть рассчитана с помощью экспериментально измеренных точек состояния с помощью системы с циклом Ранкина лабораторного масштаба, в качестве входных данных для компьютерного симулятора. Выходная мощность каждой из исследуемых систем с циклом Ранкина монотонно падала, когда самая низкая температура рабочей текучей среды СО2 системы увеличивалась.
[0052] Данные представлены в Таблице 1 ниже, которая сравнивает выходную мощность системы с циклом Ранкина, выполненной в соответствии с настоящим изобретением (Пример 1), с обычной системой с циклом Ранкина (Сравнительный Пример 1) и двумя альтернативно выполненными системами с циклом Ранкина аналогичной сложности (Сравнительные Примеры 2-3).
Figure 00000001
[0053] Данные, представленные в Таблице 1, показывают значительное улучшение выходной мощности системы с циклом Ранкина, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, относительно базовой, стандартной конфигурации цикла Ранкина (Сравнительный Пример 1) и альтернативно выполненных систем с циклом Ранкина аналогичной сложности (Сравнительные Примеры 2-3).
[0054] Вышеприведенные примеры являются только иллюстративными, служащими для иллюстрации лишь некоторых из признаков изобретения. Прилагаемая формула изобретения предназначена для настолько широкой охраны изобретения, насколько это было задумано и проиллюстрировано в настоящем документе, причем приведенные примеры являются иллюстративными выбранных вариантов выполнения из многообразия всех возможных вариантов выполнения. Соответственно, намерение заявителей заключается в том, что прилагаемая формула изобретения не должна быть ограничена выбором примеров, используемых для иллюстрации признаков настоящего изобретения. Как используется в формуле изобретения, слово «содержит» и его грамматические варианты логически также подразумевают и включают фразы в изменяемой и различной степени, таких как, например, но не ограниченные ими: «состоящий по существу из» и «состоящий из». Где это необходимо, указаны диапазоны, причем эти диапазоны включают все поддиапазоны между ними. Следует ожидать, что изменения в этих диапазонах будут очевидны обычным специалистам в данной области техники, где это не является публично доступным, причем эти изменения, где это возможно, истолкованы как охваченные прилагаемой формулой изобретения. Предполагается также, что прогресс в области науки и техники сделает эквиваленты и замены также возможными, что сейчас не предусмотрено по причине неточности языка, при этом эти изменения также должны быть истолкованы, где это возможно, как охваченные прилагаемой формулой изобретения.

Claims (50)

1. Система, работающая по циклу Ранкина, содержащая:
(a) нагреватель, в котором первый поток с отработанным теплом приводится в тепловой контакт с первым потоком рабочей текучей среды с получением из него первого потока испаренной рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом;
(b) первый детандер, в который вводится первый поток испаренной рабочей текучей среды с получением механической энергии и расширенного первого потока испаренной рабочей текучей среды;
(c) первый теплообменник, в котором расширенный первый поток испаренной рабочей текучей среды и второй поток с отработанным теплом приводятся в тепловой контакт с первым потоком конденсированной рабочей текучей среды с получением из него второго потока испаренной рабочей текучей среды;
(d) второй детандер, в который вводится второй поток испаренной рабочей текучей среды с получением механической энергии и расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды;
(e) первый разветвитель потока рабочей текучей среды, через который пропускается расширенный второй поток испаренной рабочей текучей среды для получения из него первой части расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды и второй части расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды, и
(f) второй теплообменник,
причем первая часть расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды вводится в первый теплообменник и приводится в тепловой контакт с первым потоком конденсированной рабочей текучей среды, и
причем вторая часть расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды вводится во второй теплообменник и приводится в тепловой контакт со вторым потоком конденсированной рабочей текучей среды.
2. Система по п. 1, дополнительно содержащая генератор.
3. Система по п. 2, в которой генератор механически соединен с первым детандером.
4. Система по п. 2, в которой генератор механически соединен со вторым детандером.
5. Система по п. 1, дополнительно содержащая генератор, механически соединенный с первым детандером и вторым детандером.
6. Система по п. 5, дополнительно содержащая общий приводной вал, причем первый детандер и второй детандер имеют указанный общий приводной вал.
7. Система по п. 1, в которой первой рабочей текучей средой является диоксид углерода.
8. Система по п. 1, в которой первый поток испаренной рабочей текучей среды представляет собой диоксид углерода в сверхкритическом состоянии.
9. Система по п. 1, дополнительно содержащая по меньшей мере один канальный нагреватель, выполненный с возможностью нагревания второго потока с отработанным теплом.
10. Система по п. 1, выполненная с возможностью получения первого и второго потоков конденсированной рабочей текучей среды из общего потока конденсированной рабочей текучей среды.
11. Система по п. 1, дополнительно содержащая конденсатор рабочей текучей среды.
12. Система по п. 11, содержащая единственный конденсатор рабочей текучей среды.
13. Система по п. 1, дополнительно содержащая третий теплообменник.
14. Система, работающая по циклу Ранкина, содержащая:
(a) нагреватель, в котором первый поток с отработанным теплом приводится в тепловой контакт с первым потоком рабочей текучей среды с получением из него первого потока испаренной рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом;
(b) первый детандер, в который вводится первый поток испаренной рабочей текучей среды с получением механической энергии и расширенного первого потока испаренной рабочей текучей среды;
(c) первый теплообменник, в котором расширенный первый поток испаренной рабочей текучей среды и второй поток с отработанным теплом приводятся в тепловой контакт с первым потоком конденсированной рабочей текучей среды с получением второго потока испаренной рабочей текучей среды, обедненного теплом потока с отработанным теплом и первого обедненного теплом потока рабочей текучей среды;
(d) второй детандер, в который вводится второй поток испаренной рабочей текучей среды с получением механической энергии и расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды;
(e) первый разветвитель потока рабочей текучей среды, через который пропускается расширенный второй поток испаренной рабочей текучей среды для получения из него первой части расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды и второй части расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды;
(f) второй теплообменник, в котором вторая часть расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды приводится в тепловой контакт со вторым потоком конденсированной рабочей текучей среды с получением из него потока рабочей текучей среды, имеющего большую энтальпию, чем второй поток конденсированной рабочей текучей среды, и второго обедненного теплом потока рабочей текучей среды;
(g) узел объединения потоков рабочей текучей среды, в котором первый обедненный теплом поток рабочей текучей среды объединяется со вторым обедненным теплом потоком рабочей текучей среды с получением объединенного обедненного теплом потока рабочей текучей среды;
(h) конденсатор, в который вводится объединенный обедненный теплом поток рабочей текучей среды с получением первого объединенного потока конденсированной рабочей текучей среды;
(i) насос для рабочей текучей среды, который сжимает первый объединенный поток конденсированной рабочей текучей среды и тем самым обеспечивает получение второго объединенного потока конденсированной рабочей текучей среды; и
(j) второй разветвитель потока рабочей текучей среды, через который пропускается второй объединенный поток конденсированной рабочей текучей среды с получением из него по меньшей мере двух потоков конденсированной рабочей текучей среды,
причем первая часть расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды вводится в первый теплообменник и приводится в тепловой контакт с первым потоком конденсированной рабочей текучей среды.
15. Система по п. 14, в которой второй разветвитель потока рабочей текучей среды обеспечивает первый и второй потоки конденсированной рабочей текучей среды.
16. Система по п. 14, в которой по меньшей мере один из двух потоков конденсированной рабочей текучей среды дальше разделяется перед введением в теплообменник.
17. Система по п. 14, дополнительно содержащая канальный нагреватель, выполненный с возможностью нагрева второго потока с отработанным теплом.
18. Система по п. 17, дополнительно содержащая третий теплообменник.
19. Способ рекуперации тепловой энергии с использованием системы, работающей по циклу Ранкина, включающий:
(a) передачу тепла от первого потока с отработанным теплом первому потоку рабочей текучей среды в первом нагревателе, с получением тем самым первого потока испаренной рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом;
(b) расширение первого потока испаренной рабочей текучей среды в первом детандере, с получением тем самым механической энергии и расширенного первого потока испаренной рабочей текучей среды;
(c) передачу тепла от расширенного первого потока испаренной рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом первому потоку конденсированной рабочей текучей среды в первом теплообменнике, с получением тем самым второго потока испаренной рабочей текучей среды, обедненного теплом второго потока с отработанным теплом и первого обедненного теплом потока рабочей текучей среды;
(d) расширение второго потока испаренной рабочей текучей среды во втором детандере, с получением тем самым механической энергии и расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды;
(e) разветвление расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды в первом разветвителе потока рабочей текучей среды на первую часть расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды и вторую часть расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды,
(f) передачу тепла от второй части расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды во втором теплообменнике второму потоку конденсированной рабочей текучей среды с получением тем самым потока рабочей текучей среды, имеющего большую энтальпию, чем второй поток конденсированной рабочей текучей среды, и второго обедненного теплом потока рабочей текучей среды,
причем первую часть расширенного второго потока испаренной рабочей текучей среды вводят в первый теплообменник и приводят в тепловой контакт с первым потоком конденсированной рабочей текучей среды на этапе (с).
20. Способ по п. 19, в котором дополнительно (g) объединяют первый и второй обедненные теплом потоки рабочей текучей среды с получением тем самым объединенного обедненного теплом потока рабочей текучей среды.
21. Способ по п. 20, в котором дополнительно (h) обеспечивают конденсацию объединенного обедненного теплом потока рабочей текучей среды с получением тем самым первого объединенного потока конденсированной рабочей текучей среды.
22. Способ по п. 21, в котором дополнительно (i) сжимают первый объединенный поток конденсированной рабочей текучей среды с получением тем самым второго объединенного потока конденсированной рабочей текучей среды.
23. Способ по п. 22, в котором дополнительно (j) разделяют второй объединенный поток конденсированной рабочей текучей среды с получением тем самым по меньшей мере двух потоков конденсированной рабочей текучей среды.
24. Способ по п. 19, в котором рабочая текучая среда является диоксидом углерода в сверхкритическом состоянии в течение по меньшей мере части по меньшей мере одного этапа способа.
RU2015149785A 2013-05-30 2014-05-09 Система и способ рекуперации отработанного тепла RU2637776C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/905,897 2013-05-30
US13/905,897 US9587520B2 (en) 2013-05-30 2013-05-30 System and method of waste heat recovery
PCT/US2014/037490 WO2014193629A2 (en) 2013-05-30 2014-05-09 System and method of waste heat recovery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015149785A RU2015149785A (ru) 2017-07-05
RU2637776C2 true RU2637776C2 (ru) 2017-12-07

Family

ID=50980374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015149785A RU2637776C2 (ru) 2013-05-30 2014-05-09 Система и способ рекуперации отработанного тепла

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9587520B2 (ru)
EP (1) EP3004574B1 (ru)
JP (1) JP6416891B2 (ru)
KR (1) KR102162406B1 (ru)
CN (1) CN105247174B (ru)
AU (1) AU2014272021B2 (ru)
BR (1) BR112015028862A2 (ru)
CA (1) CA2912982C (ru)
RU (1) RU2637776C2 (ru)
WO (1) WO2014193629A2 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105443170B (zh) * 2015-06-01 2017-09-01 上海汽轮机厂有限公司 高低温超临界二氧化碳余热利用系统
WO2017217585A1 (ko) 2016-06-15 2017-12-21 두산중공업 주식회사 직접 연소 타입의 초임계 이산화탄소 발전 시스템
KR102043890B1 (ko) * 2016-06-15 2019-11-12 두산중공업 주식회사 직접 연소 타입의 초임계 이산화탄소 발전 시스템
KR101967024B1 (ko) * 2016-06-15 2019-08-13 두산중공업 주식회사 직접 연소 타입의 초임계 이산화탄소 발전 시스템
CN106352317B (zh) * 2016-09-14 2018-06-22 西安热工研究院有限公司 超临界二氧化碳布雷顿和蒸汽朗肯联合循环火力发电系统
CN106287657B (zh) * 2016-09-14 2018-06-22 西安热工研究院有限公司 超临界二氧化碳布雷顿和有机朗肯联合循环火力发电系统
CN106499550A (zh) * 2016-11-28 2017-03-15 哈尔滨工程大学 一种船舶低速柴油机egr冷却器s‑co2循环余热利用系统
US11719141B2 (en) 2020-06-29 2023-08-08 Lummus Technology Llc Recuperative heat exchanger system
CA3188668A1 (en) * 2020-06-29 2022-01-06 Lummus Technology Llc Heat exchanger system
US11821699B2 (en) 2020-06-29 2023-11-21 Lummus Technology Llc Heat exchanger hanger system
IT202000016090A1 (it) * 2020-07-03 2022-01-03 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Sistema di recupero del calore residuo come sistema di emergenza per una macchina per la produzione di energia.

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60138214A (ja) * 1983-12-26 1985-07-22 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ガスタ−ビン複合サイクル発電プラント
DE3616797A1 (de) * 1986-05-17 1987-11-19 Koerting Ag Dampfturbinenanlage
SU1795128A1 (ru) * 1990-01-30 1993-02-15 Andrej V Polupan Энергетическая установка
RU2000449C1 (ru) * 1990-07-18 1993-09-07 Николай Яковлевич Бутаков Многоконтурна энергетическа установка
US20110131996A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Cheng-Chun Lee Latent Heat Recovery Generator System
JP2013057305A (ja) * 2011-09-09 2013-03-28 Saga Univ 蒸気動力サイクルシステム

Family Cites Families (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1632575A (en) 1925-07-07 1927-06-14 Siemens Schuckertwerke Gmbh Arrangement or system for the generation of steam
US2593963A (en) 1950-01-11 1952-04-22 Gen Electric Binary cycle power plant having a high melting point tertiary fluid for indirect heating
US3436911A (en) * 1967-01-04 1969-04-08 Arthur M Squires Apparatus for combined gas-steam-ammonia cycle
US3436912A (en) 1967-01-04 1969-04-08 Arthur M Squires Apparatus for combined steam-ammonia cycle
FR1568271A (ru) 1968-03-25 1969-05-23
HU165034B (ru) 1971-10-27 1974-06-28
US4041709A (en) 1973-06-22 1977-08-16 Vereinigte Edelstahlwerke Aktiengesellschaft Thermal power plants and method of operating a thermal power plant
DE2852076A1 (de) 1977-12-05 1979-06-07 Fiat Spa Anlage zur erzeugung mechanischer energie aus waermequellen unterschiedlicher temperatur
JPS57157004A (en) 1981-03-20 1982-09-28 Toshiba Corp Combined electric power generator
US4573321A (en) 1984-11-06 1986-03-04 Ecoenergy I, Ltd. Power generating cycle
US5535584A (en) 1993-10-19 1996-07-16 California Energy Commission Performance enhanced gas turbine powerplants
JPH0861010A (ja) * 1994-08-18 1996-03-05 Yoshihide Nakamura 再生ランキンサイクルタービンプラント
US5628183A (en) 1994-10-12 1997-05-13 Rice; Ivan G. Split stream boiler for combined cycle power plants
JPH09209716A (ja) 1996-02-07 1997-08-12 Toshiba Corp 発電プラント
US6405537B1 (en) 1996-06-26 2002-06-18 Hitachi, Ltd. Single shaft combined cycle plant and operating thereof
JPH11257021A (ja) * 1998-03-16 1999-09-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電プラント
US6510695B1 (en) * 1999-06-21 2003-01-28 Ormat Industries Ltd. Method of and apparatus for producing power
GB0007917D0 (en) 2000-03-31 2000-05-17 Npower An engine
US6269626B1 (en) 2000-03-31 2001-08-07 Duk M. Kim Regenerative fuel heating system
US6347520B1 (en) 2001-02-06 2002-02-19 General Electric Company Method for Kalina combined cycle power plant with district heating capability
US6857268B2 (en) 2002-07-22 2005-02-22 Wow Energy, Inc. Cascading closed loop cycle (CCLC)
US7007487B2 (en) 2003-07-31 2006-03-07 Mes International, Inc. Recuperated gas turbine engine system and method employing catalytic combustion
US7107774B2 (en) 2003-08-12 2006-09-19 Washington Group International, Inc. Method and apparatus for combined cycle power plant operation
DE102004039164A1 (de) 2004-08-11 2006-03-02 Alstom Technology Ltd Verfahren zur Erzeugung von Energie in einer eine Gasturbine umfassenden Energieerzeugungsanlage sowie Energieerzeugungsanlage zur Durchführung des Verfahrens
US7709118B2 (en) 2004-11-18 2010-05-04 Siemens Energy, Inc. Recuperated atmospheric SOFC/gas turbine hybrid cycle
US7225621B2 (en) 2005-03-01 2007-06-05 Ormat Technologies, Inc. Organic working fluids
US7961835B2 (en) 2005-08-26 2011-06-14 Keller Michael F Hybrid integrated energy production process
US7197876B1 (en) 2005-09-28 2007-04-03 Kalex, Llc System and apparatus for power system utilizing wide temperature range heat sources
US7770376B1 (en) 2006-01-21 2010-08-10 Florida Turbine Technologies, Inc. Dual heat exchanger power cycle
CN100425925C (zh) 2006-01-23 2008-10-15 杜培俭 利用天然工质以及太阳能或废热的发电、空调及供暖装置
US7685820B2 (en) * 2006-12-08 2010-03-30 United Technologies Corporation Supercritical CO2 turbine for use in solar power plants
US7640643B2 (en) 2007-01-25 2010-01-05 Michael Nakhamkin Conversion of combined cycle power plant to compressed air energy storage power plant
DE102007009503B4 (de) 2007-02-25 2009-08-27 Deutsche Energie Holding Gmbh Mehrstufiger ORC-Kreislauf mit Zwischenenthitzung
US7901177B2 (en) 2007-03-01 2011-03-08 Siemens Energy, Inc. Fluid pump having multiple outlets for exhausting fluids having different fluid flow characteristics
WO2008106774A1 (en) 2007-03-02 2008-09-12 Victor Juchymenko Controlled organic rankine cycle system for recovery and conversion of thermal energy
EP1998013A3 (en) 2007-04-16 2009-05-06 Turboden S.r.l. Apparatus for generating electric energy using high temperature fumes
US8051654B2 (en) 2008-01-31 2011-11-08 General Electric Company Reheat gas and exhaust gas regenerator system for a combined cycle power plant
JP5018592B2 (ja) 2008-03-27 2012-09-05 いすゞ自動車株式会社 廃熱回収装置
US7997076B2 (en) 2008-03-31 2011-08-16 Cummins, Inc. Rankine cycle load limiting through use of a recuperator bypass
US7866157B2 (en) 2008-05-12 2011-01-11 Cummins Inc. Waste heat recovery system with constant power output
NZ591526A (en) 2008-08-19 2013-05-31 Waste Heat Solutions Llc Solar thermal power generation using first and second working fluids which are independently variable or of different temperature in a rankine cycle
US8522552B2 (en) 2009-02-20 2013-09-03 American Thermal Power, Llc Thermodynamic power generation system
US20100242429A1 (en) 2009-03-25 2010-09-30 General Electric Company Split flow regenerative power cycle
US8726677B2 (en) 2009-04-01 2014-05-20 Linum Systems Ltd. Waste heat air conditioning system
US8240149B2 (en) 2009-05-06 2012-08-14 General Electric Company Organic rankine cycle system and method
JP2011032954A (ja) * 2009-08-04 2011-02-17 Chiyoda Kako Kensetsu Kk 液化ガスの冷熱を利用した複合発電システム
US8869531B2 (en) 2009-09-17 2014-10-28 Echogen Power Systems, Llc Heat engines with cascade cycles
US8459029B2 (en) 2009-09-28 2013-06-11 General Electric Company Dual reheat rankine cycle system and method thereof
US8490397B2 (en) 2009-11-16 2013-07-23 General Electric Company Compound closed-loop heat cycle system for recovering waste heat and method thereof
US8511085B2 (en) 2009-11-24 2013-08-20 General Electric Company Direct evaporator apparatus and energy recovery system
US20120297774A1 (en) 2010-02-19 2012-11-29 Shigekazu Uji Exhaust heat recovery system, energy supply system, and exhaust heat recovery method
US9046006B2 (en) 2010-06-21 2015-06-02 Paccar Inc Dual cycle rankine waste heat recovery cycle
DE112011102672B4 (de) 2010-08-09 2022-12-29 Cummins Intellectual Properties, Inc. Abwärmerückgewinnungssystem und Verbrennungsmotorsystem zum Einfangen von Energie nach Motornachbehandlungssytemen
GB2485162B (en) 2010-11-02 2015-12-16 Energetix Genlec Ltd Boiler Unit
US8904791B2 (en) * 2010-11-19 2014-12-09 General Electric Company Rankine cycle integrated with organic rankine cycle and absorption chiller cycle
US8616001B2 (en) * 2010-11-29 2013-12-31 Echogen Power Systems, Llc Driven starter pump and start sequence
US9091182B2 (en) 2010-12-20 2015-07-28 Invensys Systems, Inc. Feedwater heater control system for improved rankine cycle power plant efficiency
WO2012088532A1 (en) 2010-12-23 2012-06-28 Cummins Intellectual Property, Inc. System and method for regulating egr cooling using a rankine cycle
CN102182655B (zh) 2011-04-03 2013-03-06 罗良宜 低温朗肯双循环发电装置
US8302399B1 (en) 2011-05-13 2012-11-06 General Electric Company Organic rankine cycle systems using waste heat from charge air cooling
JP5774381B2 (ja) * 2011-05-31 2015-09-09 株式会社東芝 排熱回収ボイラおよび発電プラント
CN102337934A (zh) 2011-09-13 2012-02-01 上海盛合新能源科技有限公司 一种提高热源使用效率的联合循环发电系统
US8783035B2 (en) 2011-11-15 2014-07-22 Shell Oil Company System and process for generation of electrical power
US8955322B2 (en) 2012-03-05 2015-02-17 Ormat Technologies Inc. Apparatus and method for increasing power plant efficiency at partial loads
CN102777240A (zh) 2012-08-14 2012-11-14 天津大学 两级朗肯循环的柴油机排气余热回收系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60138214A (ja) * 1983-12-26 1985-07-22 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ガスタ−ビン複合サイクル発電プラント
DE3616797A1 (de) * 1986-05-17 1987-11-19 Koerting Ag Dampfturbinenanlage
SU1795128A1 (ru) * 1990-01-30 1993-02-15 Andrej V Polupan Энергетическая установка
RU2000449C1 (ru) * 1990-07-18 1993-09-07 Николай Яковлевич Бутаков Многоконтурна энергетическа установка
US20110131996A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Cheng-Chun Lee Latent Heat Recovery Generator System
JP2013057305A (ja) * 2011-09-09 2013-03-28 Saga Univ 蒸気動力サイクルシステム

Also Published As

Publication number Publication date
CN105247174A (zh) 2016-01-13
KR20160015235A (ko) 2016-02-12
CA2912982A1 (en) 2014-12-04
EP3004574B1 (en) 2019-11-27
RU2015149785A (ru) 2017-07-05
CA2912982C (en) 2021-02-23
WO2014193629A2 (en) 2014-12-04
AU2014272021A1 (en) 2015-12-03
BR112015028862A2 (pt) 2017-07-25
JP2016523330A (ja) 2016-08-08
JP6416891B2 (ja) 2018-10-31
KR102162406B1 (ko) 2020-10-07
CN105247174B (zh) 2017-10-13
AU2014272021B2 (en) 2017-06-15
WO2014193629A3 (en) 2015-07-02
US9587520B2 (en) 2017-03-07
US20140352305A1 (en) 2014-12-04
EP3004574A2 (en) 2016-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2637776C2 (ru) Система и способ рекуперации отработанного тепла
RU2675164C2 (ru) Система и способ рекуперации отработанного тепла
AU2010325109B2 (en) Direct evaporator apparatus and energy recovery system
RU2635859C2 (ru) Система и способ рекуперации отработанного тепла
Satish et al. Energy and exergy analysis of thermal power plant
RU2658895C2 (ru) Система и способ рекуперации отработанного тепла