Система и способ рекуперации отработанного тепла - RU2015149785A
Код документа: RU2015149785A
Формула
1. Система, работающая по циклу Ранкина, содержащая:
(a) 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;
(c) 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 текучей среды первому потоку конденсированной рабочей текучей среды с получением из него 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;
(e) второй теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от расширенного второго потока испаренной 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.
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, в которой первый детандер и второй детандер имеют общий приводной вал.
7. Система по п. 1, выполненная с возможностью использования одной рабочей текучей среды.
8. Система по п. 7, в которой рабочей текучей средой является диоксид углерода.
9. Система по п. 1, выполненная с возможностью использования сверхкритического диоксида углерода.
10. Система по п. 1, дополнительно содержащая по меньшей мере один канальный нагреватель, выполненный с возможностью нагревания второго потока с отработанным теплом.
11. Система по п. 1, выполненная с возможностью получения первого и второго потоков конденсированной рабочей текучей среды из общего потока конденсированной рабочей текучей среды.
12. Система по п. 1, дополнительно содержащая конденсатор рабочей текучей среды.
13. Система по п. 12, содержащая единственный конденсатор рабочей текучей среды.
14. Система по п. 1, дополнительно содержащая третий теплообменник.
15. Система, работающая по циклу Ранкина, содержащая:
(a) 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;
(c) 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;
(e) второй теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от расширенного второго потока испаренной 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 приема объединенного обедненного теплом потока 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 и тем самым получения второго объединенного потока конденсированной рабочей текучей среды;
(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.
16. Система по п. 15, в которой разделитель потока рабочей текучей среды обеспечивает первый и второй потоки конденсированной рабочей текучей среды.
17. Система по п. 15, в котором по меньшей мере один из двух потоков конденсированной рабочей текучей среды дальше разделяется перед введением в теплообменник.
18. Система по п. 15, дополнительно содержащая канальный нагреватель, выполненный с возможностью нагрева второго потока с отработанным теплом.
19. Система по п. 18, дополнительно содержащая третий теплообменник.
20. Способ рекуперации тепловой энергии с использованием системы, работающей по циклу Ранкина, включающий:
(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;
(c) передачу тепла от расширенного первого потока испаренной рабочей текучей среды и второго потока с отработанным тепло первому потоку конденсированной рабочей текучей среды с получением тем самым второго потока испаренной рабочей текучей среды, обедненного теплом потока с отработанным теплом, 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; и
(e) передачу тепла от расширенного второго 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.
21. Способ по п. 20, в котором (f) объединяют первый и второй обедненные теплом потоки рабочей текучей среды с получением тем самым объединенного обедненного теплом потока рабочей текучей среды.
22. Способ по п. 21, в котором (g) обеспечивают конденсацию объединенного обедненного теплом потока рабочей текучей среды с получением тем самым первого объединенного потока конденсированной рабочей текучей среды.
23. Способ по п. 22, в котором (h) сжимают первый объединенный поток конденсированной рабочей текучей среды с получением тем самым второго объединенного потока конденсированной рабочей текучей среды.
24. Способ по п. 23, в котором (i) разделяют второй объединенный поток конденсированной рабочей текучей среды с получением тем самым по меньшей мере двух потоков конденсированной рабочей текучей среды.
25. Способ по п. 20, в котором рабочая текучая среда является диоксидом углерода в сверхкритическом состоянии в течение по меньшей мере части по меньшей мере одного этапа способа.
