[发明专利]热回收系统和使用热回收系统将热转换成电能的方法

说明书

一种热回收系统，该热回收系统被布置成与被配置为第一闭环热力学朗肯循环系统的第一闭环系统(S1)一起使用，以将来自发热单元(1)的热转换成电能(E)。所述热回收系统包括第二闭环系统(S2)，该第二闭环系统(S2)包括被配置为第二闭环热力学朗肯循环系统的第二系统工质(W2)，该第二闭环热力学朗肯循环系统被布置成将由发热单元(1)生成的至少一个热流(HS1)中的热转换成电能(E)的第一批次(E1)电能以及包括循环的第三系统工质(W3)的第三闭环系统(S3)。在第二闭环热力学朗肯循环系统中，汽化的第二工质(W2)的冷凝热焓被转移到所述第三系统工质(W3)，并且来自第三系统工质(W3)的热被用作第二闭环系统(S2)的初始热输入，从而将来自第三系统工质(W3)的热转换成电能(E)的第二批次(E2)电能。本发明还涉及一种使用热回收系统以及被配置为第一闭环热力学朗肯循环系统的第一闭环系统以将来自发热单元的热转换成电能的方法。

发明领域

本发明涉及废热回收及利用以供发电。

背景和现有技术

本发明着眼于在发电领域(发电厂、内燃机、燃烧设备、炼油厂、工业)中大量有价值的能量通过热废气而损失的事实。

使用蒸汽轮机将所述废气中的热转换成有用能量(例如电能)的系统是已建立和证实的技术。蒸汽轮机可独立于任何ORC从废气中提取热能。然而，这将要求对离开蒸汽轮机的蒸汽进行冷却，并且通常要求在真空下操作的大且昂贵的冷凝容器。

从废气中提取更多的热并使用这些热(例如，朗肯循环中的90℃处的热)在技术上也是可行的。然而，在低温下，腐蚀性物质将在热提取期间凝结，从而可能导致严重的腐蚀问题。理想情况下，使用低温以进行能量回收是与适当的方法相组合的，以用于移除硫、氮氧化物和其他腐蚀物。

以下呈现的公开内容和参考文献给出了发电厂技术和废热回收系统的概貌。加利福尼亚大学的Ralph Greif等人的US2013 0341 929A1描述了ORC循环的一种称为有机闪蒸循环的变体。作者描述了与饱和蒸气发电相关联的一般问题，参见[0045]节。

Kevin DiGenova等人的US8889747(BP，2011)描述了ORC系统与费-托(Fischer-Tropsch)反应器组合的用途。

US4589258(Brown Boveri，1986)公开了通用的湿蒸汽汽轮机技术。

George Atkinson等人的US7900431(Parsons Brinckerhoff，2006)和HansLinhardt的US4831817(1987)也给出针对湿蒸汽汽轮机应用的有趣的通用背景。

US4455614(Westinghouse，1973)公开了一种通过采用蒸汽发生器的包括蒸汽轮机和废热回收的组合的发电厂方案。

各种类型的蒸汽轮机是可用的(诸如冷凝、非冷凝、再加热、提取和感应类型)，并且读者可参考McGraw Hill出版的A.Stodola的“蒸汽和燃气轮机(Steam and gasturbines)”和类似的教科书。

US20140069098A1(Mitsubishi，2012)公开了一种使用ORC(该OCR使用从废气处理设备中所处置的废气中回收的热)的发电设备，该发电设备包括热交换器、蒸发器、蒸汽轮机、发电机、冷凝器和中型泵。

Torsten Mueller的US20140352301A1(GM，2013)公开了一种用于机动车辆的废热回收系统。

Uri Kaplan的US 8 850 814(Ormat，2009)公开了一种使用夹套冷却(jacketcooling)热和废气热的废热回收系统。这里，夹套冷却热被用来预热液态有机工作流体，该液态有机工作流体稍后使用来自废气的热而被蒸发。所述热以已通过蒸汽轮机的经膨胀的蒸汽的形式来被递送。

发明内容