[发明专利]用于控制热力发动机系统的加压装置的入口处的工作流体的压力的系统和方法

说明书

提供用于控制热力发动机系统的主加压装置的入口处的工作流体的压力的系统和方法。所述热力发动机系统可以包含控制系统和工作流体回路，所述工作流体回路包含废热交换器、膨胀装置、同流换热器、主加压装置以及热交换器组件。所述热交换器组件可以包含：多个气冷式热交换器，所述气冷式热交换器被构造成将热能从所述工作流体传递至冷却介质；多个风扇，所述风扇被构造成引导所述冷却介质与所述气冷式热交换器接触；以及多个驱动器，每个驱动器被构造成驱动相应的风扇。所述控制系统可以通信地联接至所述热交换器组件，并且被构造成调整至少一个风扇的旋转速度以调节所述入口处的所述工作流体的压力。

技术领域

本申请要求于2018年5月24日提交的美国发明申请第15/988,023号以及于2017年5月26日提交的美国临时申请第62/511,806号的权益。这些申请在与本申请一致的范围内通过引用全文并入本文中。

背景技术

废热通常作为工业过程的副产品产生，其中流动的高温液体流、气体流或流体流必须被排放至环境中或以某种方式移除，以维持工业处理设备的运行温度。某些工业过程利用热交换器装置来捕获废热并且经由其它处理流使废热再循环返回至工业过程中。然而，利用高温或没有足够的质量流量或具有其它不利条件的工业过程通常不能实现废热的捕获和再循环。

可以通过采用热力学方法(比如朗肯(Rankine)循环和布里顿(Brayton)循环)的各种涡轮发电机或热力发动机系统将废热转化成有用的能量。朗肯循环、布里顿循环以及类似的热力学方法通常为基于蒸汽的过程，其回收并利用废热来生成蒸汽以驱动涡轮、涡轮机或连接至发电机泵或其它装置的其它膨胀机。

在传统的朗肯循环期间，有机朗肯循环利用较低沸点的工作流体代替水。示例性的较低沸点的工作流体包含烃，比如轻烃(例如，丙烷或丁烷)以及卤代烃，比如氢氯氟烃(HCFC)或氢氟烃(HFC)(例如，R245fa)。最近，鉴于较低沸点的工作流体存在的比如热不稳定性、毒性、可燃性以及生产成本的问题，已经对一些热力学循环进行修改以使比如氨的非-烃工作流体循环。

通常，在将废热转化成有用的能量的热力发动机系统中，其中所利用的经过加热的工作流体在膨胀装置中膨胀，并且所述膨胀装置可以将热能转化成机械能。经过膨胀的工作流体可以在进入热力发动机系统的主压缩机之前在冷凝器中冷却。本领域技术人员将理解的是，主压缩机的入口处的工作流体的压力可能影响热力发动机系统的性能和运行。因此，一种控制主压缩机的入口处的工作流体的压力的这样的方法提供对泵以及包含另外的工作流体的储存罐的使用。来自储存罐的另外的工作流体可以经由泵供应至热力发动机系统，以根据需要增加主压缩机的入口处的工作流体的压力。然而，这样的方法虽然有效，但是根据热力发动机系统的所分配的空间以及储存罐的盛装足够的另外的工作流体以充分地控制主压缩机的入口处的工作流体的压力所需的尺寸可能是不切实际的。进一步，这样的方法需要高扬程、高流量的泵，这增加起动所需的复杂性和时间，并且还增加热力发动机系统的运行成本和维护。

因此，需要用于控制热力发动机系统的主压缩机或泵的入口处的工作流体的压力的系统和方法，所述系统和方法减少热力发动机系统的占地面积并且使将热能转换成机械能和/或电能的效率最大化。

发明内容