[发明专利]具有废热利用的冷却塔设备及方法

说明书

优先权要求

本申请是非临时申请，要求2008年12月19日递交的名称为“Cooling Tower Apparatus and Method with Waste Heat Utilization(具有废热利用的冷却塔设备及方法)”的美国临时专利申请No.61/139,399和2009年2月3日递交的名称为“Cooling Tower Apparatus and Method with Waste Heat Utilization(具有废热利用的冷却塔设备及方法)”的美国临时专利申请No.61/149,614的优先权，每个申请的公开内容通过引用整体合并于此。

技术领域

本发明一般涉及诸如大气冷却塔之类的冷却塔系统，该冷却塔系统用于通过使流体循环通过利用周围空气冷却流体的塔来冷却相对暖或热的流体。本发明的一些实施例还涉及与这种冷却塔结合使用的能量系统。

背景技术

大气冷却塔广泛应用于工业中。这些塔接收相对暖或热的流体，并且使流体经过塔设备，以便通过与相对较冷的周围空气进行交互从流体中吸取热量。在某些情况下，进入塔的流体是已通过工业操作加热的过程流体。并且，在某些情况下，具有换热器的中间流体环路被用在初始加热的过程流体与实际上循环通过塔的其它流体之间。

工业冷却塔以各种类型出现，仅通过示例方式，这些类型包括搅棒型湿冷却塔、填充包装型湿冷却塔、干冷却塔、混合湿/干冷却塔和干空气冷却的冷凝器。冷却塔通常被设计为使得它们需要供应电能或其它功能量以驱动可能出现的诸如风扇和/或泵之类的机械系统。

另外，已知废热膨胀发动机用于从来自动力厂的出口流体产生动力，并且可能需要诸如冷却塔之类的冷却系统来冷凝热力发动机中使用的工作流体。这里，这种膨胀发动机还可互换地称作废热膨胀发动机或废热发动机。同时还已知利用来自太阳池的热量驱动膨胀发动机，并使用冷却塔冷却其中的膨胀发动机工作流体。

期望的是，减小冷却塔的能耗，从而改善塔的能效。

发明内容

在某些实施例中，本发明涉及一种用于操作冷却塔系统的方法，所述冷却塔系统用于冷却加热后的过程流体，具有需要动力进行操作的组件，并且具有膨胀发动机。所述膨胀发动机向换热器供应过程流体，以加热经过换热器的工作流体，并且通过对加热后的工作流体进行膨胀产生动力，从膨胀发动机向所述组件提供所产生的动力，用于其操作。该过程利用冷却塔冷却来自膨胀发动机的工作流体，并且在过程流体经过换热器之后冷却该过程流体。

本发明的某些进一步的实施例包括一种用于冷却待冷却的流体源的冷却塔系统，所述系统具有：冷却塔单元，具有需要动力进行操作的组件；以及废热发动机，从流体的热传输产生动力，以提供对所述组件进行操作所需的动力中的至少一些动力。

又一实施例涉及一种用于冷却动力厂流体的冷却塔系统，该动力厂流体具有升高的温度，该系统具有待被供以动力的组件。该系统具有用于从所述流体的废热中产生动力的动力产生装置，其包括膨胀以形成膨胀的水蒸汽的工作流体。该系统还具有用于向组件提供动力的装置和用于冷却动力厂流体并将膨胀的水蒸汽工作流体冷凝成液体形式的冷却装置。

进一步的实施例提供一种操作冷却塔的方法。将膨胀发动机连接至冷却塔，用于向塔的风扇提供动力。提供与膨胀发动机连通的工作流体管路。利用来自动力厂的出口流体的热量在管路中加热工作液体，并且在膨胀发动机中使加热后的工作流体膨胀以产生动力，用于给风扇供以动力。工作流体为从膨胀发动机流出后的水蒸汽形式。利用冷却塔从工作流体水蒸汽中去除热量以将工作流体冷凝成液体形式，并且在已利用来自动力厂的出口流体加热工作流体之后冷却所述出口流体。

另一实施例提供一种用于动力厂处的冷却塔系统的操作方法，该冷却塔系统具有需要动力进行操作的组件以及膨胀发动机。从来自动力厂的废热流体向工作流体交换热量。在膨胀发动机中使加热后的工作流体膨胀以产生动力。向组件提供从膨胀发动机产生的动力，用于组件的操作。利用冷却塔冷却来自膨胀发动机的工作流体，并且在废热流体已加热工作流体之后冷却所述废热流体。

因此，较宽泛地略述本发明的特定实施例，以便可以更好地理解本发明的详细描述，并且可以更好地认识本发明对现有技术的贡献。当然还会有下文将描述的形成这里所附的权利要求的主题的本发明附加实施例。