[发明专利]废热回收的系统和方法

说明书

提供了一种用于将废热转换成机械能和/或电能的兰金循环系统。该系统的特征在于一种新颖的构造，其中包括第一工作流体流第一闭环热能回收循环(1)与包括第二工作流体流的第二闭环热能回收循环(2)相互作用但不混合。两个热能回收循环经由换热器相互热作用，第一换热器(36)配置成将热量从第一工作流体流传递至第二工作流体流，且第二换热器(37)配置成将热量从第二工作流体流传递至第一工作流体流。在一个或更多个实施例中，兰金循环系统适合于使用超临界的二氧化碳作为工作流体。

相关申请

本案是2013年5月30日提交的具有申请号13/905897，13/905923和13/905811的美国专利申请中的每一个的继续申请，它们中的每一个都通过引用而全部并入本文。

技术领域

本发明涉及用于从消耗燃料的人类活动中产生的废热回收能量的系统和方法。具体而言，本发明涉及从利用不足的诸如燃气涡轮排出气体的废热源回收热能。

背景技术

人类焚烧燃料的活动在几世纪以来已经是人类文明发展及其延续的中心特征。然而，燃料可转换成能量的效率仍是长期存在的问题；因为燃料焚烧时产生的大部分能量不可做有用功且作为废能量失去，例如废热。

兰金(Rankine)和其它热回收循环已经创造性地用于回收存在于由燃料的燃烧产生的废热中的能量的至少一些，且迄今已经实现了较大的发展。尽管过去已取得成果，但需要进一步加强的兰金循环废热回收系统和方法。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供了一种兰金循环系统，包括：(a)包括第一工作流体流的第一闭环热能回收循环；(b)包括第二工作流体流的第二闭环热能回收循环；(c)第一换热器，其配置成将热量从第一工作流体流传递至第二工作流体流；(d)第二换热器，其配置成将热量从第二工作流体流传递至第一工作流体流；其中第一闭环热能回收循环还包括：(i)加热器，其配置成将热量从第一含有废热的流传递至第一工作流体流，以产生汽化的第一工作流体流和第二含有废热的流；(ii)第一膨胀器，其配置成接收汽化的第一工作流体流并由此产生机械能和膨胀的第一工作流体流；(iii)第一冷凝器，其配置成冷却热耗尽的第一工作流体流并由此产生冷凝的第一工作流体流；以及(iv)泵，其配置成加压冷凝的第一工作流体流；其中第二闭环热能回收循环还包括：(v)第二膨胀器，其配置成使汽化的第二工作流体流膨胀并由此产生机械能和膨胀的第二工作流体流；(vi)第二冷凝器，其配置成冷却热耗尽的第二工作流体流并由此产生冷凝的第二工作流体流；以及(vii)泵，其配置成加压冷凝的第二工作流体流；其中第一换热器配置成产生汽化的第二工作流体流和热耗尽的第一工作流体；以及其中第二换热器配置成产生热增强的第一工作流体流和热耗尽的第二工作流体流。