專利名稱：有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及有機(jī)朗肯循環(huán)(0RC)系統(tǒng)，且更具體地講，涉及經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)和用 于該系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
隨著能源危機(jī)的到來，以及節(jié)約和更有效地使用我們的可用能量的需求，已使用 朗肯循環(huán)系統(tǒng)來捕獲所謂的"廢熱"，否則該廢熱會喪失到大氣中，且這樣一來，就由于需 要超過必需的更多燃料來產(chǎn)生動力而間接地?fù)p害環(huán)境。目前排放到環(huán)境中的廢熱的普遍的(廢熱)源是地?zé)嵩春蛠碜云渌愋偷陌l(fā)動機(jī) (例如在其排氣中釋放出大量熱的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，以及在其排氣中釋放出熱且釋放熱來 冷卻諸如水和潤滑劑的液體的往復(fù)式發(fā)動機(jī))的熱。大體上，已作為對小型和中型燃?xì)鉁u輪的改型而應(yīng)用了 0RC系統(tǒng)，以便從廢熱氣 流中捕獲合乎需要的動力輸出。這種循環(huán)中使用的工作流體通常是大約處于大氣壓的碳?xì)?化合物。然而，在超過臨界溫度-諸如但不限于500攝氏度時，工作流體可能會質(zhì)量降低。 在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)中，排氣的溫度可與這樣的高溫比較，且因此，由于直接暴露于來自排氣的 廢熱氣體而存在工作流體質(zhì)量降低的合理的可能性。為了避免前述問題，通常使用中間熱流體系統(tǒng)來將熱從排氣傳遞到有機(jī)朗肯循環(huán) 沸騰器。在一個實(shí)例中，流體為油。然而，該中間熱流體系統(tǒng)表現(xiàn)出了整個0RC的成本的高 達(dá)大約四分之一。此外，中間熱流體系統(tǒng)和熱交換器要求較高的溫度差，從而導(dǎo)致大小增大 且總體效率降低。因此，期望的是一種改進(jìn)的0RC系統(tǒng)，以便解決上述問題中的一個或者多個問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，提供了一種構(gòu)造成將工作流體的溫度限制在閾值溫度 以下的0RC系統(tǒng)。該0RC系統(tǒng)包括構(gòu)造成以便傳送廢熱流體的熱源。該0RC系統(tǒng)還包括聯(lián) 接到熱源上的熱交換器。熱交換器包括構(gòu)造成以便從熱源接收廢熱流體并且使工作流體汽 化的蒸發(fā)器，其中，該蒸發(fā)器進(jìn)一步構(gòu)造成允許在廢熱流體和被汽化的工作流體之間進(jìn)行 熱交換，且產(chǎn)生包括溫度較低的廢熱流體的蒸發(fā)器出口流。熱交換器還包括構(gòu)造成以便接 收來自蒸發(fā)器的溫度較低的廢熱流體的過熱器，并且進(jìn)一步構(gòu)造成允許在溫度較低的廢熱 流體和包含在過熱器中的溫度相對較高的工作流體之間進(jìn)行熱交換，且進(jìn)一步產(chǎn)生包括溫度升高的廢熱流體的過熱器出口流。熱交換器還包括預(yù)熱器，該預(yù)熱器構(gòu)造成以便接收來 自過熱器的溫度升高的廢熱流體且允許與包含在預(yù)熱器中的處于液態(tài)的溫度相對較低的 工作流體進(jìn)行熱交換。根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，提供了一種用于在0RC中將工作流體的溫度限制在 閾值溫度以下的方法。該方法包括將廢熱流體引入熱交換器，其中，該熱交換器包括蒸發(fā) 器、過熱器和預(yù)熱器。該方法還包括將廢熱流體傳送到蒸發(fā)器中，以促進(jìn)廢熱流體與在蒸發(fā) 器內(nèi)汽化的處于升高的溫度的工作流體之間的熱交換，以便產(chǎn)生包括溫度較低的廢熱流體 的蒸發(fā)器出口流。該方法還包括將來自蒸發(fā)器的溫度較低的廢熱流體傳送到過熱器，以促 進(jìn)溫度較低的廢熱流體和包含在過熱器中的溫度相對較高的工作流體之間的熱交換，且進(jìn) 一步產(chǎn)生包括溫度升高的廢熱流體的過熱器出口流。該方法還包括將溫度升高的廢熱流體 從過熱器傳送到預(yù)熱器，以促進(jìn)與包含在預(yù)熱器中的處于液態(tài)的溫度相對較低的工作流體 之間的熱交換。


當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些和其它特征，方面和優(yōu)點(diǎn)將得到 更好的理解，在附圖中，同樣的標(biāo)號在所有圖中表示同樣的部件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的、構(gòu)造成以便將工作流體的溫度限制在閾值溫 度以下的0RC系統(tǒng)的示意圖。圖2是采用圖1的0RC系統(tǒng)的熱交換器內(nèi)的工作流體的溫度的圖解。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的、構(gòu)造成以便將工作流體的溫度限制在閾值溫 度以下的另一個示例性0RC系統(tǒng)的示意圖。圖4是采用圖3中的0RC系統(tǒng)的熱交換器內(nèi)的工作流體的溫度的圖形表示。圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的、用于在0RC中將工作流體的溫度限制在 閾值溫度以下的方法中的步驟的流程圖。圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的、用于提供0RC系統(tǒng)的方法中的步驟的流 程圖。部件列表10有機(jī)朗肯循環(huán)(0RC)系統(tǒng)14工作流體16 熱源18廢熱流體20熱交換器22蒸發(fā)器23溫度較低的廢熱流體24過熱器25溫度升高的工作流體27溫度升高的廢熱流體28預(yù)熱器29工作流體
31溫度相對較低的廢流體50 圖解51 X 軸52 溫度53 Y 軸54薄膜溫度56總體溫度58預(yù)熱器區(qū)段60蒸發(fā)器62過熱器區(qū)段70 0RC 系統(tǒng)71工作流體74 熱源76廢熱流體78熱交換器82多個外部加強(qiáng)特征84多個內(nèi)部加強(qiáng)特征92預(yù)熱器93 翅片94蒸發(fā)器96蒸發(fā)器的一部分98 翅片102蒸發(fā)器的一部分104外部翅片106內(nèi)部翅片120示意性圖解122 X軸表示熱交換器的各個區(qū)段124預(yù)熱器126蒸發(fā)器128過熱器130 Y軸以攝氏度表示溫度134曲線表示來自排氣的廢熱流體的溫度136排氣出口處的溫度138排氣出口位置140表示工作流體的溫度的曲線142預(yù)熱器中的工作流體入口處的溫度144穩(wěn)定狀態(tài)溫度146過熱器中的溫度150閾值溫度
170用于在0RC系統(tǒng)中將工作流體的溫度限制在閾值溫度以下的方法172將廢熱流體引入到熱交換器中174提供構(gòu)造成以便傳送廢熱流體的熱源176提供聯(lián)接到熱源上的熱交換器178溫度升高的廢熱流體從過熱器進(jìn)一步傳送到預(yù)熱器中190用于提供將工作流體的溫度限制在閾值溫度以下的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的方 法192提供構(gòu)造成以便傳送廢熱流體的熱源194提供聯(lián)接到熱源上的熱交換器
具體實(shí)施例方式如以下詳細(xì)論述的，本發(fā)明的實(shí)施例包括將系統(tǒng)內(nèi)的工作流體的溫度限制在閾值 溫度以下的有機(jī)朗肯循環(huán)(0RC)系統(tǒng)和方法。在一個實(shí)施例中，該系統(tǒng)和方法提供流入熱 交換器的各個區(qū)段中的廢熱流體，以使得在廢熱流體和工作流體之間能夠有最優(yōu)的熱交 換，從而避免工作流體的過熱。在另一個實(shí)施例中，熱交換器包括外部加強(qiáng)特征和內(nèi)部加強(qiáng) 特征，以便提供廢熱流體和工作流體之間的最優(yōu)的熱交換。應(yīng)該注意，也可彼此相結(jié)合來采 用兩個實(shí)施例。如本文所用，用語‘閾值溫度’指大約250到大約350攝氏度之間的范圍中 的溫度。轉(zhuǎn)到附圖，圖1是構(gòu)造成以便將工作流體14的溫度限制在閾值溫度以下的有機(jī)朗 肯循環(huán)(0RC)系統(tǒng)10的示意圖。系統(tǒng)10包括傳送處于例如大約400到大約600攝氏度之 間的溫度的廢熱流體18的熱源16。熱交換器20聯(lián)接到熱源16上，且構(gòu)造成以不會使工作 流體14過熱的方式有利于工作流體14和廢熱流體18之間的熱交換，將在下文更加詳細(xì)地 論述。熱交換器20包括接收工作流體14的進(jìn)入流并且使該工作流體14汽化的蒸發(fā)器22。 蒸發(fā)器22接收來自熱源16的廢熱流體18，并且促進(jìn)廢熱流體18和處于相對較低溫度(例 如介于大約150攝氏度至大約300攝氏度之間)的被汽化的工作流體15之間的熱交換，并 且產(chǎn)生包括溫度較低的廢熱流體23和溫度升高的工作流體25的蒸發(fā)器出口流。在一個實(shí) 施例中，離開蒸發(fā)器22的溫度升高的工作流體25的溫度大約為230攝氏度。在另一個示 例性實(shí)施例中，廢熱流體18和工作流體25在蒸發(fā)器22中成平行流動構(gòu)造。用語‘平行流 動構(gòu)造’指熱量從熱源16的入口傳遞到蒸發(fā)器22的入口，且類似地，從熱源16的出口傳遞 到蒸發(fā)器22的出口。來自蒸發(fā)器22的蒸發(fā)器出口流被傳送到過熱器24。過熱器24進(jìn)一步加熱溫度 升高的工作流體25，以便在熱交換器20內(nèi)產(chǎn)生與蒸發(fā)器22和預(yù)熱器28處的工作流體的 溫度相比處于相對較高的溫度的工作流體29。過熱器24促進(jìn)溫度相對較高的工作流體29 和溫度較低的廢熱流體23之間的熱交換，以產(chǎn)生包括溫度升高的廢熱流體27的過熱器出 口流。應(yīng)當(dāng)注意，與進(jìn)入過熱器24的溫度較低的廢熱流體23相比，直接來自熱源16的廢 流體18處于較高溫度。因此，通過允許廢熱流體18在進(jìn)入過熱器24之前進(jìn)入蒸發(fā)器22， 避免了包含在過熱器24中的溫度相對較高的工作流體29與來自熱源16的、同樣處于相對 較高溫度的廢流體18的接觸。因此，消除了由于與來自熱源16的溫度相對較高的廢流體 18之間的接觸而引起的工作流體的薄膜的潛在質(zhì)量降低。
溫度升高的廢熱流體27從過熱器24離開且被傳送到預(yù)熱器28。在一個實(shí)施例 中，離開過熱器的溫度升高的廢熱流體27的溫度介于大約375至大約425攝氏度之間。預(yù) 熱器28包含處于液態(tài)的溫度相對較低的工作流體29，且促進(jìn)溫度相對較低的工作流體29 與溫度升高的廢流體27之間的熱交換，從而產(chǎn)生離開熱交換器20的溫度相對較低的廢流 體31。在一個實(shí)施例中，溫度相對較低的工作流體29和溫度升高的廢流體27在預(yù)熱器28 中呈逆流構(gòu)造。在當(dāng)前所構(gòu)思的實(shí)施例中，工作流體14是碳?xì)浠衔?。碳?xì)浠衔锏姆窍?制實(shí)例包括選自環(huán)戊烷，n-戊烷，丙烷，丁烷，n-己烷和環(huán)己烷的組中的至少一種。在另一 個實(shí)施例中，熱源包括燃?xì)鉁u輪的排氣。在又一個實(shí)施例中，廢熱流體處于氣態(tài)。圖2是采用圖1中的流動布置的熱交換器的預(yù)熱器、蒸發(fā)器和過熱器區(qū)段中的廢 熱流體的溫度52、工作流體的薄膜溫度54以及工作流體的總體溫度56的圖解50。圖解50 是仿真的結(jié)果。X軸51表示作為熱交換器的總長度的函數(shù)的流動長度，而Y軸53以攝氏度 表示溫度。如圖所示，廢熱流體的溫度52從預(yù)熱器區(qū)段58處的最小流動長度處的大約100 攝氏度升高到過熱器62區(qū)段處的1單位的流動長度處的大約510攝氏度。類似地，與廢熱 流體相接觸的工作流體的薄膜溫度54從預(yù)熱器58處的大約80攝氏度升高到蒸發(fā)器60中 的在大約244攝氏度至大約273攝氏度之間變化，且進(jìn)一步在過熱器62處達(dá)到大約240攝 氏度的溫度，其遠(yuǎn)低于工作流體的閾值溫度。工作流體的總體溫度56也從預(yù)熱器中的大約 71攝氏度升高到蒸發(fā)器中的在大約233攝氏度與231攝氏度之間變化，且在過熱器中進(jìn)一 步達(dá)到大約240攝氏度的溫度。工作流體的總體溫度和薄膜溫度之間的較窄的差距(特別 是在過熱器區(qū)段中)，清楚地表示了過熱器中的薄膜溫度的較大的穩(wěn)定性以及將溫度限制 于安全限值。圖3是將工作流體71的溫度限制到閾值溫度以下的0RC系統(tǒng)70的另一個示例性 實(shí)施例的示意圖。熱源74將廢熱流體76引入到熱交換器78中。熱交換器78包括多個外 部82和/或內(nèi)部84加強(qiáng)特征。在所示的實(shí)施例中，該特征包括翅片。外部加強(qiáng)特征構(gòu)造 成以便減小熱交換器78外部的、工作流體71和廢熱流體76之間的第一傳熱系數(shù)。外部加 強(qiáng)特征的非限制性實(shí)例包括翅片。類似地，內(nèi)部加強(qiáng)特征構(gòu)造成以便增大熱交換器78內(nèi)部 的、工作流體71和廢熱(流體)76之間的第二傳熱系數(shù)。內(nèi)部加強(qiáng)特征的非限制性實(shí)例包 括內(nèi)部翅片、紊流器或沸騰面。在一個實(shí)施例中，熱交換器78包括預(yù)熱器、蒸發(fā)器和過熱
o如本文所示，工作流體71以液態(tài)進(jìn)入預(yù)熱器92。預(yù)熱器92包括在外部且相對于 彼此以相等的長度均勻地間隔開的翅片93。此外，工作流體71進(jìn)入蒸發(fā)器94。蒸發(fā)器94 的一部分96包括在外部、處于比預(yù)熱器92處的長度更短的長度且均勻地間隔開的翅片98。 該蒸發(fā)器的一部分102包括外部翅片104和內(nèi)部翅片106。外部翅片104處于比翅片98的 長度更短的長度，且典型地均勻地隔開。內(nèi)部翅片106設(shè)置成以便增大工作流體71和廢熱 流體76之間的第一傳熱系數(shù)，同時減小工作流體71的薄膜所經(jīng)歷的蒸發(fā)器的壁溫度。在 一個特定實(shí)施例中，第一傳熱系數(shù)在流體側(cè)上范圍介于大約3000至大約5000W/m2-K之間， 且在其中流體為氣體的實(shí)施例中，在廢熱流體的一側(cè)上具有大約100W/m2-K的值。在其中 工作流體71容易過熱的熱交換器78的區(qū)段中減小翅片的面積。類似地，為了補(bǔ)償，在其中 工作流體71不容易過熱的區(qū)段中增大翅片的面積，以便減小熱交換器78外部的第二傳熱 系數(shù)。在一個示例性實(shí)施例中，第二傳導(dǎo)系數(shù)在流體側(cè)上范圍在大約20000到大約40000W/
8m2-K之間，且在其中流體是氣體的實(shí)施例中在廢熱流體的一側(cè)上具有大約100W/m2-K的值。 此外，很少或沒有外部翅片設(shè)置在過熱器108中，而可設(shè)有內(nèi)部翅片110。在一個示例性實(shí) 施例中，在過熱器的工作流體側(cè)上，第三傳熱系數(shù)具有大約15000W/m2-K的值。圖4是熱交換器78 (圖3)的預(yù)熱器，蒸發(fā)器和過熱器中的工作流體的示例性溫度 的示意性圖解120。X軸122表示熱交換器的各個區(qū)段，特別是預(yù)熱器124 (在圖4中也稱 為‘eco’)、蒸發(fā)器126 (在圖4中也稱為‘沸騰器’)和過熱器128。Y軸130以攝氏度表示 溫度。曲線134表示來自排氣的廢熱流體的溫度。由參考標(biāo)號136表示的排氣出口處的溫 度越過預(yù)熱器、蒸發(fā)器和由參考標(biāo)號138表示的排氣出口位置處的過熱器急劇地增加。類 似地，曲線140表示工作流體的溫度，該溫度從預(yù)熱器124中的由參考標(biāo)號142表示的工作 流體的入口開始增加，在蒸發(fā)器126中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)144，且在過熱器128中進(jìn)一步略微增 加，如由146所示。應(yīng)當(dāng)注意，工作流體的溫度在蒸發(fā)器和過熱器中保持在由水平線150所 示的閾值溫度以下。圖5是表示用于在ORC系統(tǒng)中將工作流體的溫度限制在閾值溫度以下的示例性方 法170中的步驟的流程圖。該方法170包括在步驟172中將廢熱流體引入到熱交換器中，其 中，熱交換器包括蒸發(fā)器、過熱器和預(yù)熱器。在步驟174中，將廢熱流體傳送到蒸發(fā)器中，以 促進(jìn)廢熱流體和在蒸發(fā)器內(nèi)汽化的處于升高的溫度的工作流體之間的熱交換，以產(chǎn)生包括 溫度較低的廢熱流體的蒸發(fā)器出口流。在一個特定實(shí)施例中，在蒸發(fā)器中以與工作流體成 平行流動構(gòu)造的方式傳送廢熱流體。然后，在步驟176中，將溫度較低的廢熱流體從蒸發(fā)器 傳送到過熱器，以促進(jìn)溫度較低的廢熱流體與包含在過熱器中的溫度相對較高的工作流體 之間的熱交換，且進(jìn)一步產(chǎn)生包括溫度升高的廢熱流體的過熱器出口流。在一個實(shí)施例中， 溫度較低的廢熱流體以介于大約425至大約475攝氏度之間的溫度傳送。在步驟178中， 進(jìn)一步將溫度升高的廢熱流體從過熱器傳送到預(yù)熱器中，以便促進(jìn)與包含在預(yù)熱器中的處 于液態(tài)的溫度相對較低的工作流體之間的熱交換。在又一個實(shí)施例中，溫度較低的廢熱流 體和溫度升高的廢熱流體以與工作流體成逆流構(gòu)造的方式分別被傳送到過熱器和預(yù)熱器。圖6是表示用于提供將工作流體的溫度限制在閾值溫度以下的有機(jī)朗肯循環(huán)系 統(tǒng)的方法190中的步驟的流程圖。方法190包括在步驟192中提供構(gòu)造成以便傳送廢熱流 體的熱源。在步驟194中提供聯(lián)接到熱源上的熱交換器。熱交換器包括多個外部加強(qiáng)特征 或內(nèi)部加強(qiáng)特征至少其中一種，其中，外部加強(qiáng)特征構(gòu)造成以便減小熱交換器外部的、工作 流體和來自熱源的廢熱流體之間的第一傳熱系數(shù)。此外，內(nèi)部加強(qiáng)特征構(gòu)造成以便提高熱 交換器內(nèi)部的、工作流體和來自熱源的廢熱流體之間的第二傳熱系數(shù)。在一個實(shí)施例中，提 供熱交換器包括提供預(yù)熱器、蒸發(fā)器或者過熱器中的至少一個。在另一個實(shí)施例中，外部加 強(qiáng)特征包括翅片。在又一個實(shí)施例中，內(nèi)部加強(qiáng)特征包括翅片、紊流器和沸騰面。限制工作流體的溫度的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施例提供了避免工作 流體過熱和質(zhì)量降低的非常高效的手段。該系統(tǒng)和方法還消除了對通常所使用的中間流體 循環(huán)的使用，從而降低了顯著的資金成本和復(fù)雜度。該技術(shù)還允許降低設(shè)備的基底面積，從 而允許在許多種應(yīng)用中使用，諸如但不限于其中空間非常珍貴的海上鉆油平臺。當(dāng)然，將理解的是，不一定所有以上所述的這樣的目的或優(yōu)點(diǎn)都可根據(jù)任何特定 的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，本文所描述的系統(tǒng)和技術(shù)可以這樣 的方式來實(shí)施或者執(zhí)行即實(shí)現(xiàn)或者優(yōu)化本文所教導(dǎo)的一個優(yōu)點(diǎn)或者優(yōu)點(diǎn)組，而不一定實(shí)現(xiàn)可能在本文中所教導(dǎo)或者建議的另外的目標(biāo)或者優(yōu)點(diǎn)。此外，熟練技術(shù)人員將認(rèn)識到來自不同的實(shí)施例的各種特征的可互換性。例如，關(guān) 于一個實(shí)施例所描述的工作流體和廢熱流體之間的平行流動構(gòu)造的使用可適用于與關(guān)于 另一個實(shí)施例所描述的包括外部加強(qiáng)特征和內(nèi)部加強(qiáng)特征的熱交換器一起使用。類似地， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可混合及匹配所描述的各種特征，以及各特征的其它已知的等效物， 以便根據(jù)本公開的原理構(gòu)造另外的系統(tǒng)和技術(shù)。雖然本文中僅示出和描述了本發(fā)明的某些特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到許多 修改和改變。因此，將理解的是，所附的權(quán)利要求書意圖覆蓋落在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神內(nèi)的所 有這樣的修改和改變。
權(quán)利要求
一種構(gòu)造成以便將工作流體(14)的溫度限制在閾值溫度以下的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)(10)，所述有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)(10)包括構(gòu)造成以便傳送廢熱流體(18)的熱源(16)；聯(lián)接到所述熱源(16)上的熱交換器(20)，所述熱交換器(20)包括蒸發(fā)器(22)，該蒸發(fā)器(22)構(gòu)造成以便接收來自所述熱源(16)的廢熱流體(18)且使所述工作流體(14)汽化，所述蒸發(fā)器(22)進(jìn)一步構(gòu)造成以便促進(jìn)所述廢熱流體(18)與處于升高的溫度的所述被汽化的工作流體(25)之間的熱交換，且進(jìn)一步產(chǎn)生包括溫度較低的廢熱流體的蒸發(fā)器出口流；過熱器(24)，該過熱器(24)構(gòu)造成以便接收來自所述蒸發(fā)器(22)的溫度較低的廢熱流體(23)，所述過熱器(24)進(jìn)一步構(gòu)造成允許所述溫度較低的廢熱流體(23)與包含在所述過熱器(24)中的溫度相對較高的工作流體(25)之間進(jìn)行熱交換，且進(jìn)一步產(chǎn)生包括溫度升高的廢熱流體(27)的過熱器出口流；以及預(yù)熱器(28)，所述預(yù)熱器(28)構(gòu)造成以便接收來自所述過熱器(24)的溫度升高的廢熱流體(27)，且允許與包含在所述預(yù)熱器(28)中的處于液態(tài)的溫度相對較低的工作流體進(jìn)行熱交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，引入到所述蒸發(fā)器(22)中的所述廢 熱流體(18)的溫度包括大約450到大約600攝氏度之間的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，離開所述蒸發(fā)器(22)的溫度較低的 廢熱流體(23)的溫度包括大約425到大約475攝氏度之間的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，離開所述蒸發(fā)器(22)的工作流體 (14)的溫度包括大約230攝氏度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，離開所述過熱器(24)的溫度升高的 廢熱流體(23)的溫度包括大約375到大約425攝氏度之間的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述預(yù)熱器(28)構(gòu)造成以便加熱處 于液態(tài)的工作流體。
7.一種用于在有機(jī)朗肯循環(huán)中將工作流體的溫度限制在閾值溫度以下的方法(170)， 包括將廢熱流體引導(dǎo)(172)到熱交換器中，所述熱交換器包括蒸發(fā)器，過熱器和預(yù)熱器；將所述廢熱流體傳送(174)到所述蒸發(fā)器，以便促進(jìn)所述廢熱流體與在所述蒸發(fā)器內(nèi) 汽化的處于升高的溫度的工作流體之間的熱交換，以產(chǎn)生包括溫度較低的廢熱流體的蒸發(fā) 器出口流；將所述溫度較低的廢熱流體從所述蒸發(fā)器傳送(176)到過熱器，以便促進(jìn)溫度較低的 廢熱流體與包含在所述過熱器中的溫度相對較高的工作流體之間的熱交換，且進(jìn)一步產(chǎn)生 包括溫度升高的廢熱流體的過熱器出口流；以及將所述溫度升高的廢熱流體從所述過熱器傳送(178)到預(yù)熱器，以便促進(jìn)與包含在所 述預(yù)熱器中的處于液態(tài)的溫度相對較低的工作流體的熱交換。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(170)，其特征在于，所述的將廢熱流體傳送(174)到所 述蒸發(fā)器中包括以與所述蒸發(fā)器中的工作流體成平行流動的方式傳送所述廢熱流體。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(170)，其特征在于，所述傳送(176)包括以介于大約425到大約475攝氏度之間的溫度將溫度較低的廢熱流體從所述蒸發(fā)器傳送到所述過熱器中。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(170)，其特征在于，所述傳送(178)包括以介于大約 375至大約425攝氏度之間的溫度將溫度升高的廢熱流體從所述過熱器傳送到所述預(yù)熱器中。
全文摘要
本發(fā)明涉及有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)和方法。提供了一種構(gòu)造成以便將工作流體的溫度限制在閾值溫度以下的ORC系統(tǒng)。ORC系統(tǒng)包括構(gòu)造成以便傳送廢熱流體的熱源。ORC系統(tǒng)還包括聯(lián)接到熱源上的熱交換器。熱交換器包括構(gòu)造成以便接收來自熱源的廢熱流體且汽化工作流體的蒸發(fā)器。熱交換器還包括過熱器，過熱器構(gòu)造成以便接收來自蒸發(fā)器的溫度較低的廢熱流體，且進(jìn)一步構(gòu)造成允許溫度較低的廢熱流體和包含在過熱器中的溫度相對較高的工作流體之間進(jìn)行熱交換，且產(chǎn)生包括溫度升高的廢熱流體的過熱器出口流。熱交換器還包括預(yù)熱器，預(yù)熱器構(gòu)造成以便接收來自過熱器的溫度升高的廢熱流體且允許與包含在預(yù)熱器中的成液態(tài)的溫度相對較低的工作流體進(jìn)行熱交換。
文檔編號F01K23/10GK101881193SQ20101017701
公開日2010年11月10日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者G·塞希, M·A·勒哈, S·W·弗羅伊恩德 申請人:通用電氣公司