专利名称：从多个热源获取热量的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用逆流换热来完成热能循环。更具体地说，本发明涉及利用多成分工作流体从多个外部热源流获取热量的方法和设备。
背景技术：
热能可有用地转换成机械能形式，然后转换成电能形式。将低温和高温热源中的热能转换为电能的方法是能源生产中的一个重要领域。现在需要提高将低温热源中的热量转换为电能的转换效率。
可使用一种工作流体将来自一热源的热能转换成机械能形式，然后转换成电能形式，在热能循环过程中，该工作流体在以闭合系统中膨胀和再生。该工作流体可包括具有不同沸点的成分，且在系统中的不同地方可修改该工作流体的组分，以提高能量转换操作的效率。
通常，多成分工作流体包括低沸点成分和较高沸点成分。通过利用低沸点成分和较高沸点成分的组合，可更有效地利用诸如工业废热之类的外部热源流来进行发电。在有两个或更多个热源可用于发电的应用场合，可进一步利用多成分工作流体来提高热量获取和发电的功效。该两个或更多热源可同来加热低沸点成分，从而将低沸点成分从液态转化为气态。通过将低沸点成分加热成气态，来自外部热源流的热量被转化为动能，而动能可较容易地转化为可用的能量，比如电能。
发明内容
本发明涉及利用多成分工作流体进行闭环热能循环，从而通过逆流换热有效地从两个或更多的外部热源流获取热量的系统和方法。典型的多成分工作流体包括低沸点成分和较高沸点成分。在使用两个或更多个外部热源流来加热多成分工作流体的地方，可进一步优化获得热量的工艺过程，以提高电能生产。在一个实施例中，获取热量的工艺过程是用来将低沸点成分和高沸点成分都转换为气态的。
在外部热源流的温度足以将低沸点成分和较高沸点成分都转换为气态的地方，来自外部热源流的热能可以最理想地同时在高能状态和低能状态下转换。例如，当外部热源流处于较低温度时，可将低沸点成分转换为气态。在外部热源流为处于较高温度的地方，可将较高沸点成分转换为气态。在外部热源流的温度超出将较高沸点成分转换为气态所需的温度时，可利用该外部热源流来使蒸气工作流过热。
根据本发明的一个实施例，液态多成分工作流由第一外部热源流在第一换热器处加热，并随后由第二外部热源流在与第一换热器串联的第二换热器处加热。在另一个实施例中，液态多成分工作流由第一外部热源流在第一换热器处加热，并随后分成第一支流和第二支流。第一支流由第一外部热源流在第二换热器处加热。第一支流由第二外部热源流在第三换热器处加热。随后，第一支流和第二支流重新汇合成重新汇合的工作流。重新汇合的工作流由第二外部热源流在第四换热器处加热，从而形成加热气化的工作流。根据本发明的一个实施例，在被第四换热器加热后，加热气化的工作流的膨胀，将加热气态工作流的能量转换为可用的形式。工作流的膨胀将它变成乏气流，该乏气流被送到蒸馏/冷凝子系统，从而将乏气流转换为冷凝流。
根据本发明的一个实施例，第一外部热源流的温度与第二外部热源流的温度不同。在一个实施例中，第一外部热源流和第二外部热源流具有重叠的相同温度区。在一个实施例中，在被泵送到较高压力之后，液态工作流包括过冷液体。在该实施例中，工作流体在第一换热器中被加热到始沸点或该点附近。在被分开之后，第一支流和第二支流被加热到露点附近。在第一和第二支流重新汇合后，重新汇合的工作流体被过热为加热气态工作流。
在另一个实施例中，利用两个以上的热源来加热工作流体。例如，在一个实施例中，利用三个外部热源流来加热工作流体。在一个实施例中，利用两个或更多热量回收蒸气发生器(HRVG)来转换来自加热气态工作流，该热量回收蒸气发生器具有分开的膨胀涡轮、或一个具有第一和第二级的膨胀涡轮。在另一个实施例中，外部热源流中一个是低温热源，另一个外部热源流是较高温度热源。在一个实施例中，低温热源和高温热源具有重叠的相同温度区。在另一个实施例中，低温热源和高温热源没有重叠的相同温度区。
从以下说明和所附权利要求中，或者通过下述本发明的实践，可以使本发明的这些和其它的目的和特征变得更清楚。
为了进一步说明本发明的上述和其它的优点和特征，将结合附图所示的具体实施例对本发明进行更加具体的描述。应该知道，这些附图只是说明本发明的典型实施例，因而不应被认为是对本发明范围的限制。将使用附图来具体和详细地描述和解释本发明。
图1示出了根据本发明的一个实施例的、从第一外部热源流和第二外部热源流获取热量的热能系统；图2示出了根据本发明的一个实施例的、从第一外部热源流和第二外部热源流获取热量的热能系统，这两个热源流具有重叠的温度区；图3示出了根据本发明的一个实施例的、从第一外部热源流和第二外部热源流获取热量的热能系统，这两个热源流串联；图4示出了从第一外部热源流和第二外部热源流获取热量的热能系统，这两个热源流具有重叠的温度区，其中第一外部热源流包括较高的温度源；图5示出了根据本发明的一个实施例的、从第一外部热源流和第二外部热源流获取热量的热能系统，第一外部热源流使用工作流体压力较高的第一热量回收蒸气发生器，第二外部热源流使用工作流体压力较低的第二热量回收蒸气发生器；图6示出了根据本发明的一个实施例的、从两个以上外部热源流获取热量的热能系统。
具体实施例方式
本发明涉及利用多成分工作流体进行闭环热能循环，从而通过逆流换热有效地从两个或更多的外部热源流获取热量的系统和方法。典型的多成分工作流体包括低沸点成分和较高沸点成分。在使用两个或更多外部热源流来加热多成分工作流体的地方，可优化传热，将低沸点成分和较高沸点成分都转化为气态，从而使能源转化效率更高。
在外部热源流的温度足以将低沸点成分和较高沸点成分都转换为气态的地方，来自外部热源流的热能可以最理想地同时在高能状态和低能状态下转换。例如，当外部热源流处于较低温度时，可将低沸点成分转换为气态。在外部热源流为处于较高温度的地方，可将较高沸点成分转换为气态。在外部热源流的温度超出将较高沸点成分转换为气态所需的温度时，可利用该外部热源流来使蒸气工作流过热。
根据本发明的一个实施例，液态多成分工作流由第一外部热源流在第一换热器处加热，并随后由第二外部热源流在与第一换热器串联的第二换热器处加热。在另一个实施例中，液态多成分工作流由第一外部热源流在第一换热器处加热，并随后分成第一支流和第二支流。第一支流由第一外部热源流在第二换热器处加热。第一支流由第二外部热源流在第三换热器处加热。随后，第一支流和第二支流重新汇合成重新汇合的工作流。重新汇合的工作流由第二外部热源流在第四换热器处加热，从而形成加热气化的工作流。根据本发明的一个实施例，在被第四换热器加热后，加热气化的工作流的膨胀将它变成乏气流，该乏气流被送到蒸馏/冷凝子系统，从而将乏气流转换为冷凝流。
根据本发明的一个实施例，在与第二部分工作流体汇合后，一部分加热气态工作流膨胀，将该部分加热气态工作流的能量转换为可用的形式。该加热气态工作流的膨胀将其转换为乏气流，该乏气流被送到蒸馏/冷凝子系统，从而将乏气流转换为冷凝流。
根据本发明的一个实施例，第一外部热源流的温度与第二外部热源流的温度不同。在一个实施例中，第一外部热源流和第二外部热源流具有重叠的相同温度区。在一个实施例中，在被泵送到较高压力之后，液态工作流包括过冷液体。在该实施例中，工作流体在第一换热器中被加热到始沸点或该点附近。在被分开之后，第一支流和第二支流被加热到露点附近。在第一和第二支流重新汇合后，重新汇合的工作流体被过热为加热气态工作流。
在另一个实施例中，利用两个以上的热源来加热工作流体。例如，在一个实施例中，利用三个外部热源流来加热工作流体。在一个实施例中，利用两个或更多热量回收蒸气发生器(HRVG)来转换来自加热气态工作流，该热量回收蒸气发生器具有分开的膨胀涡轮、或一个具有第一和第二级的膨胀涡轮。在另一个实施例中，外部热源流中一个是低温热源，另一个外部热源流是较高温度热源。在一个实施例中，低温热源和高温热源具有重叠的相同温度区。在另一个实施例中，低温热源和高温热源没有重叠的相同温度区。
图1示出了根据本发明的一个实施例的、从第一外部热源流和第二外部热源流获取热量的热能系统。在所示的实施例中，乏气流38在蒸馏/冷凝子系统10中冷凝，形成冷凝流14。冷凝流14由泵P加压，形成液态工作流21。液态工作流21包括低沸点成分和较高沸点成分，并设置成由两个或更多的外部热源流来加热，以生成加热气态工作流。在本发明的一个实施例中，液态工作流21仍处于过冷状态。
可以采用许多不同类型和构成的多成分工作流而不会背离本发明的范围和精神实质。例如，在一个实施例中，该工作流包括氨水混合物。在另一个实施例中，可从一组包括两种或更多种烃类、两种或更多种氟里昂、烃类和氟里昂的混合物或其它具有低沸点成分和较高沸点成分的多成分工作流中选择。在再一个实施例中，多成分工作流为任意数量具有良好热能特性和可溶性的成分的混合物。如同本领域技术人员所知的那样，在本领域中已知有各种类型和构造的蒸馏/冷凝子系统可以使用而不会背离本发明的范围和精神实质。
在路径45-46中的第一外部热源流43-46在换热器HE-1中加热液态工作流22-42。对液态工作流22-42的加热使液态工作流22-42的温度与路径45-46中第一外部热源流的温度相称地增加。在本发明的一个实施例中，在点42处工作流的温度大约为低沸点成分的始沸点。当点42处的工作流温度低于始沸点时，该工作流由低沸点成分和高始沸点成分都处于液态的液态工作流所组成。
如同本领域技术人员所知的那样，可以使用各种不同类型和构造的外部热源流而不会背离本发明的范围和精神实质。例如，在一个实施例中，至少一个外部热源流包括液体流。在另一个实施例中，至少一个外部热源流包括气体流。在再一个实施例中，至少一个外部热源流包括液体和气体混合流。在一个实施例中，路径45-46中的外部热源流包括低温废热水。在另一个实施例中，换热器HE-1包括一节能预热器。
在点42处的工作流被分成第一支流61和第二支流60。在本发明的一个实施例中，工作流体以与来自各个热源的热量成比例的比率在支流61和支流60之间分配。在另一个实施例中，第一支流61和第二支流60处于始沸点，且除了流速以外具有基本相同的参数。第一外部热源流从点43流到点44来加热换热器HE-2中的第一支流61-65。由于在换热器HE-2中发生的换热，路径43-44中第一外部热源流的温度高于路径45-46中第一外部热源流的温度。路径43-44中第一外部热源流较高的温度将第一支流61-65加热到比工作流体22-42要高的温度，工作流体22-42由路径45-46中第一外部热源流加热。在一个实施例中，将第一支流加热到低沸点成分的沸点以上，而在较高沸点成分的沸点以下。在该实施例中，第一支流正在进行部分的气化，并包括蒸气部分和液体部分。
第二外部热源流25-26从点53流到点54，在换热器HE-3中加热第二支流60-64。在所示实施例中，在路径53-54中的第二外部热源流与路径43-44中的第一外部热源流具有相同的温度区。因此，路径53-54中的第二外部热源流的温度和路径43-44中的第一外部热源流的温度大致相同。类似地，由于路径53-54中的第二外部热源流的温度和路径43-44中的第一外部热源流相类似的温度，发生在换热器HE-2和HE-3中的换热也类似。因此，第二支流60-64的温度接近第一支流61-65的温度。第二支流60-64被加热到大于工作流体22-42的温度。在一个实施例中，将第二支流加热到低沸点成分的沸点以上，但在较高沸点成分的沸点以下。在该实施例中，第二支流经历了部分气化，并包括蒸气部分和液体部分。
第一支流65和第二支流64重新汇合成重新汇合工作流体63。当将第一支流65和第二支流64加热到低沸点成分的沸点以上，但在较高沸点成分的沸点以下时，重新汇合的工作流体部分气化，并包括蒸气部分和液体部分。第二外部热源流在路径25-52中流动，以在换热器HE-4中加热重新汇合的工作流体。
由于发生在HE-4中的换热，路径25-52中第二外部热源流的温度要高于路径53-54中第二外部热源流的温度。路径25-52中第二外部热源流较高的温度将重新汇合的工作流62-30加热到比重新汇合的工作流63要高的温度。在一个实施例中，将重新汇合的工作流62-30加热到低沸点成分的沸点和高沸点成分的沸点以上，以形成加热气态工作流31。在该实施例中，加热气态工作流31经历完全气化，且只包括蒸气部分。在另一个实施例中，加热气态工作流31不经历完全气化，并包括蒸气部分和液体部分。
利用第一和第二支流来使第一和第二外部热源流的相同温度区重叠，可有效地传递在工作流体的沸腾区所需的增加的热量，这就增加了热能系统的产能能力，从而与两个热源在分开的产能系统中分别使用的情况相比可以产生更多的能量。在本发明的一个实施例中，换热器HE-1、换热器HE-2、换热器HE-3和换热器HE-4包括热量回收蒸气发生器(HRVG)。HRVG的功能是在高压下将工作流体从过冷液体加热到过热蒸气，从而从废热源(通常为热的气体或液体)获取热量。过热蒸气进入产能涡轮中以将蒸气转换为有用的能量。
对于所讨论的工作流体类型，所能获得的焓的范围包括始沸点以下和露点以上的过冷液体到过热蒸气。工作流体具有随温度变化较小的热容。换句话说，在任何温度区内，工作流体由等量的热量输入中得到的温升基本等量，虽然气态时的温升略大于液体时。在始沸点和露点之间为沸腾区，对于多成分工作流体来说这跨占了一个温度范围。在该区域中，对于工作流体的单位温升来说可利用多得多的能量，且其总量可以不同。如同本领域技术人员所知的那样，所使用的工作流体的类型、其加热程度以及气化量可以不同，但并不背离本发明的范围和精神实质。例如，在一个实施例中，工作流体的参数取决于所使用的外部热源流的类型和温度。在另一个实施例中，工作流体的参数取决于HRVG部件的构造和排列。
在一个实施例中，工作流体为点21处的高压过冷液体。该流体继续流到点22处，在该处的压力由于在管系和控制阀处的损失会略低一些。在该实施例中，第一外部热源流43-46包括低温热源，第二外部热源流包括较高温度外部热源流。在点22处，液态工作流进入换热器HE-1，在该处它被低温热源45-46的低温部分加热，在点42处仍略微过冷。(只要工作流体42的气化段足够小，从而使工作流体可以平稳地流过60/61的分叉点，那么也可能用机械冷凝使工作流体42略高于始沸点。在另一个实施例中，可以使沸腾只在两个热源流都存在时开始。)在所示的实施例中，工作流体42以与来自第一和第二外部热源流的热量基本成比例的比率分成支流60和61。支流60和61处于始沸点，并具有除流速以外的基本相同的参数。支流61-65和60-64继续流过换热器HE-2和HE-3，分别从高温和低温外部热源流吸收热量，达到更热的、较佳地与在点64和65处到流体在点63处重新汇合处相类似的参数。点63处的温度可以在露点以上或以下。对工作流体的过热由HE-4通过来自较高温度热源流的加热来完成，达到点30处的参数。
一旦加热气态工作流30离开换热器HE-4，它移动到涡轮T处。涡轮T使加热气态工作流膨胀，从而将加热气态工作流的能量转化为可用的形式。当加热气态工作流膨胀时，它移到较低的压力等级上，为涡轮T提供有用的机械能以产生电能或其它有用的能量，并产生乏气流。随着循环的完成，乏气流移动到蒸馏/冷凝子系统，在那里膨胀了的乏气流被冷凝为冷凝流，并准备好由泵P泵送到较高的压力。
图2示出了根据本发明的一个实施例的、从第一外部热源流43-45和第二外部热源流25-26获取热量的热能系统，这两个热源流具有重叠的温度区。在所示的实施例中，液态工作流22被分开，形成第一支流61和第二支流62，而不是在换热器HE-1(见图1)中加热。因此，用换热器HE-2和换热器HE-3将液态工作流22从过冷液体加热到沸点以上。第一支流61-65在换热器HE-2中被加热。第二支流60-64在换热器HE-3中被加热。第一支流61-65和第二支流60-64在点63处重新汇合成重新汇合的工作流。重新汇合的工作流在换热器HE-4中被过热。
如同本领域技术人员所知的那样，可以使用不同结构的闭环热能系统而不会背离本发明的范围和精神实质。使用额外的换热器可以优化系统中的传热，从而可使从外部热源流获取的换热量最大。然而，在提供并不需要的优化时，额外的元件会增加额外的成本和系统的复杂程度。
在外部热源流的温度足够产生工作流体的所需温度时，就会不需要这种优化。或者，当工作流体的所需温度足够低，从而不需要那种优化时，系统就会不需要额外的换热器。例如，在一些预期的热源中，由于对废气酸露点腐蚀的要求，较高温度热源(第二外部热源流25-26)的温度必须比周围的温度要高得多。在这样的系统中，就会需要通过使用换热器HE-1来提供优化。在没有此类限制的地方(如所示实施例中)，就不需要由于将换热器HE-1包括进来而产生的额外费用。
图3示出了根据本发明的一个实施例的、从第一外部热源流和第二外部热源流获取热量的热能系统，这两个热源流没有重叠的温度区。在所示的实施例中，液态工作流从点22移到换热器HE-1。液态工作流60-63在换热器HE-1中由第一外部热源流43-45加热。工作流从点63移动到换热器HE-3。工作流62-30在换热器HE-3处由第二外部热源流25-26加热。
在所示实施例中，多成分工作流被加热，而没有将多成分工作流分成第一和第二支流。第一外部热源流43-45和第二外部热源流25-26并不共有重叠的相同温度区。第一外部热源流43-45包括低温热源，而第二外部热源流25-26包括较高温度热源。所示的系统可用于点26处的温度必须为并不比点43的值高许多的地方。在并不需要换热器HE-2所要求的优化的地方，或使用换热器HE-2并不经济的地方，可以使用图3所示的两个串联的换热器。在第一和第二热源流相差不大的地方，就会需要使用两个串联的换热器。
如同本领域技术人员所知的那样，可以使用各种类型和构造的多个串联换热器而不会背离本发明的范围和精神实质。例如，在一个实施例中，可以使用第三个串联的换热器。在另一个实施例中，可以使用三个以上的换热器而不会背离本发明的范围和精神实质。
如同本领域技术人员所知的那样，各种类型和构造的换热器可以用于本发明的热能系统而不会背离本发明的范围和精神实质。例如，在一个实施例中，一个或多个多换热器包括一锅炉。在另一个实施例中，一个或多个多换热器包括一蒸发器。在另一个实施例中，一个或多个多换热器包括一节能预热器。在另一个实施例中，使用另一种类型的可使热量从外部热源流传到工作流体流的换热器。在再一个实施例中，所使用的换热器的类型取决于其在系统中的位置和/或功能。换热器是将热量传到工作流的装置的一个例子。
图4示出了从第一外部热源流和第二外部热源流获取热量的热能系统，这两个热源流具有重叠的温度区，其中第一外部热源流为较高的温度源。在该实施例中，工作流22-40由路径45-46中的第一外部热源流43-46在换热器HE-1中加热。工作流40被分成第一支流61和第二支流60。第一支流61-65由路径42-44中的第一外部热源流43-46在换热器HE-2中加热。第二支流60-64由第二外部热源流25-26在换热器HE-3中加热。
在换热器HE-2和换热器HE-3中被加热以后，第一和第二支流重新汇合成重新汇合的工作流63。重新汇合的工作流63-30在换热器HE-5中被加热，从而从路径63-30中的第一外部热源流43-46传递热量。当第一外部热源流43-46的温度比点25处的第二外部热源流25-26高时，对工作流63-30的过热由第一外部热源流43-46在路径43-41中的换热器HE-5处完成。在该实施例中，第二外部热源流25-26主要是用来添加沸腾器中的热量的。
在该实施例中，即使是在第一外部热源流为高温热源的情况下，也可利用外部热源流重叠的相同温度区来优化来自第一和第二外部热源流的热量。除了提供沸腾器的热量以外，第一外部热源流还用来预热液态工作流和过热重新汇合的工作流。如同本领域技术人员所知的那样，可以采用以两股工作流来加热一个HRVG中的多成分工作流的不同类型和构造的方法和设备而不会背离本发明的范围和精神实质。
图5示出了根据本发明的一个实施例的、用第一热量回收蒸气发生器从第一外部热源流和用第二热量回收蒸气发生器从第二外部热源流获取热量的热能系统。在所示实施例中，冷凝流14在泵P1处被泵送到较高的压力，从而形成液态工作流21。在点29处，液态工作流被分成第一支流66和第二支流32。第一支流66-65由第一外部热源流43-45在换热器HE-1中加热。一旦第一支流在换热器HE-1中被加热后，它被转换成加热气态工作流65，该工作流被送到中压涡轮IPT，而不与第二支流重新汇合。第二支流32在泵P2处被泵送到更高的压力水平。在被泵送到较更的压力水平后，工作流22-30由第二热源25-26在换热器HE-3中加热，并成为加热气态工作流30。加热气态工作流30被送到高压涡轮HPT处，在高压状态下膨胀，并与流体流67汇合形成流体流44。在所示实施例中，第一外部热源流43-45包括低温热源，第二外部热源流25-26包括较高温度热源。此外，每一股支流在分别的HRVG中被加热，而不是在一个HRVG系统中重新汇合。
在该实施例中，在涡轮HPT进口处所需的压力下，点65处的工作流体参数含有太多未气化液体要输送。因此，工作流体66-67和相关的换热器HE-1被加压到较低的压力，而工作流体22-30和相关的换热器HE-3由泵P2加压到较高的压力。两股独立的工作流在膨胀之前并不重新汇合。相反，在适当的后续阶段中，低压工作流65进入第二涡轮，或者是同一涡轮的第二级部件。所示构造具有使用两个平行热源的许多优点。
图6示出了根据本发明的一个实施例的、从两个以上外部热源流获取热量的热能系统。在所示实施例中，将图1和图5所示系统结合起来使用。第一热源25-26和第二热源43-46用于与图1所示相类似的系统中的第一HRVG。在与图5所示相类似的低压第二HRVG中的路径86-87中的热源HE-6处，第三外部热源85-88用于加热路径68-67中的第一工作流69-66。如同本领域技术人员所知的那样，可以将本发明不同实施例的各个方面结合起来而不背离本发明的范围和精神实质。
本发明也可以其它具体的形式来实施而不背离其精神实质和本质特征。在任何方面，应认为所述的实施例只是举例而非限制。因此，本发明的范围由所附权利要求来限定而非上述描述。所有落入权利要求的含义中以及其等效内容范围内的改变都包含在其范围内。
权利要求
1.一种进行热能循环的方法，包括使多成分的气态工作流膨胀，将它的能量转换为可用的形式并生成乏气流；使乏气流冷凝，生成冷凝流；对冷凝流加压并生成工作流；用多外部热源流加热工作流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，多个外部热源流具有不同的温度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，两个或更多的多个外部热源流具有相同的温度区。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对工作流的加热包括从两个或更多个外部热源流获取热量。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将工作流分成第一支流和第二支流。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，至少用第一外部热源流来加热第一支流。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，至少用第二外部热源流来加热第二支流。
8.一种进行热能循环的方法，包括将来自气态多成分工作流的能量转换成可用的形式并形成乏气流；使乏气流冷凝，以生成液态工作流；将液态工作流加热到始沸点；利用叠合多个外部热源流的相同温度区而将工作流从始沸点至少加热到沸腾区，从而增加沸腾区的热容；以及将工作流加热到沸点以上，从而生成加热气态工作流。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，使乏气流冷凝从而生成液态工作流包括将乏气流冷凝以形成冷凝流；以及对冷凝流加压以生成液态工作流。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，对液态工作流的加热是在一换热器中进行的。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，对液态工作流的加热是在一包括节能预热器的换热器中进行的。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括将液态工作流分成第一支流和第二支流。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，用第一外部热源流的重叠的相同温度区来加热第一支流。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，用第二外部热源流的重叠的相同温度区来加热第二支流。
15.如权利要求8所述的方法，其特征在于，多个外部热源流包括两个或更多个外部热源流。
16.如权利要求8所述的方法，其特征在于，多个外部热源流包括两个以上外部热源流。
17.一种进行热能循环的方法，包括使多成分的气态工作流膨胀，将它的能量转换为可用的形式并生成乏气流；使乏气流冷凝并生成冷凝流；对冷凝流加压并生成液态工作流；将液态工作流分成第一支流和第二支流；至少用第一外部热源流来加热第一支流；并至少用第二外部热源流来加热第二支流。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，在第一热量回收蒸气发生器中加热第一支流。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在第二热量回收蒸气发生器中加热第二支流。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，第二支流被加压到大于第一支流的压力。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，第一支流和第二支流在没有重新汇合的情况下膨胀。
22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，第一支流和第二支流在重新汇合以后膨胀。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，第一支流和第二支流在一个蒸气回收发生器中加热。
24.如权利要求17所述的方法，其特征在于，第二支流被分离，生成额外的支流，第二支流的该额外的支流由第一和第二外部热源流加热，且第一支流在第一热量回收蒸气发生器中用第三外部热源流加热。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，第一支流在低于第二支流的各支流的压力下加热。
26.一种进行热能循环的设备，包括一膨胀器，该膨胀器连接用来接纳多成分气态工作流，且适于将多成分气态工作流的能量转换为可用形式并形成预冷凝流；一冷凝器，该冷凝器适用于冷凝预冷凝流，从而生成液态工作流；一泵，该泵被构造成用来对冷凝流加压，从而生成工作流；一换热器，该换热器被构造成用多个外部热源来加热工作流。
27.如权利要求26所述的设备，其特征在于，膨胀器包括一涡轮。
28.如权利要求27所述的设备，其特征在于，涡轮包括第一部件和第二部件。
29.如权利要求26所述的设备，其特征在于，膨胀器包括第一涡轮和第二涡轮。
30.如权利要求26所述的设备，其特征在于，冷凝器包括蒸馏/冷凝子系统。
31.如权利要求26所述的设备，其特征在于，换热器包括多个换热器。
32.如权利要求31所述的设备，其特征在于，第一换热器包括节能预热器，该预热器将液态工作流加热到始沸点附近。
33.如权利要求32所述的设备，其特征在于，至少由第二换热器在沸腾区加热工作流。
34.如权利要求33所述的设备，其特征在于，至少由第三换热器来将工作流过热成加热气态工作流。
35.一种进行热能循环的设备，包括一膨胀器，该膨胀器连接用来接纳多成分气态工作流，且适于将多成分气态工作流的能量转换为可用形式并形成预冷凝流；一冷凝器，该冷凝器适用于冷凝预冷凝流，从而生成液态工作流；一泵，该泵被构造成用来对冷凝流加压，从而生成工作流；一装置，该装置用多个外部热源来向工作流传热。
36.如权利要求35所述的设备，其特征在于，用于传热的装置包括换热器。
37.一种进行热能循环的设备，包括一膨胀器，该膨胀器适于使多成分气态工作流膨胀，将该工作流的能量转换为可用形式并形成预冷凝流；一冷凝器，该冷凝器将乏气流转换生成冷凝流；一泵，该泵被构造成用来对冷凝流加压，从而生成工作流；一第一换热器，以用第一外部热源流加热工作流；一分流器，以形成第一支流和第二支流，从而形成工作流；一第二换热器，以用第一外部热源流加热第一支流；一第三换热器，以用第二外部热源流加热第二支流；一合流器，以从第一支流和第二支流形成重新汇合的工作流；一第四换热器，以加热重新汇合的工作流，从而形成加热气态工作流。
38.一种进行热能循环的方法，包括使多成分的气态工作流膨胀，将它的能量转换为可用的形式并生成乏气流；使乏气流冷凝，生成冷凝流；对冷凝流加压并生成工作流；用第一外部热源流加热工作流；将工作流分开以形成第一支流和第二支流；用第一外部热源流加热第一支流；用第二外部热源流加热第二支流；将第一支流和第二支流重新汇合形成重新汇合的工作流；以及加热重新汇合的工作流，从而形成加热气态工作流。
全文摘要
本发明涉及以更有效的方式、利用多成分工作流体通过逆流换热来从两个或更多个外部热源流获取热量，从而完成闭环热能循环的系统和方法。液态多成分工作流有第一外部热源流在第一换热器中加热，并随后被分为第一支流和第二支流。第一支流在第二换热器处由第一工作流在第二外部热源流处加热。第二支流由第二工作流在第三换热器处加热。随后，第一支流和第二支流重新汇合成单一工作流。重新汇合的工作流由第二外部热源流在第四换热器处加热。
文档编号F01K25/00GK1806095SQ200480016487
公开日2006年7月19日 申请日期2004年5月10日 优先权日2003年5月9日
发明者M·D·麦洛利, L·罗兹, Y·勒纳, R·I·佩勒莱特 申请人:循环资源公司