电能的多个装置，例如，由本发明提供的兰金循环系统可包括两个或更多个发电机的兰 金循环系统，或发电机和交流发电机。在备选实施例中，由本发明提供的兰金循环系统将工 作流体中包含的热能转换成机械能，且使用产生的机械能的至少一部分对系统的构件(例 如，用于加压工作流体的栗)提供动力。
[0027] 在一个或更多个实施例中，由本发明提供的兰金循环系统包括加热器，其构造成 将热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。含有废热的流可为任何含有废热的气体、液体、流化固体或可从其回收热的多 相流体。如本文使用的用语〃加热器〃描述了一种装置，其使废热源(诸如含有废热的流)与 兰金循环系统的工作流体热接触，使得热从废热源传递至工作流，而不使废热源与工作流 体直接接触，即，废热源不与工作流体混合。此加热器是市售的，且是本领域的普通技术人 员已知的。例如，该加热器可为含有废热的流可穿过的管道，诸如2009年11月24日提交的美 国专利申请US2011-0120129A1中公开的管道，该专利申请通过引用以其整体并入本文中。 工作流体可借助于工作流体经过的管系与含有废热的流热接触，该管系设置在管道内。流 动的工作流体在第一工作流体温度下进入设置在管道内的管系的部分，从流过管道的含有 废热的流接收热，且在第二工作流体温度下流出管道内的管系，第二工作流体温度高于第 一工作流体温度。含有废热的流在第一含有废热的流的温度下进入管道，且将其热能的至 少一部分传递至工作流体，在第二含有废热的流的温度下流出管道，第二含有废热的流的 温度低于第一含有废热的流的温度。
[0028] 如本文使用的用语〃加热器〃专用于这样的装置，其构造成将热从废热源(诸如含 有废热的流)传递至工作流体，且不构造成在第一工作流体流与第二工作流体流之间交换 热。加热器在此与换热器区分开，换热器构造成允许第一工作流体流与第二工作流体流之 间的热交换。该差别在本公开内容的图5和其它位置中示出，其中加热器32和33使热从含有 废热的流(分别为含有废热的流16和17)分别传递至工作流体流20和27。本领域的普通技术 人员将认识到图5中所示的标号的系统构件36和37构造成在第一工作流体流与第二工作流 体流之间交换热，且作为如本文限定的换热器合适，但作为如本文限定的〃加热器〃不合适。
[0029] 可根据本发明的一个或更多个实施例使用的适合的加热器包括如本文所述的管 道加热器、流化床加热器、壳管式加热器、板式加热器、翅片-板式加热器和翅片-管式加热 器。
[0030] 可根据本发明的一个或更多个实施例使用的适合的换热器包括壳管类型的换热 器、印刷电路换热器、板-翅式换热器和成形板换热器。在本发明的一个或更多个实施例中， 兰金循环系统包括印刷电路类型的至少一个换热器。
[0031] 根据本发明的一个或更多个实施例的工作流体可为适合用于兰金循环系统中的 任何工作流体，例如，二氧化碳。额外的适合工作流体包括水、氮、碳氢化合物（诸如环戊 烷）、有机卤素化合物，以及稳定的无机流体(诸如SF6)。在一个实施例中，工作流体为二氧 化碳，其在兰金循环系统内的一个或更多个位置处可处于超临界状态。
[0032] 本发明所提供的兰金循环系统包括两个有区别的闭环热能回收循环，每个循环被 配置成容纳工作流体。第一闭环热能回收循环配置成容纳第一工作流体流，且第二闭环热 能回收循环被配置成容纳第二工作流体流。在每个闭环热能回收循环内，工作流体被多样 化地加热、膨胀、冷凝、和加压。在换热器中，热量在第一闭环热能回收循环所含的第一工作 流体流和第二闭环热能回收循环所含的第二工作流体流之间交换，这有利于在第一换热器 中从第一工作流体流到第二工作流体流的热量流动，以及在第二换热器中的逆流（即第二 工作流体流加热第一工作流体流）。尽管第一工作流体流和第二工作流体流是被包含在两 个独立的闭环循环内的基本单一的流体流，但是将每个工作流体流认为是由在作为阐述兰 金循环系统的总体方案用的系统内展现工作流体的各种状态(例如汽化、膨胀、冷凝、加压、 热耗尽、热增强、分流、合流）的多个流构成是有用的。因此，例如第一工作流体流进入加热 器，在那里它从废热源获取废热，并从第一工作流体流转变为第一汽化的工作流体流。
[0033] 短语〃汽化的工作流体〃在应用于高度挥发性工作流体(诸如在518kPa下具有-56 °C的沸点的二氧化碳)时简单地表示比其穿过加热器或换热器之前更热的气态工作流体。 然后，如本文使用的用语汽化不必包含工作流体从液态到气态的转变。汽化的工作流体流 可处于超临界状态，该状态在其穿过由本发明提供的兰金循环系统的加热器和/或换热器 时产生。
[0034] 类似地，用语〃冷凝的〃或"加压的"在应用于工作流体时不意味着液态的工作流 体。在诸如二氧化碳的工作流体的上下文下，冷凝的工作流体只是已经经过流体冷凝器单 元的工作流体流。类似地，加压的工作流体流只是已经经过流体加压装置（诸如栗或压缩 机)的工作流体流。因此，用语〃冷凝的工作流体流〃和"加压的工作流体流"在一些实施例中 可能实际上是指处于气态或超临界状态的工作流体。可按照本发明的一个或更多个实施例 使用的适合的冷凝或冷却单元包括翅片-管式冷凝器和板-翅片冷凝器/冷却器。在一个或 更多个实施例中，本发明提供了包括第一闭环热能回收循环和第二闭环热能回收循环共用 的单个工作流体冷凝器的兰金循环系统。在一组备选实施例中，本发明提供了包括配置成 在多个闭环热能回收循环内运行的多个工作流体冷凝器的兰金循环系统。
[0035] 用语〃膨胀的〃在应用于工作流体时描述了工作流体流顺着其通路穿过膨胀器或 膨胀阀后的状态。如本领域的普通技术人员将认识到的那样，包含在汽化的工作流体内的 一些能量在其穿过膨胀器时转换成机械能。可根据本发明的一个或更多个实施例使用的适 合的膨胀器包括轴向和径向类型的膨胀器。
[0036] 在一个或更多个实施例中，由本发明提供的兰金循环系统还包括构造成将机械能 转换成电能的装置，诸如，发电机或交流发电机，其可使用膨胀器中产生的机械能来驱动。 在一个或更多个备选实施例中，兰金循环系统包括构造成将膨胀器中产生的机械能转换成 电力的多个装置。通过使用已知的技术可以实现膨胀器与这样的能量转换装置之间的机械 联接。例如，齿轮箱和/或驱动轴可以用于将膨胀装置与一个或更多个发电机/交流发电机 连接。在一个实施例中，变压器和/或逆变器可用于调节由兰金循环系统的发电机/交流发 电机产生的电功率。
[0037] 现在转到附图，附图表示由本发明提供的兰金循环系统的基本特征。各种流线指 出了含有废热的流和工作流体流穿过兰金循环系统的各个构件的流动方向。如本领域的普 通技术人员认识到的那样，含有废热的流和工作流体流适当地限制在兰金循环系统中。因 此，例如，指示工作流体的流动方向的各个线表示整合到兰金循环系统中的管路。类似地， 指示含有废热的流的流动的大箭头意图指示在适合的管路(未示出）内流动的流。在构造成 使用二氧化碳作为工作流体的兰金循环系统中，管路和设备可选择成使用本领域中已知的 兰金循环系统构件来安全地利用超临界二氧化碳。
[0038] 参见图1，该图描绘了本发明所提供的兰金循环系统10的构件，其包括含有第一工 作流体流（以带数字的元件20，21，22，56，61a和64a多样地表示）的第一闭环热能回收循环I 和含有第二工作流体流（以带数字的元件25，26，57，61b和64b多样地表示)的第二闭环热能 回收循环2。在所示的实施例中，兰金循环系统包括配置成将热从第一工作流体流传递到第 二工作流体流的第一换热器36，以及配置成将热从第二工作流体流传递到第一工作流体流 的第二换热器37,在每种情况下热流的方向由上方设有字母"h"的箭头表示。闭环热能回收 循环1包括配置成使第一含有废热的流16与处于状态20下的第一工作流体热接触的加热器 32,并由此产生第二含有废热的流17和汽化的第一工作流体流21，该汽化的第一工作流体 流被引导到第一膨胀器34,该第一膨胀器配置成将汽化的工作流体流21中所含热能的至少 一部分转换成机械能，该机械能可以以本领域技术人员已知的各种方式来利用。来自第一 膨胀器34的第一工作流体流作为失去了部分热量的膨胀的第一工作流体流22被引到第一 换热器36,同时与处于加压的第二工作流体流64b的形式的第二工作流体热接触。第一工作 流体流作为热耗尽的第一工作流体流56离开第一换热器，被引到第一冷凝器60a以提供冷 凝的第一工作流体流61a，它在第一栗62a中被加压以生成加压的第一工作流体流64a。然后 工作流体流64a被引到第二换热器37,在那里它从第二工作流体流获得热量，并成为热增强 的工作流体流20,然后被返回第一加热器32并完成热能回收循环。
[0039]仍然参见图1，第二闭环热能回收循环2包括配置成使汽化的第二工作流体流25膨 胀并由此产生有用的机械能和膨胀的第二工作流体流26的第二膨胀器35。膨胀的第二工作 流体流26被引到第二换热器37,在那里它将热释放给第一工作流体流并成为热耗尽的第二 工作流体流57,然后在第二冷凝器60b中冷却以产生冷凝的第二工作流体流61b，然后在第 二栗62b中加压以产生加压的第二工作流体流64b，然后被引入第一换热器36,在那里它转 变成汽化的第二工作流体流25，并完成该热能回收循环。
[0040] 仍然参见图1，本领域技术人员将明白，换热器36和37被第一闭环热能回收循环1 和第二闭环热能回收循环2所共享。为了清楚以及