用於從雙熱源回收廢熱的系統和方法
2023-05-15 09:45:56
用於從雙熱源回收廢熱的系統和方法
【專利摘要】本發明提供一種廢熱回收系統，所述廢熱回收系統包括熱回收循環系統，所述熱回收循環系統連接到溫度不同的至少兩個單獨熱源。所述熱回收循環系統連接到第一熱源和至少一個第二熱源。所述熱回收循環系統配置用於循環工作流體。所述至少一個第二熱源包括溫度低於所述第一熱源的熱源。所述工作流體能夠以熱交換關係循環穿過第一熱交換單元、第二熱交換單元，以加熱所述熱回收循環系統中的所述工作流體。所述第一熱交換單元連接到所述至少一個第二熱源，以將工作流體的冷卻流的至少一部分加熱到大幅升高的溫度。
【專利說明】用於從雙熱源回收廢熱的系統和方法
【技術領域】
[0001]本說明書中公開的實施例總體上涉及發電領域，具體來說，涉及一種從溫度不同的多個熱源回收廢熱以用於發電的系統和方法。
【背景技術】
[0002]各種工業和商業工藝和操作中會產生大量廢熱。示例性廢熱源包括來自供暖組件、蒸汽鍋爐、發動機和冷卻系統的排出氣流和熱量。許多燒燃料的發動機除了在高溫下產生排出氣流之外，還在潤滑油、冷卻流體或壓縮機中間冷卻器空氣中的較低溫度下釋放熱量。儘管可以使用及底循環來從發動機釋放的熱廢氣中回收額外的電能或軸動力，這些循環通常未經配置以有效利用可用的較低溫熱源。
[0003]當廢熱為輕度時，例如，當廢熱溫度低於300攝氏度時，例如，傳統熱回收系統的運作效率不足以以成本有效的方式進行能量回收。最終結果是大量廢熱僅僅被廢棄到大氣、地面或水中。
[0004]一種從廢熱發電的方法包括單循環系統或雙循環系統，用於不同溫度位的廢熱源的熱回收應用中。單循環構造使用中間加熱流體從串行布置的熱交換單元中的不同廢熱位置收集熱量。這種「全內置」構造能夠減小最高所得流體蒸汽溫度，因為各個不同溫度位熱源的可用熱量得到混合。這種構造的不理想結果是降低了卡諾效率。在雙循環構造中，高溫熱源在上迴路中加熱高沸點液體，而低溫熱源在單獨的下迴路中加熱低沸點液體。但是，所述雙循環系統的性能通常優於單循環，雙循環系統中的部件更複雜並且需要更多部件。因此，雙循環系統的總成本大幅增加。
[0005]在用於從廢熱發電的另一種傳統系統中，利用廢熱的級聯式有機蘭金循環系統包括一對有機蘭金循環系統，包括兩種工作流體。所述循環相聯合，並且對應的有機工作流體被選擇為使得第一有機蘭金循環的有機工作流體在高於第二有機循環的有機工作流體的沸點的冷凝溫度下冷凝。第一有機蘭金循環系統的冷凝器以及第二有機蘭金循環的蒸發器共用單個公共熱交換器。級聯式有機蘭金循環系統在特定溫度範圍內將餘熱轉換成電力，但不在廣溫度範圍內回收廢熱，因為在較高溫度下迅速降解的趨勢將有機流體的溫度上限限於約250°C。
[0006]需要一種能夠有效地利用單一工作流體在廣溫度範圍內從多個熱源回收廢熱的系統。
【發明內容】
[0007]根據本說明書中公開的一個示例性實施例，本發明提供一種廢熱回收系統，所述廢熱回收系統包括生熱系統和熱回收系統。所述生熱系統包括溫度不同的至少兩個單獨熱源。所述至少兩個單獨熱源包括第一熱源和至少一個第二熱源。所述熱回收系統配置用於循環單一工作流體，並且包括加熱器、第一熱交換單元以及第二熱交換單元。所述加熱器配置用於以與高溫流體呈熱交換關係的方式循環工作流體，從而蒸發所述工作流體。所述第一熱交換單元連接到所述加熱器，其中蒸發的工作流體能夠以熱交換關係循環穿過所述第一熱交換單元，以便在所述熱回收循環系統中加熱所述工作流體的至少一部分。所述工作流體的至少一部分能夠以熱交換關係循環穿過所述第二熱交換單元，以便在所述熱回收循環系統中加熱所述工作流體的至少一部分。所述熱回收循環系統連接到至少兩個單獨熱源中的第一熱源以及至少兩個單獨熱源中的至少一個第二熱源。所述熱回收循環系統配置用於從第一熱源和第二熱源去除熱量。
[0008]根據本說明書中公開的一個示例性實施例，本發明提供一種廢熱回收系統，所述廢熱回收系統包括燃燒發動機以及熱回收循環系統。所述燃燒發動機包括:一個熱源，所述熱源具有發動機排氣單元；以及至少一個額外熱源，所述熱源選自包括以下項的群組:較低溫度中間冷卻器、較高溫度中間冷卻器、低壓壓縮機排氣單元或者其組合。所述一個熱源包括溫度高於所述至少一個額外熱源的熱源。所述熱回收循環系統包括加熱器、冷卻單元、至少兩個膨脹器、第一熱交換單元和第二熱交換單元。所述熱回收循環系統連接到所述發動機排氣單元和至少一個額外熱源，並且配置用於循環工作流體。所述第一熱交換單元連接到所述加熱器和所述至少一個額外熱源，其中工作流體的至少一部分能夠以熱交換關係循環穿過所述第一熱交換單元，以便在所述熱回收循環系統中加熱所述工作流體。所述工作流體的至少一部分能夠以熱交換關係循環穿過所述第二熱交換單元，以便在所述熱回收循環系統中加熱所述工作流體。所述熱回收循環系統配置用於從所述發動機排氣單元和所述至少一個額外熱源去除熱量。
[0009]根據本說明書中公開的一個示例性實施例，本發明提供一種廢熱回收系統，所述廢熱回收系統包括燃燒發動機以及熱回收循環系統。所述燃燒發動機包括:一個熱源，所述熱源具有發動機排氣單元；以及至少一個額外熱源，所述熱源選自包括以下項的群組:較低溫度中間冷卻器、較高溫度中間冷卻器、低壓壓縮機排氣單元或者其組合。所述一個熱源和所述至少一個額外熱源具有不同溫度，其中所述一個熱源包括溫度高於所述至少一個額外熱源的熱源。所述熱回收循環系統包括加熱器和連接到至少一個發電機組的至少兩個膨脹器、第一熱交換單元和第二熱交換單元。所述加熱器連接到所述發動機排氣單元。所述熱回收循環系統配置用於循環工作流體。所述工作流體包括二氧化碳(CO2)。所述第一熱交換單元連接到所述加熱器和至少一個額外熱源。所述工作流體的至少一部分能夠以熱交換關係循環穿過所述第一熱交換單元，以便在所述熱回收循環系統中加熱所述工作流體。所述工作流體的至少一部分能夠以熱交換關係循環穿過所述第二熱交換單元，以便在所述熱回收循環系統中加熱所述工作流體。所述熱回收循環系統配置用於從所述發動機排氣單元和所述至少一個額外熱源去除熱量。
[0010]存在與本發明的各個方面相關的對上述特徵的各種改進。這些各個方面中還可以涵蓋進一步特徵。這些改進和額外的特徵可能單獨存在或者以任意組合存在。例如，下文相對於一個或多個圖示實施例描述的多個特徵可以單獨或以任意組合併入本發明的任意上述方面中。再則，以上簡要概述僅用於讓讀者熟悉本發明的特定方面和上下文，而不限制本發明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]參考附圖閱讀以下詳細說明可以更好地了解本發明的這些和其他特徵、方面和特徵，其中:
[0012]圖1是根據本說明書中公開的一個示例性實施例的廢熱回收系統的圖示。
【具體實施方式】
[0013]根據本說明書中所述的實施例，公開了一種用於從雙熱源回收廢熱的熱回收循環系統。所述示例性熱回收循環系統包括加熱器，所述加熱器配置用於以與高溫流體呈熱交換關係的方式循環工作流體，從而蒸發所述工作流體。所述熱回收循環系統包括第一熱交換單元，所述第一熱交換單元配置用於以與所述工作流體的冷卻流的第一部分呈熱交換關係的方式從所述加熱器循環所述工作流體的第一蒸發流，從而加熱所述工作流體的冷卻流的第一部分。所述熱回收循環系統進一步包括第二熱交換單元，所述第二熱交換單元配置用於以與所述工作流體的冷卻流的第二部分呈熱交換關係的方式循環所述工作流體的第二蒸發流，從而加熱所述工作流體的冷卻流的第二部分，然後再將其重新供應到所述加熱器。根據本發明的示例性實施例，所述熱回收循環系統與第一熱源和第二熱源一體成形，以允許較高廢熱回收效率，從而進行發電。所述第一熱源和第二熱源可以包括燃燒發動機、燃氣渦輪機、地熱、太陽熱、工業和住宅用熱源或者類似熱源。
[0014]參見圖1，其中圖示了根據本發明的一個示例性實施例的熱回收循環系統10。圖示的熱回收循環系統10包括加熱器12、第一膨脹器14、第二膨脹器16、第一熱交換單元，即回流換熱器18、第二熱交換單元，即回流換熱器20、冷卻單元22和泵24。單一工作流體循環穿過熱回收循環系統10。
[0015]加熱器12連接到第一熱源26。在圖示的實施例中，加熱器12連接到發動機28，更具體地來說，連接到發動機排氣單元，例如發動機28的動力渦輪機30。加熱器12配置用於接收來自動力渦輪機30的排氣的高溫排氣流32。加熱器12接收動力渦輪機30產生的高溫排氣流32中的熱量並且加熱工作流體，從而產生工作流體的第一蒸發流34。具體來說，在加熱器12中，工作流體通過高溫排氣流32在更高壓力下升溫到過熱狀態。工作流體的第一蒸發流34流過第一膨脹器18，以將工作流體的第一蒸發流34膨脹到較低壓力並且通過軸38驅動發電機組36。第一膨脹器18可以是軸向式膨脹器、脈衝式膨脹器、高溫螺旋式膨脹器或徑流向心型渦輪機式膨脹器。穿過第一膨脹器18之後，在相對較低壓力和較低溫度下排放的工作流體的第一蒸發流34穿過第一熱交換單元，即回流換熱器18流向冷卻單元22。第一蒸發流34在第一熱交換單元18中冷卻到接近環境溫度。第一蒸發流34接下來在冷卻單元22中進一步冷卻，並且可以冷凝為適於泵送的液體或者緻密超臨界狀態，從而產生工作流體的冷卻流40。隨後使用泵24將工作流體的冷卻流40泵送到控制閥42，冷卻流40藉以分割為以下兩股流:第一部分44和第二部分46。在一個實施例中，第一蒸發流34超臨界地簡便冷卻到密相超臨界流體，然後再根據壓力泵送。
[0016]冷卻流40的第一部分44通過第二熱交換單元，即回流換熱器20，返回到加熱器
12。在圖示的實施例中，控制閥42連接在第一熱交換單元18與第二熱交換單元20之間，並且配置用於在系統運行期間根據從第二熱源(目前描述)提供的額外熱量來控制從冷卻單元22流向第一熱交換單元18和第二熱交換單元20的冷卻流40的流量。
[0017]冷卻流40的第二部分46返回到第一熱交換單元18，在所述第一熱交換單元中，所述冷卻流升溫到第一膨脹器14的排氣的中間溫度，具體來說，升溫到第一蒸發流34的溫度，以便通過第二膨脹器16經歷第二膨脹。具體來說，第一熱交換單元18配置用於以與工作流體的冷卻流40的第一部分46呈熱交換關係的方式從第一膨脹器14循環工作流體的第一蒸發流34，以加熱工作流體的冷卻流40的第二部分46並且產生工作流體的第二蒸發流48。可使用來自輔助中間冷卻器空氣流50的補充熱量來補充在第一熱交換單元18中從第一蒸發流34傳遞到冷卻流40的第二部分46的熱量，其中所述輔助中間冷卻器空氣流的溫度與第一蒸發流34在第一膨脹器14的排氣處的溫度相當。在此特定實例中，補充熱量由從第二熱源52排出的輔助中間冷卻器空氣流50提供，具體來說，由發動機28的排出空氣流提供。如圖1最清楚地圖示，輔助中間冷卻器空氣流50來自低壓壓縮機排氣單元，具體來說，發動機28中的低壓壓縮機54的排氣。輔助中間冷卻器空氣流50提供的熱量越多，冷卻流40中可以通過控制閥42輸送到第一熱交換單元18而不是輸送到第二熱交換單元20的比例越大。通過調整控制閥42處的流量比，可以最優地利用來自第一熱源26和第二熱源52的熱量。
[0018]工作流體的第二蒸發流48穿過第二膨脹器16，以膨脹工作流體的第二蒸發流48並且通過軸38驅動第二發電機組(未圖示)或第一發電機組36。第二膨脹器16可以是軸向式膨脹器、脈衝式膨脹器、高溫螺旋式膨脹器或徑流向心型渦輪機式膨脹器。穿過第二膨脹器16之後，工作流體的第二蒸發流48穿過第二熱交換單元20並返回到冷卻單元22。第二熱交換單元20配置用於以與工作流體的冷卻流40的第一部分44呈熱交換關係的方式從第二膨脹器16循環工作流體的第二蒸發流48，以加熱工作流體的第一部分44，然後再將其供應到加熱器12。第二控制閥56連接在第一熱交換單元18與第二熱交換單元20之間，並且配置用於控制從第二膨脹器16流向冷卻單元22的第二蒸發流48以及從第一膨脹器14流向所述冷卻單元的第一蒸發流34的流量。在到達冷卻單元22之前，工作流體的第二蒸發流48通過第二控制閥56與第一蒸發流34混合。混合的第一蒸發流34和第二蒸發流48進行冷卻，從而產生工作流體的冷卻流40。隨後使用泵24將工作流體的冷卻流40通過第二熱交換單元20 (如上所述)泵送到加熱器12，或者通過第一熱交換單元18 (如上所述)泵送到第二膨脹器16。隨後重複執行所述循環。
[0019]熱回收循環系統10進一步包括:中間冷卻器58，所述中間冷卻器連接到第一熱交換單元18和輔助中間冷卻器空氣流50 ；以及調溫冷卻器60，所述調溫冷卻器連接到中間冷卻器58和發動機28。
[0020]在圖示的實施例中，高壓工作流體流與低壓工作流體流之間存在兩種熱交換情況(還可以稱為「循環內」傳熱)。在第一種情況下，工作流體的第一蒸發流34以與工作流體的冷卻流40的第二部分46呈熱交換關係的方式循環，以加熱工作流體的冷卻流40的第二部分46並且產生工作流體的第二蒸發流48。此熱交換用於沸騰或以其他方式增加工作流體的冷卻流40的第二部分46的熱函(如果工作流體的冷卻流40的第二部分46處於亞臨界溫度下)，以便工作流體的第二蒸發流48隨後可以在第二渦輪機16中經歷另一次膨脹。在第二種情況下，來自第二膨脹器16的工作流體的第二蒸發流48以與工作流體的冷卻流40的第一部分44呈熱交換關係的方式循環，以加熱工作流體的冷卻流40的第一部分44。工作流體的冷卻流40的第一部分44供應到加熱器12並且使用第一熱源26加熱以完成流動循環。第一熱交換單元18和第二熱交換單元20用作系統10中的「回流換熱器」。
[0021]第一熱交換單元18被公開為連接到任意一個或多個第二熱源52，例如來自低壓壓縮機54的排氣流。此類第二熱源52還通常連接到發動機28。一個或多個第二熱源52配置用於提供額外熱量或者部分蒸發(本說明書中所用的「或者」是指任何一種或兩種)工作流體的冷卻流40的第二部分46。具體來說，工作流體的冷卻流40的第二部分46穿過熱交換單元18，與中間冷卻器58 —起提供工作流體的冷卻流40的第二部分46的加熱和/或蒸發甚至過加熱。在一個實施例中，第一熱交換單元18連接到至少兩個第二熱源52，其中所述至少兩個熱源52串行或並行連接。在本說明書中應注意，第二熱源52包括溫度低於第一熱源26的熱源。在一個實例中，第二熱源52的溫度可以在80攝氏度到300攝氏度的範圍內。應注意，在其他示例性實施例中，第一熱源26和第二熱源52可以包括其他多個低級熱源，例如具有中間冷卻器的燃氣渦輪機。第一熱交換單元18從第一蒸發流34接收熱量並且產生第二蒸發流48。在一個實例中，第二蒸發流48可以處於250巴的壓力下以及約250攝氏度的溫度下。第二蒸發流48穿過第二膨脹器16。在圖示的實施例中，第一膨脹器14和第二膨脹器16通過軸28連接到單個發電機組36。在特定的其他示例性實施例中，第二膨脹器16(在一個實例中，所述第二膨脹器包括螺旋式壓縮機)可以配置用於驅動第二發電機組(未圖示)。
[0022]第二熱源52的圖示布局有助於從多個低溫發動機熱源中有效去除熱量。這提高了冷卻系統的有效性並且實現了從廢熱到電力的有效轉換。
[0023]在圖示的實施例中，所述工作流體包括二氧化碳。將二氧化碳用作工作流體的優勢在於不易燃、不腐蝕並且能夠承受高循環溫度(例如，400攝氏度以上)。在上述的一個實施例中，可以超臨界地大幅升高二氧化碳的溫度，而不存在化學分解的風險。相對於單一膨脹過程(傳統蘭金循環操作中)而言，工作流體初始膨脹之後執行的兩個獨立的循環內傳熱使得工作流體能夠通過後續膨脹來更多做功。在其他實施例中，也可以使用其他工作流體。
[0024]再次參見圖1，在圖示的廢熱回收系統10中，在一個實例中，來自發動機28的第一熱源26的高壓排氣流32的溫度可以在450攝氏度到500攝氏度的溫度範圍內。加熱器12從第一熱源26產生的高壓排氣流32接收熱量並且產生工作流體蒸汽作為第一蒸發流34。在一個實例中，第一蒸發流34可以處於250巴的壓力下以及約450攝氏度的溫度下。第一蒸發流34穿過第一膨脹器14(在一個實例中，所述第一膨脹器包括徑向式膨脹器)以驅動發電機組36。穿過第一膨脹器14之後，第一蒸發流34穿過第一熱交換單元18，然後在冷卻單元22中冷凝為液體以形成冷卻流40，隨後通過泵24將所述冷卻流泵送到控制閥42。在一個實例中，可以在80巴的壓力下以及70攝氏度的溫度下將第一蒸發流34供應到冷卻單元22。在一個實例中，可以在250巴的壓力下以及50攝氏度的溫度下將冷卻流40的第二部分46供應到第一熱交換單元18。在一個實例中，可以在250巴的壓力下以及50攝氏度的溫度下將冷卻流40的第一部分44供應到第二熱交換單元20。在一個實例中，在約250巴的壓力下以及約350攝氏度的溫度下將來自第一熱交換單元18的第二蒸發流48供應到第二膨脹器16。在一個實例中，提供來自第二熱源52的輔助中間冷卻器空氣流50作為低溫空氣流，並且可以在約3巴的壓力下以及約250攝氏度的溫度下將其供應到中間冷卻器58。在一個實例中，提供來自中間冷卻器58的中間冷卻空氣流62作為低溫空氣流，並且可以在3巴的壓力下以及約70攝氏度的溫度下將其供應到可選的調溫冷卻器60並且返回到發動機28。本說明書中應注意，上述的溫度和壓力值是示例性的值，不得視作限制值。這些值可以根據不同應用而改變。
[0025]如上所述，穿過第一膨脹器14之後，處於相對較低壓力和較低溫度下的工作流體的第一蒸發流34穿過第一熱交換單元18流向冷卻單元22。冷卻單元22將在本說明書中進一步詳細介紹。在圖示的實施例中，冷卻單元22是空氣冷卻單元。經由第一熱交換單元18流出的工作流體的第一蒸發流34穿過冷卻單元22的空氣冷卻器(未圖示)。空氣冷卻器22配置用於使用環境空氣冷卻工作流體的第一蒸發流34。
[0026]在傳統系統中，如果環境空氣用作冷卻單元的冷卻介質，則可能無法在許多地理位置中冷凝二氧化碳，因為此類地理位置中的環境溫度通常超出了二氧化碳的臨界溫度。根據本發明的實施例，可以根據情況冷凝或者不冷凝二氧化碳。當不冷凝時，公開的系統以類似方式運行，但是流體僅超臨界地冷卻到密相超臨界流體，然後再根據壓力泵送。
[0027]如上所述，穿過第二膨脹器16之後，工作流體的第二蒸發流48穿過第二熱交換單元20流向冷卻單元22。從第二熱交換單元20排出的工作流體的第二蒸發流48穿過冷卻單元22的空氣冷卻器。類似於第一蒸發流34的冷卻，所述空氣冷卻器配置用於使用環境空氣冷卻並且可以冷凝工作流體的第二蒸發流48。
[0028]儘管參考作為工作流體的二氧化碳來進行描述上述實施例，但是在特定的其他實施例中，也可以使用適用於熱回收循環系統，例如蘭金循環或布雷敦循環的其他低臨界溫度工作流體。如本說明書中所述，確保提供用於熱回收循環的冷卻流有助於提供足夠的冷卻流，以便在夏季隨著環境冷卻溫度的升高而冷卻工作流體。根據示例性實施例，冷卻單元和渦輪機的低壓級的體積得以減小，因為熱回收循環使用二氧化碳作為工作流體。通過在各種不同溫度下使用雙廢熱源，而不是僅使用單個高溫廢熱源，本說明書中所述的示例性熱回收循環系統提供了能夠大幅提高功率輸出的系統。此外，本說明書中所述的使用雙熱源輸入的示例性熱回收循環具有緊湊的佔位面積，因此啟動時間短於使用蒸汽作為工作流體的熱回收循環。
[0029]儘管本說明書中僅圖示和說明了本發明的某些特徵，但所屬領域的技術人員能夠做出許多修改和變化。因此，應了解，隨附權利要求書涵蓋落在本發明實際精神內的所有此類修改和變化。
【權利要求】
1.一種廢熱回收系統，所述廢熱回收系統包括: 生熱系統，所述生熱系統包括溫度不同的至少兩個單獨熱源，其中所述至少兩個單獨熱源包括第一熱源和至少一個第二熱源； 熱回收系統，所述熱回收系統配置用於循環單一工作流體，所述熱回收循環系統包括: 加熱器，所述加熱器配置用於以與高溫流體呈熱交換關係的方式循環工作流體，從而蒸發所述工作流體； 第一熱交換單元，所述第一熱交換單元連接到所述加熱器，其中蒸發的工作流體能夠以熱交換關係循環穿過所述第一熱交換單元，以便加熱所述熱回收循環系統中的所述工作流體的至少一部分；以及 第二熱交換單元，其中所述工作流體的至少一部分能夠以熱交換關係循環穿過所述第二熱交換單元，以便加熱所述熱回收循環系統中的所述工作流體的至少一部分， 其中所述熱回收循環系統連接到所述至少兩個單獨熱源中的第一熱源以及所述至少兩個單獨熱源中的至少一個第二熱源，以及 其中所述熱回收循環系統配置用於去除所述第一熱源和所述第二熱源中的熱量。
2.根據權利要求1所述的回收系統，其中所述單一工作流體包括二氧化碳(CO2)。
3.根據權利要求1所述的回收系統，其中所述第一熱交換單元連接到所述至少一個第二熱源，並且其中所述至少一個第二熱源選自包括以下項的群組:低溫中間冷卻器、高溫中間冷卻器、低壓壓縮機排氣單元或者其組合。
4.根據權利要求1所述的回收系統，其中所述至少一個第二熱源配置用於至少部分加熱所述工作流體的冷卻流的一部分。
5.根據權利要求1所述的回收系統，其中所述第一熱交換單元配置用於從所述至少一個第二熱源接收輔助中間冷卻器空氣流，以在工作流體的冷卻流的至少一部分進入膨脹器之前將其加熱到大幅升高的溫度。
6.根據權利要求1所述的回收系統，其中所述第一熱源包括發動機排氣單元。
7.根據權利要求1所述的回收系統，其進一步包括第一膨脹器，所述第一膨脹器與所述加熱器流體連通，其中所述第一膨脹器包括以下項中的至少一項:徑向式膨脹器、軸向式膨脹器、螺旋式膨脹器或者脈衝式膨脹器。
8.根據權利要求7所述的回收系統，其進一步包括第二膨脹器，所述第二膨脹器與所述加熱器流體連通，其中所述第二膨脹器包括以下項中的至少一項:徑向式膨脹器、軸向式膨脹器、螺旋式膨脹器或者脈衝式膨脹器。
9.根據權利要求8所述的回收系統，其中所述第一熱交換單元連接到所述第二膨脹器，並且配置用於在工作流體的冷卻流的至少一部分進入所述第二膨脹器之前將其加熱到大幅升高的溫度。
10.根據權利要求8所述的回收系統，其中所述第一膨脹器和所述第二膨脹器連接到發電機組。
11.根據權利要求8所述的回收系統，其中所述第一膨脹器連接到第一發電機組並且所述第二膨脹器連接到第二發電機組。
12.根據權利要求1所述的回收系統，其進一步包括冷卻單元，其中來自所述熱交換單元的所述工作流體穿過所述冷卻單元進行供應。
13.根據權利要求12所述的回收系統，其進一步包括泵，所述泵位於所述冷卻單元與所述第一熱交換單元和所述第二熱交換單元之間。
14.根據權利要求13所述的回收系統，進一步包括第一控制閥，所述第一控制閥位於所述第一熱交換單元與所述第二熱交換單元之間的流動通道中，所述控制閥可操作地控制進入所述第一熱交換單元和所述第二熱交換單元的工作流體的冷卻流的流量。
15.根據權利要求14所述的回收系統，其進一步包括第二控制閥，所述第二控制閥位於所述第一熱交換單元與所述第二熱交換單元之間的流動通道中，所述控制閥可操作地控制進入所述冷卻單元的工作流體的第一蒸發流以及工作流體的第二蒸發流的流量。
16.根據權利要求1所述的回收系統，其中所述生熱系統包括燃燒發動機。
17.一種廢熱回收系統，所述廢熱回收系統包括: 燃燒發動機，所述燃燒發動機包括一個熱源，所述一個熱源具有發動機排氣單元，以及至少一個額外熱源，所述額外熱源選自包括低溫中間冷卻器、高溫中間冷卻器、低壓壓縮機排氣單元或其組合的群組，所述一個熱源包括溫度高於所述至少一個額外熱源的熱源； 熱回收循環系統，所述熱回收循環系統包括: 加熱器、冷卻單元和至少兩個膨脹器，其中所述熱回收循環系統連接到所述發動機排氣單元和所述至少一個額外熱源，並且配置用於循環工作流體； 第一熱交換單元，所述第一熱交換單元連接到所述加熱器和所述至少一個額外熱源，其中所述工作流體的至少一部分能夠以熱交換關係循環穿過所述第一熱交換單元，以便在所述熱回收循環系統中加熱所述工作流體；以及 第二熱交換單元，其中所述工作流體的至少一部分能夠以熱交換關係循環穿過所述第二熱交換單元，以便在所述熱回收循環系統中加熱所述工作流體， 其中所述熱回收循環系統配置用於去除所述發動機排氣單元和所述至少一個額外熱源中的熱量。
18.根據權利要求17所述的回收系統，其中所述工作流體包括二氧化碳(CO2)。
19.根據權利要求17所述的回收系統，其中所述加熱器連接到所述第一熱源。
20.根據權利要求17所述的回收系統，其中所述至少一個額外熱源配置用於加熱所述工作流體的冷卻流的至少一部分。
21.根據權利要求20所述的回收系統，其中所述第一熱交換單元連接到所述第二膨脹器，並且配置用於在工作流體的所述冷卻流的一部分進入所述第二膨脹器之前將其加熱到大幅升聞的溫度。
22.根據權利要求17所述的回收系統，其中所述第一熱交換單元配置用於從所述至少一個第二熱源接收輔助中間冷卻器空氣流，以在工作流體的所述冷卻流的至少一部分進入所述第二膨脹器之前將其加熱到大幅升高的溫度。
23.根據權利要求17所述的回收系統，其進一步包括泵，其中所述泵位於所述冷卻單元與所述第一熱交換單元和所述第二熱交換單元之間。
24.根據權利要求17所述的回收系統，其進一步包括第一控制閥，所述第一控制閥位於所述第一熱交換單元與所述第二熱交換單元之間的流動通道中，所述控制閥可操作地控制進入所述第一熱交換單元和所述第二熱交換單元的工作流體的冷卻流的流量。
25.根據權利要求17所述的回收系統，其中所述第一膨脹器和所述第二膨脹器連接到至少一個發電機組。
26.一種廢熱回收系統，所述廢熱回收系統包括: 燃燒發動機，所述燃燒發動機包括一個熱源，所述一個熱源具有發動機排氣單元，以及至少一個額外熱源，所述額外熱源選自包括低溫中間冷卻器、高溫中間冷卻器、低壓壓縮機排氣單元或其組合的群組，所述一個熱源和所述至少一個額外熱源具有不同溫度，其中所述一個熱源包括溫度高於所述至少一個額外熱源的熱源； 熱回收循環系統，所述熱回收循環系統包括: 加熱器和至少兩個膨脹器，所述至少兩個膨脹器連接到至少一個發電機組，其中所述加熱器連接到所述發動機排氣單元，所述熱回收循環系統配置用於循環工作流體，並且其中所述工作流體包括二氧化碳(CQe)； 第一熱交換單元，所述第一熱交換單元連接到所述加熱器和至少一個額外熱源，其中所述工作流體的至少一部分能夠以熱交換關係循環穿過所述第一熱交換單元，以便在所述熱回收循環系統中加熱所述工作流體；以及 第二熱交換單元，其中所述工作流體的至少一部分能夠以熱交換關係循環穿過所述第二熱交換單元，以便在所述熱回收循環系統中加熱所述工作流體， 其中所述熱回收循環系統配置用於從所述發動機排氣單元和所述至少一個額外熱源去除熱量。
【文檔編號】F01K23/10GK104185717SQ201380016289
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年3月15日 優先權日:2012年3月24日
【發明者】M.A.勒哈, V.米歇萊西 申請人:通用電氣公司