(57)【要約】【課題】燃焼された燃料の低位発熱量（ＬＨＶ）のより多くの部分を電気などの使用可能なエネルギーに変換するより効率的でかつより単純なシステムを提供する。【解決手段】２つの相互に作用するサイクルを含むカスケードパワーシステムを提供する。高温の排ガス流６００を用いて流入多成分作動流体の流れから得られる希薄な流れ５３１４および濃厚な流れ５１６６を直接的または間接的に気化し、これらの流れからエネルギーを抽出し、使用された流れを凝縮させ、そしてこの気化、抽出および凝縮サイクルを反復するカスケードパワーシステムおよび方法を開示する。【選択図】図２０
2008519205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー抽出サブシステムと、分離サブシステムと、熱交換サブシステムと、熱回収蒸気発生器（ＨＲＶＧ）サブシステムと、凝縮熱圧縮（ＣＴＣＳＳ）サブシステムとを含むカスケードパワーシステムであって、
当該システムは、２つの相互に作用する作動流体サイクルを確立するように設計されており、一方のサイクルは低沸騰成分をより高い濃度で有する濃厚な多成分作動流体の流れを利用し、他方のサイクルは前記低沸騰成分をより低い濃度で有する希薄な多成分作動流体の流れを利用し、各流れは完全に凝縮された流入多成分流から得られ、前記分離サブシステムは、前記希薄な作動流体の流れおよび前記濃厚な作動流体の流れを生成するように設計されており、前記熱交換サブシステムおよび前記熱回収蒸気発生器サブシステムは前記希薄な作動流体の流れおよび前記濃厚な作動流体の流れを外部排ガス流から直接的および／または間接的に得られた熱にて気化させるように設計されており、前記エネルギー抽出サブシステムは、前記希薄な作動流体の流れおよび前記濃厚な作動流体の流れからエネルギーを別個のタービンまたはタービンステージにおいて抽出するように設計されており、前記ＣＴＣＳＳサブシステムは、使用された濃厚な流れを凝縮することで前記完全に凝縮された流入多成分流を形成するように設計されており、前記排ガスの流量は前記ＨＲＶＧ全体を通じて同一であり、最初の高温の排ガス流は、前記ＨＲＶＧから出てくる使用された排ガス流の再循環された部分によって冷却される、システム。
【請求項２】
前記エネルギー抽出サブシステムは、希薄流タービンと、少なくとも１つの濃厚流タービンと、少なくとも２つのスロットル制御バルブとを含み、
エネルギーを、前記希薄流タービンは希薄な流れから、前記濃厚流タービンは濃厚な流れから抽出するように構成されており、前記第１のスロットル制御バルブは濃厚な流れの圧力を前記濃厚流タービンの圧力に調節し、第２のスロットル制御バルブは前記希薄な流れの圧力を前記希薄流タービンの圧力に調節し、任意の第３のスロットル制御バルブは任意の濃厚なサブ流の圧力をより希薄な流れの圧力に調節する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記分離サブシステムは、スクラバと、分離器と、３つのポンプとを含み、
前記分離サブシステムは希薄な流れと、流入作動流体の流れと同一または実質的に同一の組成を有する調合流とを形成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記熱交換サブシステムは、前記濃厚な流れを気化させ、前記希薄な流れを加熱または部分的に気化させるように構成された少なくとも４つの熱交換器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記熱回収蒸気発生器サブシステムは、熱回収蒸気発生器と再循環ファンとを含み、
前記熱回収蒸気発生器サブシステムは、高温の排ガス流を低温の排ガス流の一部で冷却することで冷却された排ガス流を形成し、前記冷却された排ガス流から熱を前記希薄な作動流体の流れおよび前記濃厚な作動流体の流れに伝達するように構成され、前記冷却された排ガス流は前記高温の排ガス流より高い流量を有し、前記冷却された排ガス流は前記高温の排ガス流の温度よりも低い所望の温度を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記凝縮サブシステムは凝縮器を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記凝縮サブシステムは、
分離器を含む凝縮分離サブシステムであって、濃厚な蒸気の流れおよび希薄な液体の流れを生成するように構成された凝縮分離サブシステムと、
３つの熱交換器と２つのスロットル制御バルブとを含む凝縮熱交換サブシステムであって、前記希薄な液体の流れの圧力調節された第１の部分を流入する流れと混合することでプレ基本溶液の流れを形成し、前記希薄な液体の流れの圧力調節された第２の部分を前記プレ基本溶液の流れと混合することで基本溶液の流れを形成し、加圧された完全に凝縮された基本溶液の流れの第１の部分を前記プレ基本溶液の流れとの熱交換関係とすることで部分的に凝縮された基本溶液の流れを形成するように構成された凝縮熱交換サブシステムと、
第１の凝縮器と第１のポンプとを含む第１の凝縮および加圧サブシステムであって、前記部分的に凝縮された基本溶液の流れを完全に凝縮させることで、完全に凝縮された基本溶液の流れを形成し、前記完全に凝縮された基本溶液の流れを加圧することで、加圧された完全に凝縮された作動流体の流れを形成するように構成された第１の凝縮および加圧サブシステムと、
第２の凝縮器と第２のポンプとを含む第２の凝縮および加圧サブシステムであって、前記完全に凝縮された基本溶液の流れの第２の部分と前記濃厚な蒸気の流れとを混合することで流出する流れを形成し、この流出する流れを完全に凝縮させ、この流出する流れを所望の高い圧力に加圧するように構成された第２の凝縮および加圧サブシステムと、を含み、
前記希薄な液体の流れの前記第１の部分は、前記流入する流れと同一または実質的に同一の圧力を有するように圧力調節され、前記希薄な流れの前記第２の部分は前記プレ基本溶液の流れと同一または実質的に同一の圧力を有するように圧力調節され、前記流れは少なくとも１つのより低い沸騰成分と少なくとも１つのより高い沸騰成分とを含み、前記流れの組成は、前記流入する流れの組成と同一または異なり、前記流出する流れとは同一である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記流入多成分流の組成は、アンモニアと水との混合物、２種以上の炭化水素の混合物、２種以上のフレオンの混合物、および炭化水素とフレオンとの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記流入多成分流の組成は、水とアンモニアとの混合物を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記高温の排ガス流は、バイオマス、農業廃棄物（バガスなど）、都市ごみ、石炭、石油、天然ガスおよび他の燃料の燃焼から形成される燃焼排出流を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
カスケードパワーシステムであって、
分離サブシステムであって、希薄な作動流体の流れおよび濃厚な作動流体の流れを生成し、低沸騰成分および高沸騰成分を含む流入多成分流体を形成するように構成され、前記希薄な作動流体の流れは低沸騰成分をより低い濃度で含み、前記濃厚な流れは前記低沸騰成分をより高い濃度で含む、分離サブシステムと、
熱交換サブシステムであって、高温の排ガス流から間接的に得られた熱で前記濃厚な作動流体の流れを加熱および気化し、前記希薄な作動流体の流れを加熱するように構成された熱交換サブシステムと、
熱回収蒸気発生器（ＨＲＶＧ）サブシステムであって、前記高温の排ガス流とこのＨＲＶＧサブシステムから出てくる使用された排ガス流の再循環された部分とを含む冷却された排ガス流から得られる熱で、直接的に前記希薄な作動流体の流れおよび前記濃厚な作動流体の流れを気化させるように構成された熱回収蒸気発生器（ＨＲＶＧ）サブシステムと、
エネルギー抽出サブシステムであって、前記濃厚な作動流体の流れおよび前記希薄な作動流体の流れにおける熱エネルギーの一部を使用可能なエネルギーの形態に変換するように構成されたエネルギー抽出サブシステムと、
凝縮熱圧縮（ＣＴＣＳＳ）サブシステムであって、前記使用された濃厚な流れを完全に凝縮させることで前記完全に凝縮された流入作動流体の流れを形成するように構成された凝縮熱圧縮（ＣＴＣＳＳ）サブシステムと、を含み、
当該システムは、前記外部排ガス流からの熱エネルギーのエネルギー変換の効率を向上させるように設計された２つの相互に作用する作動流体サイクル、すなわち希薄流サイクルと濃厚流サイクルとを確立する、カスケードパワーシステム。
【請求項１２】
前記エネルギー抽出サブシステムは、希薄流タービンと、少なくとも１つの濃厚流タービンと、少なくとも２つのスロットル制御バルブとを含み、
前記希薄流タービンはエネルギーを希薄な流れから抽出するように構成されており、前記濃厚流タービンは濃厚な流れから抽出するように構成されており、前記第１のスロットル制御バルブは濃厚な流れの圧力を前記濃厚流タービンの圧力に調節し、第２のスロットル制御バルブは前記希薄な流れの圧力を前記希薄流タービンの圧力に調節し、任意の第３のスロットル制御バルブは任意の濃厚なサブ流の圧力をより希薄な流れの圧力に調節する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記分離サブシステムは、スクラバと、分離器と、３つのポンプとを含み、
前記分離サブシステムは希薄な流れと、流入作動流体の流れと同一または実質的に同一の組成を有する調合流とを形成するように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記熱交換サブシステムは、前記濃厚な流れを気化させ、前記希薄な流れを加熱または部分的に気化させるように構成された少なくとも４つの熱交換器を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記熱回収蒸気発生器サブシステムは、熱回収蒸気発生器と再循環ファンとを含み、前記熱回収蒸気発生器サブシステムは高温の排ガス流を低温の排ガス流の一部で冷却することで冷却された排ガス流を形成し、熱を前記冷却された排ガス流から前記希薄な作動流体の流れおよび前記濃厚な作動流体の流れに伝達するように構成されており、前記冷却された排ガス流は前記高温の排ガス流より高い流量を有し、前記冷却された排ガス流は前記高温の排ガス流の温度よりも低い所望の温度を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記凝縮サブシステムは凝縮器を含む請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記凝縮サブシステムは、
分離器を含む凝縮分離サブシステムであって、濃厚な蒸気の流れおよび希薄な液体の流れを生成するように構成された凝縮分離サブシステムと、
３つの熱交換器と２つのスロットル制御バルブとを含む凝縮熱交換サブシステムであって、前記希薄な液体の流れの圧力調節された第１の部分を流入する流れと混合することでプレ基本溶液の流れを形成し、前記希薄な液体の流れの圧力調節された第２の部分を前記プレ基本溶液の流れと混合することで基本溶液の流れを形成し、加圧され完全に凝縮された基本溶液の第１の部分を前記プレ基本溶液の流れとの熱交換関係とすることで部分的に凝縮された基本溶液の流れを形成するように構成された凝縮熱交換サブシステムと、
第１の凝縮器と第１のポンプとを含む第１の凝縮および加圧サブシステムであって、前記部分的に凝縮された基本溶液の流れを完全に凝縮させることで完全に凝縮された基本溶液の流れを形成し、この完全に凝縮された基本溶液の流れを加圧することで加圧され完全に凝縮された作動流体の流れを形成するように構成された第１の凝縮および加圧サブシステムと、
第２の凝縮器と第２のポンプとを含む第２の凝縮および加圧サブシステムであって、前記完全に凝縮された基本溶液の流れの第２の部分と前記濃厚な蒸気の流れとを混合することで流出する流れを形成し、この流出する流れを完全に凝縮させ、この流出する流れを所望の高い圧力に加圧するように構成された第２の凝縮および加圧サブシステムと、を含み、
前記希薄な液体の流れの前記第１の部分は、前記流入する流れと同一または実質的に同一の圧力を有するように圧力調節され、前記希薄な流れの前記第２の部分は前記プレ基本溶液の流れと同一または実質的に同一の圧力を有するように圧力調節され、前記流れは少なくとも１つのより低い沸騰成分と少なくとも１つのより高い沸騰成分とを含み、前記流れの組成は、前記流入する流れの組成と同一または異なり、前記流入する流れとは同一である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記外部排ガス流は、バイオマス、農業廃棄物（バガスなど）、都市ごみ、石炭、石油、天然ガスおよび他の燃料の燃焼から形成される燃焼排出流を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記流入多成分流の組成は、アンモニアと水との混合物、２種以上の炭化水素の混合物、２種以上のフレオンの混合物、および炭化水素とフレオンとの混合物からなる群から選択される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記流入多成分流の組成は、水とアンモニアとの混合物を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２１】
低沸騰成分と高沸騰成分とを含む完全に凝縮された流入作動流体の流れを、加圧冷却され混合された流れと混合することで、濃厚な作動流体の流れを形成するステップであって、前記流入作動流体の流れと前記濃厚な作動流体の流れとは同一または実質的に同一の組成を有するステップと、
前記濃厚な作動流体の流れを混合された流れとの熱交換関係とすることで冷却され混合された流れと加熱された濃厚な作動流体の流れとを形成するステップと、
前記加熱された濃厚な作動流体の流れを冷却されて使用された希薄な作動流体の流れの第１の部分との熱交換関係とすることで、より高温の作動流体の流れと冷却されて使用された希薄な作動流体の流れの冷却された第１の部分とを形成するステップと、
前記より高温で濃厚な作動流体の流れを使用された希薄な作動流体の流れとの熱交換関係とすることで、完全に気化した濃厚な作動流体の流れを形成するステップと、
前記完全に気化した濃厚な作動流体の流れの圧力を濃厚作動流体流タービンの圧力に調節するステップと、
前記完全に気化した濃厚な作動流体の流れにおける熱エネルギーの一部を、第１の量の使用可能なエネルギー形態に変換するステップと、
前記希薄な作動流体の流れを冷却された外部排ガス流との熱交換関係とすることで加熱された希薄な作動流体の流れを形成するステップと、
前記加熱された希薄な作動流体の流れを、熱回収蒸気発生器と再循環ファンとを含む熱回収蒸気発生器サブシステムにおいて冷却された排ガスの流れとの熱交換関係とすることで、完全に気化した希薄な作動流体の流れを形成するステップであって、前記冷却された熱伝達流体は、高温の排ガス流と前記熱回収蒸気発生器の中間点から取られた低温の排ガス流の一部とを含むステップと、
前記完全に気化した希薄な流れの圧力を前記希薄作動流体流タービンの圧力に調節するステップと、
前記完全に気化した希薄な作動流体の流れにおける熱エネルギーの一部を、第２の量の使用可能なエネルギー形態に変換するステップと、
前記冷却された希薄な作動流体の流れの第２の部分と分離器希薄流体の流れの圧力調節された第１の部分とをスクラビングすることで液体の希薄な作動流体の流れと濃厚なスクラバ流とを形成するステップと、
前記液体の希薄な作業流体の流れを所望のより高い圧力に加圧することで前記希薄な作動流体の流れを形成するステップと、
前記濃厚なスクラバ流と前記冷却されて使用された希薄な作動流体の流れの前記冷却された第２の部分とを混合することでプレ分離器供給流を形成するステップと、
前記プレ分離器供給流を分離することで分離器希薄流体流と分離器濃厚流体流とを形成するステップと、
前記分離器希薄流体流の第２の部分と前記分離器濃厚流体流とを混合することで前記混合された流れを形成するステップと、
使用された濃厚な作動流体の流れを凝縮させることで前記完全に凝縮された流入作動流体の流れを形成するステップと、を含む方法。
【請求項２２】
前記外部排ガス流は、バイオマス、農業廃棄物（バガスなど）、都市ごみ、石炭、石油、天然ガスおよび他の燃料の燃焼から形成される燃焼排出流を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記流入多成分流の組成は、アンモニアと水との混合物、２種以上の炭化水素の混合物、２種以上のフレオンの混合物、および炭化水素とフレオンとの混合物からなる群から選択される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記流入多成分流の組成は、水とアンモニアとの混合物を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記完全に気化した濃厚な作動流体の流れを２つのサブ流に分割するステップを含み、一方は、前記濃厚作動流体流タービンに送られ、他方は、圧力調節され、完全な気化の前に前記加熱された希薄な作動流体の流れと混合されるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
高温の排ガス流からのエネルギーを効率的に抽出する方法であって、
２つの相互に作用する気化サイクルとエネルギー抽出サイクルとを確立するステップであって、一方のサイクルは前記多成分流体の低沸騰成分をより高い濃度で有する多成分流体の流れ、すなわち濃厚な作動流体の流れを利用し、他方のサイクルは前記多成分流体の高沸騰成分をより高い濃度で有する多成分流体の流れ、すなわち希薄な作動流体の流れを利用し、各流れは完全に凝縮された流入多成分作動流体の流れから得られるステップと、
前記２つの相互に作用するサイクル内で利用される前記希薄な作動流体の流れおよび前記濃厚な作動流体の流れを高温の排ガス流れを形成し、直接および／または間接的に得られる熱で気化させるステップであって、高温の排ガス流と冷たい排ガス流の一部とを含む冷却された排ガス流と前記希薄な作動流体の流れおよび濃厚な作動流体の流れとの間の直接的に熱伝達が起こるステップと、
前記希薄な作動流体の流れおよび前記濃厚な作動流体の流れと関連する熱エネルギーの一部を使用可能なエネルギー形態に変換し、使用された濃厚な作動流体の流れと使用された希薄な作動流体の流れとを形成するステップと、
前記使用された希薄な作動流体の流れの一部を分離することで前記希薄な作動流体の流れと調合流とを形成するステップであって、前記調合流は前記流入多成分作動流体の流れと同一または実質的に同一の組成を有するステップと、
前記使用された濃厚な作動流体の流れを凝縮させることで前記完全に凝縮された流入多成分作動流体の流れを形成するステップであって、前記使用された濃厚な流れは凝縮ユニットに送られ、完全に凝縮されて、前記流入する流れを形成するステップと、を含む方法。
【請求項２７】
前記外部排ガス流は、バイオマス、農業廃棄物（バガスなど）、都市ごみ、石炭、石油、天然ガスおよび他の燃料の燃焼から形成される燃焼排出流を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記流入多成分流の組成は、アンモニアと水との混合物、２種以上の炭化水素の混合物、２種以上のフレオンの混合物、および炭化水素とフレオンとの混合物からなる群から選択される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記流入多成分流の組成は、水とアンモニアとの混合物を含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオマス、農業廃棄物（バガスなど）、都市ごみおよび他の燃料の燃焼から生成される熱から使用可能なパワー（動力、電力）を抽出するカスケード（多段）パワーシステムに関する。本発明は、さらに高温排ガス流を予冷却した、または部分的に使用された排ガスの流れと混合することによって、この流れから熱が発生し、熱交換ユニットに過度のストレスまたは負担を与えることなく、この混合された排ガス流が、その作動流体を効率的に加熱できるような所望のより低い温度を有することができるカスケードパワーシステムに関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、バイオマス、農業廃棄物（バガスなど）、都市ごみおよび他の燃料の燃焼から生成される熱から使用可能なパワーを抽出するためのカスケードパワーシステムであって、このシステムはエネルギー抽出サブシステムと、分離サブシステムと、熱交換サブシステムと、熱伝達サブシステムと、凝縮サブシステムとを含み、このシステムは希薄な流れおよび濃厚な流れを完全に凝縮された流入作動流体の流れから形成し、これら希薄な流れおよび濃厚な流れを熱源の流れから直接的または間接的に得られる熱にて気化させ、これら希薄な流れおよび濃厚な流れからの熱を使用可能な形態のエネルギーに変換し、使用され流出作動流体の流れを形成し、この流出作動流体の流れを凝縮し、前記流入作動流体の流れを形成するカスケードパワーシステムと、希薄な流れおよび濃厚な流れとに変換し、気化させ、そこからエネルギーを抽出する方法とに関する。
【背景技術】
【０００３】
本出願は２００５年９月２２日に出願されたアメリカ合衆国特許出願第１１／２３５，６５４号の優先権を主張するが、この合衆国特許出願は２００５年４月５日に出願されたアメリカ合衆国特許出願第１１／０９９，２１１号の一部継続出願であり、さらにこれは２００４年１１月８日に出願されたアメリカ合衆国特許出願第１０／９８３，９７０号の一部継続出願である。
【０００４】
現在、最も効率的なバイオマスを燃料とする発電所は、２０％までの総プラント効率を有する。すなわち、これら発電所の正味パワー出力は、燃焼された燃料の低位発熱量（ＬＨＶ）の高々２０％である。このレベルの効率を達成するために、現在のバイオマス発電所は、ガス発生器および炭化燃焼器と、ガスタービンおよび蒸気パワーシステムの両方を使用するパワートレインと、から構成される非常に複雑な燃焼システムを必要とし、このためこのようなシステムはかなり高価となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、当分野においては、バイオマスなどの燃料を燃焼させ、この燃焼された燃料の低位発熱量（ＬＨＶ）のより多くの部分を電気などの使用可能なエネルギーに変換するより効率的でかつより単純なシステムに対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は２つの相互に作用するサイクルを含むカスケードパワーシステムを提供する。一方のサイクルは低沸騰成分をより高い濃度にて有する濃厚な作動流体を利用し、もう１つのサイクルはこの低沸騰成分をより低い濃度にて有する希薄な作動流体を利用する。このシステムはモジュール原理にて設計されており、いくつかのモジュールユニットまたは構成要素を含んでも、含まなくてもよいいくつかの変形として実施することができる。
【０００７】
本発明は、エネルギー抽出サブシステムと、分離サブシステムと、熱交換サブシステムと、熱伝達サブシステムと凝縮サブシステムとを含むカスケードパワーシステムを提供する。このシステムは希薄流サイクルと濃厚流サイクルとを生成する。この希薄流サイクルにおいては、希薄な流れが、流入する流れから分離サブシステム内で生成され、熱交換サブシステム内で気化され、そしてこの気化した希薄な流れから、熱エネルギーの一部がエネルギー抽出サブシステムの希薄流部分において抽出される。濃厚流サイクルにおいては、流入する流れから濃厚な流れが、生成され、熱交換サブシステム内で気化され、この気化した濃厚な流れから熱エネルギーの一部がエネルギー抽出サブシステムの濃厚流部分において抽出される。エネルギー抽出システムのこの濃厚流部分からの使用された濃厚な流れは、次に凝縮ユニット内で凝縮され、そして上述の流入する流れとして戻される。このシステムは２つの相互に作用するサブサイクルを含む連続的な熱力学的エネルギー変換サイクルを形成する。
【０００８】
本発明は、また濃厚流抽出サブシステムおよび希薄流抽出サブシステムを含むエネルギー抽出サブシステムと、分離サブシステムと、熱交換サブシステムと、熱伝達サブシステムと、凝縮サブシステムとを含むカスケードパワーシステムを提供する。このシステムは、希薄な流れと濃厚な流れとを完全に凝縮された流入作動流体の流れから形成し、これら希薄な流れおよび濃厚な流れを外部からの熱源の流れ、好ましくは外部からの高温排ガス流から直接的または間接的に得られる熱から気化させ、これら希薄な流れおよび濃厚な流れ内の熱エネルギーの一部を使用可能なエネルギーの形態に変換する。この結果として使用された流出作動流体の流れを形成し、次にこの流出作動流体の流れを凝縮させることで上述の流入作動流体の流れが形成され、こうして、このシステムは２つの相互に作用するサブサイクルを含む熱力学的エネルギー抽出サイクルをサポートする。
【０００９】
本発明は、エネルギー抽出サブシステムと、分離サブシステムと、熱交換サブシステムと、熱伝達サブシステムと、凝縮サブシステムとを含むカスケードパワーシステムを提供し、このシステムは熱力学的エネルギー抽出サイクルをサポートする。エネルギー抽出サブシステムは、希薄流タービンと、少なくとも１つの濃厚流タービンと、少なくとも２つのスロットル制御バルブとを含み、この希薄流タービンは希薄な流れからエネルギーを抽出するように構成され、この濃厚流タービンは濃厚な流れから抽出するように構成され、第１のスロットル制御バルブは濃厚な流れの圧力を濃厚流タービンの圧力に調節し、第２のスロットル制御バルブは希薄な流れの圧力を希薄流タービンの圧力に調節し、そして任意の第３のスロットル制御バルブは任意の濃厚なサブ流の圧力をより希薄な流れの圧力に調節する。分離サブシステムは、スクラバと、分離器と、３つのポンプとを含み、この分離サブシステムは希薄な流れと、流入作動流体の流れと同一、または実質的に同一な組成を有する調合流とを形成するように構成されている。熱交換サブシステムは、濃厚な流れを気化させ、そして希薄な流れを加熱または部分的に気化させるように構成された少なくとも４つの熱交換器を含む。熱伝達サブシステムは、熱伝達流体と、熱伝達流体ポンプと、２つの熱交換器とを含み、この熱伝達サブシステムは高温排ガス流からの熱を熱伝達サブシステムに伝達し、次に、熱伝達サブシステムのこの吸収された熱を希薄な流れに伝達することで、その希薄な流れを気化させるように構成されている。凝縮サブシステムは使用された作動流体の流れを完全に凝縮させるように構成され、どのような凝縮サブシステムであってもよい。
【００１０】
本発明は、完全に凝縮された流入作動流体の流れと加圧され冷却された混合の流れとを混合することを含む方法を提供し、流入する流れと混合された流れとは、同一または実質的に同一の成分を含み、冷却された作動流体の流れを形成する。この冷却された作動流体の流れは、次に混合された流れとの熱交換関係になり、この結果として上述の冷却され混合された流れと、加熱された作動流体の流れとが形成される。この加熱された作動流体の流れは、次に冷却され使用された希薄な流れの第１の部分との熱交換関係になり、この結果としてより高温の作動流体の流れと、より低温の使用された希薄な流れとを形成する。このより高温の作動流体の流れは、次に使用された希薄な流れとの熱交換関係になり、この結果として完全に気化した作動流体の流れを形成する。この完全に気化した作動流体の流れの第１の部分は、次に圧力調節され、濃厚流タービンに送られるが、ここでこの作動流体の流れは上述の希薄な流れと比較して濃厚な流れである。この完全に気化した作動流体の流れは、次に濃厚流タービンに送られ、これによってこの完全に気化した作動流体の流れにおける熱エネルギーの一部が第１の量の使用可能なエネルギーの形態に変換される。この完全に気化した作動流体の流れの第２の部分は次に圧力調節され、そして部分的に気化したより希薄な流れと混合され、この結果として上述の希薄な流れを形成する。この希薄な流れは次に循環熱伝達流体との熱交換関係になり、この結果として完全に気化した希薄な流れを形成するが、ここでこの熱伝達流体は、この循環熱伝達流体を高温排ガス流との熱交換関係となることで加熱される。この完全に気化した希薄な流れは、次に圧力を希薄流タービンの圧力に調節され、希薄流タービンに送られ、これによってこの完全に気化した希薄な流れにおける熱エネルギーの一部が第２の量の使用可能なエネルギー形態に変換される。
【００１１】
本発明は高温排ガス流からエネルギーを効率的に抽出する方法を提供し、この方法は、２つの相互に作用する気化サイクルとエネルギー抽出サイクルとを確立するステップを含み、ここで、一方のサイクルは、その多成分流体の低沸騰成分をより高い濃度にて有する多成分流体の流れ（濃厚な流れ）を利用し、他方のサイクルはその多成分流体の高沸騰成分をより高い濃度にて有する多成分流体の流れ（希薄な流れ）を利用するが、各流れは完全に凝縮された流入多成分作動流体から得られる。これら２つの相互に作用するサイクル内で利用されるこれら希薄な流れおよび濃厚な流れは、高温の外部からの排ガス流によって直接的におよび／または間接的に気化させるが、この間接的な加熱の一部は、熱伝達サイクルを介して行われ、このサイクルにおいては別個の循環熱伝達流体を利用してこの希薄な流れを加熱および気化させる。いったん気化させると、希薄な流れにおける熱エネルギーの一部は希薄タービン内で抽出され、濃厚な流れにおける熱エネルギーの一部は少なくとの１つの濃厚タービン内に抽出される。こうして使用された希薄な流れを用いて濃厚な流れが加熱および気化され、希薄な流れを形成するためおよび濃厚な流れを補うように設計されているスクラバおよび分離器に送られる。こうして使用された濃厚な流れは凝縮ユニットに送られ、ここで完全に凝縮され、上述の流入する流れを形成する。
【００１２】
本発明は、以下の詳細な説明を、添付の一例としての図面と共に参照することでよりよく理解することができるであろう。図面中、類似する要素には同一の番号が付されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明者は、燃焼ガスのソースから使用可能なエネルギーを公知のシステムより高い効率にて抽出する新たなシステムを発見した。本発明の好ましいシステムは、公知の従来技術によるシステムより少なくとも３０％は改善されている。発明者はさらにこの新たなシステムが、燃料、好ましくは、低発熱値の燃料、例えばバイオマス、農業廃棄物（バガスなど）、都市ごみおよび他の低発熱値の燃料の燃焼において生成される熱の抽出に、理想的に適していることを発見した。好ましくは、この燃焼は流動床燃焼装置または燃焼ゾーン内で遂行される。ここで用いられるバイオマスなる用語は、すべての低発熱値の燃料を指すために用いられているが、勿論、本発明のシステムは、高発熱値の燃料、例えば、石炭、石油あるいは天然ガスを含む他の燃料と共に用いることもできる。
【００１４】
本発明は、概して２つの相互に作用する熱力学的に異なる作動流体のサイクルと、１つの熱伝達サイクルとを含むパワーシステムに関する。一方の作動流体サイクルは、濃厚な作動流体の流れ、すなわち多成分流体の低沸騰成分をより高い濃度にて有する流れを利用し、これに対して、他方の作動流体サイクルは、希薄な作動流体の流れ、すなわちこの低沸騰成分をより低い濃度にて含む流体の流れを利用する。これらのサイクルは、熱エネルギーを高温排ガス流から直接的および／または間接的に吸収することで完全に気化させ、そしてこれらの熱エネルギーの一部を分離エネルギー変換サブシステム内で使用可能な形態のエネルギーに変換するように構成されている。このシステムはさらに、エネルギーの抽出の前に、高温排ガス流からの熱エネルギーをこの希薄な流れに間接的に伝達し、これを気化させるように構成されている熱伝達サイクルを含んでいる。この希薄な流れから得られる熱エネルギーによって濃厚な流れが気化され、これから流れが得られる。
【００１５】
本発明は、概してエネルギー抽出サブシステムと、分離サブシステムと、熱交換サブシステムと、熱伝達サブシステムと、凝縮サブシステムとを含むカスケードパワーシステムに関する。このシステムは希薄流サイクルと濃厚流サイクルとを生成する。この希薄流サイクルにおいては、希薄な流れが、流入する流れから分離サブシステム内で生成され、熱交換サブシステム内で気化され、そしてこの気化した希薄な流れから、熱エネルギーの一部がエネルギー抽出サブシステムの希薄流部分において抽出される。濃厚流サイクルにおいては、濃厚な流れが、流入する流れから生成され、熱交換サブシステム内で気化され、この気化した濃厚な流れから、熱エネルギーの一部がエネルギー抽出サブシステムの濃厚流部分において抽出される。エネルギー抽出システムのこの濃厚流部分からの使用された濃厚な流れは、次に凝縮ユニット内で凝縮され、そして上述の流入する流れとして戻される。このシステムは２つの相互に作用するサブサイクルを含む連続的な熱力学的エネルギー変換サイクルを形成する。
【００１６】
本発明は、概して完全に凝縮された流入作動流体の流れと加圧され冷却された流れとを混合することを含む方法に関し、これら流入する流れと混合された流れは、同一または実質的に同一の成分を含み、冷却された作動流体の流れを形成する。この冷却された作動流体の流れは、次に混合された流れとの熱交換関係になり、この結果として上述の冷却され混合された流れと、加熱された作動流体の流れとが形成される。この加熱された作動流体の流れは、次に冷却されて使用された希薄な流れの第１の部分との熱交換関係になり、この結果としてより高温の作動流体の流れと、より低温の使用された希薄な流れとを形成する。このより高温の作動流体の流れは、次に使用された希薄な流れとの熱交換関係になり、この結果として完全に気化した作動流体の流れを形成する。この完全に気化した作動流体の流れの第１の部分は、次に圧力調節され、濃厚流タービンに送られるが、ここでこの作動流体の流れは上述の希薄な流れと比較して濃厚な流れである。この完全に気化した作動流体の流れは、次に濃厚流タービンに送られ、これによってこの完全に気化した作動流体の流れにおける熱エネルギーの一部が第１の量の使用可能なエネルギーの形態に変換される。この完全に気化した作動流体の流れの第２の部分は次に圧力調節され、そして部分的に気化したより希薄な流れと混合され、この結果として上述の希薄な流れを形成する。この希薄な流れは次に循環熱伝達流体との熱交換関係になり、この結果として完全に気化した希薄な流れを形成するが、ここでこの熱伝達流体は、この循環熱伝達流体を高温排ガス流との熱交換関係となることで加熱される。この完全に気化した希薄な流れは、次に圧力を希薄流タービンの圧力に調節され、希薄流タービンに送られ、これによってこの完全に気化した希薄な流れにおける熱エネルギーの一部が第２の量の使用可能なエネルギー形態に変換される。
【００１７】
本発明は、概して高温排ガス流からエネルギーを効率的に抽出する方法に関し、この方法は、２つの相互に作用する気化サイクルとエネルギー抽出サイクルとを確立するステップを含み、ここで、一方のサイクルは、その多成分流体の低沸騰成分をより高い濃度にて有する多成分流体の流れ（濃厚な流れ）を利用し、他方のサイクルはその多成分流体の高沸騰成分をより高い濃度にて有する多成分流体の流れ（希薄な流れ）を利用するが、各流れは完全に凝縮された流入多成分作動流体から得られる。これら２つの相互に作用するサイクル内で利用されるこれら希薄な流れおよび濃厚な流れは、高温の外部からの排ガス流によって直接的におよび／または間接的に気化させるが、この間接的な加熱の一部は、熱伝達サイクルを介して行われ、このサイクルにおいては別個の循環熱伝達流体を利用してこの希薄な流れを加熱および気化させる。いったん気化させると、希薄な流れにおける熱エネルギーの一部は希薄タービン内で抽出され、濃厚な流れにおける熱エネルギーの一部は少なくとの１つの濃厚タービン内に抽出される。こうして使用された希薄な流れを用いて濃厚な流れが加熱および気化され、希薄な流れを形成するためおよび濃厚な流れを補うように設計されているスクラバおよび分離器に送られる。こうして使用された濃厚な流れは凝縮ユニットに送られ、ここで完全に凝縮され、上述の流入する流れを形成する。
【００１８】
本発明のシステムのいくつかの好ましい実施形態は、好ましくは単一ステージの流動床燃焼装置または燃焼ゾーンにおいて生成される熱を利用する高効率のシステムおよび高効率の方法として実施されるが、高温排ガス排出流を生成するいずれかの方法によって生成される熱も利用することができる。
本発明のシステムは、このシステムの作動流体として、少なくとも２つの成分の混合物を使用し、これらの成分は異なる通常時の沸騰温度を有する。すなわち、この作動流体は少なくとも１つのより高い沸騰成分と少なくとも１つのより低い沸騰成分とを含む多成分流体である。２成分作動流体においては、このより高い沸騰成分はしばしば単に高沸騰成分と呼ばれ、これに対してこのより低い沸騰成分はしばしば単に低沸騰成分と呼ばれる。この多成分作動流体の組成は、濃厚な作動流体および希薄な作動流体から抽出されるエネルギーによってシステムの全体にわたって変動する。ここで濃厚とはその流体が低沸騰成分を流入作動流体よりもより高い濃度にて有することを意味し、希薄とはその流体は低沸騰成分を、流入作動流体よりもより低い濃度にて有することを意味する。
【００１９】
本発明のシステムにおいて用いられる作動流体は、より低い沸点の材料、すなわち低沸騰成分と、より高い沸点の材料、すなわち高沸騰成分とから構成される多成分流体である。好ましい作動流体には、これに限られるものではないが、アンモニアと水との混合物、２種以上の炭化水素の混合物、２種以上のフレオンの混合物、炭化水素とフレオンの混合物等が含まれる。一般には、この流体は、好ましい熱力学的特性および溶解度を有する任意の数の化合物の混合物を含んでもよい。特定の好ましい実施形態においては、この流体は水とアンモニアとの混合物を含んでいる。
【００２０】
適当な熱伝達流体には、これに限られるものではないが、金属流体、例えば、リチウム、ナトリウムもしくは高温熱伝達流体として用いられる他の金属、合成もしくは天然の高温炭化水素熱伝達流体、シリコンの高温熱伝達流体、または燃料燃焼炉からの高温排ガス排出流と共に用いるのに適する任意の他の熱伝達流体が含まれ、そして燃料にはバイオマス、農業廃棄物（バガスなど）、都市ごみ、核、石炭、石油、天然ガスおよび他の燃料が含まれる。
【００２１】
本発明のシステムは２つの相互に作用するサイクルを含む。一方のサイクルは低沸騰成分をより高い濃度にて有する濃厚な作動流体を利用し、他方のサイクルは低沸騰成分をより低い濃度にて含む希薄な作動流体を利用する。
本発明のシステムはモジュール原理に基づいて設計されており、いくつかのモジュールユニットまたは構成要素を含んでも含まなくてもよいいくつかの変形として実施することができる。
【００２２】
本発明のパワー（動力、電力）システムの好ましい実施形態が図１に示されている。図１に示されているシステムは図２に示されているような単純な凝縮装置と共に運転しても、あるいは速達郵便ラベル番号ＥＶ５１０９１６５５０によってこの出願と同時に出願され、本明細書に引用により組み込まれており、そして図１０ないし図１９に示されている本発明の同時継続出願において記述されているＣＴＣＳＳを含む凝縮熱圧縮サブシステム（ＣＴＣＳＳ）と共に運転してもよい。
【００２３】
本発明のシステムの好ましい実施形態は、図１に示されている実施形態であり、これは変形１ａと呼ばれ、以下の通りに作動する。濃厚な作動流体の流れ、すなわちポイント２９におけるようなパラメータを有する低沸騰成分を高濃度にて有する流れＳ１００が、このシステム内に、図２の単純な凝縮装置または図１０ないし図１９の凝縮熱圧縮サブシステム（ＣＴＣＳＳ）のいずれかから入ってくる。この流れＳ１００は、この凝縮装置またはＣＴＣＳＳから高い圧力にて、そして周囲に近い温度にて出てくる。その後、このポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００は、ポイント９２におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ１０２と混合される。通常、ポイント２９における流れＳ１０２の圧力はポイント２９における流れＳ１００の圧力と等しく、ポイント９２における流れＳ１０２の組成はポイント２９における流れＳ１０２での組成と同一であるかまたはそれに類似している。この混合の結果として、ポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４が形成される。その後、このポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４は、第１の熱交換器ＨＥ１１を通過し、第１の熱交換工程においてポイント９５におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の凝縮流Ｓ１０６によって対向流中で加熱され、この結果としてポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８を形成する。ここでこの流れＳ１０８の温度はこの流体を飽和した液体の状態に近づけるのに十分な温度である。
【００２４】
ポイント９５におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１０６は、第１の熱交換器ＨＥ１１を通過し、ここで冷却され、完全に凝縮され、この第１の熱交換工程のために熱を放出し、この結果としてポイント９８におけるようなパラメータを有する流れＳ１１０を形成する。その後、このポイント９８におけるようなパラメータを有する完全に凝縮された流れＳ１１０は、第１の循環ポンプＰ１０内に入り、ここでポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００の圧力と等しい高圧に高められ、この結果としてポイント９２におけるようなパラメータを有する流れ１０２を形成する。このポイント９２におけるようなパラメータを有する流れ１０２は、ポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００と混合され、この結果として上述のポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４が形成される。
【００２５】
一方で、ポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８は、それぞれ、ポイント１０４および１０６におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１１２とサブ流Ｓ１１４とに分割される。ポイント１０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１１４は、第９の熱交換器ＨＥ２０を通過し、ここで第９の熱交換工程において下記のようなポイント６０２におけるような初期パラメータとポイント６０３のような最終パラメータとを有する排ガスの流れＳ１１６によって対向流中で加熱および気化され、この結果としてポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ１１８を形成する。これは飽和した蒸気の状態に相当するかまたはこれに近い。ここで、近いとは、この流れのパラメータが飽和した蒸気の状態の約５％以内であることを意味する。
【００２６】
ポイント１０４におけるようなパラメータを有する流れＳ１１２は、第２の熱交換器ＨＥ１２を通過し、ここで第２の熱交換工程においてポイント２０６におけるようなパラメータを有する凝縮作動流体の流れＳ１２０によって対向流中で加熱および気化され、この結果としてポイント３０４におけるようなパラメータを有する流れＳ１２２を形成する。これは飽和した蒸気の状態に相当するかまたはこれに近い。ここで、近いとは、この流れのパラメータが飽和した蒸気の状態の約５％以内であることを意味する。
【００２７】
その後、それぞれ、ポイント３０２および３０４におけるようなパラメータを有する流れＳ１１８と流れＳ１２２とは結合され、この結果としてポイント３００におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１２４が形成される。ポイント３００におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１２４は、次に、それぞれ、ポイント３２１および３２２におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１２６とサブ流Ｓ１２８とに分割される。ポイント３２１におけるようなパラメータを有する流れＳ１２６は、次に第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、ここで第３の熱交換においてポイント３１６におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１３０によって、対向流中で加熱され、この結果としてポイント３２０におけるようなパラメータを有する流れＳ１３２を形成する。ポイント３２２におけるようなパラメータを有する流れＳ１２８は、中間冷却器ＨＥ１６を通過し、ここで第６の熱交換工程においてポイント４１２におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３４によって対向流中で加熱され、この結果としてポイント３２３におけるようなパラメータを有する流れＳ１３６を形成する。このポイント３２３におけるようなパラメータを有する流れＳ１３４は、次にポイント３２０におけるようなパラメータを有する流れＳ１３２と混合され、この結果としてポイント３０１におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３８を形成する。
【００２８】
下記のような低濃度タービンＬＣＴから出てくるポイント３１６におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１３０は、第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、ここで冷却され、上述の第３の熱交換工程において熱を放出し、この結果としてポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０を形成する。これは飽和した蒸気の状態に相当するかまたはこれに近い。ここで、近いとは、この流れのパラメータが飽和した蒸気の状態の約５％以内であることを意味する。このポイント２０５におけるこの希薄な作動流体の流れＳ１４０の圧力は、ポイント３００における濃厚な作動流体の流れＳ１２４の圧力よりもかなり低いが、ポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０はかなり低い低沸点成分の濃度しか有さないために、これはこのポイント２０５におけるＳ１４０の温度にて凝縮し始めるが、これはポイント３００におけるようなパラメータを有し、かなり高い圧力を有する完全に気化した濃厚な作動流体の流れＳ１２４の温度よりもかなり高い。
【００２９】
ポイント２０５におけるようなパラメータを有する戻り希薄作動流体の流れＳ１４０は、次に、それぞれ、ポイント２０６および２０７におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１２０とサブ流Ｓ１４２とに分割される。ポイント２０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１２０は、第２の熱交換器ＨＥ１２を通過し、ここでこの第２の熱交換工程において部分的に凝縮され、この結果としてポイント１０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１４４を形成し、このとき上述のポイント１０４におけるようなパラメータを有する流れＳ１１４に熱を放出する。
【００３０】
その後、ポイント１０８におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１４４は、ポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６と結合され、この結果としてポイント１１０におけるようなパラメータを有する結合された蒸気と液体とが混合された流れＳ１４８を形成する。流れＳ１４６の組成は、ポイント３００におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１２４よりもさらに高い低沸騰成分の濃度を有する。ポイント１１０におけるようなパラメータを有する流れＳ１４８は、次に分離器Ｓ１０に入り、ここで、ポイント１１１におけるようなパラメータを有する飽和した蒸気の流れＳ１５０と、ポイント１１２におけるようなパラメータを有する飽和した液体の流れＳ１５２とに分離される。ポイント１１２におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１５２は次に、それぞれ、ポイント１１３および１１４におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１５４とサブ流Ｓ１５６とに分離される。
【００３１】
その後、ポイント１１４におけるようなパラメータを有する流れＳ１５６は、ポイント１１１におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１５０と結合され、この結果としてポイント９５におけるようなパラメータを有する流れＳ１０６を形成するが、これはポイント３００におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１２４の組成と等しいか、またこれと類似する組成を有する。ポイント９５におけるようなパラメータを有する流れＳ１０６は、次に第１の熱交換器ＨＥ１１に送られ、ここで完全に凝縮され、結果としてポイント９８におけるようなパラメータを有する流れＳ１１０を形成し、上述のように第１の熱交換工程に対して熱が供給される。
【００３２】
ポイント１１３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１５４は、第２の循環ポンプＰ１１内に入り、直接接触型の熱／質量交換器であるスクラバＳＣ２の上部へ持ち上げられるのに十分な圧力に高められ、この結果としてポイント１０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８が形成される。このスクラバＳＣ２の上部に到達するとすぐに、このポイント１０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８は、ポイント１０２におけるようなパラメータを獲得し、そしてスクラバＳＣ２の上部に入る。このスクラバＳＣ２の下側位置には、上述のポイント２０７におけるようなパラメータを有する希薄な蒸気の流れＳ１４２が入る。それぞれ、ポイント１０２およびポイント２０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８と流れＳ１４２との間の質量および熱の移転の結果として、ポイント１０３におけるようなパラメータを有する高温かつ希薄な液体の流れＳ１６０がこのスクラバＳＣ２の底に集められる。一方、このスクラバＳＣ２の上側位置の所には、ポイント１０９におけるようなパラメータを有する低温かつ濃厚な蒸気の流れＳ１４６を形成する。ポイント１０３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１６０は、ポイント２０７におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４２との平衡に近い飽和した液体の状態にあり、これに対してポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６は、ポイント１０２におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１５８との平衡に近い飽和した蒸気の状態にある。ポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６は、ポイント１０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１４４と結合され、この結果として上述のポイント１１０におけるようなパラメータを有する流れＳ１４８を形成する。
【００３３】
ポイント１０３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１６０は、第２の循環ポンプＰ１２内に入り、必要とされる高い圧力に高められ、この結果としてポイント２０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１６２を形成する。ポイント１０３および２０３におけるこれら液体の流れＳ１６０およびＳ１６２の組成は、希薄な作動流体の流れＳ１４０、Ｓ１２０、Ｓ１４４およびＳ１４２よりもかなり希薄である。
【００３４】
上記のポイント３０１におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３８は、次に、それぞれ、ポイント３０７および３０９におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１６４とサブ流Ｓ１６６とに分離される。ポイント３０９における流れＳ１６６の重量流量は、ポイント２９においてＣＴＣＳＳからこのシステムに入る濃厚な作動流体の流れＳ１００の重量流量と等しく、これに対してポイント３０７における流れＳ１６４の重量流量は、ポイント９５における流れＳ１０６の重量流量と等しい。また、変形１ａ−１を図解する図３に示されているように、ポイント３０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１３８は、２つのサブ流に分離しないが、その代わりに、この流れＳ１３８のすべてが気化されて、スロットル制御バルブＴＶ１１に送られる。ポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０の組成を修正するために、ポイント４１２におけるようなパラメータを有する流れＳ１３４は、それぞれ、ポイント３３７および３３８におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１９２とサブ流Ｓ１９４とに分離される。流れＳ１９２は熱交換器ＨＥ１６に送られ、ここからポイント４１３におけるようなパラメータを有する流れＳ１８０として出てくる。ポイント３３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１９４は、次にポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０と混合され、この結果としてポイント３３９におけるようなパラメータを有する流れＳ１９６を形成し、次に熱交換器ＨＥ１３に送られ、そしてここからポイント３２１におけるようなパラメータを有する流れＳ１２６として出てくる。
【００３５】
ポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４は、第３のスロットルバルブＴＶ１２を通過し、この結果としてポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８を形成する。上述のポイント２０３におけるようなパラメータを有する過冷却された液体の流れＳ１６２は、第７の熱交換器ＨＥ１７を通過し、ここで第７の熱交換工程において下記のようなポイント６０１におけるような初期パラメータとポイント６０２におけるような最終パラメータとを有する排ガスの流れＳ１１６によって対向流中で加熱および完全に気化され、この結果としてポイント３０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１７０が形成される。これは飽和した蒸気の状態に相当するか、またはこれに近い。ここで、近いとは、この流れのパラメータが飽和した蒸気の状態の約５％以内であることを意味する。
【００３６】
その後、ポイント３０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１７０は、ポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８と結合され、この結果としてポイント３０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１７２を形成する。このポイント３０８でのＳ１７２の組成および質量流量は、上述のポイント２０５における流れＳ１４０の組成および質量流量と同一であり、ここでこの組成は希薄な作動流体から構成されている。
【００３７】
ポイント３０９におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１６６は、第５の熱交換器ＨＥ１５を通過し、ここで第５の熱交換ステップにおいて後述するポイント５０１におけるような初期パラメータとポイント５０２におけるような最終パラメータとを有する高温の熱伝導剤の流れＳ１７４ａによって対向流中で加熱され、この結果としてポイント４０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１７６を形成する。その後、このポイント４０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１７６は、進入バルブＴＶ１１を通過し、この結果としてポイント４１０におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１７８を形成し、高圧タービンＨＰＴに入り、ここで膨張し、パワー（動力、電力）を生成し、そして、ポイント４１２におけるようなパラメータを有する流れＳ１３４になる。その後、このポイント４１２におけるようなパラメータを有する流れＳ１３４は、第６の熱交換器ＨＥ１６を通過し、ここで冷却され、この第６の熱交換工程において熱を放出し、この結果としてポイント４１３におけるようなパラメータを有する流れＳ１８０を形成する。このポイント４１３におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１８０は、低圧タービンＬＰＴに入り、ここで膨張し、パワーを生成して、ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２になる。このポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２は、好ましい実施形態においては飽和した蒸気の状態であるか、またはこれに近い状態であるべきであり、次に、ＣＴＣＳＳ内に送られる。
【００３８】
ポイント３０８におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１７２は、第４の熱交換器ＨＥ１４を通過し、ここで第４の熱交換工程において後述するポイント５０３におけるような初期パラメータとポイント５０４におけるような最終パラメータとを有する高温の熱伝導剤の流れＳ１７４ｂによって対向流中で加熱され、この結果としてポイント４０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８４を形成する。このポイント４０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８４は、第２の進入バルブＴＶ１０を通過し、結果としてポイント４１１におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１８６が形成され、これは上記のように低濃度作動溶液タービンＬＣＴ内に入り、ここで膨張し、パワーを生成し、ポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０になる。このポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０は、次に第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、ここで、冷却され、この第３の熱交換工程のために熱を放出し、この結果として上述のポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０を形成する。
【００３９】
上述の低濃度作動流体タービンＬＣＴへの入口のポイント４１１におけるようなパラメータを有するこの低濃度作動流体の流れＳ１８６の圧力が、高圧タービンＨＰＴへの入口のポイント４１０におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１７８の圧力と等しい場合、流れ３０７の圧力は、第３のスロットルバルブＴＶ１２を通過したときには変化せず、このためにポイント３０６における流れＳ１６８のパラメータは、ポイント３０７における流れＳ１６４のパラメータと同一となる。
【００４０】
本発明のシステムによる熱の獲得は、主に過熱器熱交換器ＨＥ１４およびＨＥ１５内で起こり、そこで作動流体は過熱される。この過熱の工程においては、この熱交換器管の内側の膜の熱伝達係数は比較的低く、この結果、もしもこれら熱交換器の管が高温の排ガスに直接にさらされたならば、過熱されて、重大な損傷を受けることとなる。このために、排ガスの流れＳ１１６から高温の熱伝導剤の流れＳ１７４への熱伝達工程が行われる。こうして、燃焼ゾーンまたは燃焼炉からの、ポイント６００におけるような初期パラメータを有する高温排ガスの流れＳ１７４は、炉熱交換器、すなわち第８の熱交換器Ｆ／ＨＥ１９を通過し、ここで冷却され、そして、ポイント６０１におけるような最終パラメータを獲得するが、このとき熱が後述のポイント５０９におけるような初期パラメータとポイント５００におけるような最終パラメータとを有する高温の熱伝導剤の流れＳ１７４に伝達される。その後、ポイント５００におけるようなパラメータを有する流れＳ１７４は、それぞれ、ポイント５０１およびポイント５０３におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１７４ａとサブ流Ｓ１７４ｂとに分割される。
【００４１】
この高温の熱伝導剤は、液体の金属、融解された塩、または他の周知の物質であってもよい。以下の表においては、この高温の熱伝導剤はＴＨＥＲＭ（サーム）として示されている。
これら流れＳ１７４ｂおよびＳ１７４ａが熱をこの第４および第５の熱交換器ＨＥ１４およびＨＥ１５内において流れＳ１６６およびＳ１７２に伝達した後に、ポイント５０２および５０４におけるようなパラメータを有する流れＳ１７４ａと流れＳ１７４ｂとは結合され、この結果、ポイント５０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１７４を再び形成する。このポイント５０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１７４は、熱循環ポンプＰＴ内に入り、高温の熱伝導剤に対して所望の循環速度を与えるために十分な圧力に増圧され、この結果、流れＳ１７４のパラメータをポイント５０９におけるようなパラメータに変更する。
【００４２】
上述の炉熱交換器Ｆ／ＨＥ１９から出てくるポイント６０１におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ１１６は、適度な温度に冷却されており、さらに上述の熱交換器ＨＥ１７およびＨＥ２０内における第７および第４の熱交換工程において熱を流れＳ１６２と流れＳ１１４とに伝達するために用いられる。この排ガスの流れＳ１１６は、さらに単純な凝縮装置よりも複雑なＣＴＣＳＳ内で冷却し、排ガスの流れＳ１１６からの利用可能な熱をより完全に利用することもできる。
【００４３】
本発明のシステムに用いることができる単純な凝縮装置が、図２の流れ図に示されており、これは以下のように作動する。ポイント１３８におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１８２は、凝縮装置を通過し、ここでこの凝縮装置の入口でのポイント５１におけるような初期パラメータとこの凝縮装置の出口でのポイント５２におけるような最終パラメータとを有する冷却用の水または空気の流れＳ１８８によって対向流中で冷却および完全に凝縮され、この結果としてポイント２７におけるようなパラメータを有する流れＳ１９０を形成する。これは飽和した液体の状態に相当する。その後、このポイント２７におけるようなパラメータを有する、完全に凝縮された濃厚な作動流体の流れＳ１９０は、供給ポンプＰＦによって要求高圧力に高められ、この結果としてポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００を形成し、このシステム内に送り返される。
【００４４】
発明者は変形１ａに対する計算を行ったが、この計算においては熱源として高温の空気が排ガスの代わりに用いられた。これは排ガスは異なるシステム内において異なる組成を有することがあるので一般化の目的で行われた。当業者は、これらの計算において、空気の代わりに簡単に排ガスを代入できよう。これらの計算を目的として、高温の熱伝導剤すなわちＴＨＥＲＭの比熱容量は１に等しく設定された。任意の特定の高温熱伝導剤の実際の熱容量を代入しても、その高温流体サブシステム内の高温伝導剤の重量流量が変化するのみである。当業者においては容易にこのような代入を行い、計算をすることができよう。
【００４５】
本発明のシステムの、単純な凝縮装置を用いる、変形１ａのすべての重要なポイントのパラメータは表１（表１−１〜表１−３）に示されている通りである。
【００４６】
【表１−１】
2008519205.tif 000003
【００４７】
【表１−２】
2008519205.tif 000004
【００４８】
【表１−３】
2008519205.tif 000005
【００４９】
本発明のシステムにおいては、上記のように、使用可能なエネルギーを生成するために用いられる熱源としての排ガスは比較的低温に冷却される。この冷却は、このような排ガスがバイオマスの燃焼または精炭の燃焼の場合のように腐食性でない場合においてのみ可能である。そして、このような排ガスが都市ゴミの焼却などの場合のように腐食性である場合においては、これは比較的高い温度にまでしか冷却することができない。その排ガスが比較的高い温度にまでしか冷却できないような場合においては、第９の熱交換器ＨＥ２０はこのシステムから省かれ、ポイント６０２におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ１１６はステークに送られる。本発明のシステムの第９の熱交換器ＨＥ２０が省かれているような変形は、変形２ａと呼ばれ、これが図４に示されている。この場合において明らかなように、ポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８のすべてが第２の熱交換器ＨＥ１２に送られ、ポイント３００におけるようなパラメータを有する流れＳ１２４を直接形成する。または、変形１ａ−１を図解する図５に示されるように、ポイント３０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１３８は、２つのサブ流に分割しないが、その代わりに流れＳ１３８のすべてが気化され、スロットル制御バルブＴＶ１１に送られる。ポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０の組成を修正するために、ポイント４１２におけるようなパラメータを有する流れＳ１３４が、それぞれ、ポイント３３７および３３８におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１９２とサブ流Ｓ１９４とに分割される。流れＳ１９２は熱交換器ＨＥ１６に送られ、ポイント４１３におけるようなパラメータを有する流れＳ１８０として出てくる。ポイント３３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１９４は、ポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０と混合され、ポイント３３９におけるようなパラメータを有する流れＳ１９６を形成するが、これは次に熱交換器ＨＥ１３に送られ、これら結果としてポイント３２１におけるようなパラメータを有する流れＳ１２６として出てくる。
【００５０】
これら変形１ａおよび変形２ａは両方とも中間冷却器、すなわち第６の熱交換器ＨＥ１６を省くことで簡素化することができる。このような簡素化は本発明のシステムの効率を後述する程度で低減させることになる。このシステムの（この中間冷却器ＨＥ１６が省かれた）この簡素化された変形は、変形１ａに適用されたとき変形１ｂと呼ばれ、これが図６に示されている。変形２ａの類似する簡素化が図７に示されており、これは変形２ｂと呼ばれる。これら変形１ｂおよび２ｂに対しては、高濃度、すなわち濃厚な作動流体の流れＳ１７８に関する２段タービンサブシステムは、単一の高濃度作動流体タービンＨＣＴと置き換えられ、この高濃度作動流体タービンＨＣＴから出てくるポイント１３８におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１８２の流れは、過熱された蒸気の状態となる。
【００５１】
これら変形１ｂおよび変形２ｂは両方とも、過熱器、すなわち第５の熱交換器ＨＥ１５を省くことによってさらに簡素化してもよい。このような場合においては、ポイント３０９におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１６６は、熱回収的にのみ過熱され、そして、次に高圧タービンＨＴＰに直接送られる。この簡素化も本発明のシステムの効率を低減させる結果となる。このシステムの過熱器ＨＥ１５を省いたこのような簡素化された変形は、変形１ｂに適用されたときは変形１ｃと呼ばれ、図８に示されている。変形２ｂの類似の簡素化は変形２ｃと呼ばれ、図９に示されている。変形２ａ、変形２ｂおよび変形２ｃは、排ガスをあまりにも低温度に冷却すべきではないような場合のみならず、それぞれ、変形１ａ、変形１ｂおよび変形１ｃの簡素化としても用いることができることは明らかである。
【００５２】
通常は、変形１ａ、変形２ａ、変形１ｂおよび変形２ｂにおいては、高圧タービンＨＰＴ、すなわち高濃度作動流体タービンＨＣＴに進入する温度と低濃度仕事流タービンＬＣＴに進入する温度とは同一か、または非常に近い。ここで、非常に近いとは、これらの温度は互いに約２．５％以内であることを意味している。もしもこれら温度が十分に高いときは、ポイント４１１におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１８６に対する低濃度作動流タービンＬＣＴのタービンの入口での圧力は、ポイント４１０におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１７８に対するＨＰＴまたはＨＣＴへのタービンの入口での圧力と同一となり、膨張の後、ポイント３１６におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１３０は、過熱された蒸気の状態にあり、このため第３の熱交換器ＨＥ１３内で冷却することができる。しかし、この進入の温度が比較的低い場合は、ポイント３１６におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１３０の状態は、飽和しまたはむしろ湿った蒸気の状態になることがある。しかしながら、第２の熱交換器ＨＥ１２およびスクラバＳＣ２を動作させるためには、ポイント３１６における流れＳ１３０の温度は、ポイント２０５における流れＳ１４０の要求温度より低くないことが必要とされる。したがって、進入の温度が低すぎるような場合においては、低濃度作動流体タービンＬＣＴに対する入口圧力を下げることで、ポイント３１６における流れＳ１３０の温度が、ポイント２０５における流れＳ１４０に対する要求温度よりも低くならないようにする必要がある。このような場合においては、ポイント２０３、３０８、２０５および４０８における流れＳ１６２、Ｓ１７２、Ｓ１４０およびＳ１８４の圧力が相当するように下げられ、そしてポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４は、第３のスロットルバルブＴＶ１２を通過する際に、その圧力がポイント３０６における流れＳ１６８の圧力が、ポイント３０３における流れＳ１７０の圧力と等しくなるように減圧される。この場合においては、第３の熱交換器ＨＥ１３は使用されず、存在しないことは明らかである。
【００５３】
上記から明らかなように、ポイント２０５におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１４０は、第２の熱交換器ＨＥ１２内での部分的な凝縮ならびにスクラバＳＣ２内での熱および質量伝達工程の後に、２つの流れ、すなわち、ポイント９５におけるような組成を有する濃厚な作動流体の流れＳ１０６とポイント１０３および２０３におけるような組成を有する希薄な液体の流れＳ１６０およびＳ１６２とに分離される。ポイント９５におけるようなパラメータを有する流れＳ１０６は、次にこのシステムへＣＴＣＳＳから入ってくる濃厚な作動流体のポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００と結合され、そして次に第９の熱交換器ＨＥ２０内の濃厚な作動流体の流れＳ１１４および第２の熱交換器ＨＥ１２内の濃厚な作動流体の流れＳ１１２とともに完全に気化した。結果として、ポイント２０５におけるようなパラメータを有する初期流Ｓ１４０の大部分は、ポイント２０５におけるようなパラメータを有する同一の流れＳ１４０の低圧での部分的な凝縮によって放出される熱によって高圧にて再気化されたこととなる。これは本発明のこのシステムの重要な特徴である。
【００５４】
本発明のシステムは、上記のように、２つの入口流、すなわち、ポイント６００におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ１１６と、ポイント２９におけるようなパラメータを有する加圧され過冷却された流体の流れＳ１００とを含む。このシステムはまた２つの出口流、すなわち、変形１ａおよび変形１ｂの場合におけるポイント６０３におけるようなパラメータを有する排ガスの冷却された流れＳ１１６と、変形２ａおよび変形２ｂの場合におけるポイント６０２におけるようなパラメータを有する流れＳ１１６とを有する。本発明のシステムはまたポイント１３８におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体蒸気流Ｓ１８２を有するが、これは濃厚作動流体タービンアセンブリ、すなわち変形１ａおよび変形２ａにおける高圧タービンおよび低圧タービン、ならびに変形１ｂ、１ｃおよび変形２ｂ、２ｃの高濃度作動流体タービンＬＣＴの低圧タービンＬＰＴの部分内において膨張されている。
【００５５】
ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２は、凝縮され、その後、ポイント２９における流れＳ１００のそれと等しい圧力に高められる必要がある。これを行うための最も簡単な方法は、パラメータ１３８を有する流れＳ１８２を上記のように外部の水または空気にて冷却される凝縮装置を通過させる方法である。上述の本発明のシステムの、図２に示されているような単純な凝縮装置を用いて、周囲ＩＳＯ条件（空気の温度は５９°Ｆ、空気の相対湿度は海水位において６０％）にて動作したときの、この６つの変形の相対的な性能を表２に示す。表２においては、本発明の変形１ｂは１０，０００ｋＷの正味出力を有するものとして示されている。他のすべての変形に対しても同一の熱源が想定されている。
【００５６】
本発明のシステムの性能および効率は、このシステムが上述の単純な凝縮装置に代わり、ＣＴＣＳＳと組み合わされたときは著しく向上し得る。ＣＴＣＳＳを用いることで、凝縮の圧力を、そしてこれに応じてポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２の圧力を、単純な凝縮装置を用いたときに可能なそれよりも大幅に下げることが可能になる。これは、低圧タービンＬＰＴのパワー出力およびシステムの全体としての効率を向上させる。したがって、本発明のシステムの代替実施形態においては、ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２は、凝縮熱圧縮サブシステム（ＣＴＣＳＳ）のいくつかの変形の１つに送られ、濃厚な組成の作動流体を周囲温度で凝縮させるために必要な圧力よりもかなり低い圧力にて凝縮することができ、この結果として効率が向上する。
【００５７】
とりわけこのＣＴＣＳＳの異なる変形に当てられた先の出願においては、ＣＴＣＳＳの５つの基本的な変形について説明した。このＣＴＣＳＳの各変形は、２つの下位変形ａおよびｂとして実施することもでき、凝縮された作動流体の予熱を伴う方は（ａ）とし、これを伴わない方は（ｂ）とする。この提案するシステムに対しては、ＣＴＣＳＳの作動流体の予熱を伴わない変形が好ましい。
【００５８】
本発明のシステムの変形１ａ−ｃに対しては、このＣＴＣＳＳのすべての５つの変形を用いることができる。本発明のシステムの変形２ａ−ｃでは、排ガスを低温に冷却することができないので、このＣＴＣＳＳの変形３−５のみが本発明のシステムの変形２ａ−ｃと共に用いることができる。
表２には、本発明のシステムの変形１ａ、変形１ｂ、変形２ａおよび変形２ｂの同一の熱源が想定され、流れＳ１８２を凝縮して流れＳ１００を形成するために単純な凝縮装置を用いたときの、ＩＳＯ条件における相対的な性能を一覧にしている。表３には、変形１ａ、変形１ｂ、変形２ａおよび変形２ｂの、上述の予熱を伴わないＣＴＣＳＳの異なる変形と共に用いられたときの、ＩＳＯ条件における相対的な性能を一覧にしている。
【００５９】
【表２】
2008519205.tif 000006
【００６０】
【表３】
2008519205.tif 000007
【００６１】
本発明のシステムは、合計で、６つの変形からなる。単純な凝縮装置とＣＴＣＳＳの様々な変形とを組み合わせることで、本発明のパワーシステムの３０個の実施態様および組合せが可能となる。当業者においては、本発明のシステムの様々な変形および組合せ、ならびに単純な凝縮装置かまたはＣＴＣＳＳかを、与えられた経済的および技術的な条件に合わせて選択することができる。
【００６２】
現在の技術水準のバイオマス発電所のＬＨＶ効率は、２０％を超えない。これとは対照的に、本発明のシステムの最も単純で、最も効率のよくない変形、すなわち、単純な凝縮装置を使用する変形２ｃでも、２６．５３７％のＬＨＶ効率、すなわち今日までに稼働された技術水準のバイオマス発電所よりも１．３２７倍高いＬＨＶ効率を有する。本発明のシステムの最も効率のよい変形、すなわちＣＴＣＳＳの変形１ｂを使用する変形１ａは、３３．４３３％のＬＨＶ効率、すなわち技術水準よりも１．６７２倍高いＬＨＶ効率を有する。
ＣＴＣＳＳ変形１ａ
図２を参照し、本発明のＣＴＣＳＳの好ましい実施形態が全体として１９０として示されており、ここではＣＴＣＳＳ変形１ａと呼ばれる。ＣＴＣＳＳ変形１ａは、本発明のＣＴＣＳＳの非常に包括的な変形である。
【００６３】
本発明のＣＴＣＳＳのＣＴＣＳＳ変形１ａの作動について説明する。ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２は、過熱された蒸気の状態、または飽和したもしくは少し湿った蒸気の状態にあり、ＣＴＣＳＳ２００内へと入る。このポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２は、ポイント７１におけるようなパラメータを有する第１の混合された流れＳ２０２と混合され（ここでより詳細に説明するように）液体と蒸気との混合物の状態にあり、ポイント３８におけるようなパラメータを有する第１の混合された流れＳ２０４を形成する。ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２が飽和した蒸気の状態であるときは、ポイント７１におけるようなパラメータを有する流れＳ２０２の温度は、飽和した蒸気の状態に相当するように選択されなければならない。この結果、ポイント３８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０４は、少し湿った蒸気の状態となる。または、もしも、ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２が過熱された蒸気の状態にあるときは、ポイント７１におけるようなパラメータを有する流れＳ２０２は、ポイント３８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０４が飽和した蒸気の状態、またはこれに近い状態となるように選択されるべきである。ここで、近いとは、その蒸気の状態がその蒸気に対する飽和した蒸気の状態の５％以内であることを意味する。すべての場合において、ポイント７１における流れＳ２０２のパラメータは、ポイント３８における流れＳ２０４の温度が最大化されるように選択される。
【００６４】
その後、ポイント３８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０４は、第１の熱交換器ＨＥ１を通過し、ここで、第１の熱交換工程において、冷却され、部分的に凝縮され、そして熱を放出し、この結果、ポイント１５におけるようなパラメータを有する第２の混合された流れＳ２０６を生成する。このポイント１５におけるようなパラメータを有する流れＳ２０６は、次に、ポイント８におけるようなパラメータを有する流れ２０８と混合され、この結果、ポイント１６におけるようなパラメータを有する流れＳ２１０を形成する。このシステムのこの好ましい実施形態においては、それぞれ、ポイント８、１５、および１６のパラメータを有する流れＳ２０８、Ｓ２０６およびＳ２１０の温度は、等しいか、または、非常に近く、約５％以内である。ポイント８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０８内の低沸騰成分の濃度は、ポイント１５におけるようなパラメータを有する流れＳ２０６内の低沸騰成分の濃度よりかなり低い。結果として、ポイント１６におけるようなパラメータを有する流れＳ２１０内の低沸騰成分の濃度は、ポイント１５におけるようなパラメータを有する流れＳ２０６の低沸騰成分の濃度よりも低くなる。つまり、このポイント１６におけるようなパラメータを有する流れＳ２１０は、ポイント１５におけるようなパラメータを有する流れＳ２０６より薄い。
【００６５】
ポイント１６におけるようなパラメータを有する流れＳ２１０は、次に第２の熱交換器ＨＥ２を通過し、ここでさらに第２の熱交換工程において濃縮され、熱を放出し、この結果、ポイント１７におけるようなパラメータを有する流れＳ２１２を形成する。このポイント１７におけるようなパラメータを有する流れＳ２１２は、次に第３の熱交換器ＨＥ３を通過し、ここでさらに第３の熱交換工程において凝縮され、結果としてポイント１８におけるようなパラメータを有する流れＳ２１４を形成する。ポイント１８において、この流れＳ２１４は部分的に凝縮されているが、しかし、この組成はポイント１３８および３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２およびＳ２０４の組成よりかなり薄く、このために周囲温度では完全に凝縮することができない。このポイント１８におけるようなパラメータを有するこの流れＳ２１４は、次にポイント４１におけるようなパラメータを有する流れＳ２１６と混合され、ポイント１９におけるようなパラメータを有する流れＳ２１８を形成する。このポイント１９におけるようなパラメータを有する流れＳ２１８の組成は、周囲温度にて完全に凝縮できるような組成である。
【００６６】
このポイント１９におけるようなパラメータを有する流れＳ２１８は、次に低圧凝縮装置ＨＥ４を通過し、ここで第４の熱交換工程においてポイント５１におけるような初期パラメータとポイント５２におけるような最終パラメータとを有する冷却水または冷却空気の流れＳ２２０によって、対向流中にて冷却され、完全に凝縮された状態となり、ポイント１におけるようなパラメータを有する流れＳ２２２を形成する。このポイント１におけるようなパラメータを有する流れＳ２２２の組成は、ここでは「基本溶液」と呼ばれるが、これは、このＣＴＣＳＳ１００に入ったポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２の組成よりかなり薄い。したがって、このポイント１におけるようなパラメータを有する流れＳ２２２は、ポイント１３８と同一の組成を有する流れＳ１８２を生成するために、上昇された圧力にて、しかしながらこの流れが完全には凝縮されないような上昇された圧力にて蒸留する必要がある。
【００６７】
このポイント１におけるようなパラメータを有する流れＳ２２２は次に、それぞれ、ポイント２および４におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ２２４とサブ流Ｓ２２６とに分割される。ポイント２におけるようなパラメータを有する流れＳ２２４は、第４の循環ポンプＰ４に入り、ここで上昇された圧力に高められ、結果としてポイント４４におけるようなパラメータを有する流れＳ２８８を形成するが、これは過冷却された液体の状態に相当する。その後、このポイント４４におけるようなパラメータを有する流れＳ２２８は、第３の熱交換器ＨＥ３を通過し、ここで、第３の熱交換工程において上述のポイント１７におけるようなパラメータを有する流れＳ２１２に対する対向流中で加熱され、この結果としてポイント１４におけるようなパラメータを有する流れＳ２３０を形成する。このポイント１４におけるようなパラメータを有する流れＳ２３０は、飽和した液体の状態、あるいはこれに近い状態にある。ここでも、近いという用語は、この流れＳ２３０の状態が飽和した液体である５％以内であることを意味する。その後、このポイント１４におけるようなパラメータを有するこの流れＳ２３０は、それぞれ、ポイント１３および２２におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ２３２とサブ流Ｓ２３４とに分割される。ポイント２２におけるようなパラメータを有する流れ２３４は次に、それぞれ、ポイント１２および２１におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ２３６とサブ流Ｓ２３８とに分割される。ポイント１２におけるようなパラメータを有する流れＳ２３６は、次に第２の熱交換器ＨＥ２を通過し、ここで、第２の熱交換工程において上述のポイント１６におけるようなパラメータを有する流れＳ２００による対向流中で加熱および部分的に気化され、この結果、ポイント１１におけるようなパラメータを有する流れＳ２４０を形成する。このポイント１１におけるようなパラメータを有する流れＳ２４０は、次に第１の熱交換器ＨＥ１を通過し、ここで、さらに第１の熱交換工程において上述の流れ３８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０４に対する対向流中で加熱および気化され、この結果としてポイント５におけるようなパラメータを有する流れＳ２４２を形成する。
【００６８】
このポイント５におけるようなパラメータを有する流れＳ２４２は、蒸気と液体との混合物の状態にあって、第１の分離器Ｓ１に入り、ここでポイント６におけるようなパラメータを有する飽和した蒸気の流れＳ２４４と、ポイント７におけるようなパラメータを有する飽和した液体の流れＳ２４６とに分離される。
ポイント７におけるようなパラメータを有するこの液体の流れＳ２４６は、それぞれ、ポイント７０および７２におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ２４８とサブ流Ｓ２５０とに分離される。ポイント７０におけるようなパラメータを有する流れＳ２４８は、次に第８の熱交換器ＨＥ８を通過し、ここで第８の熱交換工程において、ポイント６８３におけるような初期パラメータとポイント６３９におけるような最終パラメータとを有する外部熱搬送流Ｓ２５２によって対向流中で加熱および部分的に気化され、ポイント７４におけるようなパラメータを有する流れＳ２５４を形成する。その後、このポイント７４におけるようなパラメータを有する流れＳ２５４は、第５のスロットルバルブＴＶ５を通過し、ここでこの圧力がポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２の圧力と等しい圧力に減圧され、ポイント７１におけるようなパラメータを有する流れＳ２０２を形成する。その後、このポイント７１におけるようなパラメータを有するこの流れＳ２０２は、ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２と混合され、上述のポイント３８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０４を形成する。
【００６９】
ポイント７２におけるようなパラメータを有する流れＳ２５０は、その後、第１のスロットルバルブＴＶ１を通過し、減圧され、ポイント７３におけるようなパラメータを有する流れＳ２５６を形成する。このポイント７３におけるようなパラメータを有する流れＳ２５６の圧力は、ポイント１５、８および１６におけるようなパラメータを有する流れＳ２０６、Ｓ２０８、およびＳ２１０の圧力と等しい。その後、このポイント７３におけるようなパラメータを有する流れＳ２５６は、ポイント４５におけるようなパラメータを有する流れＳ２５８と混合され、ポイント８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０８を形成する。このポイント８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０８は、次にポイント１５におけるようなパラメータを有する流れＳ２０６と混合され、上述のポイント１６におけるようなパラメータを有する流れＳ２１０を形成する。
【００７０】
一方、ポイント６におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ２４４は、第１のスクラバＳＣ１の下側部分に送られるが、これは本質的には直接接触型の熱および質量交換器である。同時に、この第１のスクラバＳＣ１の上部には、上述のポイント２１におけるようなパラメータを有する流れＳ２３８が送られる。この第１のスクラバＳＣ１内における熱および質量伝達の結果、ポイント３５におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ２６０が生成されるが、これはポイント６におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ２４４との平衡に近い状態にあり（ここで、近いとは、流れＳ２４４のパラメータの約５％以内にあることを意味する）、この第１のスクラバＳＣ１の下側部分から取り出される。同時に、このスクラバＳＣ１の上側部分から、ポイント３０におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ２６２が出てくるが、これはポイント２１におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ２３８との平衡に近い状態にある。
【００７１】
ポイント３０におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ２６２は次に第５の熱交換器ＨＥ５に送られ、ここで第５の熱交換工程において、ポイント２８におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ２４６によって対向流中で冷却および部分的に凝縮され、ポイント２５におけるようなパラメータを有する流れＳ２６６を形成する。
ポイント３５におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ２６０は、スクラバＳＣ１の下部から取り出され、第２のスロットルバルブＴＶ４に送られ、ここでその圧力はポイント７３におけるようなパラメータを有する流れＳ２５６の圧力と等しい圧力に減圧され、ポイント４５におけるようなパラメータを有する流れＳ２５８を形成する。このポイント４５におけるようなパラメータを有する流れＳ２５８は、次にポイント７３におけるようなパラメータを有する流れＳ２５６と混合され、上述のポイント８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０８を形成する。
【００７２】
ポイント１３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ２３２は、上記のように第３の熱交換器ＨＥ３内で予熱されているが、第２のスロットルバルブＴＶ２を通過し、その圧力は中間圧力（つまり、ポイント１４におけるようなパラメータを有する流れＳ２３０の圧力よりは低いが、しかし、ポイント１におけるようなパラメータを有する流れＳ２２２の圧力よりは高い圧力）に減圧され、ポイント４３におけるようなパラメータを有する流れＳ２６８を形成し、これは蒸気と液体との混合物の状態に相当する。その後、このポイント４３におけるようなパラメータを有する流れＳ２６８は、第３の分離器Ｓ３に送られ、ここで、ポイント３４におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ２７０と、ポイント３２におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ２７２とに分離される。
【００７３】
このポイント３４におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ２７０の低沸騰成分の濃度は、上述のＣＴＣＳＳ２００に入ってきたときのポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２の低沸騰成分の濃度よりもかなり高い。ポイント３２におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ２７２は、上述のポイント１におけるようなパラメータを有する流れＳ２２２内の低沸点成分の濃度よりも低い低沸騰成分の濃度を有する。
【００７４】
上述のポイント４におけるようなパラメータを有する基本溶液の液体の流れＳ２２６は、第１の循環ポンプＰ１に入り、ここでポイント３４におけるようなパラメータを有する流れＳ２７０の圧力と等しい圧力に高められ、過冷却された液体の状態に相当するポイント３１におけるようなパラメータを有する流れＳ２７４を形成する。その後、このポイント３１におけるようなパラメータを有する過冷却された液体の流れＳ２７４とポイント３４におけるようなパラメータを有する飽和した蒸気の流れＳ２７０とが結合され、ポイント３におけるようなパラメータを有する流れＳ２７６を形成する。このポイント３におけるようなパラメータを有する流れＳ２７６は、次に中間圧力凝縮装置すなわち第７の熱交換器ＨＥ７に送られ、ここで第７の熱交換工程において、ポイント５５におけるような初期パラメータを有し、またポイント５６におけるような最終パラメータを有する冷却用の水または空気の流れＳ２７８による対向流中で冷却および完全に凝縮され、ポイント２３におけるようなパラメータを有する流れＳ２８０を形成する。このポイント２３におけるようなパラメータを有する流れＳ２８０は、次に第２の循環ポンプＰ２に入り、その圧力は上述のポイント２５におけるようなパラメータを有する流れＳ２６６のそれと等しい圧力に増圧され、ポイント４０におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２を形成する。このポイント４０におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２は、次に上述のポイント２５におけるようなパラメータを有する流れＳ２６６と混合され、ポイント２６におけるようなパラメータを有する流れＳ２８４を形成する。ポイント４０におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２の組成および流量は、ポイント２６におけるようなパラメータを有する流れＳ２８４が、ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２がＣＴＣＳＳ１００に入ったときのそれと同一の組成および流量を有するような値であるが、これはかなり高い圧力を有する。
【００７５】
その後、ポイント２６におけるようなパラメータを有する流れＳ２８４は高圧凝縮装置すなわち第６の熱交換器ＨＥ６に入り、ここで第６の熱交換工程において、ポイント５３におけるような初期パラメータを有し、またポイント５４におけるような最終パラメータを有する冷却用の水または空気の流れＳ２８６による対向流中で冷却および完全に凝縮され、ポイント２７におけるようなパラメータを有する流れＳ２８８を形成するが、これは飽和した液体の状態に相当する。このポイント２７におけるようなパラメータを有する流れＳ２８８は、次に第３のすなわち供給ポンプＰ３に入り、ここで所望の高圧に高められ、ポイント２８におけるようなパラメータを有する流れＳ２６４を形成する。次に、このポイント２８におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ２６４は、第５の熱交換器ＨＥ５に送られ、ここで、第５の熱交換工程においてポイント３０におけるようなパラメータを有する流れＳ２６２による対向流中で加熱され、上述のポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００を形成する。このポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ２９０は、次にＣＴＣＳＳ１０を出て、このパワーシステムへと戻る。本発明のこのＣＴＣＳＳは閉じられており、ＣＴＣＳＳ内のいかなる流れにも物質は添加されない。
【００７６】
ある場合においては、ＣＴＣＳＳにおいて再生成される作動流体の予熱は必要ではない。このような場合においては、上記のＣＴＣＳＳ変形１ａから第５の熱交換器ＨＥ５が取り除かれる。結果として、ポイント３０におけるようなパラメータを有する流れＳ２６２とポイント２５におけるようなパラメータを有する流れＳ２６６とは同一となり、そして、ポイント２８におけるようなパラメータを有する流れＳ２６４は、図３に示されているようにポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００と同一となる。ＨＥ５が省かれているＣＴＣＳＳシステムは、ＣＴＣＳＳ変形１ｂと呼ばれる。
ＣＴＣＳＳ変形１ｂ
本発明のこれらＣＴＣＳＳによると、ポイント１３８におけるようなパラメータを有する作動（ワーク）溶液の凝縮流Ｓ１８２から得られる熱および外部供給源からの、例えば流れＳ２５２からの熱を非常に効果的に利用することができる。
【００７７】
従来技術に記載の類似のシステムとの対比として、第１の分離器Ｓ１から出てくるポイント７におけるようなパラメータを有する希薄な液体の流れＳ２４６は、別個の熱交換器内で冷却されることはなく、この流れＳ２４６の一部はこのパワーシステムから戻ってくる作動流体の流れＳ２００内に注入される。
ポイント１２におけるようなパラメータを有する基本溶液の流れＳ２３６が沸騰し始めるとき、最初は多量の熱を必要とし、一方、この同じ時間内においては、温度の上昇は比較的遅い。再沸騰工程のこの部分は、第２の熱交換器ＨＥ２内で起こる。さらなる再沸騰の工程において、温度の上昇速度ははるかに速くなる。再沸騰工程のこのさらなる部分は、第１の熱交換器ＨＥ１内で起こる。同時に、ポイント３８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０４の凝縮工程においては、最初は比較的多量の熱が放出され、温度の低下は比較的遅い。しかし、さらなる凝縮においては、温度の低下速度ははるかに速くなる。この現象の結果、従来技術においては、作動溶液の凝縮流と基本溶液の再沸騰流との間の温度差は、この工程の最初と最後とにおいて最小となり、この工程の途中においてはかなり大きくなる。
【００７８】
従来技術とは対照的に、本発明のＣＴＣＳＳにおいては、ポイント８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０８内の低沸点成分の濃度は比較的低く、したがって、第２の熱交換器ＨＥ２内において、ポイント８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０８は、それ自身が凝縮するのみではなく、追加の蒸気を吸収する能力を有する。このために、第２の熱交換器ＨＥ２内で第２の熱交換工程において放出される熱の量は、仮に、それぞれポイント８および１５におけるようなパラメータを有する流れＳ２０８と流れＳ２０６とが別個に冷却され、そしてこれら２つの流れＳ２０８およびＳ２０６が結合され、流れＳ２１０が形成された後に、まとめて回収されなかったときよりもかなり大きくなる。このために、この第１および第２の熱交換工程から構成されるこの再沸騰工程に対して利用できる熱の量は大幅に増加し、しがたってこのＣＴＣＳＳシステムの効率を向上させる。
【００７９】
ポイント８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０８は希薄であればあるほど、蒸気を吸収する能力は大きくなり、第１および第２の熱交換器ＨＥ１およびＨＥ２内で起こるこれら熱交換工程の効率は増加する。一方、ポイント８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０８の組成は、ポイント５におけるようなパラメータを有する流れＳ２４２の温度によって決まり、このポイント５におけるようなパラメータを有する流れＳ２４２の温度が高くなればなるほど、ポイント８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０８の組成は希薄となり得る。
【００８０】
この理由により、流れＳ２５２から得られる外部の熱を用いてポイント７０におけるようなパラメータを有する流れＳ２４８が加熱され、これによってポイント３８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０４の温度を上昇させ、この結果、ポイント５におけるようなパラメータを有する流れＳ２４２の温度も上昇させる。しかし、ポイント５におけるようなパラメータを有する流れＳ２４２の温度を上昇させると、これに応じてポイント６におけるようなパラメータを有する流れＳ２４４の温度も上昇し、このために、ポイント６におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ２４４内の低沸騰成分の濃度の低下を招く。
【００８１】
ポイント６におけるようなパラメータを有する流れＳ２４４からの熱の利用のために、熱交換器の代わりに、スクラバＳＣ１を用いることで、ポイント６におけるようなパラメータを有する流れＳ２４４からの熱の利用と、ポイント３０におけるようなパラメータを有する生成された蒸気の流れＳ２６２内の低沸騰成分の濃度の上昇との両方が可能となる。
【００８２】
ポイント３０におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ２６２は、ポイント６におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ２４４内の低沸騰成分の濃度より高い低沸騰成分の濃度を有し、そしてこのポイント３０におけるようなパラメータを有する流れＳ２６２の流量は、ポイント６におけるようなパラメータを有する流れＳ２４４の流量よりも大きい。
【００８３】
ポイント２６におけるようなパラメータを有する流れＳ２８４において、作動流体内の低沸騰成分の濃度は、ポイント２５におけるようなパラメータを有する非常に濃厚な溶液の流れＳ２６６に（あるいはＣＴＣＳＳ変形１ｂの場合においてはポイント３０におけるようなパラメータを有する流れＳ２６２）に、ポイント４０におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２を混合することで回復される。このポイント４０におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２は、基本溶液よりも高い濃度の低沸点成分を有する（すなわち濃縮化されている）。このような濃縮化は従来技術においても用いられているが、従来技術においては、この濃縮化を行うために、特別な中間圧力再沸騰工程が必要とされ、このためにいくつかの追加の熱交換器が必要である。
【００８４】
本発明のＣＴＣＳＳにおいては、基本溶液の沸点より低い（すなわちポイント１４におけるようなパラメータを有する流れＳ２３０の温度よりも低い）温度にて利用可能な熱のすべてが単一の熱交換器、すなわち第３の熱交換器ＨＥ３内で利用される。その後、ポイント４０におけるようなパラメータを有する濃縮された流れＳ２８２を生成するために必要とされる蒸気は、単にポイント１３におけるようなパラメータを有する流れＳ２３２を抑制することで得られる。
【００８５】
本発明のＣＴＣＳＳはいくつかの「モジュール型」の構成要素を省くことで簡素化することができる。例えば、ポイント４０におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２を、中間圧力凝縮装置、すなわち第７の熱交換器ＨＥ７を用いることなく濃縮することが可能である。このようなシステムであって、ポイント２８におけるようなパラメータを有する作業流体の流れＳ２６４の予熱を伴うシステムが図３に示されており、そしてこれはＣＴＣＳＳ変形２ａと呼ばれる。類似するシステムであるが、しかし、ポイント２８におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ２６４の予熱を伴わないシステムが図４に示されており、そしてこれはＣＴＣＳＳ変形２ｂと呼ばれる。
【００８６】
これらＣＴＣＳＳ変形２ａおよびＣＴＣＳＳ変形２ｂにおいては、ＣＴＣＳＳ変形１ａおよびＣＴＣＳＳ変形１ｂと異なり、ポイント４３におけるようなパラメータを有する流れＳ２６８の圧力は、ポイント３４におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ２７０とポイント３１におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ２７４とを混合したとき、このポイント３１におけるようなパラメータを有する過冷却された液体の流れＳ２７４が、このポイント３４におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ２７０を完全に吸収し、この結果、ポイント３におけるようなパラメータを有する流れＳ２７６が、飽和したまたは若干過冷却された液体の状態となるように選択される。その後、このポイント３におけるようなパラメータを有する液体Ｓ２７６は、第２のポンプＰ２に送られ、ポイント４０におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２を形成し、流れ２５と混合される。
【００８７】
ＣＴＣＳＳ変形２ａおよびＣＴＣＳＳ変形２ｂのようなＣＴＣＳＳの簡素化は、本発明のＣＴＣＳＳの全体としての効率を低下させるが、同時に、コストも低減される。
外部の熱が利用できないような場合、または外部の熱を利用しないという選択がなされたような場合においては、ＣＴＣＳＳ変形１ａおよびＣＴＣＳＳ変形１ｂの別の可能なモジュールの簡素化を用いることもできる。本発明のＣＴＣＳＳのこのような別の変形であって、ポイント２８におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ２６４の予熱を伴う変形が図５に示されており、そしてこれはＣＴＣＳＳ変形３ａと呼ばれる。本発明の類似するＣＴＣＳＳの変形であるが、しかしポイント２８におけるようなパラメータを有する作動流体Ｓ２６４の予熱を伴わない変形が図６に示されており、そしてこれはＣＴＣＳＳ変形３ｂと呼ばれる。
【００８８】
ＣＴＣＳＳ変形３ａおよびＣＴＣＳＳ変形３ｂにおいては、ポイント７０におけるようなパラメータを有する流れＳ２４８は加熱されることはなく、単に第５のスロットルバルブＴＶ５に送られ、ポイント７１におけるようなパラメータを有する流れＳ２０２を形成し、次にポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２と混合され、ポイント３８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０４を形成する。この混合工程はポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２が過熱された蒸気の状態にあるような場合においてのみ用いられる。ポイント７０および７１におけるようなパラメータを有する流れＳ２４８およびＳ２０２の流量は、ポイント７１におけるようなパラメータを有する流れＳ２０２とポイント１３８におけるようなパラメータを有するＳ１８２との混合の結果として形成されるポイント３８におけるようなパラメータを有する流れＳ２０４が飽和した、または若干湿った蒸気の状態となるように選択される。
【００８９】
ＣＴＣＳＳ変形１ａおよびＣＴＣＳＳ変形１ｂがＣＴＣＳＳ変形３ａおよびＣＴＣＳＳ変形３ｂを得るために簡素化したのと同一の方法にて、ＣＴＣＳＳ変形２ａおよびＣＴＣＳＳ変形２ｂを簡素化することも可能である。ＣＴＣＳＳ変形２ａおよびＣＴＣＳＳ変形２ｂのこのようなモジュールの簡素化であって、ポイント２８におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ２６４の予熱を伴う簡素化が図７に示されており、これはＣＴＣＳＳ変形４ａと呼ばれ、一方、ＣＴＣＳＳ変形２ｂの類似する簡素化であって、ポイント２８におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ２６４の予熱を伴わない簡素化が図８に示されており、そして、これはＣＴＣＳＳ変形４ｂと呼ばれる。
【００９０】
最後のモジュールの簡素化は、スクラバＳ１を除去し、そしてポイント４０におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２を濃縮化することなく用いることで達成される。つまり、ポイント４０におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２の組成は、基本溶液の組成と同一である。このＣＴＣＳＳ変形４ａのモジュールの簡素化であって、ポイント２８におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ２６４の予熱を伴う簡素化が図９に示されており、そしてこれはＣＴＣＳＳ変形５ａと呼ばれる。ＣＴＣＳＳ変形４ｂの類似する簡素化であって、ポイント２８におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ２６４の予熱を伴わない簡素化が図１０に示されており、そしてこれはＣＴＣＳＳ変形５ｂと呼ばれる。留意すべきことは、ＣＴＣＳＳ変形５ａおよびＣＴＣＳＳ変形５ｂのモジュールの簡素化は、結果としてＣＴＣＳＳの効率を大幅に低下させることである。さらに、変形５ａおよび５ｂにおいては、ポイント１におけるようなパラメータを有する流れＳ２２２は、２つのサブ流Ｓ２２２とサブ流Ｓ２２４とに分離せず、その後、別個に加圧されるのではなく、単一の流れとしてポンプＰ５内で加圧され、ポイント４６におけるようなパラメータを有する流れＳ２９２を形成する。そして、この流れＳ２９２が次に分離され、ポイント４４におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２とポイント４０におけるようなパラメータを有するＳ２８２とを形成する。
【００９１】
本発明のＣＴＣＳＳは、上記のような５つの基本変形で説明される（このうち２つは外部の熱を利用し、そしてこのうち３つは本発明のＣＴＣＳＳに入ってくる作動流体の流れＳ２００から得られる熱のみを利用する）。当業者においては、提案するシステムの追加の組合せおよび変形を作り出すことができよう。例えば、ＣＴＣＳＳ変形４ａを、スクラバＳＣ１を省き、ポイント４０におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２の濃縮化を残すような方法にて簡素化することもできる。（同様にして、スクラバＳＣ１は残し、ポイント４０におけるようなパラメータを有する流れＳ２８２に対する濃縮工程のみを省くこともできる。）しかしながら、すべてのこのようなモジュールの簡素化は、やはり本発明のＣＴＣＳＳの最初のＣＴＣＳＳ変形１ａに基づくものである。
【００９２】
本発明のＣＴＣＳＳの効果自体は、圧縮比、すなわち、（高圧凝縮装置、すなわち熱交換器ＨＥ６への入口における）ポイント２６におけるようなパラメータを有する流れＳ２８４の圧力の、（作動溶液の流れがこのＣＴＣＳＳに入る点における）ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２の圧力に対する比によって評価することができる。このＣＴＣＳＳの効果がシステム全体の効率に与える影響は、システム全体の構造および作動のパラメータに依存している。本発明のＣＴＣＳＳを評価するために、いくつかの計算を行なった。０．８３の重量割合のアンモニアの成分（すなわち８３重量％のアンモニア）を有する水とアンモニアとの混合物の流れであって、１０５０°Ｆの初期温度と１８００ｐｓｉａの初期圧力とを有する流れが、０．８７５（８７．５％）の等エントロピー効率を有するタービン内で膨張された。このタービンから出たときの蒸気のパラメータは、ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２に相当する。このような計算が、上記の本発明のＣＴＣＳＳの提案されたすべての「ｂ」変形と、単純な凝縮装置システムとに対して行われた。
本発明の新たな変形
原出願においては、この提案されるカスケードシステムの８つの異なる変形が示された。これらのシステムはすべて、熱源として、燃焼器からの高温排ガスの流れを用いた。この排ガスの初期温度が非常に高いために、この排ガスを熱交換器内で直接用いることはできず、その場合には作動流体の過熱が発生することがある。この原出願において、高温排ガスは最初に特別な熱交換器内で冷却され、ここでその熱は「サーム（ｔｈｅｒｍ）」と呼ばれる高温の熱伝達流体に伝達された。その後、この高温の熱伝達流体「サーム」が熱を作動流体に伝達するため、および作動流体を過熱するために用いられた。このような構成は、作動可能であるが、必然的にこの分だけシステムは複雑になる。
【００９３】
高温の排ガスからの熱を使用するためにそれらを実施する新たなシステムおよびその変形ならびに方法について以下に説明する。これらの新たなシステムおよび方法は、上記の６つの最も完全な変形を参照して説明する。この新たなシステムおよびこの変形は図２０ないし図２５に示されており、そして変形３ａ〜３ｃおよび変形４ａ〜４ｃと呼ばれる。変形３ａは変形１ａに対応し、変形３ｂは変形１ｂに対応し、変形３ｃは変形１ｃに対応し、変形４ａは変形２ａに対応し、変形４ｂは変形４ｂに対応し、そして変形４ｃは変形２ｃに対応している。当業者においては容易に理解できるように、下記のような熱回収蒸気発生器（ＨＲＶＧ）を備える変形１ａ−１および変形２ａ−１も構成することができる。
【００９４】
図２０を参照し、ここには変形３ａの流れ図が示されている。この新たなシステムは、本質的には、上述の変形１ａと同様に動作するが、その差異について以下に説明する。
ポイント６００におけるような初期パラメータを有する高温排ガスの流れＳ３０２は（下記のような）ポイント５１０におけるようなパラメータを有する予冷却された排ガスの流れＳ３０４と混合され、ポイント５００におけるようなパラメータを有する冷却された排ガスの流れＳ３０６を形成する。ポイント５１０におけるようなパラメータを有する流れＳ３０４の流量および温度は、このポイント５００におけるようなパラメータを有する冷却された排ガスの流れＳ３０６の所望の温度が達成され、この熱回収蒸気発生器（ＨＲＶＧ）が温度設計仕様内で機能するように選択される。
【００９５】
その後、このポイント５００におけるようなパラメータを有する冷却された排ガスの流れＳ３０６は、このＨＲＶＧを通過し、これは産業上広く用いられている種類の熱回収蒸気発生器と同一の装置であるが、ここでは高温排ガスの熱源流の温度を適度にするために用いられている。
このポイント５００におけるようなパラメータを有する冷却された排ガスの流れ３０６は、このＨＲＶＧを通過することで冷却され、パワーシステムの作動流体に伝達される熱を放出するが、このパワーシステムはこのＨＲＶＧとは異なるすべての装置および流れを含む。この冷却の工程において、この流れＳ３０６を構成する排ガスが、ポイント５０６における流れＳ３０６の温度に相当する、所望のより低い動作温度に達すると、この排ガスの流れＳ３０６は、それぞれ、ポイント５０９および６０１におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ３０８とサブ流Ｓ３１０とに分割される。ポイント６０１におけるようなパラメータを有するサブ流Ｓ３１０は、ポイント６００におけるようなパラメータを有する初期流Ｓ３０２の流量と等しい流量を有する。このポイント６０１におけるようなパラメータを有するサブ流Ｓ３１０は、さらにこのＨＲＶＧ内で、ポイント６０３におけるような最終的な低温を達成するまで冷却され、その後、このカスケードパワーシステムから除去される。
【００９６】
（上述の）ポイント５０９におけるようなパラメータを有するより低い温度の排ガスサブ流Ｓ３０８は、再循環ファンＦに送られ、若干増圧され、ポイント５１０におけるようなパラメータを有する予冷却された排ガスの流れＳ３０４を形成する。その後、このポイント５１０におけるようなパラメータを有する予冷却された排ガスの流れＳ３０４は、ポイント６００におけるようなパラメータを有する最初の高温排ガスの流れＳ３０２と混合され、（上述の）ポイント５００におけるようなパラメータを有する冷却された排ガスの流れＳ３０６を形成する。熱を取得する工程のこのような変更によって本発明のカスケードパワーシステムの全工程におけるいくつかの変更が生じる。
【００９７】
ポイント１０６におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ１１４は、このＨＲＶＧの低温部分Ａに送られ、ここで過熱され、ポイント２０２におけるようなパラメータを有する加熱された作動流体の流れＳ３１２を形成する。（この工程は変形１ａにおける熱交換器ＨＥ２０内で起こる熱交換工程１０６〜３０２または６０２〜６０３と類似する。）
一方で、ポイント２０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１６２も同様にＨＲＶＧに送られ、ここで熱交換工程６０１〜６０２において排ガスの流れＳ３１０による対向流中て初期加熱され、ポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４を形成し、これは飽和した液体の状態に相当する。その後、このポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４は、さらにＨＲＶＧ内で、熱交換工程５０５〜５０６において排ガスの流れＳ３０６による対向流中で加熱され、ポイント３０３におけるようなパラメータを有する流れＳ３１６を形成する。その後、このポイント３０３におけるようなパラメータを有する流れＳ３１６は、ポイント３０６におけるようなパラメータを有する濃厚な作動溶液の流れＳ１６８と混合され、ポイント３０８におけるようなパラメータを有する流れＳ３１８を形成する。
【００９８】
ポイント２０３におけるような初期パラメータを有する流れＳ１６２を加熱することで、ポイント３０３におけるような最終パラメータを有する流れＳ３１６を形成することは、変形１ａにおける熱交換器ＨＥ７内での熱交換工程２０３〜３０３と類似するが、同一ではない。変形１ａの工程と変形３ａの工程との間のこの工程における具体的な差異は、以下の通りである。（１）変形３ａにおいては、この工程は２つの部分、すなわち、（ａ）流れＳ１６２を熱交換工程２０３〜３０２において予熱する部分と、次に流れＳ３１４を熱交換工程３０２〜３０３において気化させる部分とに分割され、そして、（ｂ）熱交換工程２０３〜３０２または６０１〜６０２において、最初はポイント６０１におけるようなパラメータを有し、その後、ポイント６０２におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３１０の流量は、熱交換工程３０２〜３０３または５０５〜５０６において用いられる排ガスの流れＳ３０６の流量よりかなり小さい。
【００９９】
変形１ａにおいては、ポイント３０３におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ１７０の状態は、飽和した蒸気の状態に相当するが、これに対して変形３ａにおいては、ポイント３０３におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ３１６の状態は、蒸気と液体との混合物の状態である。ポイント３０３におけるようなパラメータを有する流れＳ３１６のパラメータは、変形３ａにおいてはポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８と混合された後、この結果としてポイント３０８におけるようなパラメータを有する流れＳ３１８が飽和した蒸気の状態となるように選択されるが、これに対して変形１ａにおいては、ポイント３０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１７２のパラメータは過熱された蒸気の状態に相当する。
【０１００】
その後、ポイント３０８におけるようなパラメータを有する流れＳ３１８は、このＨＲＶＧ内をさらに通り、熱交換工程５０３〜５０４および５０４〜５０５または５０１〜５０２および５０２〜５０５において排ガスの流れＳ３０６による対向流中で加熱され、ポイント３０４におけるようなパラメータを有する中間流Ｓ３２０を形成し、そして最終的にはポイント４０８におけるようなパラメータを有する過熱された流れＳ１８４を形成する。
【０１０１】
類似する方法で、図２１ないし図２５は、それぞれ、変形２ａ、変形１ｂ、変形２ｂ、変形１ｃおよび変形２ｃと類似するＨＲＶＧを説明している。
変形３ａ〜３ｃおよび変形４ａ〜４ｃにおいては、本願のカスケードパワーシステムのこの部分は、パラメータ３０８を有する作動流体の流れＳ１７２を加熱する工程は、それぞれ、変形１ａ〜１ｃ、変形２ａ〜２ｃ、変形１ａ−１および変形２ａ−１の熱交換器ＨＥ１４におけるポイント５０３から５０４までのようなパラメータを有する熱伝達流体の流れＳ１７４で置き換えられる。
【０１０２】
その一方で、ポイント３０９におけるようなパラメータを有する濃厚な蒸気作動溶液の流れＳ１６６もこのＨＲＶＧを通過し、ここで熱交換工程５０１〜５０２において冷却された排ガスの流れＳ３０６による対向流中で加熱され、ポイント４０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１７６を形成する。この加熱工程、つまり変形３ａ〜３ｂおよび変形４ａ〜４ｂの場合は、変形１ａ〜１ｂおよび変形２ａ〜２ｂにおける熱交換器ＨＥ１５内での熱交換工程５０１〜５０２における熱伝達流体の流れＳ１７４によって、このポイント３０９におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ１６６を、ポイント４０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１７６を形成するために加熱する工程と置き換わる。
【０１０３】
他のすべての点においては、変形１ａ〜１ｃおよび変形２ａ〜２ｃは変形３ａ〜３ｃおよび変形４ａ〜４ｃと同一である。
変形３ａ〜３ｃおよび変形４ａ〜４ｃのカスケードシステムの効率は、変形１ａ〜１ｃおよび変形２ａ〜２ｃの効率とおおむね同一である。変形３ａ〜３ｃおよび変形４ａ〜４ｃにおいて、再循環ファンＦを使用するために要求される追加の作業は、変形１ａ〜１ｃおよび変形２ａ〜２ｃにおいて熱伝達流体を再循環するために要求される作業とおおむね同一である。
【０１０４】
上記より、作動流体を加熱するためのこの新たな方法を、当初の出願において記載されているカスケードシステムの他の変形に適用することが可能である。上記の加熱方法を変形３ａ〜３ｃおよび変形４ａ〜４ｃに対して利用することは、この方法によると、複数の高圧熱交換器を単一のＨＲＶＧユニットにて交換することができ、コストが大幅に節約できるために大きな利点を有する。加えて、このＨＲＶＧ／Ｆサブシステムでは、別個に熱伝達流体とその再循環サブシステムとを維持するための費用が不要となる。
【０１０５】
変形３ａに関する計算が行われたが、性能の要約と重要なポイントのパラメータが表４（表４−１〜４−３）に示されている。
【０１０６】
【表４−１】
2008519205.tif 000008
【０１０７】
【表４−２】
2008519205.tif 000009
【０１０８】
【表４−３】
2008519205.tif 000010
【０１０９】
新たな好ましい実施形態
本発明の図２０ないし図２５に示されるこれら変形においては、このシステムは２つの部分、すなわち高温部分と低温部分とから構成されるＨＲＶＧボイラーを含む。このＨＲＶＧの高温部分を通過した高温排ガスは、それぞれ、ポイント５０９および６０１におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ３０８とサブ流Ｓ３１０とに分割される。ポイント５０９におけるようなパラメータを有する流れＳ３０８は、ＨＲＶＧから取り出され、次にファンＦにて再循環され、そしてポイント６００におけるようなパラメータを有する最初の排ガスの流れＳ３０２と結合され、ポイント５００におけるようなパラメータを有する流れＳ３０６を形成し、これは次にＨＲＶＧ内に入る。同時に、ポイント６０１におけるようなパラメータを有する流れＳ３１０は、ＨＲＶＧ内でさらに熱交換工程６０１〜６０２または２０３〜３０２においてさらに冷却され、このときポイント２０３におけるようなパラメータを有する希薄な溶液の流れＳ１６２を再加熱する工程に対して熱を供給する。
【０１１０】
その結果、このＨＲＶＧ内においては、排ガスの流量はこのＨＲＶＧの高温部分と低温部分とで異なる。このために、今度は、このＨＲＶＧの高温部分の断面は、このＨＲＶＧの低温部分の断面よりかなり大きいことが必要となる。このことはこのＨＲＶＧの設計を複雑なものにする。
図２６に示されている実施形態においては、このＨＲＶＧは簡素化されており、このためにこのＨＲＶＧを通過する排ガスの流量は、ＨＲＶＧ全体を通じて一定となる。しかしながら、このような場合においては、排ガスの流量は、ポイント３０２におけるようなパラメータを有する希薄な溶液の流れＳ３１４の沸点におけるピンチポイント温度差によって制御されるために、このＨＲＶＧから出てくる排ガスの最終温度は前の実施形態よりも高くなる。このために、ＨＲＶＧの入口へと再循環されるべき排ガスの流量が僅かに増加し、結果として再循環ファンからの作動が必要となり、このためにこのシステムの全体としての効率は若干落ちる。
【０１１１】
次に、図２６を参照し、ポイント２９におけるようなパラメータを有し、低沸点成分を高濃度にて有する濃厚な作動流体の流れＳ１００は、図１０ないし図１９に示されており、そしてこれらと関連する開示において説明されたＣＴＣＳＳの実施形態のいずれかの凝縮熱圧縮サブシステム（ＣＴＣＳＳ）からこのシステムに入ってくる。この流れＳ１００は、このＣＴＣＳＳから高圧にて、そして周囲に近い温度にて出てくる。その後、このポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１００は、ポイント２９におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ１０２と混合される。通常は、このポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２の圧力は、このポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００の圧力と等しく、そしてこのポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２の組成は、このポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２の組成と同一であるか、これと類似している。この混合の結果、ポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４を形成する。その後、ポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４は、第１の熱交換器ＨＥ１１を通過し、ここで第１の熱交換工程９１〜１０１または９５〜９８において、ポイント９５におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の凝縮流Ｓ１０６によって対向流中で加熱され、ポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８を形成する。ここでこの流れＳ１０８の温度はこの流体を飽和した液体の状態に近づけるのに十分である。
【０１１２】
ポイント９５におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１０６は、第１の熱交換器ＨＥ１１を通過し、ここで冷却され、そして完全に凝縮され、熱をこの第１の熱交換工程に対して放出し、ポイント９８におけるようなパラメータを有する流れＳ１１０を形成する。その後、このポイント９８におけるようなパラメータを有するこの完全に凝縮された流れＳ１１０は、第１の循環ポンプＰ１０内に入り、ここでポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００の圧力と等しい高圧に高められ、ポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２を形成する。このポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２は、ポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００と混合され、上述のポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４を形成する。
【０１１３】
一方、ポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８は、第２の熱交換器ＨＥ１２を通過し、ここで第２の熱交換工程１０１〜３００または２０６〜１０８において、ポイント２０６におけるようなパラメータを有する凝縮作動流体の流れＳ１２０によって対向流中で加熱および気化され、ポイント３００におけるようなパラメータを有する流れＳ１２４を形成する。これは飽和した蒸気の状態に相当するかまたはこれに近い。ここで、近いとは、この流れのパラメータが飽和した蒸気の状態である場合の約５％以内であることを意味する。
【０１１４】
このポイント３００におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１２４は、次に、それぞれ、ポイント３２１および３２２におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１２６とサブ流Ｓ１２８とに分割される。ポイント３２１におけるようなパラメータを有するサブ流Ｓ１２６は、次に第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、ここで第３の熱交換工程３２１〜３２０または３１６〜２０５において、ポイント３１６におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１３０によって対向流中で加熱され、ポイント３２０におけるようなパラメータを有する流れＳ１３２を形成する。ポイント３２２におけるようなパラメータを有する流れＳ１２８は、中間冷却器ＨＥ１６を通過し、ここで第４の熱交換工程３２２〜３２３または４１２〜４１３において、ポイント４１２におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３４によって対向流中で加熱され、ポイント３２３におけるようなパラメータを有する流れＳ１３６を形成する。このポイント３２３におけるようなパラメータを有する流れＳ１３６は、次にポイント３２０におけるようなパラメータを有する流れＳ１３２と混合され、ポイント３０１におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３８を形成する。
【０１１５】
下記のような低濃度タービンＬＣＴから出てくる、ポイント３１６におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１３０は、第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、冷却され、ここで上述の第３の熱交換工程３２１〜３２０または３１６〜２０５において熱を放出し、ポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０を形成する。これは飽和した蒸気の状態に相当するかまたはこれに近い。ここで、近いとは、この流れのパラメータは飽和した蒸気の状態である場合の約５％以内であることを意味する。このポイント２０５におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１４０の圧力は、ポイント３００におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１２４の圧力よりもかなり低いが、このポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０は、低沸騰成分をかなり低い濃度でしか有さないために、このポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０の温度にて凝縮を開始するが、ポイント３００におけるようなパラメータを有し、この流れＳ１４０の温度は、かなり高い圧力を有する完全に気化した濃厚な作動流体の流れＳ１２４の温度よりも高い。
【０１１６】
ポイント２０５におけるようなパラメータを有する希薄な戻り作動流体の流れＳ１４０は次に、それぞれ、ポイント２０６および２０７におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１２０とサブ流Ｓ１４２とに分割される。ポイント２０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１２０は、第２の熱交換器ＨＥ１２を通過し、ここで第２の熱交換工程２０６〜１０８または１０１〜３００において部分的に凝縮され、ポイント１０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１４４を形成し、このとき上記のポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８に対して熱が放出される。
【０１１７】
その後、このポイント１０８におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１４４は、ポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６と結合され、ポイント１１０におけるようなパラメータを有する結合された蒸気と液体が混合された流れＳ１４８を形成する。ポイント１０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１４６の組成は、ポイント３００におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１２４よりもさらに高い低沸騰成分の濃度を有する。このポイント１１０におけるようなパラメータを有する流れＳ１４８は、次に分離器Ｓ１０に入り、ここでポイント１１１におけるようなパラメータを有する飽和した蒸気の流れＳ１５０と、ポイント１１２におけるようなパラメータを有する飽和した液体の流れＳ１５２とに分離される。ポイント１１２におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１５２は次に、それぞれ、ポイント１１３およびポイント１１４におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１４５とサブ流Ｓ１５６とに分割される。
【０１１８】
その後、ポイント１１４におけるようなパラメータを有する流れＳ１５６は、ポイント１１１におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１５０と結合され、ポイント９５におけるようなパラメータを有する流れＳ１０６を形成するが、これはポイント３００におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１２４の組成と等しいかまたはこれに近い組成を有する。このポイント９５におけるようなパラメータを有する流れＳ１０６は、次に第１の熱交換器ＨＥ１１内に送られ、ここで完全に凝縮され、ポイント９８におけるようなパラメータを有する流れＳ１１０を形成し、このとき上記のように第１の熱交換工程９１〜１０１および９５〜９８に対して熱を供給する。
【０１１９】
ポイント１１３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１５４は、第２の循環ポンプＰ１１に入り、ここでこれを直接接触型の熱／質量交換器であるスクラバＳＣ２の上部に持ち上がるのに十分な圧力に高められ、ポイント１０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８を形成する。このスクラバＳＣ２の上部に到着するとすぐに、このポイント１０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８は、ポイント１０２におけるようなパラメータを獲得し、そして次にこのスクラバＳＣ２の上部に入る。このスクラバＳＣ２の下側部分には、上述のポイント２０７におけるようなパラメータを有する希薄な蒸気の流れＳ１４２が入る。それぞれ、ポイント１０２および２０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８と流れＳ１４２との間の質量および熱の伝達の結果として、このスクラバＳＣ２の下側部分には、ポイント１０３におけるようなパラメータを有する高温かつ希薄な液体の流れＳ１６０が集められる。一方、このスクラバＳＣ２の上側部分には、ポイント１０９におけるようなパラメータを有する冷却された濃厚な蒸気の流れＳ１４６が形成される。ポイント１０３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１６０は、飽和した液体の状態にあり、これはポイント２０７におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４２との平衡に近く、これに対して、ポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６は、飽和した蒸気の状態にあり、これはポイント１０２におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１５８との平衡に近い。このポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６とポイント１０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１４４とが結合され、上述のポイント１１０におけるようなパラメータを有する流れＳ１４８を形成する。
【０１２０】
ポイント１０３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１６０は、第３の循環ポンプＰ１２に入り、必要とされる高圧に高められ、ポイント２０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１６２を形成する。ポイント１０３および２０３における液体の流れＳ１６０およびＳ１６２の組成は、それぞれ、ポイント２０５、２０６、１０８および２０７におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１４０、Ｓ１２０、Ｓ１４４およびＳ１４２よりもかなり薄い。
【０１２１】
上記のポイント３０１におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３８は、次に、それぞれ、ポイント３０７および３０９におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１６４とサブ流Ｓ１６６とに分離される。ポイント３０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１６６の重量流量は、このシステムにＣＴＣＳＳから入ってくる、ポイント２９におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１００の重量流量と等しく、これに対して、ポイント３０７における流れＳ１６４の流量はポイント９５における流れＳ１０６の重量流量と等しい。
【０１２２】
ポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４は、第３のスロットルバルブＴＶ１２を通過し、ポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８を形成する。ポイント２０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１６２は、ＨＲＶＧの底部に入る。ポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８は、ＨＲＶＧの中間部分に入る。ポイント３０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１６６は、ＨＲＶＧの上側部分ＨＥ１５に入り、通過する。
【０１２３】
ポイント２０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１６２は、第１のＨＲＶＧ熱交換工程２０３〜３０２または６０１〜５０６において、ポイント６０１におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ｃにて加熱され、ポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４と、ポイント５０６におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ｄとを形成する。
【０１２４】
ポイント３０２におけるようなパラメータを有する加熱された流れＳ３１４は、このＨＲＶＧの中間熱交換部分ＨＥ１９内で第２のＨＲＶＧ熱交換工程３０２〜３０３または６０１〜５０５において、ポイント５０５におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ｂにてさらに加熱され、ポイント３０３におけるようなパラメータを有する流れＳ３１６と、ポイント６０１におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ｃとを形成する。
【０１２５】
流れＳ３１６は、次にポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８と混合され、ＨＲＶＧの中間部分のポイント３０８におけるようなパラメータを有する結合された流れＳ３１８を形成する。この結合された流れＳ３１８は、次に第３のＨＲＶＧ熱交換工程３０８〜３０４または５０２／５０４〜５０５において、ポイント５０２／５０４におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ａにて部分的に気化され、ポイント３０４におけるようなパラメータを有する部分的に気化された流れＳ３２０と、ポイント５０５におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ｂとを形成する。
【０１２６】
最後に、このＨＲＶＧの熱交換部分ＨＥ１４で、ポイント３０４におけるようなパラメータを有する流れＳ３２０は、第４の熱交換工程３０４〜４０８または５０１／５０３〜５０２／５０４において、ポイント５００または５０１／５０３におけるようなパラメータを有する冷却された排ガスの流れＳ３０６にて完全に気化され、そして好ましくは過熱され、ポイント４０８におけるようなパラメータを有する完全に気化された、そして好ましくは過熱された作動流体の流れＳ１８４と、ポイント５０２／５０４におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ａとを形成する。
【０１２７】
同時に、ポイント３０９におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１６６は、このＨＲＶＧの上側部分ＨＥ１５内に入り、ここを通過し、並列の第４の熱交換工程３０９〜４０９または５０１／５０３〜５０２／５０４において排ガスの流れＳ３０６との熱交換が行われ、ポイント４０９におけるようなパラメータを有する完全に気化された濃厚な作動流体の流れＳ１７６を形成する。その後、このポイント４０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１７６は、進入バルブＴＶ１１を通過し、ポイント４１０におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１７８を形成する。このポイント４１０におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１７８は、次に高圧タービンＨＰＴ内に入り、ここで膨張し、このタービンＨＰＴは、この流れＳ１７８内の熱の一部を電力などのような使用可能なエネルギーの形態に変換し、ポイント４１２におけるようなパラメータを有する流れＳ１３４となる。その後、このポイント４１２におけるようなパラメータを有する流れＳ１３４は、中間冷却器、すなわち第４の熱交換器ＨＥ１６を通過し、ここで冷却され、第４の熱交換工程４１２〜４１３または３２２〜３２３において熱を放出し、ポイント４１３におけるようなパラメータを有するより低い圧力の、濃厚な作動流体の流れＳ１８０を形成する。このポイント４１３におけるようなパラメータを有するより低い圧力の、濃厚な作動流体の流れＳ１８０は、次に低圧タービンＬＰＴ内に入り、ここで膨張し、このタービンＬＰＴは、この流れＳ１８０内の熱の一部を電力などのような使用可能なエネルギーの形態に変換し、ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２となる。このポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２は、好ましい実施形態においては飽和した蒸気の状態にあるか、またはこれに近い状態にあり、次にＣＴＣＳＳ内へと送られる。
【０１２８】
同時に、ポイント４０８におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１８４は、第２の進入バルブＴＶ１０を通過し、ポイント４１１におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１８６を形成する。このポイント４１１におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１８６は、次に上述の低濃度作動溶液タービンＬＴＣ内に入り、ここで膨張し、このタービンＬＣＴは、この流れＳ１８６内の熱の一部を電力などのような使用可能なエネルギーの形態に変換し、ポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０になる。このポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０は、次に第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、ここで冷却され、第３の熱交換工程３１６〜２０５または３２１〜３２０のための熱を放出し、上述のポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０を形成する。
【０１２９】
もしも上述の低濃度作動流体タービンＬＣＴへの入口のポイント４１１におけるようなパラメータを有する低濃度作動流体の流れＳ１８６の圧力が、高圧タービンＨＰＴへの入口のポイント４１０におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１７８の圧力と等しいときは、ポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４の圧力は、これが第３のスロットルバルブＴＶ１２を通過しても変化せず、このためポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８のパラメータは、ポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４のパラメータと同一となる。
【０１３０】
ＨＲＶＧを出た後に、ポイント５０６におけるようなパラメータを有する使用された排ガスの流れＳ３０７ｄは、それぞれ、ポイント６０２およびポイント５０９におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ３０７ｅとサブ流Ｓ３０８とに分割される。ポイント５０９におけるようなパラメータを有する流れＳ３０８は、次に再循環ファンＦを通過し、若干増圧され、ポイント５１０におけるようなパラメータを有する予冷却された排ガスの流れＳ３０４を形成する。その後、このポイント５１０におけるようなパラメータを有する予冷却された排ガスの流れＳ３０４は、ポイント６００におけるようなパラメータを有する最初の高温排ガスの流れＳ３０２と混合され、上述のポイント５００または５３１／５０３におけるようなパラメータを有する冷却された排ガスの流れＳ３０６を形成する。熱獲得の工程のこのような変更のために、本発明のカスケードパワーシステムの全体としての工程にもいくつかの変更が必要となる。
【０１３１】
図２７に示されている本発明のシステムの別の好ましい実施形態および代替変形においては、この希薄な溶液を加熱する工程におけるピンチポイントを除くことができる。当該実施形態においても、過熱された濃厚な溶液の流れは図２６の変形の場合と同様に２つのサブ流に分割される。しかしながら、その後、このサブ流の１つであって、ＨＲＶＧに入ってくる希薄な流れと混合されるべき濃厚な蒸気のすべてを含むサブ流は、さらに２つのサブ流に分割される。濃厚な蒸気のサブ流の一方は、次にＨＲＶＧに入る前に希薄な流れと混合されるが、ここでこの希薄な流れは過冷却された液体の状態にあり、濃厚な蒸気の流れは過熱された蒸気の状態にある。この２つの流れの混合は、過冷却された希薄な液体の流れが濃厚な蒸気の流れのすべてを完全に吸収するような方法で行なわれる。この結果、飽和したまたは若干過冷却された液体の状態での新たな流れが形成される。この流れは次にＨＲＶＧ内に入り、ここでただちに沸騰を開始する。この結果、この希薄な溶液の沸点でのピンチポイントは、このＨＲＶＧの低温端への入口に位置し、そしてＨＲＶＧの外側にある。このため、ＨＲＶＧにおける排ガスの冷却をよりよく行うことができる。
【０１３２】
次に図２７を参照して、ポイント２９におけるようなパラメータを有し、そして低沸騰成分を高濃度にて有する濃厚な作動流体の流れＳ１００が、このシステムに図１０ないし図１９の凝縮熱圧縮サブシステム（ＣＴＣＳＳ）から入ってくる。この流れＳ１００は、このＣＴＣＳＳから高圧にて、そして周囲に近い温度を有する状態にて出てくる。その後、このポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００は、ポイント９２におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ１０２と混合される。通常は、このポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２の圧力は、ポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００の圧力と等しく、そして、ポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２の組成は、ポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２の組成と同一であるか、または類似している（５％以内）。この混合の結果として、ポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４が形成される。その後、このポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４は、第１の熱交換器ＨＥ１１を通過し、ここで第１の熱交換工程９１〜１０１または９５〜９８において、ポイント９５におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の凝縮流Ｓ１０６によって対向流中で加熱され、ポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８を形成する。ここでこの流れＳ１０８の温度は、この流体を飽和した液体の状態に近づけるのに十分な温度である。
【０１３３】
ポイント９５におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１０６は、第１の熱交換器ＨＥ１１を通過し、ここで冷却され、完全に凝縮され、熱を第１の熱交換工程に対して放出し、ポイント９８におけるようなパラメータを有する流れＳ１１０を形成する。その後、このポイント９８におけるようなパラメータを有する完全に凝縮された流れＳ１１０は、第１の循環ポンプＰ１０内に入り、ここでポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００の圧力と等しい高圧に高められ、ポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２を形成する。このポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２は、ポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００と混合され、上述のポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４を形成する。
【０１３４】
ところで、ポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８は、第２の熱交換器ＨＥ１２を通過し、ここで第２の熱交換工程１０１〜３００または２０６〜１０８において、ポイント２０６におけるようなパラメータを有する凝縮作動流体の流れＳ１２０によって対向流中で加熱および気化され、ポイント３００におけるようなパラメータを有する流れＳ１２４を形成する。これは飽和した蒸気の状態に相当するか、またはこれに近い。ここで、近いとは、この流れのパラメータは飽和した蒸気の状態である場合の約５％以内であることを意味する。
【０１３５】
ポイント３００におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１２４は次に、それぞれ、ポイント３２１および３２２におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１２６とサブ流Ｓ１２８とに分割される。ポイント３２１におけるようなパラメータを有するサブ流Ｓ１２６は、次に第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、ここで第３の熱交換工程３２１〜３２０または３１６〜２０５において、ポイント３１６におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１３０によって対向流中で加熱され、ポイント３２０におけるようなパラメータを有する流れＳ１３２を形成する。ポイント３２２におけるようなパラメータを有する流れＳ１２８は、中間冷却器ＨＥ１６を通過し、ここで第４の熱交換工程３２２〜３２３または４１２〜４１３においてポイント４１２におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３４によって対向流中で加熱され、この結果としてポイント３２３におけるようなパラメータを有する流れＳ１３６を形成する。このポイント３２３におけるようなパラメータを有する流れＳ１３６は、次にポイント３２０におけるようなパラメータを有する流れＳ１３２と混合され、ポイント３０１におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３８を形成する。
【０１３６】
下記のような低濃度タービンＬＣＴから出てくるポイント３１６におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１３０は、第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、ここで冷却され、上述の第３の熱交換工程３２１〜３２０または３１６〜２０５において熱を放出し、ポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０を形成する。これは飽和した蒸気の状態に相当するか、またはこれに近い。ここで、近いとは、この流れのパラメータは飽和した蒸気の状態である場合の約５％以内であることを意味する。ポイント２０５におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１４０の圧力は、ポイント３００におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１２４の圧力よりもかなり低い。しかしながらこのポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０は、低沸点成分をかなり低い濃度しか有さないために、このポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０の温度において沸騰を開始するが、これは、ポイント３００におけるようなパラメータを有し、この流れＳ１４０の温度は、そしてこれよりかなり高い圧力を有する完全に気化された濃厚な作動流体の流れＳ１２４の温度よりも高い。
【０１３７】
ポイント２０５におけるようなパラメータを有するこの戻ってきた希薄な作動流体の流れＳ１４０は次に、それぞれ、ポイント２０６および２０７におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１２０とサブ流Ｓ１４２とに分割される。ポイント２０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１２０は、第２の熱交換器ＨＥ１２を通過し、ここで第２の熱交換工程２０６〜１０８または１０１〜３００において部分的に凝縮され、ポイント１０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１４４を形成し、上述のようにポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８に熱を放出する。
【０１３８】
その後、このポイント１０８におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１４４は、ポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６と結合され、ポイント１１０におけるようなパラメータを有する結合された蒸気と液体とが混合された流れＳ１４８を形成する。ポイント１０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１４６の組成は、ポイント３００におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１２４よりもさらに高い低沸騰成分の濃度を有する。このポイント１１０におけるようなパラメータを有する流れＳ１４８は、次に分離器Ｓ１０内に入り、ここでポイント１１１におけるようなパラメータを有する飽和した蒸気の流れＳ１５０と、ポイント１１２におけるようなパラメータを有する飽和した液体の流れＳ１５２とに分離される。ポイント１１２におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１５２は次に、それぞれ、ポイント１１３および１１４におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１５４とサブ流Ｓ１５６とに分割される。
【０１３９】
その後、ポイント１１４におけるようなパラメータを有する流れＳ１５６は、ポイント１１１におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１５０と結合され、ポイント９５におけるようなパラメータを有する流れＳ１０６を形成する。これはポイント３００におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１２４の組成と等しいか、またはこれに近い（５％以内）。このポイント９５におけるようなパラメータを有する流れＳ１０６は、次に第１の熱交換器ＨＥ１に送られ、ここで完全に凝縮され、ポイント９８におけるようなパラメータを有する流れＳ１１０を形成し、上述のように第１の熱交換工程９１〜１０１および９５〜９８に対して熱を供給する。
【０１４０】
ポイント１１３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１５４は、第２の循環ポンプＰ１１内に入り、直接接触型の熱／質量交換器であるスクラバＳＣ２の上部に持ち上げるのに十分な圧力に高められ、ポイント１０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８を形成する。このポイント１０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８はスクラバＳＣ２の上部に到達するとすぐに、ポイント１０２におけるようなパラメータを獲得し、次にこのスクラバＳＣ２の上部に入る。上記のようにこのスクラバＳＣ２の下側部分にはポイント２０７におけるようなパラメータを有する希薄な蒸気の流れＳ１４２が入る。それぞれ、ポイント１０２および２０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８と流れＳ１４２との間の質量および熱の伝達の結果、ポイント１０３におけるようなパラメータを有する高温かつ希薄な液体の流れＳ１６０がこのスクラバＳＣ２の底部に集められる。一方、このスクラバＳＣ２の上側部分には、ポイント１０９におけるようなパラメータを有する冷却された濃厚な蒸気の流れＳ１４６が形成される。ポイント１０３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１６０は、飽和した蒸気の状態にあり、これはポイント２０７におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４２との平衡に近く（５％以内）、これに対してポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６は、飽和した蒸気の状態にあり、これはポイント１０２におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１５８との平衡に近い（５％以内）。ポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６は、ポイント１０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１４４と結合され、上述のポイント１１０におけるようなパラメータを有する流れＳ１４８を形成する。
【０１４１】
ポイント１０３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１６０は、第３の循環ポンプＰ１２に入り、必要な高圧に高められ、ポイント２０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１６２を形成する。それぞれ、ポイント１０３および２０３における液体の流れＳ１６０およびＳ１６２の組成は、それぞれ、ポイント２０５、２０６、１０８および２０７におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１４０、Ｓ１２０、Ｓ１４４およびＳ１４２よりもかなり希薄である。
【０１４２】
上述のポイント３０１におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３８は次に、それぞれ、ポイント３０７および３０９におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１６４とサブ流Ｓ１６６とに分離される。ポイント３０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１６６の重量流量は、このシステムにＣＴＣＳＳから入ってくるポイント２９におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１００の重量流量と等しく、これに対して、ポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４の流量はポイント９５における流れＳ１０６の重量流量と等しい。
【０１４３】
ポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４は次に、それぞれ、ポイント３０６および３０５におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１６８ａとサブ流Ｓ１６８ｂとに分割される。ポイント２０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１６２が次にこのサブ流Ｓ１６８ｂと結合され、ポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４を形成する。このポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４は、次にＨＲＶＧの底部に入る。ポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８ａは、ＨＲＶＧの中間部分に入る。ポイント３０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１６６は、ＨＲＶＧの上側部分ＨＥ１５内に入り、ここを通過する。
【０１４４】
ポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４は、ＨＲＶＧの下側部分内で第２のＨＲＶＧ熱交換工程３０２〜３０３または５０５〜５０６において、ポイント５０５におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ｂにて加熱され、ポイント３０３におけるようなパラメータを有する加熱された流れＳ３１６とポイント５０６におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ｄとを形成する。
【０１４５】
ポイント３０３におけるようなパラメータを有する加熱された流れＳ３１６は、次にポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８ａと混合され、このＨＲＶＧの下側中間点のポイント３０８におけるようなパラメータを有する結合された流れＳ３１８を形成する。このポイント３０８におけるようなパラメータを有する結合された流れＳ３１８は、次に第３のＨＲＶＧ熱交換工程３０８〜３０４または５０２／５０４〜５０５において、ポイント５０２／５０４におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ａにて部分的に気化され、ポイント３０４におけるようなパラメータを有する部分的に気化された流れＳ３２０と、ポイント５０５におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ｂとを形成する。
【０１４６】
最後に、ポイント３０４におけるようなパラメータを有する流れＳ３２０は、ＨＲＶＧの熱交換部分ＨＥ４において、第４の熱交換工程３０４〜４０８または５０１／５０３〜５０２／５０４において、ポイント５００または５０１／５０３におけるようなパラメータを有する冷却された排ガスの流れＳ３０６にて完全に気化され、そして好ましくは過熱され、ポイント４０８におけるようなパラメータを有する完全に気化され、かつ好ましくは過熱された作動流体の流れＳ１８４とポイント５０２／５０４におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ａとを形成する。
【０１４７】
同時に、ポイント３０９におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１６６がＨＲＶＧの上側部分ＨＥ１５内に入り、ここを通過し、並列な第４の熱交換工程３０９〜４０９または５０１／５０３〜５０２／５０４において、排ガスの流れＳ３０６との熱交換が行われ、ポイント４０９におけるようなパラメータを有する完全に気化された濃厚な作動流体の流れＳ１７６を形成する。その後、このポイント４０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１７６は進入バルブＴＶ１１を通過し、ポイント４１０におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１７８を形成し、これは高圧タービンＨＰＴ内に入り、膨張する。このタービンＨＰＴはこの流れＳ１７８内の熱の一部を電力などの使用可能なエネルギーの形態に変換し、ポイント４１２におけるようなパラメータを有する流れＳ１３４になる。その後、このポイント４１２におけるようなパラメータを有する流れＳ１３４は、第４の熱交換器ＨＥ１６を通過し、ここで冷却され、この第４の熱交換工程４１２〜４１３または３２２〜３２３において熱を放出し、ポイント４１３におけるようなパラメータを有するより低い圧力の、濃厚な作動流体の流れＳ１８０を形成する。このポイント４１３におけるようなパラメータを有するより低い圧力の、濃厚な作動流体の流れＳ１８０は、次に低圧タービンＬＰＴ内に入り、ここで膨張する。このタービンＬＰＴはこの流れＳ１８０内の熱の一部を電力などの使用可能なエネルギーの形態に変換し、ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２になる。このポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２は、好ましい実施形態においては飽和した蒸気の状態、またはこれに近い状態にあり、次にＣＴＣＳＳ内へと送られる。
【０１４８】
同時に、ポイント４０８におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１８４は、第２進入バルブＴＶ１０を通過し、ポイント４１１におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１８６を形成する。このポイント４１１におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１８６は、次に上述の低濃度作動溶液タービンＬＣＴ内に入り、ここで膨張する。このタービンＬＣＴはこの流れＳ１８６内の熱の一部を電力などの使用可能なエネルギーの形態に変換し、流れＳ１８６はポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０になる。このポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０は、次に第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、ここで冷却され、第３の熱交換工程３１６〜２０５または３２１〜３２０のために熱を放出し、上述のポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０を形成する。
【０１４９】
上述の低濃度作動流体タービンＬＣＴへの入口のポイント４１１におけるようなパラメータを有する低濃度作動流体の流れＳ１８６の圧力が、高圧タービンＨＰＴへの入口でのポイント４１０におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１７８の圧力と等しい場合は、ポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４の圧力は、第３のスロットルバルブＴＶ１２を通過しても変化せず、このためポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８のパラメータは、ポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４のパラメータと同一となる。
【０１５０】
このＨＲＶＧから出た後に、使用された排ガスの流れＳ３０７ｄは、それぞれ、ポイント６０２および５０９におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ３０７ｅとサブ流Ｓ３０８とに分割される。ポイント５０９におけるようなパラメータを有する流れＳ３０８は、次に再循環ファンＦを通過し、若干増圧され、この結果としてポイント５１０におけるようなパラメータを有する予冷却された排ガスの流れＳ３０４を形成する。その後、このポイント５１０におけるようなパラメータを有する予冷却された排ガスの流れＳ３０４は、ポイント６００におけるようなパラメータを有する最初の高温排ガス流Ｓ３０２と混合され、上述のポイント５００または５３１／５０３におけるようなパラメータを有する冷却された排ガスの流れＳ３０６を形成する。このような熱取得工程の変更によって本発明のカスケードパワーシステムの全工程にいくつかの変更が必要となる。
【０１５１】
この実施形態においては、ポイント３０１におけるようなパラメータを有する過熱された濃厚な溶液の流れＳ１３８は、先述の変形の場合と同様に、それぞれ、ポイント３０９および３０７におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１６６とサブ流Ｓ１６４とに分割される。しかしながら、その後、ポイント３０７におけるような流れＳ１６４は、すべてポイント２０３におけるようなパラメータを有する希薄な流れＳ１６２と混合されるべき濃厚な蒸気であるが、さらに、それぞれ、ポイント３０６および３０５におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１６８ａとサブ流Ｓ１６８ｂとに分割される。ポイント３０５におけるようなパラメータを有する濃厚な蒸気の流れＳ１６８ｂは、次にポイント２０３におけるようなパラメータを有する希薄な液体の流れＳ１６２と混合される。ポイント２０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１６２は、過冷却された液体の状態にあり、これに対してポイント３０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８ｂは過熱された蒸気の状態にある。これら２つの流れの混合は、ポイント２０３におけるようなパラメータを有する過冷却された液体の流れＳ１６２が、ポイント３０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８ｂのすべてを完全に吸収するような方法で行われる。この結果、ポイント３０２におけるようなパラメータを有する新たな流れＳ３１４が形成されるが、これは飽和したまたは若干過冷却された液体の状態にある。
【０１５２】
このポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４は、ＨＲＶＧ内に入り、ここで直ちに沸騰を始める。この結果、この希薄な溶液の沸点でのピンチポイントは、ＨＲＧＶの低温端への入口に位置し、そしてこのＨＲＶＧの外側にある。このためにこのＨＲＶＧ内における排ガスの冷却がより良好になる。
ポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４は、ＨＲＶＧ内において部分的に沸騰し、ポイント３０３におけるようなパラメータを有する流れＳ３１６を形成し、これは蒸気と液体との混合物の状態に相当する。その後、このポイント３０３におけるようなパラメータを有する流れＳ３１６は、上記のポイント３０６におけるようなパラメータを有する過熱された濃厚な蒸気のサブ流Ｓ１６８ａと混合され、ポイント３０８におけるようなパラメータを有する希薄な作動溶液の流れＳ３１８を形成する。ポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８ａと混合された後に、この結果、ポイント３０８におけるようなパラメータを有する流れＳ３１８が、飽和したまたは若干過熱された蒸気の状態となるように、ポイント３０３における流れＳ３１６のパラメータは選択される。その後、このポイント３０８におけるようなパラメータを有する希薄な作動溶液の流れＳ３１８は、前述のいくつかの変形と同様に、ＨＲＶＧにおいて過熱される。
【０１５３】
次に図２８を参照して、ポイント２９におけるようなパラメータを有し、かつ低沸騰成分を高濃度にて有する濃厚な作動流体の流れＳ１００が、図１０ないし図１９の凝縮熱圧縮サブシステム（ＣＴＣＳＳ）からこのシステムに入ってくる。この流れＳ１００は、このＣＴＣＳＳから高い圧力かつ周囲に近い温度にて出てくる。その後、このポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００は、ポイント９２におけるようなパラメータを有する作動流体の流れＳ１０２と混合される。通常は、ポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２の圧力は、ポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００の圧力と等しく、そしてポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２の組成は、ポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２の組成と同一であるか、またはこれと類似している（５％以内）。この混合の結果、ポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４が形成される。その後、このポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４は、第１の熱交換器ＨＥ１１を通過し、ここで第１の熱交換工程９１〜１０１または９５〜９８において、ポイント９５におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の凝縮流Ｓ１０６によって対向流中で加熱され、ポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８を形成する。ここでこの流れＳ１０８の温度は、この流体を飽和した液体の状態に近づけるのに十分な温度である。
【０１５４】
ポイント９５におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１０６は、この第１の熱交換器ＨＥ１１を通過し、ここで冷却および完全に凝縮され、第１の熱交換工程に対して熱を放出し、ポイント９８におけるようなパラメータを有する流れＳ１１０を形成する。その後、このポイント９８におけるようなパラメータを有する完全に凝縮された流れＳ１１０は、第１の循環ポンプＰ１０内に入り、ここでポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００の圧力に等しい高圧に高められ、ポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２を形成する。このポイント９２におけるようなパラメータを有する流れＳ１０２は、ポイント２９におけるようなパラメータを有する流れＳ１００と混合され、上述のポイント９１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０４を形成する。
【０１５５】
一方、ポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８は、第２の熱交換器ＨＥ１２を通過し、ここで第２の熱交換工程１０１〜３００または２０６〜１０８において、ポイント２０６におけるようなパラメータを有する濃縮作動流体の流れ１２０によって対向流中で加熱および気化され、ポイント３００におけるようなパラメータを有する流れＳ１２４を形成する。これは飽和した蒸気の状態に相当するか、またこれに近い。ここで、近いとは、この流れのパラメータは飽和した蒸気の状態の約５％以内であることを意味する。
【０１５６】
このポイント３００におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１２４は、次に、それぞれ、ポイント３２１および３２２におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１２６とサブ流Ｓ１２８とに分割される。ポイント３２１におけるようなパラメータを有するサブ流Ｓ１２６は、次に第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、ここで第３の熱交換工程３２１〜３２０または３１６〜２０５において、ポイント３１６におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１３０によって対向流中で加熱され、ポイント３２０におけるようなパラメータを有するサブ流Ｓ１３２を形成する。ポイント３２２におけるようなパラメータを有する流れＳ１２８は、中間冷却器ＨＥ１６を通過し、ここで第４の熱交換工程３２２〜３２３または４１２〜４１３において、ポイント４１２におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３４によって対向流中で加熱され、ポイント３２３におけるようなパラメータを有する流れＳ１３６を形成する。このポイント３２３におけるようなパラメータを有する流れＳ１３６は、次にポイント３２０におけるようなパラメータを有する流れＳ１３２と混合され、ポイント３０１におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３８を形成する。
【０１５７】
下記のような低濃度タービンＬＣＴから出てくるポイント３１６におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体Ｓ１３０は、第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、ここで冷却され、上記のように第３の熱交換工程３２１〜３２０または３１６〜２０５において熱を放出し、ポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０を形成する。これは飽和した蒸気の状態に相当するか、またはこれに近い。ここで、近いとは、この流れのパラメータは飽和した蒸気の状態である場合の約５％以内であることを意味する。このポイント２０５におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１４０の圧力は、ポイント３００におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１２４の圧力よりかなり低いが、このポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０は、低沸騰成分をかなり低濃度にしか含まないために、このポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０の温度にて凝縮を開始し、この流れＳ１４０の温度は、ポイント３００におけるようなパラメータを有する流れＳ１２４であって、かなり高い圧力を有する、完全に気化した濃厚な作動流体の流れＳ１２４よりも高い。
【０１５８】
このポイント２０５におけるようなパラメータを有する、戻ってきた希薄な作動流体の流れＳ１４０は次に、それぞれ、ポイント２０６および２０７におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１２０とサブ流Ｓ１４２とに分割される。ポイント２０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１２０は、第２の熱交換器ＨＥ１２を通過し、ここで第２の熱交換工程２０６〜１０８または１０１〜３００において部分的に凝縮され、ポイント１０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１４４を形成し、上述のようにポイント１０１におけるようなパラメータを有する流れＳ１０８に熱を放出する。
【０１５９】
その後、ポイント１０８におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１４４は、ポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６と結合され、ポイント１１０におけるようなパラメータを有する結合された蒸気と液体とが混合した流れＳ１４８を形成する。ポイント１０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１４６の組成は、ポイント３００におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１２４よりもさらに高い低沸騰成分の濃度を有する。ポイント１１０におけるようなパラメータを有する流れＳ１４８は次に分離器Ｓ１０内に入り、ここでポイント１１１におけるようなパラメータを有する飽和した蒸気の流れＳ１５０と、ポイント１１２におけるようなパラメータを有する飽和した液体の流れＳ１５２とに分離される。ポイント１１２におけるようなパラメータを有する飽和した液体の流れＳ１５２は次に、それぞれ、ポイント１１３および１１４におけるようなパラメータを有する２つのサブ流れＳ１５４とサブ流Ｓ１５６とに分割される。
【０１６０】
その後、ポイント１１４におけるようなパラメータを有する流れＳ１５６は、ポイント１１１におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１５０と結合され、ポイント９５におけるようなパラメータを有する流れＳ１０６を形成する。これはポイント３００におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１２４の組成と等しいか、またはこれに近い（５％以内）組成を有する。このポイント９５におけるようなパラメータを有する流れＳ１０６は、次に第１の熱交換器ＨＥ１１に送られ、ここで完全に凝縮され、ポイント９８におけるようなパラメータを有する流れＳ１１０を形成し、上述のように第１の熱交換工程９１〜１０１および９５〜９８に対して熱を供給する。
【０１６１】
ポイント１１３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１５４は、第２の循環ポンプＰ１１に入り、ここで直接接触型の熱／質量交換器であるスクラバＳＣ２の上部に持ち上げるために十分な圧力に高められ、ポイント１０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８が形成される。このポイント１０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８は、このスクラバＳＣ２の上部に到着するとすぐに、ポイント１０２におけるようなパラメータを獲得し、そして次にこのスクラバＳＣ２の上部に入る。このスクラバＳＣ２の下側部分には、上述のポイント２０７におけるようなパラメータを有する希薄な蒸気の流れＳ１４２が入る。それぞれ、ポイント１０２および２０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１５８と流れＳ１４２との間の質量および熱の伝達の結果、ポイント１０３におけるようなパラメータを有する高温かつ希薄な液体の流れＳ１６０がこのスクラバＳＣ２の底部に集められる。一方、このスクラバＳＣ２の上側部分には、ポイント１０９におけるようなパラメータを有する冷却された、そして濃厚な蒸気の流れＳ１４６を形成する。ポイント１０３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１６０は、飽和した液体の状態にあるが、これはポイント２０７におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４２との平衡に近く（５％以内）、これに対して、ポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６は、飽和した蒸気の状態にあるが、これはポイント１０２におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１５８との平衡に近い（５％以内）。ポイント１０９におけるようなパラメータを有する蒸気の流れＳ１４６は、ポイント１０８におけるようなパラメータを有する流れＳ１４４と結合され、この結果、上述のポイント１１０におけるようなパラメータを有する流れＳ１４８を形成する。
【０１６２】
ポイント１０３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１６０は、第３の循環ポンプＰ１２に入り、ここで必要な高圧に高められ、ポイント２０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１６２を形成する。それぞれ、ポイント１０３および２０３におけるようなパラメータを有する液体の流れＳ１６０およびＳ１６２の組成は、それぞれ、ポイント２０５、２０６、１０８および２０７におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１４０、Ｓ１２０、Ｓ１４４およびＳ１４２よりかなり希薄である。
【０１６３】
上述のポイント３０１におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１３８は、次に、それぞれ、ポイント３０７および３０９におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１６４とサブ流Ｓ１６６とに分離される。ポイント３０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１６６の重量流量は、ＣＴＣＳＳからこのシステムに入ってくるポイント２９におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１００の重量流量と等しく、これに対して、ポイント３０７におけるパラメータを有する流れＳ１６４の流量はポイント９５における流れＳ１０６の重量流量と等しい。
【０１６４】
ポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４は、次に第４のスロットルバルブＴＶ１３を通過し、ポイント３０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８を形成する。ポイント２０３におけるようなパラメータを有する流れＳ１６２が、次にこのポイント３０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８と結合され、ポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４を形成する。このポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４は、次にＨＲＶＧの底部に入る。
【０１６５】
このポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４は、このＨＲＶＧの下側部分ＨＥ１９内で、第２のＨＲＶＧ熱交換工程３０２〜３０３または５０５〜５０６において、ポイント５０２／５０４におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ａにて加熱され、ポイント３０４におけるようなパラメータを有する部分的に気化された流れＳ３２０とポイント５０２／５０４におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ａとを形成する。
【０１６６】
最後に、ＨＲＶＧの熱交換部分ＨＥ１４内において、ポイント３０４におけるようなパラメータを有する流れＳ３２０は、第４の熱交換工程３０４〜４０８または５０１／５０３〜５０２／５０４において、ポイント５００または５０１／５０３におけるようなパラメータを有する冷却された排ガスの流れＳ３０６にて完全に気化され、そして好ましくは過熱され、ポイント４０８におけるようなパラメータを有する完全に気化され、そして好ましくは過熱された作動流体の流れＳ１８４とポイント５０２／５０４におけるようなパラメータを有する排ガスの流れＳ３０７ａとを形成する。
【０１６７】
同時に、ポイント３０９におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１６６は、ＨＲＶＧの上側部分に入り、ここを通過し、並列な第４の熱交換工程３０９〜４０９または５０１／５０３〜５０２／５０４において、排ガスの流と熱交換され、ポイント４０９におけるようなパラメータを有する完全に気化された濃厚な作動流体の流れＳ１７６を形成する。その後、このポイント４０９におけるようなパラメータを有するこの流れＳ１７６は、それぞれ、ポイント４２２および４２０におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１７７ａとサブ流Ｓ１７７ｂとに分割される。ポイント４２２におけるようなパラメータを有する流れＳ１７７ａは、進入バルブＴＶ１１を通過し、ポイント４１０におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１７８を形成する。このポイント４１０におけるようなパラメータを有する濃厚な作動流体の流れＳ１７８は、次に高圧タービンＨＰＴ内に入り、ここで膨張し、このタービンＨＰＴは、この流れＳ１７８内の熱の一部を、電力などのような使用可能な形態のエネルギーに変換し、ポイント４１２におけるようなパラメータを有する流れＳ１３４になる。その後、このポイント４１２におけるようなパラメータを有する流れＳ１３４は、中間冷却器、すなわち第４の熱交換器ＨＥ１６を通過し、ここで冷却され、第４の熱交換工程４１２〜４１３または３２２〜３２３において熱を放出し、ポイント４１３におけるようなパラメータを有するより低い圧力の濃厚な作動流体の流れＳ１８０を形成する。このポイント４１３におけるようなパラメータを有するより低い圧力の濃厚な作動流体の流れＳ１８０は、次に低圧タービンＬＰＴ内に入り、ここで膨張し、このタービンＬＰＴは、この流れＳ１８０内の熱の一部を、電力などのような使用可能な形態のエネルギーに変換し、ポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２となる。このポイント１３８におけるようなパラメータを有する流れＳ１８２は、これはこの好ましい実施形態においては、飽和した蒸気の状態、またはこれに近い状態となり、次にＣＴＣＳＳ内に送られる。
【０１６８】
同時に、ポイント４０８におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１８４は、第２の進入バルブＴＶ１０を通過し、ポイント４２３におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１８５を形成する。この流れＳ１８５は、次にポイント４２１におけるようなパラメータを有する流れＳ１７７ｃと結合、または混合され、ポイント４１１におけるようなパラメータを有する結合された流れＳ１８６を形成する。ポイント４２１におけるようなパラメータを有する流れＳ１７７ｃは、ポイント４２０におけるようなパラメータを有する流れＳ１７７ｂから、これが第３のスロットルバルブＴＶ１２を通過した後に得られる。このポイント４１１におけるようなパラメータを有する希薄な作動流体の流れＳ１８６は、次に上述の低濃度作動溶液タービンＬＣＴに入り、ここで膨張され、このタービンＬＣＴは、この流れＳ１８６内の熱の一部を、電力などのような使用可能な形態のエネルギーに変換し、ポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０となる。このポイント３１６におけるようなパラメータを有する流れＳ１３０は、次に第３の熱交換器ＨＥ１３を通過し、これはここで冷却され、第３の熱交換工程３１６〜２０５または３２１〜３２０に対して熱を放出し、上述のポイント２０５におけるようなパラメータを有する流れＳ１４０を形成する。
【０１６９】
上述の低濃度作動流体タービンＬＣＴの入口のポイント４１１におけるようなパラメータを有する低濃度作業流体の流れＳ１８６の圧力が、高圧タービンＨＰＴの入口のポイント４１０におけるようなパラメータを有する濃厚な作業流体の流れＳ１７８の圧力と等しい場合は、ポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４の圧力は、これが第３のスロットルバルブＴＶ１２を通過しても変化することはなく、このため、ポイント３０６におけるようなパラメータを有する流れＳ１６８のパラメータは、ポイント３０７におけるようなパラメータを有する流れＳ１６４のパラメータと同一となる。
【０１７０】
ＨＲＶＧから出た後に、使用された排ガスの流れＳ３０７ｄは、それぞれ、ポイント６０２および５０９におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ３０７ｅとサブ流Ｓ３０８とに分割される。ポイント５０９におけるようなパラメータを有する流れＳ３０８は、次に再循環ファンＦを通過し、若干増圧され、ポイント５１０におけるようなパラメータを有する予冷却された排ガスの流れＳ３０４を形成する。その後、このポイント５１０におけるようなパラメータを有する予冷却された排ガスの流れＳ３０４は、ポイント６００におけるようなパラメータを有する最初の高温排ガスの流れＳ３０２と混合され、上述のポイント５００または５３１／５０３におけるようなパラメータを有する冷却された排ガスの流れＳ３０６を形成する。この熱獲得の工程におけるこのような変更のために、本発明のカスケードパワーシステムの全工程内にいくつかの変更が必要となる。
【０１７１】
ＨＲＶＧの構成がさらに簡素化される、さらなる代替の変形も可能であり、ポイント２０３におけるようなパラメータを有する希薄な溶液の流れＳ１６２は、ポイント３０５におけるようなパラメータを有する濃厚な過熱された蒸気の流れＳ１６８と混合され、ポイント３０２におけるようなパラメータを有する流れＳ３１４を形成する。これは飽和した、または若干過冷却された液体の状態にある。この構成は前述の変形において説明されたものと同一の構成である。しかしながら、その後、ポイント３０２におけるようなパラメータを有する中間濃度の流れＳ３１４は、ＨＲＶＧを通過し、ここで完全に気化されそして過熱され、ポイント４０８におけるようなパラメータを有する流れＳ８１４が得られる。同時に、ポイント３０９におけるようなパラメータを有する濃厚な過熱された蒸気の流れＳ１６６は、ＨＲＶＧの高温部分を通過し、ここで過熱され、ポイント４０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１７６を形成する。次に、このポイント４０９におけるようなパラメータを有する流れＳ１７６は、それぞれ、ポイント４２０および４２２におけるようなパラメータを有する２つのサブ流Ｓ１７７ｂとサブ流Ｓ１１７ａとに分割される。ポイント４２２におけるようなパラメータを有する流れＳ１７７ａは、次に進入バルブＴＶ１１に送られ、減圧され、そして、すべての前述の変形と同様にＨＰＴタービンに入る。
【０１７２】
ポイント４０８におけるようなパラメータを有する中間溶液の流れＳ１８４は、進入バルブＴＶ１０を通過し、減圧され、ポイント４２３におけるようなパラメータを有する流れＳ１８５を形成する。一方で、上述のポイント４２０におけるようなパラメータを有する濃厚な過熱された蒸気の流れＳ１７７ｂは、スロットルバルブＴＶ１２を通過し、ポイント４２３におけるようなパラメータを有する流れＳ１８５の圧力と等しい圧力に減圧され、ポイント４２１におけるようなパラメータを有する流れＳ１７７ｃを形成する。その後、それぞれ、ポイント４２３および４２１におけるようなパラメータを有する流れＳ１８５と流れＳ１７７ｃとが混合され、ポイント４１１におけるようなパラメータを有する希薄な作動溶液の流れＳ１８６を形成する。その後、このポイント４１１におけるようなパラメータを有する流れＳ１８６はＬＣＴに入る。
【０１７３】
上記の変形のすべては、同一の結果を達成し、複雑さの程度のみが異なっている。これらすべての変形の効率は、意味のある程度に異なることはない。したがって、当業者においては上記の変形あるいは元の変形から、所望の課題またはシステムの用途に最も適切な構成を選択することができる。
ここで引用されたすべての参考文献が引用により組み込まれる。本発明は好ましい実施形態を参照しながら説明されたが、この説明を読むことで当業者は、上述のおよび特許請求の範囲に記載された本発明の範囲および精神から逸脱することなく変更および変形を理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】本発明のカスケードパワーシステムの好ましい実施形態である変形１ａのブロック図である。
【図２】単純な凝縮器のブロック図である。
【図３】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形１ａ−１のブロック図である。
【図４】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形２ａのブロック図である。
【図５】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形２ａ−１のブロック図である。
【図６】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形１ｂのブロック図である。
【図７】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形２ｂのブロック図である。
【図８】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形１ｃのブロック図である。
【図９】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形２ｃのブロック図である。
【図１０】凝縮および熱圧縮サブシステムの好ましい実施形態であるＣＴＣＳＳ変形１ａのブロック図である。
【図１１】凝縮および熱圧縮サブシステムの別の好ましい実施形態であるＣＴＣＳＳ変形１ｂのブロック図である。
【図１２】凝縮および熱圧縮サブシステムの好ましい実施形態であるＣＴＣＳＳ変形２ａのブロック図である。
【図１３】凝縮および熱圧縮サブシステムの好ましい実施形態であるＣＴＣＳＳ変形２ｂのブロック図である。
【図１４】凝縮および熱圧縮サブシステムの好ましい実施形態であるＣＴＣＳＳ変形３ａのブロック図である。
【図１５】凝縮および熱圧縮サブシステムの好ましい実施形態であるＣＴＣＳＳ変形３ｂのブロック図である。
【図１６】凝縮および熱圧縮サブシステムの好ましい実施形態であるＣＴＣＳＳ変形４ａのブロック図である。
【図１７】凝縮および熱圧縮サブシステムの好ましい実施形態であるＣＴＣＳＳ変形４ｂのブロック図である。
【図１８】凝縮および熱圧縮サブシステムの好ましい実施形態であるＣＴＣＳＳ変形５ａのブロック図である。
【図１９】凝縮および熱圧縮サブシステムの好ましい実施形態であるＣＴＣＳＳ変形５ｂのブロック図である。
【図２０】本発明のカスケードパワーシステムの新たな好ましい実施形態である変形３ａのブロック図である。
【図２１】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形４ａのブロック図である。
【図２２】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形３ｂのブロック図である。
【図２３】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形４ｂのブロック図である。
【図２４】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形３ｃのブロック図である。
【図２５】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態である変形４ｃのブロック図である。
【図２６】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態のブロック図である。
【図２７】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態のブロック図である。
【図２８】本発明のカスケードパワーシステムの別の好ましい実施形態のブロック図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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