(57)【要約】  本発明は、燃料が一次電力及び４５０℃超の排煙温度の排煙流を生成するために燃焼される、第１の電力システムを動作させることと、排煙流に含まれる熱から二次電力を生成するための第２の電力システムを動作させることとを含み、第２の電力システムが廃熱回収熱交換器を備える、複合サイクルを使用して電力を生成する方法を提供する。本方法は、廃熱回収熱交換器を通して排煙流を通過させることと、排煙流から熱を受容するために廃熱回収熱交換器を通して加圧された廃熱回収流体を通過させ、それによって３５０℃〜５００℃の範囲内の温度を有する加圧された蒸気の廃熱回収流体を得ることをさらに含む。廃熱回収流体は、７５モル％超のフッ素化ケトンを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合サイクルを使用して電力を生成する方法であって、
燃料が一次電力及び４５０℃超の排煙温度の排煙流を生成するために燃焼される第１の電力システムを動作させることと、
前記排煙流に含まれる前記熱から二次電力を生成するための第２の電力システムを動作させることと、を含み、前記第２の電力システムが廃熱回収熱交換器を備え、
前記方法は、
前記廃熱回収熱交換器を通して前記排煙流を通過させることと、
前記排煙流から熱を受容するために、加圧された廃熱回収流体を前記廃熱回収熱交換器を通して通過させ、それによって３５０℃〜５００℃の範囲内の温度を有する加圧された蒸気の廃熱回収流体を得ることと、をさらに含み、
前記廃熱回収流体がフッ素化ケトンからなる、方法。
【請求項２】
前記廃熱回収流体が、９０モル％超のドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オン、好ましくは９５モル％超のドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オン、より好ましくは９８モル％超のドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オン、及び最も好ましくは１００モル％のドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の電力システムを動作させることが、熱機関サイクルを通して作動流体を循環させることを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記熱機関サイクルが、ランキンサイクルである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記熱機関サイクルを通して循環された前記作動流体が、前記廃熱回収流体である、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記加圧された蒸気の廃熱回収流体が、４００℃〜５００℃の範囲、好ましくは４５０℃〜５００℃の範囲内の温度を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記熱機関サイクルが、前記廃熱回収流体が、周囲冷却流に凝集されるコンデンサを備え、前記周囲冷却流が周囲空気流または周囲（海）水流である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記作動流体が、前記コンデンサにおいて１５℃〜８０℃の範囲内の温度まで冷却される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の電力システムを動作させることが、
前記排煙流から熱を受容するために前記廃熱回収熱交換器を通して前記加圧された廃熱回収流体を通過させ、それによって３５０℃〜５００℃の範囲内の温度を有する加圧された蒸気の廃熱回収流体を得ることと、
前記加圧された蒸気の廃熱回収流体を膨張機上で膨張させ、それによって前記二次電力及び膨張されたより低圧の蒸気の廃熱回収流体を得ることと、
液体廃熱回収流体を得るためにコンデンサを通して前記膨張されたより低圧の蒸気の廃熱回収流体を通過させることと、
前記加圧された液体廃熱回収流体を得るためにポンプを通して前記液体廃熱回収流体を通過させることと、を同時に行うことによる、ランキンサイクル等の熱機関を通して、前記廃熱回収流体を作動流体として循環させることを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の電力システムを動作させることが、前記二次電力を生成するために、ランキンサイクル等の熱機関を通して作動流体を循環させることを含み、前記熱機関が熱源熱交換器及びヒートシンク熱交換器を備え、
前記方法が、
前記熱源熱交換器を通して前記廃熱回収流体を通過させることと、
前記廃熱回収流体から熱を受容することによって加熱された作動流体を得るために、前記熱源熱交換器を通して前記作動流体を通過させることと、を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０に記載の方法のうちのいずれか１つにおける、フッ素化ケトンの使用。
【請求項１２】
電力を生成するためのシステムであって、前記システムが、
一次電力及び４５０℃超の排煙温度の排煙流を生成するために燃料を燃焼するように構成された燃料燃焼ステージを備えている第１の電力システムと、
前記排煙流に含まれる前記熱から二次電力を生成するように構成された第２の電力システムであって、前記第２の電力システムが廃熱回収熱交換器及び廃熱回収流体を備えている、第２の電力システムと、を備え、
前記廃熱回収熱交換器が、前記排煙流の少なくとも一部を受容し、搬送するように構成された第１の流体経路及び前記廃熱回収流体を受容し、搬送するように構成された第２の流体経路を備え、
前記第１の流体経路及び第２の流体経路が、熱交換壁によって分離されており、
前記熱交換壁が、４５０℃〜６５０℃の範囲内の排煙温度の前記排煙流にさらされるのに好適であり、前記熱交換壁が、３５０℃〜５００℃の範囲内の温度の前記廃熱回収流体にさらされるのに好適であり、
前記第２の電力システムに含まれる前記作動流体が、フッ素化ケトンからなる、システム。
【請求項１３】
前記熱交換壁が、単一層壁である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記システムが、前記廃熱回収熱交換器、膨張機、コンデンサ、及びポンプを備えている、ランキンサイクル等の熱機関をさらに備え、前記コンデンサが前記廃熱回収流体を周囲冷却流に凝集させるように構成されている、請求項１２または１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合サイクルを使用して電力を生成するための方法及びシステム、特に有機ランキンサイクルが第２の電力システムとして使用される複合サイクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン等の発電所は、燃料を燃焼させることによって電力を生産する。電力は、電気の形状で通常生産される。このことは、第１の（電力）システムとして通常称される。
【０００３】
発電所の効率を高めるために、第１のシステムによって生産された熱排煙から追加の電力を生成するための廃熱回収システム（第２の（電力）システム）を追加することが既知である。第１の及び第２のシステムの組み合わせは、複合サイクルと通常称される。
【０００４】
多くの場合、第１のシステムがブレイトンサイクルで動作するガスタービンであり、第２のシステムが、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）等のランキンサイクルである。
【０００５】
ランキンサイクルには作動流体として水／蒸気を使用することが既知である。しかしながら、水の使用は、腐食リスクを伴い、腐食防止対策を必要とする。
【０００６】
ガスタービンによって生産された排煙は、４５０℃超、例えば４５０℃〜６５０℃の範囲内の温度を典型的に有し得る。
【０００７】
市販の有機ランキンサイクルは、２５０℃〜３００℃の範囲の温度の熱源を伴う状況用に典型的に制作される。より高い温度において、市販の有機ランキンサイクルの作動流体の安定性及び操作性が問題となる。したがって、市販の有機ランキンサイクルは、作動流体とタービン排煙との間の直接の熱交換を避けるために、中間熱油ループを必要とする。このことは、その効率を減少させ、コストを増加させ、最終的にその投資収益を減少させる。
【０００８】
ＵＳ２０１３／０１３３８６８は、有機ランキンサイクルを使用する電力を生成のためのシステムを説明する。多くの可能性のあるＯＲＣ流体が記載されており、該ＯＲＣ流体は、ペンタン、プロパン、シクロヘキサン、シクロペンタン、ブタン、フッ化炭化水素、アセトン等のケトン、またはトルエンもしくはチオフェン等の芳香族化合物を含む。
【０００９】
ＵＳ２００５／１８８６９７は、多フッ素化エーテル及び多フッ素化ケトン、ならびにそれらの混合物を含むランキンサイクル中の有機作動流体の使用を説明する。
【００１０】
ＥＰ１７６４４８７は、エネルギ回収用有機ランキンサイクルにおける使用のため、特に最大およそ２００℃、好ましくは最大およそ１８０℃の温度を有する熱源の利用のための有機作動流体の使用を開示する。
【００１１】
ＵＳ２０１１／０１００００９は、発電システムにおいて有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）流体を使用する熱交換を含むシステム及び方法を記載する。システムは、熱排煙を誘導する排気筒内に装着されるように構成された熱交換器を含む。熱交換器は、第１の流体の液体流を受容し、第１の流体の蒸気流を生成するように構成される。熱交換器は、二重管を含むように構成され、第１の流体が二重管の内壁内に配設され、第２の流体が二重管の内壁と外壁との間に配設される。二重管は、作動流体を高温の排煙への直接的曝露から遮蔽するために使用され、作動流体の温度を３００℃より下に維持するようにさせる。
【００１２】
廃熱回収の他の実施例は、ＵＳ２０１３／０１５２５７６、ＷＯ２０１３／１０３４４７、及びＥＰ２５３２８４５によって提供される。
【００１３】
先行技術に関連付けられた欠点のうちの少なくとも１つを克服することが目的である。
【発明の概要】
【００１４】
したがって複合サイクルを使用して電力を生成する方法が提供され、本方法は、
燃料が一次電力及び４５０℃超の排煙温度の排煙流を生成するために燃焼される第１の電力システムを動作させることと、
排煙流に含まれる熱から二次電力を生成するための第２の電力システムを動作させることと、を含み、第２の電力システムが廃熱回収熱交換器を備え、
本方法は、
廃熱回収熱交換器を通して排煙流を通過させることと、
排煙流から熱を受容するために廃熱回収熱交換器を通して加圧された廃熱回収流体を通過させ、それによって３５０℃〜５００℃の範囲内の温度を有する加圧された蒸気の廃熱回収流体を得ることと、をさらに含み、
廃熱回収流体がフッ素化ケトンからなる。
【００１５】
電力を生成するためのシステムがさらに提供され、本システムは、
一次電力及び４５０℃超の排煙温度の排煙流を生成するために燃料を燃焼するように構成された燃料燃焼ステージを備えている第１の電力システムと、
排煙流に含まれる熱から二次電力を生成するように構成された第２の電力システムであって、第２の電力システムが廃熱回収熱交換器及び廃熱回収流体を備えている、第２の電力システムと、を備え、
廃熱回収熱交換器が、排煙流の少なくとも一部を受容し、搬送するように構成された第１の流体経路、及び廃熱回収流体を受容し、搬送するように構成された第２の流体経路を備え、
第１の流体経路及び第２の流体経路が、熱交換壁によって分離されており、
熱交換壁が、４５０℃〜６５０℃の範囲内の排煙温度の排煙流にさらされるのに好適であり、熱交換壁が、３５０℃〜５００℃の範囲内の温度の廃熱回収流体にさらされるのに好適であり、
第２の電力システムに含まれる作動流体が、フッ素化ケトンからなる。
【００１６】
廃熱回収流体は、最大５００℃の温度まで温度安定している。温度安定という用語は、分子が温度の影響をうけて分解しないということを示すために使用される。
【００１７】
廃熱回収流体は、フッ素化ケトンから実質的になり、好ましくは４〜６個の炭素原子を伴うフッ素化ケトンからなり、そのうち４〜６個がフッ素化炭素原子である。
【００１８】
最も好ましくは、廃熱回収流体は、実質的にドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンからなる。好ましくは、廃熱回収流体は、９０モル％超のドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オン、好ましくは９５モル％超のドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オン、より好ましくは９８モル％超のドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オン、及び最も好ましくは１００モル％のドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンを含む。
【００１９】
廃熱回収流体は、本質的に純ドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンであってもよく、当業者は純という用語が、事実上到達可能な純度レベル、例えば９９モル％超の純度、を示すために使用されるということを理解するであろう。例えば、純ドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンから本質的になる廃熱回収流体は、９９モル％超の純度で３Ｍから得られてもよい。
【００２０】
フッ素化ケトン、特にドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンは、例えばランキンサイクルにおいて、４５０℃を上回る温度にさらされることができるため、廃熱回収流体として使用されることに有利となることができる。
【００２１】
このように、中間熱油ループ等の中間作動流体は、省略されることができ、排煙と作動流体との間の直接の熱交換が可能となる。このことはコストを減少させ、サイクルの効率を高める。
【００２２】
代替的に、フッ素化ケトン、特にドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンはまた、中間ループにおいて使用されてもよい。
【００２３】
直接の熱交換という用語は、熱の交換が中間の流体またはサイクル無しで行われるということを示すために本文章中で使用される。直接の熱交換という用語は、熱を交換する流体が混合される、または直接の熱交換器内で行われる際に接触させる（つまり熱を交換するための流体が混合される）ということを示すために使用されるのではない。
【００２４】
廃熱回収流体と排煙流との間の熱交換は、熱がそこを通して伝達される熱交換壁によって流体が分離され続けている、間接熱交換器によって典型的に行われる。
【００２５】
上記で定義されるような、特にドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンからなる廃熱回収流体は、比較的高温、すなわち３５０〜５００℃の範囲で、安定していることが見出された。このことは、流体循環の縮小を防止する。
【００２６】
また、上記の見出された廃熱交換流体は、比較的効果的な方法で、すなわち、示された温度範囲において（水使用時の６〜９％と比較して）排煙流から９〜１１％の効率で、電力（機械的作用）を生産することも見出された。
【００２７】
さらに、提案された廃熱回収流体は、全金属及び硬質重合体に対して非腐食性である。
【００２８】
廃熱回収流体の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は、オゾン破壊係数に起因して、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ、またフレオン（Ｆｒｅｏｎ）として知られる）等の既知の廃熱回収流体と比較して低い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明のさらなる利点及び詳細は、下記の実施形態の詳細な説明の利益を伴い、及び添付の図面を参照して明らかとなるであろう。
【００３０】
【図１】実施形態に従ってシステムを模式的に示す。
【図２】代替的な実施形態に従ってシステムを模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は種々の改造及び代替的な形態を受け入れる余地がある一方で、その特定の実施形態が図中に実施例として示され、本明細書で詳細に説明されるであろう。図及びその詳細な説明は、開示された特定の形態に本発明を限定するように意図するものではなく、反対に、本発明は添付の請求項によって定義される範囲内にある全ての改造、同等物、及び代替物を対象にする。
【００３２】
さらに、本発明は特定の実施形態の用語で説明されるはずであるが、本発明の特定の実施形態の種々の要素が、本明細書において開示された全ての実施形態に適用可能であろうということが理解されるであろう。
【００３３】
実施形態に従って、方法及びシステムが提供され、第１及び第２の電力システムが動作し、第２の電力システムは第１の電力システムの排煙流の熱によって給電される。第２の電力システムは廃熱回収熱交換器を備え、それを通して加圧された廃熱回収流体が循環され、廃熱回収流体がフッ素化ケトン、特にドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンを含む。
【００３４】
実施形態に従って、第１の電力システムは、ブレイトンサイクルで動作するガスタービンを備える。そのような第１の電力システムによって生産された排煙流は、４５０℃超、典型的に４５０℃〜６５０℃の範囲内の温度を典型的に有する。
【００３５】
実施形態に従って、第２の電力システムを動作させることは、熱機関サイクル、特にランキンサイクルを通して作動流体を循環させることを含む。ランキンサイクルは、熱を電力に変換する効率的な方法である。
【００３６】
廃熱回収流体は、中間伝熱サイクルの一部として廃熱回収熱交換器を通して循環されてもよい。この実施形態は、図２を参照して下記でより詳細に説明されるであろう。
【００３７】
実施形態に従って、熱機関サイクルを通して循環された作動流体は、廃熱回収流体である。かかる実施形態において、廃熱回収熱交換器は、熱機関サイクルの一部である。上記の見出された廃熱回収流体は、４５０℃超の排煙温度の排煙流にさらされる廃熱回収熱交換器を通して循環されるのに好適である。
【００３８】
実施形態に従って、廃熱回収熱交換器から得られるような加圧された蒸気の廃熱回収流体は、３５０℃〜５００℃の範囲内、好ましくは４５０℃〜５００℃の範囲内の温度を有する。廃熱回収流体は、最大４００℃〜５００℃の範囲内の温度まで安定しているため、有機ランキンサイクルで使用されることに有利となることができる。
【００３９】
実施形態において、熱機関サイクルはコンデンサを備え、廃熱回収流体は周囲冷却流に凝集され、周囲冷却流が周囲空気流または周囲（海）水流である。作動流体は、コンデンサ内で１５℃〜８０℃の範囲内の温度まで冷却されてもよい。
【００４０】
廃熱回収流体は、サイクル内で使用されることができ、３２０℃超、さらに４００℃超または４５０℃超の温度差を経験する。このことは廃熱回収流体を周囲に対して冷却すること、及び廃熱回収流体を４５０℃超の温度を有する排煙流に対して加熱することを可能にする。
【００４１】
実施形態において、第２の電力システムを動作させることは、ランキンサイクル等の熱機関を通して作動流体として廃熱回収流体を循環させることを含む。ランキンサイクルは、同時に実行される、以下のステップを含む。
【００４２】
１）排煙流から熱を受容するために廃熱回収熱交換器を通して加圧された廃熱回収流体を通過させ、それによって加圧された蒸気の廃熱回収流体を得ること。加圧された蒸気の廃熱回収流体は、３５０℃〜５００℃の範囲内の温度及び４０バール超、例えば５０バールの圧力を有してもよい。
【００４３】
２）加圧された蒸気の廃熱回収流体を（ターボ）膨張機上で膨張させ、それによって二次電力及び膨張されたより低圧の蒸気の廃熱回収流体を得ること。膨張されたより低圧の蒸気の廃熱回収流体は、３バール未満の圧力、例えば１バール、及び５０℃〜１５０℃の温度、例えば１００℃を有してもよい。
【００４４】
３）液体廃熱回収流体を得るためにコンデンサを通して膨張されたより低圧の蒸気の廃熱回収流体を通過させること。液体廃熱回収流体は、３バール未満の圧力、例えば１バール、及び１５℃〜１００℃の温度、例えば５０℃を有してもよい。
【００４５】
４）加圧された液体廃熱回収流体を得るためにポンプを通して液体廃熱回収流体を通過させること。加圧された液体廃熱回収流体は、４０バール超の圧力、例えば５０バール、及び１５℃〜１００℃の範囲内の温度を有してもよい。
【００４６】
図１は、発電のためのシステムを模式的に示す。システムは、第１の電力システム１及び第２の電力システム２を備える。
【００４７】
第１の電力システム１は、ここでガスタービンとして模式的に描写された燃料燃焼ステージを含む。ガスタービンは、圧縮機１１、燃料チャンバ１２、及びタービン１３を備える。タービン１３は、圧縮機１１を駆動し、余剰電力が、一次電力を生成するために発電機等の発生機１５に結合されるドライブシャフト１４に使用される。
【００４８】
排煙流１６は、４５０℃超の排煙温度で排気装置１７を介してタービン１３を出る。
【００４９】
図１は、例示的な一次電力システムの模式図を示し、多くの変形が当業者にとって既知であることが理解されるであろう。
【００５０】
図１は、第２の電力システム２をさらに模式的に示す。第２の電力システム２は、排煙流１６の熱から二次電力を生成するように構成される。そうするために、第２の電力システム２は、廃熱回収熱交換器２１を備える。図１に示される実施形態において、廃熱回収熱交換器２１は、排気装置１７内に位置決めされる。
【００５１】
廃熱回収熱交換器１７は、排煙流１６のうちの少なくとも一部を受容し搬送するように構成された第１の流体経路を備える。廃熱回収熱交換器１７は、廃熱回収流体を受容し搬送するように構成された第２の流体経路を備える。廃熱回収熱交換器１７は、プレート熱交換器を含む、任意の好適な種類であってもよい。
【００５２】
図１に示された実施例に従って、廃熱回収熱交換器１７は、シェルアンドチューブ式熱交換器であり、第１の流体経路がシェル側にあり、第２の流体経路がチューブ側にある。
【００５３】
第１及び第２の流体経路は、熱交換壁、例えば、シェルアンドチューブ式熱交換器のチューブを形成する壁によって分離される。
【００５４】
図１は、単一のチューブを示すが、２つ以上のチューブが存在し、各チューブが熱交換壁を形成していることが理解されるであろう。
【００５５】
好ましくは、任意の種類の廃熱回収熱交換器２１に関して、熱交換壁は、単一層壁である。熱交換器は、内部冷却設備、中間分離層、二重壁、及び同様のものを備えない。
【００５６】
本明細書で説明され、図１に示されたシステムは、第２の電力システム２によって備えられたサイクル（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８）内の作動流体を含み、作動流体がフッ素化ケトン、特にドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンからなる。
【００５７】
第２の電力システムは、廃熱回収熱交換器２１、（ターボ）膨張機２３、コンデンサ２５、及び導管２２、２４、２６、２８によって互いに流体連通している、ポンプ２７を備える。かかるサイクルは、ランキンサイクルとして既知である。
【００５８】
熱回収熱交換器２１の出口は、第１の導管２２を介して膨張機２３の入口と流体連通し、膨張機２３の出口は、第２の導管２４を介してコンデンサ２５の入口と流体連通し、コンデンサ２５の出口は、第３の導管２６を介してポンプ２７の入口と流体連通し、ポンプの出口は、第４の導管２８を介して廃熱回収熱交換器２１の入口と流体連通する。
【００５９】
コンデンサ２５は、周囲冷却流６１を受容するための周囲入口及び暖められた周囲冷却流６２を排出するための周囲出口を備える。
【００６０】
使用中、第１の電力システム１は一次電力及び排煙流１６を生成し、一方で第２の電力システム２は上記で説明されたランキンサイクルを通して作動流体として廃熱回収流体を循環させる。膨張機２３は、二次電力を生成するために発電機等の二次発生器３０に結合されるドライブシャフト２９を駆動する。
【００６１】
図２は、代替的な実施形態を模式的に示し、廃熱回収流体は熱機関において作動流体として使用されず、廃熱回収熱交換器２１から異なる流体が水／蒸気等の作動流体として循環される熱機関に、熱を伝達するために中間ループ３において使用される。第２の電力システム２は、熱機関及び中間ループ３を備える。
【００６２】
この実施形態に従って、第２の電力システム２を動作させることは、中間ループ３を通して廃熱回収流体（フッ素化ケトン、特にドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンからなる）を循環させること、及びランキンサイクル等の熱機関を通して作動流体を循環させることを含み、熱機関は、熱源熱交換器４２及びヒートシンク熱交換器２５を備え、本方法が、
廃熱回収熱交換器２１を通して排煙流を通過させること、
排煙流から熱を受容するために廃熱回収熱交換器２１を通して加圧された廃熱回収流体を通過させ、それによって３５０℃〜５００℃の範囲内の温度を有する加圧された蒸気の廃熱回収流体を得ること、
熱源熱交換器４２を通して廃熱回収流体を通過させること、
廃熱回収流体から熱を受容することによって加熱された作動流体を得るために、熱源熱交換器４２を通して作動流体を通過させること、とを含む。
【００６３】
図１及び２における同じ参照数値は、同様の構成部品を言及するために使用される。
【００６４】
図２は、廃熱回収流体が循環される中間ループ３を示す。中間ループ３は、廃熱回収熱交換器２１、コンデンサ４２（熱機関の熱源熱交換器である）、ならびに中間ループ導管４１、４３、及び４５によって接続されているポンプ４４を備える。
【００６５】
熱回収熱交換器２１の出口は、第１の中間ループ導管４１を介してコンデンサ４２の入口と流体連通し、コンデンサ２５の出口は、第２の中間ループ導管２６を介してポンプ４４の入口と流体連通し、ポンプ４４の出口は、中間ループ第３の導管４５を介して廃熱回収熱交換器２１の入口と流体連通する。
【００６６】
使用中、第１の電力システム１は一次電力及び排煙流１６を生成し、一方で第２の電力システム２は上記で説明された排煙流１６から熱機関のコンデンサ（熱源熱交換器４２である）を介して熱機関に熱を伝達する中間ループ３を通して廃熱回収流体を循環させる。熱機関において、作動流体は循環され、二次電力を生成するために発電機等の二次発生器３０に結合されるドライブシャフト２９を駆動する膨張機２３を駆動する。
【００６７】
シミュレーション結果
シミュレーション実験を、ＵｎｉＳｉｍ  Ｄｅｓｉｇｎソフトウエアを使用して実行する。シミュレーションにおいて、図１に示されるような実施形態を、１００モル％のドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンを含む廃熱回収流体を伴いシミュレートし、廃熱回収流体が１００モル％の水を含む同様の実施形態と比較する。下記のパラメータを使用する。
【表１】
2018533688.tif 000003
【００６８】
第２の電力システムの効率ηＷＨＲは、生成されたネット電力の排気ガスで利用可能な熱の総量に対する比として計算される：
ηＷＨＲ＝ｍｆ（ＷＴＥ−Ｗポンプ）／（ｍ排気ＣＰ排気（Ｔｉｎ排気−Ｔ周囲）、
式中
ｍｆは、作動流体としての廃熱回収流体の質量流量であり、
ＷＴＥは、ターボ膨張機２３によって行われる作業であり、
Ｗポンプは、ポンプ２７によって行われる作業であり、
ｍ排気は、排煙流１６の質量流量であり、
ＣＰ排気は、排煙流１６の熱容量であり、
Ｔｉｎ排気は、排煙流１６の温度であり、
Ｔ周囲は、周囲温度である。
【００６９】
上記のパラメータは、上記の表から取られるか、またはシミュレーションの結果としてもたらされるかのどちらかである。
【００７０】
シミュレーションは、１００モル％の水の効率が７．５０％であることが見出され、一方で１００モル％のドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンの効率が１０．６８％であることが見出されることを示す。このためドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３−オンを使用することが、４２％の効率の増加という結果をもたらす。
【００７１】
当業者は、多くの改造が本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることを容易に理解するであろう。
【図１】
2018533688.tif 000004
【図２】
2018533688.tif 000005
【国際調査報告】
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