Система и способ рекуперации отработанного тепла

1. Система с циклом Ранкина, содержащая:
(a) первый цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром, содержащий поток первой рабочей текучей среды;
(b) второй цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром, содержащий поток второй рабочей текучей среды;
(c) первый теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от потока первой рабочей текучей среды потоку второй рабочей текучей среды;
(d) второй теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от потока второй рабочей текучей среды потоку первой рабочей текучей среды;
причем первый цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром дополнительно содержит:
(i) нагреватель, выполненный с возможностью передачи тепла от первого потока с отработанным теплом потоку первой рабочей текучей среды для производства потока испаренной первой рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом;
(ii) первый детандер, выполненный с возможностью приема потока испаренной первой рабочей текучей среды и производства из него механической энергии и потока расширенной первой рабочей текучей среды;
(iii) первый конденсатор, выполненный с возможностью охлаждения потока обедненной теплом первой рабочей текучей среды и производства из него потока охлажденной первой рабочей текучей среды; и
(iv) насос, выполненный с возможностью сжатия потока охлажденной первой рабочей текучей среды;
причем второй цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром дополнительно содержит:
(v) второй детандер, выполненный с возможностью расширения потока испаренной второй рабочей текучей среды и производства из него механической энергии и потока расширенной второй рабочей текучей среды;
(vi) второй конденсатор, выполненный с возможностью охлаждения потока обедненной теплом второй рабочей текучей среды и производства из него потока охлажденной второй рабочей текучей среды; и
(vii) насос, выполненный с возможностью сжатия потока охлажденной второй рабочей текучей среды;
при этом первый теплообменник выполнен с возможностью производства потока испаренной второй рабочей текучей среды и потока обедненной теплом первой рабочей текучей среды;
а второй теплообменник выполнен с возможностью производства потока обогащенной теплом первой рабочей текучей среды и потока обедненной теплом второй рабочей текучей среды.
2. Система по п. 1, дополнительно содержащая генератор.
3. Система по п. 2, в которой генератор механически соединен с первым детандером.
4. Система по п. 2, в которой генератор механически соединен со вторым детандером.
5. Система по п. 1, дополнительно содержащая генератор, механически соединенный с первым детандером и вторым детандером.
6. Система по п. 5, в которой первый детандер и второй детандер имеют общий приводной вал.
7. Система по п. 1, в которой первая рабочая текучая среда и вторая рабочая текучая среда по существу идентичны.
8. Система по п. 1, в которой система выполнена с возможностью работы с диоксидом углерода в сверхкритическом состоянии.
9. Система по п. 1, в которой как первая рабочая текучая среда, так и вторая рабочая текучая среда представляют собой диоксид углерода.
10. Система по п. 1, в которой первый конденсатор и второй конденсатор объединены в единый конденсаторный узел.
11. Система по п. 1, в которой первый насос и второй насос объединены в единый насосный узел.
12. Система по п. 1, в которой по меньшей мере один цикл из первого цикла рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром и второго цикла рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром содержит разделитель потока рабочей текучей среды.
13. Система по п. 12, в которой первый цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром содержит разделитель потока рабочей текучей среды и второй нагреватель.
14. Система по п. 12, в которой второй цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром содержит разделитель потока рабочей текучей среды.
15. Система по п. 1, дополнительно содержащая второй нагреватель.
16. Система с циклом Ранкина, содержащая:
(a) первый цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром, содержащий поток первой рабочей текучей среды;
(b) второй цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром, содержащий поток второй рабочей текучей среды;
(c) первый теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от потока первой рабочей текучей среды потоку второй рабочей текучей среды;
(d) второй теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от потока второй рабочей текучей среды потоку первой рабочей текучей среды;
причем первый цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром дополнительно содержит:
(i) нагреватель, выполненный с возможностью передачи тепла от первого потока с отработанным теплом потоку первой рабочей текучей среды для производства потока испаренной первой рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом;
(ii) первый детандер, выполненный с возможностью приема потока испаренной первой рабочей текучей среды и производства из него механической энергии и потока расширенной первой рабочей текучей среды;
(iii) первый конденсатор, выполненный с возможностью охлаждения потока обедненной теплом первой рабочей текучей среды и производства потока охлажденной первой рабочей текучей среды; и
(iv) насос, выполненный с возможностью сжатия потока охлажденной первой рабочей текучей среды;
причем второй цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром дополнительно содержит:
(v) второй детандер, выполненный с возможностью расширения потока испаренной второй рабочей текучей среды и производства из него механической энергии и потока расширенной второй рабочей текучей среды;
(vi) второй конденсатор, выполненный с возможностью охлаждения потока обедненной теплом второй рабочей текучей среды и производства из него потока охлажденной второй рабочей текучей среды;
(vii) насос, выполненный с возможностью сжатия потока охлажденной второй рабочей текучей среды;
(viii) разделитель потока второй рабочей текучей среды, выполненный с возможностью разделения потока расширенной второй рабочей текучей среды на первую часть и вторую часть; и
(ix) объединитель потоков второй рабочей текучей среды, выполненный с возможностью объединения первой части потока обедненной теплом второй рабочей текучей среды со второй частью потока обедненной теплом второй рабочей текучей среды;
при этом первый теплообменник выполнен с возможностью производства потока испаренной второй рабочей текучей среды, потока обедненной теплом первой рабочей текучей среды и первой части потока обедненной теплом второй рабочей текучей среды;
а второй теплообменник выполнен с возможностью производства потока обогащенной теплом первой рабочей текучей среды и второй части потока обедненной теплом второй рабочей текучей среды.
17. Система по п. 16, содержащая по меньшей мере один ребристый пластинчатый конденсатор.
18. Система по п. 16, содержащая по меньшей мере один печатный конденсатор.
19. Система по п. 16, в которой по меньшей мере один детандер выполнен с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного насоса.
20. Система по п. 16, дополнительно содержащая генератор, выполненный с возможностью приведения в действие одним или несколькими детандерами.
21. Система с циклом Ранкина, содержащая:
(a) первый цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром, содержащий поток первой рабочей текучей среды;
(b) второй цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром, содержащий поток второй рабочей текучей среды;
(c) первый теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от потока первой рабочей текучей среды потоку второй рабочей текучей среды;
(d) второй теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от потока второй рабочей текучей среды потоку первой рабочей текучей среды;
причем первый цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром дополнительно содержит:
(i) первый нагреватель, выполненный с возможностью передачи тепла от первого потока с отработанным теплом потоку первой рабочей текучей среды для производства потока испаренной первой рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом;
(ii) первый детандер, выполненный с возможностью приема потока испаренной первой рабочей текучей среды и производства из него механической энергии и потока расширенной первой рабочей текучей среды;
(iii) первый конденсатор, выполненный с возможностью охлаждения потока обедненной теплом первой рабочей текучей среды и производства из него потока охлажденной первой рабочей текучей среды; и
(iv) насос, выполненный с возможностью сжатия потока охлажденной первой рабочей текучей среды;
(v) по меньшей мере один разделитель потока рабочей текучей среды, выполненный с возможностью разделения потока охлажденной первой рабочей текучей среды на первую часть и вторую часть;
(vi) второй нагреватель, выполненный с возможностью передачи тепла от второго потока с отработанным теплом первой части потока первой рабочей текучей среды для производства первой части потока обогащенной теплом первой рабочей текучей среды и третьего потока с отработанным теплом; и
(vii) по меньшей мере один объединитель потоков рабочей текучей среды, выполненный с возможностью объединения двух потоков обогащенной теплом первой рабочей текучей среды;
причем второй цикл рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром дополнительно содержит:
(viii) второй детандер, выполненный с возможностью расширения потока испаренной второй рабочей текучей среды и производства из него механической энергии и потока расширенной второй рабочей текучей среды;
(ix) второй конденсатор, выполненный с возможностью охлаждения потока обедненной теплом второй рабочей текучей среды и производства из него потока охлажденной второй рабочей текучей среды; и
(х) насос, выполненный с возможностью сжатия потока охлажденной второй рабочей текучей среды;
при этом первый теплообменник выполнен с возможностью производства потока испаренной второй рабочей текучей среды и потока обедненной теплом первой рабочей текучей среды;
а второй теплообменник выполнен с возможностью производства второй части потока обогащенной теплом первой рабочей текучей среды и потока обедненной теплом второй рабочей текучей среды.
22. Способ рекуперации тепловой энергии с использованием системы с циклом Ранкина, включающий:
(a) передачу тепла от первого потока с отработанным теплом потоку первой рабочей текучей среды, содержащейся внутри первого цикла рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром, для производства, тем самым, потока испаренной первой рабочей текучей среды и второго потока с отработанным теплом;
(b) расширение потока испаренной первой рабочей текучей среды для производства, тем самым, механической энергии и потока расширенной первой рабочей текучей среды;
(c) передачу тепла от потока расширенной первой испаренной рабочей текучей среды потоку второй рабочей текучей среды, содержащейся внутри второго цикла рекуперации тепловой энергии с замкнутым контуром, для производства, тем самым, потока испаренной второй рабочей текучей среды и потока обедненной теплом первой рабочей текучей среды;
(d) расширение потока испаренной второй рабочей текучей среды для производства, тем самым, механической энергии и потока расширенной второй рабочей текучей среды; и
(e) передачу тепла от потока расширенной второй рабочей текучей среды потоку охлажденной первой рабочей текучей среды для производства, тем самым, потока обогащенной теплом первой рабочей текучей среды и потока обедненной теплом второй рабочей текучей среды.
23. Способ по п. 22, в котором по меньшей мере одна из первой рабочей текучей среды и второй рабочей текучей среды представляет собой диоксид углерода в сверхкритическом состоянии в течение по меньшей мере части по меньшей мере одного этапа способа.
24. Способ по п. 23, в котором как первая рабочая текучая среда, так и вторая рабочая текучая среда представляет собой диоксид углерода.
25. Способ по п. 24, в котором по меньшей мере одна из первой рабочей текучей среды и второй рабочей текучей среды находится в сверхкритическом состоянии в течение по меньшей мере части по меньшей мере одного этапа способа.