具有超临界工作流体的热机系统及其处理方法

摘要

在此公开的本发明的各方面整体提供了用于发电的热机系统和方法。在一种构造中，热机系统包括工作流体回路，所述工作流体回路具有高压侧和低压侧并且包括工作流体(例如超临界CO₂)。该系统还包括：构造成用以将热能转换成机械能的动力涡轮；构造成用以将机械能转换成电能的电动发电机；以及泵，所述泵构造成用以使工作流体在工作流体回路中循环。该系统还包括：构造成用以将热能从热源流转移到工作流体的换热器；同流换热器，所述同流换热器构造成用以将热能从工作流体回路的低压侧转移到工作流体回路的高压侧；以及冷凝器(例如气冷式或液冷式)，所述冷凝器构造成用以从工作流体回路的低压侧的工作流体中移除热能。

主权项

一种用于发电的热机系统，包括：工作流体回路，所述工作流体回路包括工作流体并且具有高压侧和低压侧，其中，工作流体包括二氧化碳并且所述工作流体回路的至少一部分包含处于超临界状态的工作流体；动力涡轮，所述动力涡轮布置在所述工作流体回路的高压侧和低压侧之间，流体联接到工作流体并与工作流体热连通，并且构造成用以通过在所述工作流体回路的高压侧和低压侧之间流动的工作流体中的压降而将热能转换成机械能；电动发电机，所述电动发电机联接到所述动力涡轮并且构造成用以将机械能转换成电能；联接到所述动力涡轮的泵，所述泵通过泵入口流体联接到所述工作流体回路的低压侧，所述泵入口构造成用以接收来自所述工作流体回路的低压侧的工作流体，所述泵通过泵出口流体联接到所述工作流体回路的高压侧，所述泵出口构造成用以将工作流体释放到所述工作流体回路的高压侧，并且所述泵构造成用以使工作流体在所述工作流体回路中循环以及对工作流体加压；换热器，所述换热器流体联接到所述工作流体回路的高压侧并与高压侧热连通，构造成用以流体联接到热源流并与所述热源流热连通，并且构造成用以将热能从所述热源流转移到工作流体；和同流换热器，所述同流换热器在所述工作流体回路的低压侧串联地流体联接到冷凝器，其中：所述同流换热器在所述工作流体回路的高压侧并且在所述泵的下游和所述换热器的上游流体联接到所述工作流体回路，在所述工作流体回路的低压侧并且在所述动力涡轮的下游和所述冷凝器的上游流体联接到所述工作流体回路，并且构造成用以将热能从所述工作流体回路的低压侧的工作流体转移到所述工作流体回路的高压侧的工作流体；并且所述冷凝器在所述工作流体回路的低压侧并且在所述同流换热器的下游和所述泵的上游流体联接到所述工作流体回路，并且构造成用以从所述工作流体回路的低压侧的工作流体中移除热能。