專利名稱：用于orc熱回收鍋爐的惰性氣體吹掃系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開(kāi)的主題涉及采用鍋爐的廢熱回收系統(tǒng)，且更具體而言，涉及用于熱回收鍋爐的惰性氣體吹掃系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
廢熱回收系統(tǒng)可用于從工業(yè)和商業(yè)過(guò)程和操作回收低質(zhì)熱，諸如溫度低于大約 500°C的熱。舉例而言，廢熱回收系統(tǒng)可用于從燃?xì)廨啓C(jī)所產(chǎn)生的熱排氣回收低質(zhì)熱。由于有機(jī)工作流體相對(duì)較低的相變焓，通過(guò)循環(huán)有機(jī)工作流體來(lái)實(shí)施有機(jī)郎肯循環(huán)(ORC)的廢熱回收系統(tǒng)在回收低質(zhì)熱時(shí)可特別高效。

發(fā)明內(nèi)容
在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括閥系統(tǒng)，其可在廢熱回收位置與旁路位置之間切換，廢熱回收位置被配置成引導(dǎo)進(jìn)來(lái)的排氣通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣區(qū)段的內(nèi)部體積，旁路位置被配置成引導(dǎo)進(jìn)來(lái)的排氣通過(guò)旁路管以繞開(kāi)設(shè)置于內(nèi)部體積內(nèi)的熱回收鍋爐。該系統(tǒng)還包括惰性氣體吹掃系統(tǒng)，其被配置成將惰性氣體噴射到內(nèi)部體積內(nèi)以使得殘留排氣從內(nèi)部體積轉(zhuǎn)移。在第二實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括熱回收鍋爐，其被配置成直接從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣區(qū)段內(nèi)的排氣吸熱以加熱該熱回收鍋爐內(nèi)的有機(jī)工作流體；膨脹機(jī)，其被配置成使得被加熱的有機(jī)工作流體膨脹；冷凝器，其被配置成使得膨脹的有機(jī)工作流體冷凝；泵，其被配置成將冷凝的有機(jī)工作流體引導(dǎo)至熱回收鍋爐；傳感器，其被配置成檢測(cè)來(lái)自熱回收鍋爐的有機(jī)工作流體泄漏；以及惰性氣體吹掃系統(tǒng)，其被配置成響應(yīng)于檢測(cè)到泄漏將惰性氣體噴射到排氣區(qū)段內(nèi)。在第三實(shí)施例中，一種方法包括檢測(cè)從熱回收鍋爐到發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣區(qū)段的內(nèi)部體積內(nèi)的有機(jī)工作流體泄漏；響應(yīng)于檢測(cè)到泄漏將閥設(shè)置到旁路位置，以引導(dǎo)進(jìn)來(lái)的排氣繞開(kāi)該排氣區(qū)段的內(nèi)部體積；以及，響應(yīng)于檢測(cè)到泄漏將惰性氣體噴射到內(nèi)部體積內(nèi)以將殘留排氣從內(nèi)部體積轉(zhuǎn)移。


當(dāng)參看附圖來(lái)閱讀下文的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特點(diǎn)、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在附圖中，相似的符號(hào)在所有圖中表示相似的部件，其中圖1是動(dòng)力生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意流程圖，其可在廢熱回收系統(tǒng)內(nèi)采用惰性氣體吹掃系統(tǒng)；圖2是圖1的廢熱回收系統(tǒng)的示意流程圖，其描繪了惰性氣體吹掃系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例；圖3是以旁路模式操作的圖2的廢熱回收系統(tǒng)的示意流程圖；以及，圖4是描繪了用于從熱回收鍋爐吹掃排氣的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
元件列表10.系統(tǒng)12.燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)14.第一負(fù)載16.廢熱回收系統(tǒng)18.第二負(fù)載20.進(jìn)氣區(qū)段22.壓縮機(jī)24.燃燒器區(qū)段26.渦輪28.排氣區(qū)段30.軸桿32.空氣34.壓縮空氣36.燃燒氣體38.排氣40.熱回收鍋爐42.冷卻的排氣43.管道44.煙囪46.旁路管48.旁路排氣50.工作流體回路52.膨脹機(jī)發(fā)電機(jī)組54.冷凝器56.泵58.開(kāi)口60.內(nèi)部體積61.箭頭62.帶翅片的管63.入口64.開(kāi)口65.箭頭66.閥67.Λ 口68.傳感器69.風(fēng)門片70.控制器72.惰性氣體噴射/吹掃系統(tǒng)
74.惰性氣體供應(yīng)76.管路78.閥79.噴嘴80.內(nèi)部82.方法84.方框86.方框88.方框
具體實(shí)施例方式將在下文中描述本發(fā)明的ー個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例。為了提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)潔描 述，在說(shuō)明書中可能不會(huì)描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。應(yīng)了解在任何這樣實(shí)際實(shí)施方式 的發(fā)展中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須做出許多對(duì)實(shí)施方式而言特有的決策來(lái)實(shí)現(xiàn) 開(kāi)發(fā)者的具體目的，諸如符合系統(tǒng)相關(guān)和商務(wù)相關(guān)的約束，這些約束可在不同的實(shí)施方式 之間有所不同。此外，應(yīng)了解，這些開(kāi)發(fā)努力可為復(fù)雜的且耗時(shí)的，但盡管如此，對(duì)于受益于 本公開(kāi)內(nèi)容的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，其將是設(shè)計(jì)、制作和制造的常規(guī)任務(wù)。當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件吋，冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”和“所述”意圖表 示存在這些元件中的ー個(gè)或多個(gè)。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”意圖是包括性的且意味 著可存在除了所列出的元件之外的額外元件。本公開(kāi)涉及采用用于熱回收鍋爐的惰性氣體吹掃系統(tǒng)的廢熱回收系統(tǒng)。廢熱回收 系統(tǒng)可通過(guò)利用諸如烴流體或制冷劑的有機(jī)工作流體來(lái)實(shí)施有機(jī)郎肯循環(huán)(ORC)而從諸 如燃?xì)廨啓C(jī)的系統(tǒng)回收低質(zhì)熱。并非通過(guò)諸如油的中間流體將熱傳到有機(jī)工作流體，本系 統(tǒng)可采用“直接”熱回收鍋爐，其直接從燃?xì)廨啓C(jī)排氣向工作流體傳熱。根據(jù)某些實(shí)施例， 熱回收鍋爐可直接設(shè)置于燃?xì)廨啓C(jī)的排氣區(qū)段內(nèi)的排氣路徑中，熱回收鍋爐可使工作流體 循環(huán)。將熱回收鍋爐直接放置于排氣路徑中，而非使用二次回路在排氣與廢熱回收系統(tǒng)之 間傳熱，可提高廢熱回收系統(tǒng)的總效率以及降低資本和/或操作成本。為了在熱回收鍋爐中有泄露的情況下保護(hù)該燃?xì)廨啓C(jī)排氣區(qū)段和廢熱回收系統(tǒng)， 該動(dòng)カ生產(chǎn)系統(tǒng)可采用用于熱回收鍋爐的吹掃系統(tǒng)。根據(jù)某些實(shí)施例，該吹掃系統(tǒng)可在檢 測(cè)到熱回收鍋爐中的泄露時(shí)啟用。該吹掃系統(tǒng)可使排氣的流動(dòng)改變方向，使得排氣繞開(kāi)熱 回收鍋爐。另外，吹掃系統(tǒng)可將惰性氣體噴射到排氣管內(nèi)以從排氣管吹掃殘留排氣。惰性氣 體也可冷卻熱回收鍋爐和稀釋任何泄露的流體，從而熄滅和/或抑制在排氣管內(nèi)的火焰。圖1描繪了可采用熱回收鍋爐吹掃系統(tǒng)的動(dòng)カ生產(chǎn)系統(tǒng)10的實(shí)施例。該動(dòng)カ生 產(chǎn)系統(tǒng)10包括發(fā)動(dòng)機(jī)，諸如燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)12，其生成可由廢熱回收系統(tǒng)16回收的廢熱。 如可以了解的，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)12作為產(chǎn)生廢熱的發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)例來(lái)提供，且并不意圖 為限制性的。在其它實(shí)施例中，本文所述的廢熱回收系統(tǒng)可用于從其它類型的生成廢熱的 發(fā)動(dòng)機(jī)回收熱。舉例而言，在其它實(shí)施例中，廢熱回收系統(tǒng)16可從往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)或產(chǎn)生廢 熱的其它合適的發(fā)動(dòng)機(jī)回收熱。如圖1所示，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)12燃燒燃料(例如，液體或氣體燃料)來(lái)驅(qū)動(dòng)第一負(fù)載14。動(dòng)力生產(chǎn)系統(tǒng)10還包括廢熱回收系統(tǒng)16，其從燃?xì)廨啓C(jī)回收低質(zhì)熱以驅(qū)動(dòng)第二負(fù)載18。根據(jù)某些實(shí)施例，第一負(fù)載14和第二負(fù)載18可能是用于產(chǎn)生電功率的發(fā)電機(jī)。 但是，在其它實(shí)施例中，由動(dòng)力生產(chǎn)系統(tǒng)10驅(qū)動(dòng)的負(fù)載的類型可不同。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)12包括進(jìn)氣區(qū)段20、壓縮機(jī)22、燃燒器區(qū)段24、渦輪沈和排氣區(qū)段觀。渦輪26經(jīng)由軸桿30聯(lián)接到壓縮機(jī)22。空氣32可通過(guò)進(jìn)氣區(qū)段20而進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)12且流入到壓縮機(jī)22內(nèi)，在壓縮機(jī)22中，空氣可被壓縮以向燃燒器區(qū)段M提供壓縮空氣34。在燃燒器區(qū)段M內(nèi)，壓縮空氣34可能以促進(jìn)燃料燃燒來(lái)產(chǎn)生燃燒氣體36 的燃料與空氣比來(lái)與燃料混合。根據(jù)某些實(shí)施例，燃燒器區(qū)段M可包括繞軸桿30呈環(huán)形設(shè)置的多個(gè)燃燒器。從燃燒器區(qū)段M，熱燃燒氣體36可流動(dòng)通過(guò)渦輪沈來(lái)經(jīng)由軸桿30驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī) 22和/或第一負(fù)載14。舉例而言，燃燒氣體36可向渦輪沈內(nèi)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片施加原動(dòng)力以使軸桿30旋轉(zhuǎn)。在流動(dòng)經(jīng)過(guò)渦輪沈之后，熱燃燒氣體可作為排氣38離開(kāi)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)12，排氣38流過(guò)排氣區(qū)段觀而離開(kāi)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)12。在排氣38流過(guò)排氣區(qū)段觀時(shí)，排氣38可流過(guò)熱回收鍋爐40，熱回收鍋爐40可從排氣38吸熱以產(chǎn)生冷卻的排氣42。熱回收鍋爐40直接位于排氣38的流動(dòng)路徑中使得排氣38可直接向流過(guò)熱回收鍋爐40的工作流體傳熱。然后冷卻的排氣42可離開(kāi)排氣區(qū)段 28且可被引導(dǎo)通過(guò)管道43而到達(dá)煙@ 44，在煙 44，氣體可通往大氣。如關(guān)于圖2進(jìn)一步描述，排氣區(qū)段觀還可包括旁路管46，其允許排氣38離開(kāi)排氣區(qū)段觀而不流過(guò)熱回收鍋爐40。如果熱回收鍋爐40出現(xiàn)可能會(huì)使來(lái)自該熱回收鍋爐40 的可燃有機(jī)工作流體向排氣38暴露的泄漏，則可采用旁路管46來(lái)從排氣區(qū)段觀移除排氣 38。當(dāng)啟用旁路模式時(shí)，排氣38可被引導(dǎo)通過(guò)旁路管46以作為繞開(kāi)熱回收鍋爐40的旁路排氣48離開(kāi)排氣區(qū)段觀。旁路排氣48可被引導(dǎo)至煙 44，在煙 44中，氣體可通往大氣。 如圖所示，旁路排氣48和冷卻的排氣42兩者可被引導(dǎo)至同一煙囪44。但是，在其它實(shí)施例中，旁路排氣48和冷卻的排氣42可被引導(dǎo)至分開(kāi)的煙囪。隨著排氣38流過(guò)設(shè)置于排氣區(qū)段觀的排氣路徑內(nèi)的熱回收鍋爐40，熱排氣38可向工作流體回路50內(nèi)的流過(guò)熱回收鍋爐40的工作流體傳熱。根據(jù)某些實(shí)施例，熱回收鍋爐40可為翅片和管式熱交換器，其允許工作流體在工作流體回路50內(nèi)、直接在排氣38的路徑中循環(huán)。因此，排氣38可向在廢熱回收系統(tǒng)16內(nèi)循環(huán)的工作流體直接傳熱，而不是通過(guò)諸如油回路的中間回路傳熱。根據(jù)某些實(shí)施例，廢熱回收系統(tǒng)16可在工作流體回路50內(nèi)循環(huán)有機(jī)工作流體以從排氣38回收廢熱。可采用任何合適的有機(jī)工作流體，諸如烴流體或制冷劑。由于有機(jī)工作流體相對(duì)較低的相變焓，使用有機(jī)工作流體可特別地適合于廢熱回收回路50。根據(jù)某些實(shí)施例，有機(jī)工作流體可為有機(jī)高分子量流體，其具有比水更高的蒸氣壓力和更低的臨界溫度。隨著工作流體通過(guò)熱回收鍋爐40流動(dòng)，工作流體可從排氣38吸熱，使得所有或很大一部分工作流體從液相變成氣相。被加熱的工作流體然后可流到膨脹機(jī)發(fā)電機(jī)組52，其中工作流體可膨脹以驅(qū)動(dòng)第二負(fù)載18。舉例而言，膨脹機(jī)發(fā)電機(jī)組52可包括膨脹機(jī)，其可聯(lián)接到發(fā)電機(jī)以從被加熱的工作流體的膨脹產(chǎn)生電力。從膨脹機(jī)發(fā)電機(jī)組52起，工作流體可流到冷凝器M，其中工作流體可被冷凝。根據(jù)某些實(shí)施例，冷凝器M可為空氣冷卻的熱交換器。但是，在其它實(shí)施例中，可采用任何合適類型的冷凝器。冷凝的工作流體然后可流過(guò)泵56，泵56使工作流體返回到熱回收鍋爐40，在熱回收鍋爐40中可再次開(kāi)始該過(guò)程。在其它實(shí)施例中，額外設(shè)備，諸如閥、溫度和/或壓力傳感器或換能器、接收器等等，可包括于廢熱回收系統(tǒng)16中。舉例而言，在某些實(shí)施例中，同流換熱器或預(yù)熱器可包括于熱回收鍋爐40上游以在工作流體進(jìn)入到熱回收鍋爐40之前預(yù)熱工作流體。另外，廢熱回收系統(tǒng)16可作為新動(dòng)力生產(chǎn)系統(tǒng)10的部分安裝和/或可改造到現(xiàn)有動(dòng)力生產(chǎn)系統(tǒng)10內(nèi)。舉例而言，在某些實(shí)施例中，現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)12可被改造為具有將熱回收鍋爐40設(shè)置于排氣區(qū)段觀中的廢熱回收系統(tǒng)16。如圖1所示，熱回收鍋爐40直接在熱排氣38的流動(dòng)路徑中位于排氣區(qū)段觀內(nèi)。 當(dāng)與使用中間回路來(lái)從排氣到廢熱回收系統(tǒng)間接傳熱的系統(tǒng)相比時(shí)，從排氣到廢熱回收系統(tǒng)16的直接傳熱可提高廢熱回收系統(tǒng)16的總效率。另外，排除二次回路可降低資本和/ 或操作成本。但是，由于有機(jī)工作流體的潛在的易燃性，可能合乎需要的是在系統(tǒng)停頓期間和/或在熱回收鍋爐40中泄露的情況下從排氣區(qū)段觀移除排氣38，熱回收鍋爐40中的泄露可能會(huì)允許工作流體從熱回收鍋爐向排氣區(qū)段觀泄露。因此，圖2和圖3描繪了惰性氣體吹掃系統(tǒng)，其可用于從排氣區(qū)段觀移除排氣38和/或稀釋排氣38。如圖2所示，排氣38可通過(guò)開(kāi)口 58流動(dòng)以進(jìn)入到排氣區(qū)段28的內(nèi)部體積60，如大體上由箭頭61所示。熱回收鍋爐40可位于內(nèi)部體積60內(nèi)、排氣38的流動(dòng)路徑中。熱回收鍋爐40包括帶翅片的管62，工作流體在其中循環(huán)。根據(jù)某些實(shí)施例，帶翅片的管62可大體上垂直于排氣38穿過(guò)內(nèi)部體積60的流動(dòng)而設(shè)置，以促進(jìn)從排氣38到在帶翅片的管62 內(nèi)循環(huán)的工作流體的良好傳熱。在排氣38流過(guò)熱回收鍋爐40之后，冷卻的排氣42可離開(kāi)排氣區(qū)段28且通過(guò)入口 63進(jìn)入煙囪44。如上文所討論，由于在帶翅片的管62內(nèi)循環(huán)的工作流體可能潛在地易燃，可能合乎需要的是在帶翅片的管62中泄露的情況下從內(nèi)部體積60移除排氣38。因此， 在泄露的情況下，并非引導(dǎo)排氣38通過(guò)開(kāi)口 58而到達(dá)內(nèi)部體積60，排氣38可被引導(dǎo)通過(guò)開(kāi)口 64而通過(guò)旁路管46流動(dòng)，如大體上由圖3中的箭頭65示出。為了使排氣38的流動(dòng)改變方向而通過(guò)旁路管46，可采用一個(gè)或多個(gè)閥66的系統(tǒng)， 其可在如圖2所示的廢熱回收位置與如圖3所示的旁路位置之間切換。閥66可包括任何類型的流動(dòng)引導(dǎo)、切換和/或節(jié)流裝置，其可在位置之間切換，以便在一個(gè)位置上允許流動(dòng)且在另一位置上限制流動(dòng)。根據(jù)某些實(shí)施例，該閥66可包括擋板或氣間；但是，在其它實(shí)施例中，可采用任何合適類型的閥。在廢熱回收位置上，閥66可定位成引導(dǎo)排氣38通過(guò)內(nèi)部體積60，如圖2所示。在旁路位置上，閥66可定位成引導(dǎo)排氣38通過(guò)旁道管46，如圖3所示。盡管閥66在圖2和圖3中被示出為單個(gè)擋板，在其它實(shí)施例中，可采用兩個(gè)或更多個(gè)擋板和/或氣閘的系統(tǒng)， 以便在內(nèi)部體積60與旁路管46之間切換排氣流動(dòng)。在圖2所示的廢熱回收模式中，閥66定位于開(kāi)口 64上以允許排氣38通過(guò)開(kāi)口 58 流入到內(nèi)部體積60，在內(nèi)部體積60中，排氣38可流動(dòng)經(jīng)過(guò)熱回收鍋爐40。風(fēng)門片(flap) 69 可在入口 63內(nèi)打開(kāi)以允許排氣從內(nèi)部體積60通過(guò)入口 63流入到煙囪44內(nèi)。另外，風(fēng)門片71可在旁路管46內(nèi)關(guān)閉以阻礙排氣從煙囪44流到旁路管46內(nèi)。風(fēng)門片69和71可定位于管道43內(nèi)，煙 入口 63和67內(nèi)或旁路管46和排氣區(qū)段觀內(nèi)。另外，在某些實(shí)施例中，可省略風(fēng)門片69和71。當(dāng)如圖3所示啟用旁路模式時(shí)，閥66可定位于開(kāi)口 58上以允許排氣38通過(guò)開(kāi)口 64流入到旁路管46內(nèi)。因此，在旁路模式中，排氣38可通過(guò)流過(guò)旁路管46且通過(guò)入口 67 流入到煙囪44內(nèi)而繞開(kāi)熱回收鍋爐40。在旁路模式中，風(fēng)門片71可打開(kāi)以允許排氣從旁路管46通過(guò)入口 67流到煙囪44。另外，風(fēng)門片69可關(guān)閉以阻礙排氣從煙囪44通過(guò)入口 63流入到內(nèi)部體積60內(nèi)。當(dāng)在熱回收鍋爐40的帶翅片的管62中檢測(cè)到泄漏時(shí)可采用旁路管46。因此，可采用一個(gè)或多個(gè)傳感器68來(lái)檢測(cè)帶翅片的管62中的泄漏。舉例而言，在工作流體為烴流體的實(shí)施例中，傳感器68可測(cè)量離開(kāi)內(nèi)部體積60的排氣中的烴水平。增加的烴水平可指示帶翅片的管62內(nèi)的泄漏。在另一實(shí)例中，傳感器68可被設(shè)計(jì)成檢測(cè)熱回收鍋爐40中或周圍的火焰的存在(諸如通過(guò)測(cè)量紫外光)。火焰存在可指示帶翅片的管62內(nèi)的泄漏。在又一實(shí)例中，可采用多個(gè)傳感器68，諸如多個(gè)烴傳感器，多個(gè)火焰檢測(cè)傳感器或其組合。另外，在其它實(shí)施例中，傳感器68可被設(shè)計(jì)成測(cè)量指示排氣38組成的其它參數(shù)。根據(jù)某些實(shí)施例，傳感器68可位于通向煙 44的入口 63中。但是，在其它實(shí)施例中，傳感器68可位于內(nèi)部體積60內(nèi)。傳感器68可通信地聯(lián)接到控制器70，控制器70可用于改變閥66的位置。舉例而言，控制器70可從傳感器68接收指示帶翅片的管62中存在泄漏的輸入，諸如烴水平。響應(yīng)于接收到該輸入，控制器70可向閥66發(fā)送控制信號(hào)以移動(dòng)閥來(lái)關(guān)閉開(kāi)口 58，如圖3所示，從而引導(dǎo)排氣38通過(guò)開(kāi)口 64且進(jìn)入到旁路管46內(nèi)。根據(jù)某些實(shí)施例，控制器70可包括模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，微處理器、非易失性存儲(chǔ)器和接口板以及其它構(gòu)件(among components)。但是，在其它實(shí)施例中，并非由控制器70電子地控制，閥66可機(jī)械地和/或手動(dòng)地控制。舉例而言，在某些實(shí)施例中，控制器70可產(chǎn)生輸出，諸如警報(bào)，其指示閥66應(yīng) (例如)由操作者移動(dòng)以關(guān)閉該開(kāi)口 58?？刂破?0也可操控惰性氣體噴射系統(tǒng)72的操作，惰性氣體噴射系統(tǒng)72可用于在閥66移動(dòng)到旁路位置之后從內(nèi)部體積60吹掃殘留排氣38。惰性氣體噴射系統(tǒng)72可包括惰性氣體供應(yīng)74，諸如向惰性氣體噴射系統(tǒng)72供應(yīng)惰性氣體的一個(gè)或多個(gè)高壓氣缸。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“惰性氣體”應(yīng)表示適合于抑制燃燒、防止爆炸或熄滅火焰(主要是通過(guò)稀釋和/或轉(zhuǎn)移排氣中的氧來(lái)進(jìn)行)的任何氣體或氣體的混合物。根據(jù)某些實(shí)施例，惰性氣體可包括氮?dú)夂?或二氧化碳。管路76可用于將來(lái)自惰性氣體供應(yīng)74的惰性氣體引導(dǎo)到內(nèi)部體積60內(nèi)。閥78 可包括于管路76內(nèi)以調(diào)節(jié)自儲(chǔ)罐74到內(nèi)部體積60的惰性氣體流量。舉例而言，在系統(tǒng)以廢熱回收模式操作時(shí)，閥78可關(guān)閉以防止惰性氣體進(jìn)入內(nèi)部體積60，且在該系統(tǒng)以旁路模式操作時(shí)可打開(kāi)以允許惰性氣體進(jìn)入內(nèi)部體積60。另外，在某些實(shí)施例中，可采用閥78來(lái)增加和降低進(jìn)入到內(nèi)部體積60內(nèi)的惰性氣體的流率。盡管在圖2和圖3中示出僅一個(gè)閥 78，但在其它實(shí)施例中，多個(gè)閥78的系統(tǒng)可包括于管路76內(nèi)?？刂破?0可通過(guò)閥78來(lái)操控惰性氣體噴射系統(tǒng)72的操作。根據(jù)某些實(shí)施例，控制器70可響應(yīng)于檢測(cè)到泄漏而打開(kāi)閥78以允許惰性氣體進(jìn)入內(nèi)部體積60。惰性氣體可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)噴嘴79進(jìn)入內(nèi)部體積，一個(gè)或多個(gè)噴嘴79可從管路76將惰性氣體噴入內(nèi)部體積60內(nèi)。根據(jù)某些實(shí)施例，噴嘴79可允許惰性氣體以相對(duì)較高的流率噴射到內(nèi)部體積CN 102383936 A
說(shuō)明書
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60內(nèi)。另外，噴嘴79可沿著內(nèi)部體積60的頂部、底部和/或側(cè)部以及在內(nèi)部體積60的排氣入口區(qū)周圍定位。隨著惰性氣體進(jìn)入內(nèi)部體積60，惰性氣體可轉(zhuǎn)移內(nèi)部體積60內(nèi)的殘留排氣38，使得殘留排氣離開(kāi)內(nèi)部體積60且通過(guò)入口 63進(jìn)入煙囪44。因此，當(dāng)啟用旁路模式時(shí)，風(fēng)門片 69可保持打開(kāi)而持續(xù)某一時(shí)間段，以允許殘留排氣通過(guò)入口 63離開(kāi)內(nèi)部體積60。在殘留排氣離開(kāi)內(nèi)部體積60之后，風(fēng)門片69可關(guān)閉，如圖3所示，以抑制排氣從煙囪44通過(guò)入口 63流到內(nèi)部體積60中。惰性氣體還可冷卻帶翅片的管62和內(nèi)部體積60，從而降低內(nèi)部體積60內(nèi)的壓力和溫度。另外，惰性氣體可在內(nèi)部體積60內(nèi)稀釋氧氣和烴蒸氣，從而熄滅存在于內(nèi)部體積60內(nèi)的任何火焰和/或抑制排氣區(qū)段觀內(nèi)的火焰和/或爆炸。在閥78打開(kāi)以允許惰性氣體進(jìn)入內(nèi)部體積60之后，控制器70可停止泵56的操作，該泵56使工作流體通過(guò)熱回收鍋爐40循環(huán)。當(dāng)泵56被停止時(shí)，工作流體可從熱回收鍋爐40蒸發(fā)且在工作流體回路50內(nèi)收集。因此，可抑制額外工作流體通過(guò)熱回收鍋爐40 泄漏到內(nèi)部體積60。圖3描繪了當(dāng)該系統(tǒng)處于旁路模式以引導(dǎo)排氣38通過(guò)旁路管46時(shí)的排氣區(qū)段 28。如圖3所示，閥66定位于開(kāi)口 58上以關(guān)閉開(kāi)口 58，且允許排氣38通過(guò)開(kāi)口 64流到旁路管46。因此，進(jìn)來(lái)的排氣38將被引導(dǎo)到旁路管46而不是到容納熱回收鍋爐40的內(nèi)部體積60。如圖2和圖3所示，單個(gè)閥66可移動(dòng)以關(guān)閉開(kāi)口 58且允許通過(guò)開(kāi)口 64流動(dòng)。 但是，在其它實(shí)施例中，可采用多個(gè)閥66(諸如多個(gè)擋板或氣閘，以及其它部件)的系統(tǒng)來(lái)使系統(tǒng)在廢熱回收模式與旁路模式之間切換，在廢熱回收模式中，排氣進(jìn)入內(nèi)部體積60，在旁路模式中，排氣進(jìn)入旁路管46。圖4是描繪了可用于對(duì)內(nèi)部體積60吹掃排氣38的方法82的流程圖。該方法82 可始于檢測(cè)(方框84)熱回收鍋爐40中的泄漏。舉例而言，如圖2所示，傳感器68可檢測(cè)增加的烴水平和/或火焰的存在。傳感器68可向控制器70 (圖2、提供指示烴水平的信號(hào)。 控制器70然后可比較該水平與預(yù)定閾值或變化率來(lái)判斷是否存在泄漏。在其它實(shí)施例中， 傳感器68可判斷是否存在泄漏且可向控制器70提供指示泄漏的控制輸入。響應(yīng)于檢測(cè)到泄漏，控制器70可將閥設(shè)置(方框86)到旁路位置。舉例而言，如圖3所示，控制器70可切換閥以關(guān)閉開(kāi)口 58且通過(guò)開(kāi)口 64將排氣38弓丨導(dǎo)到旁路管46內(nèi)。 在另一實(shí)施例中，可使用兩個(gè)或更多個(gè)擋板，且在這些實(shí)施例中，控制器70可移動(dòng)一個(gè)擋板以關(guān)閉開(kāi)口 58且可移動(dòng)另一擋板以打開(kāi)開(kāi)口 64。在將閥66設(shè)置到旁路位置之后，控制器70然后可將吹掃氣體噴射(方框88)到內(nèi)部體積60內(nèi)。舉例而言，控制器70可通過(guò)打開(kāi)閥78以允許惰性氣體通過(guò)噴嘴79流入到內(nèi)部體積60內(nèi)而啟動(dòng)惰性氣體吹掃系統(tǒng)。惰性氣體然后可通過(guò)經(jīng)由入口 63將殘留排氣 38從內(nèi)部體積60轉(zhuǎn)移到煙囪44來(lái)從內(nèi)部體積60吹掃殘留排氣38。如在上文關(guān)于圖2所提到的那樣，惰性氣體還可降低內(nèi)部體積60內(nèi)的溫度，從而減少火的發(fā)生率和/或熄滅可存在于內(nèi)部體積60內(nèi)的任何火焰。控制器70也可停止(方框90)泵56 (圖1)的操作，泵 56使工作流體通過(guò)熱回收鍋爐62循環(huán)。停止泵可抑制額外工作流體通過(guò)熱回收鍋爐40進(jìn)入內(nèi)部體積60。在對(duì)內(nèi)部體積60吹掃了排氣38之后，可進(jìn)行維修以維修熱回收鍋爐40內(nèi)的任何泄露。舉例而言，可維修或替換帶翅片的管62。在完成維修之后，閥66可復(fù)位到廢熱回收位置，如圖2所示，其允許進(jìn)來(lái)的排氣38再次進(jìn)入內(nèi)部體積60。 本書面描述使用實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，且還能使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的專利保護(hù)范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這樣的其它實(shí)例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言并無(wú)不同的結(jié)構(gòu)元素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言并無(wú)實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元素，則這樣的其它實(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括能夠在廢熱回收位置與旁路位置之間切換的閥系統(tǒng)(66)，該廢熱回收位置被配置成引導(dǎo)進(jìn)來(lái)的排氣(38)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)(1 的排氣區(qū)段08)的內(nèi)部體積(60)，該旁路位置被配置成引導(dǎo)進(jìn)來(lái)的排氣(38)通過(guò)旁路管06)以繞開(kāi)設(shè)置于所述內(nèi)部體積(60)內(nèi)的熱回收鍋爐(40)；以及惰性氣體吹掃系統(tǒng)(72)，其被配置成將惰性氣體噴射到所述內(nèi)部體積(60)內(nèi)，以從所述內(nèi)部體積(60)轉(zhuǎn)移殘留排氣(38)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述惰性氣體吹掃系統(tǒng)(72)包括被配置成選擇性地允許和禁止惰性氣體從惰性氣體供應(yīng)(74)流到所述內(nèi)部體積(60)的惰性氣體閥系統(tǒng)(78)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述惰性氣體吹掃系統(tǒng)(72)包括流噴嘴 (79)，該流噴嘴(79)被配置成安裝于所述內(nèi)部體積(60)內(nèi)以將惰性氣體噴射到所述內(nèi)部體積(60)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括控制器(70)，其被配置成響應(yīng)于檢測(cè)到所述熱回收鍋爐GO)中的泄漏將所述閥系統(tǒng)(66)移動(dòng)到旁路位置以及啟動(dòng)所述惰性氣體吹掃系統(tǒng)(72)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括傳感器(68)，其被配置成檢測(cè)在所述內(nèi)部體積(60)內(nèi)的有機(jī)工作流體的量，以檢測(cè)所述熱回收鍋爐GO)中的泄漏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱回收鍋爐GO)被配置成循環(huán)來(lái)自廢熱回收系統(tǒng)(16)的有機(jī)工作流體。
7.一種方法(82)，包括檢測(cè)(84)從熱回收鍋爐00)到發(fā)動(dòng)機(jī)(12)的排氣區(qū)段08)的內(nèi)部體積(60)內(nèi)的有機(jī)工作流體泄漏；響應(yīng)于檢測(cè)到泄漏將閥(60)設(shè)置(86)到旁路位置，以引導(dǎo)進(jìn)來(lái)的排氣(38)繞開(kāi)所述排氣區(qū)段(28)的內(nèi)部體積(60)；以及，響應(yīng)于檢測(cè)到泄漏將惰性氣體噴射(88)到所述內(nèi)部體積(60)內(nèi)，以從所述內(nèi)部體積 (60)轉(zhuǎn)移殘留排氣(38)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，檢測(cè)(84)泄漏包括檢測(cè)離開(kāi)所述內(nèi)部體積(60)的烴水平的提高。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將閥(60)設(shè)置(86)到旁路位置包括移動(dòng)所述閥(60)以打開(kāi)通向旁路管06)的入口(64)以及關(guān)閉通向所述內(nèi)部體積(60)的入口 (58)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，包括響應(yīng)于檢測(cè)到所述泄漏而停止(90) 使有機(jī)工作流體循環(huán)通過(guò)所述熱回收鍋爐GO)的泵。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于ORC熱回收鍋爐的惰性氣體吹掃系統(tǒng)。在一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括閥系統(tǒng)(60)，其可在廢熱回收位置與旁路位置之間切換，廢熱回收位置被配置成引導(dǎo)進(jìn)來(lái)的排氣(38)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)(12)的排氣區(qū)段(28)的內(nèi)部體積(60)，旁路位置被配置成引導(dǎo)進(jìn)來(lái)的排氣(38)通過(guò)旁路管(46)以繞開(kāi)設(shè)置于內(nèi)部體積(60)內(nèi)的熱回收鍋爐(40)。該系統(tǒng)還包括惰性氣體吹掃系統(tǒng)(72)，其被配置成將惰性氣體噴射到內(nèi)部體積(60)內(nèi)以使得殘留排氣(38)從內(nèi)部體積(60)轉(zhuǎn)移。
文檔編號(hào)F01K25/08GK102383936SQ20111019149
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者A·A·沙爾, G·塞希, G·阿斯特, H·科佩塞克, M·A·勒哈, M·卡佩利, M·馬蒂尼, P·S·赫克, P·卡斯特拉尼, S·W·弗羅伊恩德, S·巴托羅茲, T·J·弗里, V·阿馬托 申請(qǐng)人:通用電氣公司