废热回收系统技术方案

提供了一种废热回收系统，其包括驱动单元、压缩机以及废热回收循环，驱动单元具有驱动轴，压缩机可操作耦合到驱动轴，其中，驱动单元的操作驱动压缩机，废热回收循环耦合到驱动单元和压缩机，其中，驱动单元的废热对废热回收循环提供功率，使得废热回收循环将机械功率传输到压缩机。另外，还提供了一种相关联的方法。 1

【技术实现步骤摘要】
废热回收系统相关申请的交叉引用本申请是要求于2016年12月8日提交的并且题为“WasteHeatRecoverySystem”的美国临时申请No.62/431,491的优先权和权益的正式申请。
下文涉及用于废热回收的系统，并且更具体地涉及用于使用来自驱动单元的废热来辅助对压缩机和/或其他辅助系统提供功率的系统和方法的实施例。
技术介绍
气体涡轮机是在电力不容易获得的领域中作为压缩机驱动器的常见选择。由气体涡轮机驱动的压缩机(其包括诸如活塞、桶形或一体齿轮离心压缩机的类型)常常用于促进管道线中的气体的运输。在本安装方案中，气体涡轮机使用来自管道线的气体中的一些作为针对气体涡轮机的燃料，其对压缩机提供功率以对管道线气体重新加压以克服由于运输过程而出现的损耗。尽管气体涡轮机制造商已经尽他们的最大努力来从燃烧过程中尽可能地捕获最多能量，但是所有气体涡轮机固有地产生废热。在一些情况下，通过蒸汽生成的热回收(HRSG)系统被采用以将该废热转换为电力(这也被称为功率工业中的一种形式的汽电共生)。在其他情况下，废热被直接用于例如HVAC加热。然而，用于驱动压缩机的大多数气体涡轮机被定位在远程区域中，那里常常无法用于电力或HVAC；因此，废热被扔掉，代表了永久损耗。因此，存在对能够从气体涡轮机捕获废热并使用废热来辅助驱动压缩机的系统和方法的需求。
技术实现思路
第一方面大体涉及一种废热回收系统和方法，其捕获来自涡轮机热源的废热并使用该废热来辅助驱动压缩机或其他辅助系统。第二方面大体涉及一种废热回收系统，其包括驱动单元、压缩机以及废热回收循环，驱动单元具有驱动轴，压缩机可操作耦合到驱动轴，其中，驱动单元的操作驱动压缩机，废热回收循环耦合到驱动单元和压缩机，其中，驱动单元的废热对废热回收循环提供功率，使得废热回收循环将机械功率传输到压缩机。第三方面大体涉及一种使用废热回收来辅助驱动压缩系统/对压缩系统提供功率的方法，其包括：将废热回收循环耦合到驱动单元和压缩机，并且将来自废热回收循环的机械功率递送到压缩机。结构和操作的前述特征和其他特征将从结合附图进行的以下详细公开内容更容易理解和完全认识到。附图说明将参考以下附图详细描述实施例中的一些，其中，类似的命名表示类似的构件，其中：图1描述了废热回收系统的第一实施例的示意性图示；图2描述了废热回收系统的第二实施例的示意性图示；以及图3描述了废热回收系统的第三实施例的示意性图示。具体实施方式本文中参考附图通过例示而非限制的方式呈现了下文中描述的所公开的设备和方法的实施例的详细描述。尽管详细示出和描述了某些实施例，但是应当理解，可以在不脱离随附权利要求的范围的情况下进行各种改变和修改。本公开内容的范围无论如何都不将限于组成部件的数量、其材料、其形状、其相对布置、等等，并且被简单地公开为本公开内容的实施例的示例。作为本详细描述的前言，应当指出，如在本说明书和随附权利要求书中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”包括复数指代，除非上下文另行清楚指示。参考附图，图1描绘了废热回收系统100的实施例。废热回收系统100的实施例可以使用废热，例如但不仅仅是来自驱动单元10(例如气体涡轮机)的废气11，其可以用于驱动与火车相关的压缩机30或其他辅助系统，例如油泵、(一个或多个)冷却风扇、冷却水泵、密封系统压缩、等等，以加热闭环系统中的工作流体以产生机械功率。尽管本专利技术的实施例可以参考驱动单元10的废热源来描述，但是废热11还可以从为循环的部分的可以除了驱动单元10之外的一个或多个其他热源来利用。废热11可以最终用于直接提供功率或者辅助对压缩机30的压缩过程提供功率、驱动和/或运行压缩机30的压缩过程。利用废热11来辅助对压缩机30或其他部件或辅助系统提供功率可以消除常见废热回收情形的许多限制因素。此外，废热回收系统100的实施例可以直接使用功率来辅助驱动火车轴功率，由此产生相对于一个或多个现有布置的许多优点。这些优点包括由于发电机和所有相关联的开关设备和布线的消除而降低的复杂度，以及由于对功率的直接使用的更大的效率而没有与将机械功率转换成电力相关联的损耗、传输损耗以及当将电力转换回机械功率时的进一步损耗。在废热回收系统100的示例性实施例中，有机朗肯循环(ORC)可以用于将来自驱动单元10或其他热源的废热11转换为通过小齿轮轴47传输到压缩机30的机械功率。通过废热回收系统100的实施方式传输到压缩机30的机械功率可以减少从驱动单元10直接需要的驱动压缩机30/对压缩机30提供功率的功率，由此提高总体系统效率。例如，废热回收系统100的实施例可以导致驱动单元10需要更少燃料/气体，并且因此产生更少发射，这两者都是高度期望的结果。在一些实施例中，采用废热回收系统100可以允许对更小驱动单元/气体涡轮机的使用(相较于在废热未被转换为由压缩机使用的功率的情况下需要的大小)。尽管示例性实施例可以使用有机朗肯循环(ORC)，但是可以使用其他工作流体，例如水(蒸汽)或甚至不同的热动力循环。另外，存在许多不同的方式，从废热11导出的功率能够以这些许多不同的方式被用于辅助对压缩机30提供功率。例如，功率可以被馈送到小齿轮，例如，连接到压缩机30中的驱动齿轮的小齿轮，并且该小齿轮还可以具有或者可以不具有叶轮，或者功率可以被直接馈送到一个或多个压缩机级。下面参考图1-3示出和描述废热回收系统100的示例性实施例。继续参考图1，废热回收系统100的实施例可以包括驱动单元10、废热回收循环50以及压缩机30。废热回收系统100的实施例可以包括驱动单元10、压缩机30以及废热回收循环50，驱动单元10具有驱动轴12，压缩机30可操作耦合到驱动轴12，其中，驱动单元10的操作驱动压缩机30，废热回收循50耦合到驱动单元10和压缩机30，其中，驱动单元10的废热11对废热回收循环50提供功率，使得废热回收循环50将机械功率传输到压缩机30。在示例性实施例中，废热回收系统100可以对来自涡轮机、发动机、活塞、驱动器、驱动单元的废物或者废热(例如废气)进行转换、利用、采用、使用、利用、等等。例如，废热，例如温暖的和/或炙热的废气可以被回收、捕获、等等并且用于将轴功率添加到压缩机单元。废热回收系统100的实施例可以包括驱动单元10。在示例性实施例中，驱动单元10可以为气体涡轮机、气体发动机、活塞、驱动器、等等，或者被配置为执行工作并散发出热的任何设备。驱动单元10的实施例可以包括驱动轴12。驱动轴12可以由驱动单元10驱动。驱动单元10或驱动源(例如气体涡轮机)的实施例可以驱动、旋转或以其他方式将扭矩传输到驱动轴12或机器的其他轴或电枢。当驱动轴12由驱动单元10作用时，驱动单元10可以与压缩机30接口连接以致动/操作一个或多个压缩机级。在压缩机30为一体齿轮压缩机的实施例中，驱动单元10可以与压缩机30的驱动齿轮35协作，驱动齿轮35与多个小齿轮啮合或以其他方式机械接合多个小齿轮，多个小齿轮例如为第一小齿轮41、第二小齿轮42、以及第三小齿轮43。因此，多个小齿轮41、42、43响应于由驱动单元10旋转的驱动轴12和驱动齿轮35的旋转而旋转。由于驱动单元10操作用于使驱动轴12旋转，诸如废热11的炙热废气由驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废热回收系统，包括：

【技术特征摘要】
2016.12.08 US 62/431,4911.一种废热回收系统，包括：驱动单元，所述驱动单元具有驱动轴；压缩机，所述压缩机可操作地耦合到所述驱动轴，其中，所述驱动单元的操作驱动所述压缩机；以及废热回收循环，所述废热回收循环耦合到所述驱动单元和所述压缩机；其中，热源的废热对所述废热回收循环提供功率，使得所述废热回收循环将机械功率传输到所述压缩机。2.根据权利要求1所述的废热回收系统，其中，所述废热回收循环包括膨胀机构。3.根据权利要求2所述的废热回收系统，其中，所述膨胀机构可操作地耦合到所述压缩机的旋转轴。4.根据权利要求2所述的废热回收系统，其中，所述膨胀机构可操作地耦合到驱动压缩机级的轴，所述压缩机级未被机械地连接到其它压缩机级。5.根据权利要求2所述的废热回收系统，其中，所述膨胀机构可操作地耦合到所述驱动单元的所述驱动轴的相对端。6.根据权利要求1所述的废热回收系统，其中，所述驱动单元是气体涡轮机。7.根据权利要求1所述的废热回收系统，其中，所述压缩机是具有多个压缩级的一体齿轮压缩机。8.根据权利要求1所述的废热回收系统，其中，所述压缩机是具有多个压缩级的桶形压缩机。9.一种使用废热回收来辅助驱动压缩系统/对压缩系统提供功率的方法，包括：将废热回收循环...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅各布·厄尔·达夫尼，
申请(专利权)人：阿特拉斯科普柯康珀泰克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US