(57) 1. Многоступенчатое устройство для выработки электроэнергии с, по меньшей мере, двухступенчатым механизмом обмена сбросной теплотой, при этом это устройство для выработки электроэнергии содержит:
энергетический цикл первой ступени, содержащий турбины, первый котел, насос высокого давления и первую рабочую текучую среду и выполненный с возможностью выработки электроэнергии, и вырабатывающий на выходе турбины пар, содержащий энергию сбросной теплоты;
энергетический цикл второй ступени, выполненный с возможностью выработки электроэнергии, содержащий насос, теплообменник, общий для обеих ступеней, ступень извлечения энергии, теплообменник, и
содержащий второй котел, выполненный с возможностью приема второй рабочей среды в форме жидкости или пара при высоких температуре и давлении, и вторую рабочую текучую среду; при этом
указанный теплообменник, общий для обеих ступеней, выполнен так, что вторая рабочая среда поглощает сбросную теплоту, вырабатываемую энергетическим циклом первой ступени при давлении и температуре, достаточно высоких для того, чтобы вызвать полный фазовый переход как в первой рабочей текучей среде, так и во второй рабочей текучей среде, после чего вторая рабочая текучая среда перегревается для выработки электроэнергии.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первую рабочую текучую среду нагревают до пара и вторую рабочую текучую среду нагревают до пара, имеющего рабочие температуру и давление, не зависящие от первой рабочей текучей среды.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в энергетическом цикле первой ступени:
указанный насос выполнен с возможностью пропускания первой рабочей текучей среды под высоким давлением,
указанный котел выполнен с возможностью:
приема первой рабочей текучей среды под высоким давлением;
и нагревания первой рабочей текучей среды до высокой температуры с целью выработки нагретых текучей среды/пара;
указанные турбины включают турбину высокого давления и турбину низкого давления, выполненные с возможностью приема нагретых текучей среды/пара и их расширения до той степени, в которой их температура и давление падают до определенных значений, с пропусканием, таким образом, нагретой текучей среды с упавшими температурой и давлением в механизм обмена сбросной теплотой.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм теплообменника выполнен с возможностью:
переноса сбросной теплоты, вырабатываемой энергетическим циклом первой ступени, во вторую рабочую текучую среду в энергетическом цикле второй ступени.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в энергетическом цикле второй ступени:
котел выполнен с возможностью:
приема второй рабочей среды в форме жидкости или пара при высоких температуре и давлении, и нагревания второй рабочей текучей среды в форме пара до предпочтительной рабочей температуры;
турбина выполнена с возможностью:
приема нагретого пара при высоких температуре и давлении и
выработки электроэнергии из пара, выходящего из устройства для выработки электроэнергии при низких температуре и давлении и входящего в другой теплообменник либо для переноса его сбросной теплоты в энергетический цикл третьей ступени, либо для выброса в атмосферу;
насос выполнен с возможностью пропускания второй рабочей текучей среды под высоким давлением.
6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что механизм теплообменника выполнен с возможностью:
приема во время энергетического цикла первой ступени пара первой рабочей текучей среды из турбины низкого давления, его охлаждения до той степени, в которой он преобразуется в жидкую форму, и его пропускания в насос; или
приема во время энергетического цикла второй ступени пара второй рабочей текучей среды из турбины и его охлаждения до той степени, в которой он преобразуется в жидкую форму, и его пропускания в другой насос.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что все рабочие текучие среды выбраны из группы текучих сред, подходящих для использования в качестве рабочей текучей среды и действующих при давлениях и температурах, не зависящих друг от друга, и, таким образом, во всех ступенях могут быть использованы разные давления и температуры.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочие текучие среды разных ступеней являются физически изолированными и не могут смешиваться.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что скрытая теплота испарения первой ступени переносится на вторую ступень при давлении и температуре, достаточно высоких, для того чтобы вызвать значительное увеличение температуры и энергосодержания и фазовый переход второй рабочей текучей среды из жидкости в пар или сверхкритический пар, и в этом процессе пар из первой ступени превращается в жидкость.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что фазовый переход второй рабочей текучей среды из жидкости в пар или сверхкритический пар представляет собой полный фазовый переход.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выбраны текучие среды с физическими свойствами, обеспечивающими простой перенос скрытой тепловой энергии с одной ступени на следующую в механизме обмена скрытой теплотой.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм обмена сбросной теплотой приспособлен для использования со всеми энергетическими системами на тепловой основе даже тогда, когда окончательная выходная мощность представляет собой некоторую форму неэлектрической выходной мощности.
13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что любая из отдельных ступеней при необходимости приспособлена для работы при субкритических, критических или сверхкритических температурах и давлениях.
14. Способ выработки электроэнергии с применением устройства для выработки электроэнергии по п.1 с по меньшей мере двухступенчатым энергетическим циклом, при этом этот способ включает:
выработку в энергетическом цикле первой ступени, содержащем первую рабочую текучую среду, электроэнергии и пара на выходе турбины, содержащего сбросную теплоту;
выработку в энергетическом цикле второй ступени, содержащем вторую рабочую текучую среду, электроэнергии и сбросной теплоты; при этом
вторая рабочая текучая среда поглощает сбросную теплоту, вырабатываемую энергетическим циклом первой ступени при давлении и температуре, достаточно высоких для того, чтобы вызвать полный фазовый переход как в первой рабочей текучей среде, так и во второй рабочей текучей среде, после чего вторая рабочая текучая среда перегревается в механизме теплообменника для выработки электроэнергии.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что включает:
пропускание насосом первой рабочей текучей среды под высоким давлением;
прием котлом первой рабочей текучей среды под высоким давлением;
нагревание котлом первой рабочей текучей среды до высокой температуры;
прием турбиной высокого давления нагретой текучей среды и ее расширение до той степени, в которой ее температура и давление падают до определенных значений, с пропусканием, таким образом, нагретой текучей среды с упавшими температурой и давлением в котел для повторного нагрева текучей среды с упавшими температурой и давлением, при этом нагретую текучую среду с упавшими температурой и давлением подвергают повторному нагреву;
выработку турбиной низкого давления электроэнергии из пара, вырабатываемого при высокой температуре и низком или промежуточном давлении; и
выработку турбиной низкого давления пара на выходе с низкой температурой и низким давлением, содержащего энергию сбросной теплоты.
16. Способ по п.14, отличающийся тем, что включает обмен с использованием механизма теплообменника сбросной теплотой, выработанной в энергетическом цикле первой ступени, со второй рабочей текучей средой в энергетическом цикле второй ступени и преобразование второй рабочей текучей среды в нагретую текучую среду, претерпевающую фазовый переход, или в пар.
17. Способ по п.14, отличающийся тем, что включает:
прием с использованием второго котла второй рабочей текучей среды в форме нагретой текучей среды, претерпевающей фазовый переход, или пара из механизма теплообменника при высоких температуре и давлении;
нагревание с использованием второго котла второй рабочей текучей среды в форме пара до требуемой температуры;
прием с использованием турбины нагретого пара при высоких температуре и давлении и выработку электроэнергии из пара, вырабатываемого и отводимого от турбины при низких температуре и давлении и содержащего сбросную теплоту;
пропускание второй рабочей текучей среды под высоким давлением с использованием другого насоса.
18. Способ по п.14, отличающийся тем, что включает:
прием с использованием механизма теплообменника во время энергетического цикла первой ступени пара первой рабочей текучей среды из турбины низкого давления и его охлаждение до той степени, в которой он преобразуется в жидкую форму, и его пропускание в насос; или
прием с использованием механизма теплообменника во время энергетического цикла второй ступени пара второй рабочей текучей среды из турбины, его охлаждение до той степени, в которой он преобразуется в жидкую форму, и его пропускание в другой насос; и
испускание или перенос на следующую ступень скрытой теплоты испарения после энергетического цикла второй ступени с использованием механизма теплообменника.

---