BE1030667B1

BE1030667B1 - Koelinrichting en werkwijze voor het recupereren van afvalwarmte uit een pompinrichting voor het samenpersen van gasstroom

Info

Publication number: BE1030667B1
Application number: BE20225518A
Authority: BE
Inventors: Bart Anton Lode Talboom
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 2022-06-28
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2024-01-30
Also published as: BE1030667A1

Abstract

Koelinrichting voor het recupereren van afvalwarmte uit een pompinrichting (1) voor het samenpersen van een gasstroom, omvattende - een leiding of leidingnetwerk (3) met een inlaat (4) en een uitlaat (5) voor een koelmedium afkomstig uit de pompinrichting (1); - een warmterecuperatiesysteem (6) voor het recupereren van warmte uit het koelmedium op hoge temperatuur, waarbij het warmterecuperatiesysteem (6) een warmtepomp (7) omvat met een evaporator (8) waar warmte wordt uitgewisseld van het koelmedium naar een circulerend werkingsfluïdum in de warmtepomp (7); en - een backupkoelsysteem (9) voor het onttrekken van warmte uit het koelmedium op lage temperatuur, daardoor gekenmerkt dat de koelinrichting (2) een bypassleiding (13) met een klepsysteem (14) voor het overbruggen van het backupkoelsysteem (9) omvat, waarbij het klepsysteem (14) geconfigureerd is om geregeld te worden naar een openingsstand waarvoor een temperatuur van het koelmedium aan de uitlaat (5) lager is dan of gelijk is aan een maximaal gewenst temperatuurniveau.

Description

x BE2022/5518

Koelinrichting en werkwijze voor het recupereren van afvalwarmte uit een pompinrichting voor het samenpersen van sen gasstroom

Be huidige uitvinding heeft betrekking op een koelinrichring en werkwijze voor het recupereren van afvalwarmte uit een compinrichting voor het samenpersen van een gasstroom en op net gebruik van een dergelijke koelinrichting.

Met eer ‘pompinrichting voor het samengersen van een gasstroom’ kan in deze context zowel een pompinrichting met een of meerdere compressorelementen, als een pompinrichting met één of meerdere blowerelementen, als een pompinrichting met één of meerdere vacuûmpompelementen bedoeld worden.

Meer specifiek heeft de uitvinding betrekking op een koelinrichting voor het recupereren van afvalwarmte uit een pompinrichting voor het samenpersen van een gasstroom, omvattende - een leiding of isidingnetwerk met - een inlaat voor een koelmedium afkomstig uit de pompinrichting, welk koelmedium opgewarmd is door onttrekking van de afvalwarmte uit de pompinrichting: en - een uitiaat voor het terugvoeren van het koelmedium naar en in de pompinrichting; en - een warmierecuperatiesysteem voor het recupereren van warmte uit het koelmedium op hoge temperatuur, waarbij het warmterecuperatiesysteem een warmtepomp omvat met een evaporator waar warmte wordt uitgewisseld

9 BE2022/5518 van het kosimedium naar een circulerend werkingsfluidun in de warmtepomp; en = een backupkoelsysteem voor het onttrekken van warmte uit het koeimedium op lage temperatuur.

Met het ‘recupereren van warmte op hoge temperatuur’ wordt in deze context het recupereren van warmte op een temperatuur hoger dan 70°C bedoeld.

Met het ‘onttrekken van warmte op lage temperatuur’ wordt in deze context het onttrekken van warmte op een temperatuur lager dan de hoge temperatuur bedoeld.

Een dergelijke koeiinrichting is reeds gekend in de stand der techniek,

CN 211650811 U beschrijft bijvoorbeeld een koelinrichting voor het recupereren van afvalwarmte uit een luchtcompressorinrichting met behuip van koelwater, waarbij warmte gerecupereerd wordt uit het koelwater op hoge temperatuur met behuip van een warmtepomp en waarbij warmte onttrokken wordt uit het koelwater op lace temperatuur met behulp van een koeltoren,

Hierbij is vooral de warmte gerecupereerd uit het koelwater op hoge temperatuur met behulp van de warmtepomp bruikbaar, bijvoorbeeld voor het verwarmen van sanitair water, voor het verwarmen van gebouwen of in industriële productieprocessen die warm water of stoom nodig hebben,

3 BE2022/5518

Concreet wordt in CN 211650811 U de warmte gerecupereerd uit het koelwater op hoge temperatuur door warmteuitwisseling van het koelwater naar een circulerend werkingsfiuidum in de warmtepomp. Deze warmteuitwisseling vindt plaats in een evaporator van de warmtepomp waarin het circulerende werkingsfluidum verdampt: wordt.

Een deel van de afvalwarmte wordt in CN 211650811 U echter ook als warmte onttrokken uit het koelwater on lage temperatuur met behuip van de koeltoren. Deze warmte caat verloren naar een omgeving van de koelinrichting en wordt bijgevolg niet nuttig gebruikt. Des te hoger een hoeveelheid van deze niet-gerecupereerde warmte, des te langer een terugverdienperiode van de warmtepomp zal zijn,

Aangezien warmte in het koelmedium enkel nuttig bruikbaar is op hoge Lemperatuur, wordt in sommige gevalien een debiel van het koelmedium in een koelleiding of een koeileidingnetwerk van een pompinrichting VOOr het samenpersen van een gasstroom verlaagd. Hierdoor wordt een temperatuur van het koelmedium dat de pompinrichting typisch op een laag temperatuurniveau van 25°C à 30°C verlaat, immers verhoogd tot een hoog temperatuurniveau van 70°C à 90°C,

Dit heeft echter een nadelige invloed op een energie- efficiëntie van het samenpersen van de gasstroom, Aangezien het koelmedium in de koelleiding of het koelleidingnetwerk een hogere Lemperatuur bedraagt, is sen temperatuur in een compressiekamer van een element van de pompinrichting voor het samenpersen van de gasstroom immers hoger, waardoor meer energie benodigd is voor het samenpersen van de gasstroom.

4 BE2022/5518

Deze nadelige invloed kan geminimaliseerd worden door de ponpinrichiing uit te rusten met gen zogenaamde warmterecuperatie-optie (energy recovery option) waarbij minstens een deel van het koelmedium omgeleid wordt doorheen de pompinrichting, Edoch, zelfs met het omleiden van het koelmedium doorheen de pompinrichting zal een totale energie-effici@ntie van de pompinrichting met 2 à 3% afnemen,

In een pompinrichting met warmterecuperatie-optie zal, door het noog temperatuurniveau van 70°C à 90°C waarop het koeimedium de pompinrichting verlaat, een temperatuur van de samengeperste gasstroom aan een uitlaat voor deze samengeperste Ggasstroom ook relatief hoog zijn. In een pompinrichting voor het samenpersen van een atmosferische

Luchtstroom zal de samengererste luchtscroom aan deze uitlaat bijvoorbeeld ock sterk verzadigd zijn aan water; en hoe hoger een tenperatuur van de samengeperste luchtstroom aan deze uitlaat, hoe hoger een absolute vochtigheidsgraad van deze samengeperste luchtstroom, In het geval van een dergelijke pompinrichting voor het samenpersen van een atmosferische luchtstroom met warnterecuperatie-optie is daarom een bijkomende nakceler voor de samengeperste luchtstroom benodigd om een persluchtdroger stroomafwaarts van de pompinrichting te beschermen. Deze bijkomende makoeler dient aangesloten te worden op een apart koelcircuit met een koelmiddel, waaruit zonder warmteponp geen warmte gerecupereerd kan worden wegens een te lage temperatuur van net koelmiddel,

Indien de persluchtdroger van een ‘heat of compression regenerated”’ type is, komt nog een bijkomend nadeel dat een benodigde hoeveelheid warmte voor het regenereren van de persiuchtdroger ook niet gerecupereerd kan worden, wederom wegens een te lage temperatuur waarop deze warmte weer onttrokken kan worden, 5

De huidige uitvinding heeft als objectief om sen oplossing te bieden voor één of meer van de hierboven vermelde en/of andere nadelen.

In het bijzonder is het objectief van de huidige uitvinding om een meer energie-efficiënte koelinrichting te voorzien door het recupereren van sen maximale hoeveelheid warmte uit het koelmedium op hoge temperatuur en door het onttrekken van warmte uit het koelmedium op lage temperatuur te verminderen of zelfs helemaal te elimineren,

Hiertoe heeft de uitvinding als onderwerp een koelinrichting voor het recupereren van afvalwarmte uit een pompinrichting voor het samenpersen van een gasstroom, onvattende - een leiding of leidingnetwerk met - een inlaat voor een kosimedium afkomstig uit de pompinrichting, welk koelmedium opgewarmd is door onttrekking van de afvalwarmte uit de pompinrichting; en - een uitlaat voor het terugvoeren van het koelmedium naar en in de pompinrichting: - een varmterecuperatissysteem voor het recupereren van warmte uit het koelmedium op hoge temperatuur, waarbij het warmterecuperariesysteem een warmtepomp omvat met een evaporator waar warmie wordt uitgewisseld van het koelmedium naar een circulerend werkingsfluidun in de warmtepomp; en - een backupkoeisysteem voor het onttrekken van warmte uit het koelmedium op lage temperatuur, 5 met als kenmerk dat de kcelinrichting een bypassieiding met een kiepsysteem voor het minstens gedeeltelijk overbruggen van het Dackupkoelsysteem omvat, waarbij het klepsysteem geconfigureerd is om geregeld te worden naar gen openingsstand waarvoor een tamperatuur van het koslmedium aan de uitlaat lager is dan of gelijk is aan een maximaal gewenst temperaluurniveau.

Met een dergelijke kcelinrichting volgens de uitvinding is het enerzijds mogelijk om warmte te recupereren uit het koelmedium op hoge temperatuur, maar anderzijds ook om het koelmedium af te koeien tot of onder een Laag temperatuurniveau dat gewenst: of noodzakelijk is voor een efficiënte recuperatie van afvalwarmte uit de pompinrichting.

Door de mogelijkheid van het regelen van de klepsysteem naar cen maximale oneningsstand voor de bypassleiding, kan hierbij eveneens het onttrekken van warmte uit het koelmedium op lage temperatuur in het backupkoelsysteem tot een minimum beperkt worden en in onder ideale omstandigheden zelfs neiemaal geëlimineerd worden, waardoor zo weinig mogelijk of zelfs geen warmte op een niet-nuttige wijze verloren gaat naar de omgeving van de koelinrichting vis het backupkoelsysteem en een terugverdienperiode van de koelinrichting zo veel mogelijk verkort wordt.

7 BE2022/5518

Door de aanwezigheid var de warmtepomp in het warmterecuperatiesysteem kan de koelinrichting volgens de uitvinding oock op een energetisch efficiënte wijze afvalwarmte recupereren uit reeds bestaande vompinrichtingen zonder warmterecuperatieroptie, Hierbij is het mogelijk om typisch tot ongeveer 90% van de afvalwarmte te recupereren.

De koelinrichting is ook eenvoudig achteraf te koppelen aan een reeds bestaande porpinrichting voor het samenpersen van een gasstroom, Aan de reeds bestaande pompinrichting zelf dient hierbij niets intern aangepast Le worden; de leiding of het leidingnetwerk van de koelinrichting volgens de uitvinding dient enkel geïncorporeerd te worden tussen de reeds bestaande pompinrichting en een reeds gebruikt koelsysteem voor deze pompinrichting, waarbij het reeds gebruikt koelsysteem dan dienst zal doen ais het backupkoelsysteem,

De leiding of het leidingsnetwerk en het backupkoelsysteem kunnen geintegreerd worden tot één machine. Het warmterecuperatiesysteem met de warmtepomp kan ofwel ook geïntegreerd worden in deze machine, ofwel als afzonderlijke module naast de machine voorzien worden.

De uitvinding heeft ook betrekking op een installatie voor het samenpersen van een gasstroom voorzien van - een pompinrichting voor het zamenpersen van de gasstroom; en - een koelinrichting volgens de uitvinding zoals tierboven beschreven VOOr het recupereren Van afvalwarmte uit de pompinrichting.

8 BE2022/5518

Het spreekt voor zich dat een dergelijke installatie volgens de uitvinding van dezelfde voordelen geniet als de voordelen voor de koelinrichting volgens de uitvinding.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de installatie volgens de uitvinding onvat de pompinrichting - een element voor het samenpersen van de gasstroom; en - met betrekking Lot de gasstroom, stroomafwaarts van het element een naxoeler die geconfigqureerd is on door het koelmedium doorstroomd te worden.

De nakoeler kan gebruikt worden voor het recupereren van afvalwarmte uit de gasstroom naar het kcelmedium.

Het element is bij voorkeur een olievrii element en voorzien van een koelmantel die geconfigurserd is om door het koelmedium doorstroomd te worden.

De kosimantel kan gebruikt worden voor het recupereren van afvaiwarmte uit een behuizing van het element naar het koelmedium.

In een volgende voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de instailatie voigens de uitvinding omvat de pompinrichtine - meerdere elementen voor het samenrersen van de gasstroom, welke meerdere elementen met betrekking tot de gasstroom in serie opgesteld zijn; en - met betrekking tot de gasstroom, tussen de meerdere elementen een tussenkoeler die geconfigureerd is om door het koelmedium doorstroomd te worden.

9 BE2022/5518

De tussenkceler kan gebruikt worden voor het recupereren van afvalwarmte uit de gasstroom tussen de elementen naar het koeimedium.

In een volgende voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de installatie volgens de uitvinding omvat de pompinrichting een ollecircuit met olie voor smering en/of koeling van bewegende ccmponenten van de pompinrichting, waarbij het oliecircuit een oliekoeler omvat die geconfigureerd is on door het koelmedium doorstroomd te worden.

De oliekoeler kan gebruikt worden voor het recupereren van afvalwarmte uit de olie naar het koelmedium. in een volgende voorkeurdragende uitvceringsvorm van de installatie volgens de uitvinding omvat de nompinrichtino een koelleiding of koelleidingnetwerk voor het koelmedium, en omvat de installatie in de koelieiding of het koelleidingnetwerk van de pompinrichting of in de leiding of het leidingnetwerk van de koelinrichting een temnperatuurgeregelde klep, waarbij de temperatuurgeregelde kiep geconfigureerd is om de temperatuur van het koelmedium aan de uitlaat van de koelinrichting naar een waarde tussen 20°C en 40°C te regelen.

Het voordeel hierbij is dat afvalwarmte uit de gompinrichting op een energetisch optimale wijze gerecupereerd kan worden door middei van een kcelmedium met een dercelijke initiële temperatuur, aangezien een temperatuurverschil tussen het

10 BE2022/5518 koelmedium en te koelen componenten van de ponpinrichting dan relatief groot zal zijn.

Verder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het recupereren van afvalwarmte uit een pompinrichting voor het samenpersen van een gasstroom, waarbij de werkwijze volgende opeenvolgende stappen omvat: - het onttrekken van de afvalwarmte uit de pompinrichting door middel van een koelmedium; - het leiden van het koelmedium naar en in een koelinrichtina; = het recupereren van warmte uit het koelmedium op hoge temperatuur met behulp een warmterecuperatiesysteem in de koelinrichting: en - het Lerugvoeren van het koelmedium naar een uitlaat van de koelinrichting en in de pompinrichtina, met als kenmerk dat minstens een deel van het koelmedium teruggevoerd wordt naar de uitlaat zonder het onttrekken van warmte uit dit deel van het kcelmedium op lage temperatuur met behulp van een backupkoelsysteem, zolang een temperatuur van het koelmedium aan de uitlaat

Lager dan of gelijk aan sen maximaal gewenst temperatuurniveau is.

Het spreekt voor zich dat een dergelijke werkwijze volgens de uitvinding van dezelfde voordelen geniet als de voordelen voor de koelinrichting voigens de uitvinding zoals hierboven beschreven.

Ten slotte heeft de uitvinding betrekking op een gebruik van de hierboven beschreven koelinrichting volgens de uitvinding

11 BE2022/5518 met ais kenmerk dat het maximaal temperatuurniveau gelijk is aan of lager is dan 40°C.

Koelmedium met een temperatuur laser dan cf gelijk aan 40°C is geschikt voor het recupereren van afvalwarmte uit de ponpinrichting op een energetisch efficiënte wijze, aangezien een temperatuurverschil tussen het koelmedium en te koelen componenten van de pompinrichting dan relatief groot zal zijn, in een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van het gebruik van de hierboven beschreven koelinrichting volgens de uitvinding is zen maximale temperatuur van het werkingsfluidum in de warmtepomp hoger dan 100°C, en bij voorkeur hoger dan 120°C.

Werkingsfluidum op een tLerperatuur hoger dan 100°C is geschikt voor productie van stoom in een condensor van de

WaArmiepomps,

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van het gebruik van de hierboven beschreven kcelinrichting volgens de uitvinding heeft het koelmedium dat de koelinrichting aan de inlaat binnenstroomt, een temperatuur lager dan of gelijk aan 50°C.

Het voordeel hierbij is dat de pompinrichting voor het samenpersen van de gasstroom geen warmterecuperatie-optie, waarbij minstens een deel van het koelmedium omgeleid wordt doorheen de pompinrichting, nodig heeft.

Door de mogelijkheid om op die manier Le werken met een pompinrichting zonder warmterecuperatie-optie, is bijgevolg

12 BE2022/5518 geen apart kvoelcircuit nodig voor een bijkomende nakoeier of voor een regeneratiekceler bij een persluchtdroger, aangezien ook afvalwarmte uit de pompinrichting op lage temperatuur gerecuperserd kan worden door middel van de warmtepomp, Dit zorgt ervoor dat typisch ongeveer 25% tot 30% meer afvalwarmte gerecupereerd kan worden.

Met behulp van de warmtepomp zal er toch warmte uit het xoelmedium kunnen gerecupereerd worden op hoge temperatuur.

In de warmtepomp kan immers achtereenvolgens - warmte van het koeimedium op de temperatuur lager dan

OE gelijk aan 50°C overgedragen worden naar het circulerend werkingsfluidum in de evaporator: - het werkinosf{luidum samengeperst worden tot sen hoge temperatuur van 70°C of hoger; en - warmte van het werkingsfluidum op de hoce temperatuur overgedragen worden naar een toepassing die deze warmte nodig heeft,

Na recuperatie van warmte uit het koelmedium in het warmterecuperatiesysteem zal het koelmedium zich op een temperatuurniveau bevinden dat lager is dan de temperatuur van het kcelmedium aan de iniaat, Aangezien de temperatuur van het koelmedium aan de inlaat al lager dan cf gelijk aan 50°C is, zal dit temperatuurniveau zich al dichtbij het maximaal temperatuurniveau van 40°C of lager bevinden.

Bijgevolg dient er nog maar weinig of zelfs geen warmte onttrokken te worden uit het koelmedium in het backupkoelsysteem, waardoor weinig of geen warmte in het koelmedium op een niet-nuttige wijze verloren gaat in de koelinrichting via het backupkoelsysteem en een

13 BE2022/5518 terugverdienpericde van de koelinrichting relatief kort is in verhouding met reeds gekende koelinrichtingen,

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, sen voorkeurdragende uitvoerlngsvorm van een installatie voor het samenpersen van een gasstroom voorzien van een koelinrichting volgens de uitvinding en een voorkeurdragend gebruik van deze koelinrichting volgens de uitvinding beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 een uit de stand der techniek gekende installatie voor het samenpersen van een gasstroom voorzien van een koelinrichting voor het recupereren van afvalwarmte uit een pompinrichiing voor het samenpersen van de gasstroom in deze installatie weergeeft: figuur Z een instailatie voor het samenpersen van een gasstroom voorzien van een kceiinrichting voor het recupereren van afvalwarmte uit een pompinrichting voor het samenpersen van de gasstroom in de installatie volgens de uitvinding weergeeft; en figuur 3 een gebruik van de koelinrichting voigens de uitvinding weergeeft; figuur 4 in detail een pompinrichting voor het samenpersen van een gasstroom in een installatie volgens de uitvinding weergeeft,

Een installatie voor het samenpersen van een gasstroom zoals gekend in de stand der techniek en weergegeven in fiqguur 1

14 BE2022/5518 omvat sen pomnpinrichting L voor het samenpersen van de gasstroom an een koelinrichting 2 voor het recupereren van afvalwarmte uit deze pompinrichting 1.

De koelinrichting 2 omvat - een leiding of leidingnetwerk 3 met - een inlaat 4 voor een koelmedium afkomstig uit de vompinrichting 1, welk koelmediun opgewarmd ia door onttrekking van afvalwarmte uit de pompinrichting 1; en - seen uitlaat 5 voor het terugvoeren van het koeimedium naar de pompinrichting 1; - een warmterecuperatiesysteem & voor het recupereren van warmte uit het koeilmedium cop hoge temperatuur, waarbij het warmterecuperatiesysteem 6 een warmtepomp 7 oavat met een = evaporator 8 waar warmte wordt uitgewisseld van het kcelmedium naar een circulerend werkingsfiuidum in de warmtepomp 7: en - een backupkoelsysteem 9 voor het onttrekken van warmte uit het koelmedium op lage temperatuur, in de warmtepomp 7 doorstroomt: het circulerend werkingsiluidum in een gesloten circuit achtereenvolgens: - de evaporator 8 waarin het werkingsfluïidum opgewarmd en verdampt wordt: - een compressor 10 waarin het opgewarmde en verdampte werkingsfluidum samengererst wordt en daardoor verder opgewarmd wordt Lot zijn maximale temperatuur: - een condensor 11 waarin warmte wordt uitgewisseld van het samengeperste werkingsfluidum naar een toepassing

15 BE2022/5518 die warmte op hoge temperatuur nodig heeft, zodanig dat het werkingsfluidum condenseert; — een expansieventiel 12 waar het gecondenseerde werkingsfluidum geëxpandeerd wordt en daardoor verder afkoelt.

De toepassing die warmte op hoge temperatuur (typisch 70- 30°C of een zelfs hogere temperatuur) nodig heeft, is bijvoorbeeld het opwarmen van sanitair water, het verwarmen van gebouwen of industriële processen die warm water of stoom nodig hebben,

Figuur Z toont een installatie voor het samenpersen van een gasstroom volgens de uitvinding,

De installatie volgens de uitvinding omvat alle componenten van de installatie zoals reeds gekend in de stand der techniek en weergegeven in figuur 1.

Daarbij komt nod dat de koelinrichting 2 van de instailatie volgens de uitvinding een bypassleiding 13 met een kienpsysteem 14 voor het minstens gedeeltelijk overbruggen van het Dackupkoelsysteem 3 omvat,

Het klepsysteem 14 is geconfigureerd om naar een openingestand geregeld te worden waarbij een temperatuur van het koelmedium aan de uitlaat 5 lager is dan of gelijk is aan een maximaal gewenst temperatuurniveau.

Dit maximaal Lemperatuurniveau is bij voorkeur gelijk aan of lager dan 40°C,

16 BE2022/5518

Het kiepsysteem 14 kan bijvoorbeeld geregeld worden op basis van een mering van de temperatuur van het kcelmedium aan de uitlaat 5 door middel van een temperatuursensor aan de uitlaat 5 (niet weergegeven in figuur 2}. in dit geval is het klepsysteem 14 uitgevoerd als een driewegklep on sen samenviosiingspunt var de vypassleiding 13 en de leiding of het leidingnetwerk 3,

Het is in het kader van de uitvinding uiteraard niet uitgesioten dat het kiepsysteem 14 op een andere door een vakman gekende wijze wordt geregeld en/of uitgevoerd. het klegsysteem lé kan bijvoorbeeld ook uitgevoerd worden ais - een = driewvegkiep op een = aîtakkingapunt van de bypassieiding 13 en de leiding of het leidingnetwerk 3; of - een combinatie van kleppen in de bypassleiding 13 en een deel van de leiding 3 waarlangs koelmedium naar het backupkoelsysteem 3 toe- en/of afgevoerd kan worden.

Figuur 3 toont een voorkeurdragend gebruik van de koelinrichting Z volgens de uitvinding zoals hierboven beschreven en weergegeven in figuur 2,

Aan de inlaat 4 stroomt het koelmedium de koelinrichting 2 binnen op een temperatuur lager dan of gelijk aan 50°C, in dit geval 30°C,

17 BE2022/5518

Eerst wordt in het warmterecuperatiesysteem 6 warmte uit het koeimedium gerecupereerd op hoge temperatuur met behulp van de warmtepomp 7. In de warmtepomp 7 wordt achtereenvolgens - warmte van het koeimedium op de temperatuur van 30°C overgedragen naar het circulerend werkinasfluidum in de evaporator B; — het werxingsf{luidum samengeperst tot een noge temnperatuur van 70°C of hoger; en - warmte van het werkingsfiuidum op de hoge temperatuur overgedragen naar een coepassing die deze warmte nodig heeft, in de condensor 11.

Na recuperatie van warmte uit het koelmedium in het warmterecuperatiesysteem & zal het koelmedium zich cp een temperatuurniveau bevinden dat lager is dan de temperatuur van net koelmedium aan de inlaat 4, in dit geval een temperatuurniveau van 20°C,

Dit tenperatuurniveau bevindt zich onder het maximaal temperatuumiveau van 40°C of lager dat gewenst of benodiod is voor een efficiënte recuperatie van aïvalwarmte uit de compinrichting 1. Bijgevolg dient er zeen warmte onttrokken te worden uit het koelmedium in het backupkoelsysteem 9,

Het klepsysteem 14 in de bypassleiding 13 wordt daarom volledig opengezet zodanig dat het kcelmedium volledig langs de bypassleiding 13 stroomt en geen kcelmedium meer langs het backupkoelsysteem 3 stroomt,

Hierdoor gaat er geen warmte in het koeimedium cp een niet- nuttige wijze verloren naar de omgeving van de

18 BE2022/5518 koelinrichting 2 via het backupkoelsysteem 9 en is een terugverdienperiode van de koelinrichting 2 relatief kort in verhouding met reeds gekende Kkoelinrichtingen. Hiertoe dienen ook geen werkingsparameters van het hackupkoelsysteem 9 extern aan de leiding of het leidingenetwerk 3 aangepast te worden, zoals een debiet of initiële tTemperatuur van een koeljluidum waarmee het kvelmedium in het backupkoelsysteem 9 gekoeld wordt in een situatie waarin het koeimedium langs het backupkcelsysteem 9 geleid zou worden.

Figuur 4 toont in detail sen voorbeeld van sen pompinrichting lÌl voor het samenpersen van een gasstroom in een instaliatie volgens de uitvinding.

De gasstroom wordt in dit geval aangezogen uit sen omgeving van de installatie en samengeperst door middel van twee elementen 15a, 15b.

De weg van de gasstroom doorheen de pompinrichting 1 is in figuur 4 weergegeven door de stippellijn.

Bij het samenpersen van de gasstroom ontstaat conpressiewarmie waardoor de gasstroom opwarmt.

Om deze compressiewarmte te kunien recupereren is de pompinrichting 1, met betrekking tot de gasstroom, stroomafwaarts voorzien van een nakoeler 16,

Deze nakoeler 16 wordt doorstroomd door het koeimedium dat aangevoerd en afgevoerd wordt via een xoelieiding of

19 BE2022/5518 koelleidingnetwerk 17 waarvan de ingang aangesloten is op de uitlaat 5 van de leiding of het leidingnetwerk 3 van de koelinrichting 2 en de uitgang aangesloten is op de inlaat d van de Leiding of Het Leidingnetwerk 3 van de

Koelinrichting 2.

De compressiewarmte in de samengeperste gasstroom wordt bijgevolg als afvalwarmte gerecupereerd door warmteuitwisseling naar het koelmedium in de nakoeler 16, conpressiewarmte kan ook als afvalwarmte uit de gasstroom tussen de elementen 15a, 15b gerecupereerd worden in een tussenkoeler 18.

Deze Lussenkoeler 18 wordt eveneens doorstroomd door het koelmedium dat aangevoerd en afgevoerd wordt via de koelieiding of het koelieidingnetwerk 17, waarbij warmeteuitwisseling cptreedt van de gasstroom naar het koelmegium.

In git geval zijn de nakoeler 16 en tussenkoeler 18 geïntegreerd uitgevoerd, in die zin dat ze in eenzelfde warmtewisselaar door eenzelfde stroom van koelmedium worden doorstroomd,

Elk van de elementen 15a, 150 voor het samenpersen van de gasstroom in de pompinrichting 1 is in dit geval een olievrij element en voorzien van een koelmantel 19a, 19b welke door het koelmediun in de koelleiding of het koelleidingnetwerk 17 docrstroomd wordt,

20 BE2022/5518

Hierdoor kan een behuizing van de elementen 15a, 15b gekoeld worden en kan afvalwarmte in deze behuizing door het koelmedium gerecupereerd worden.

S Verder omvalt de pompinrichting 1 in dit geval een oliecircuit 20 met olie voor smering en/of koeling van bewegende onderdelen van de pompinrichting 1, zoals bijvoorbeeld lagers van de elementen 15a, 15b.

Het oliecircuit 20 is in figuur 4 weergegeven door middel van een streepjesliin.

Hierbij is het oliecircuit 20 voorzien van een oliekoeler 21. Deze oliekoeler 21 wordt eveneens doorstroomd door het koelmedium dat aangevcerd en afgevoerd wordt via de koelleiding of het kcelleidingnetwerk 17. Hierdoor kan afvalwarmte uit het oliecircuit 20 eveneens gerecupereerd worden,

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de uitvoeringsvormen beschreven bij wijze van voorbeeld en weergegeven in de tekeningen, maar een installatie voor het samenpersen van 2er gasstroom voorzien van een xoeiinrichting en het gebruik van dergelijke koelinrichting

Eunnen worden gerealiseerd in allerlei varianten zonder buiten het kader van de uitvinding zoals gedefinieerd in de conclusies te treden.

Claims

21 BE2022/5518 Conclusies,

1.- Een koelinrichting voor het recupereren van afvalwarmte uit een pompinrichting (1) voor het samenpersen van een gasstroom, omvattende - sen leiding of ieidingnetwerk (3) met - een inlaat (4) voor een koelmedium afkomstig uit de pompinrichtino {1}, welk koelmedium opgewarmd is door onttrekking van de afvalwarmte uit de pompinrichting {1}; en - een uitlaat (5) voor het terugvoeren van het xoelmedium naar en in de pompinrichting (1): - een warmterecuperatiesysteem {6} voor het recupereren van warmte uit het koelmedium op hoge temperatuur, waarbij het warmterecuperatiesysteem {6} een warmtepomp (7) omvat met een evaporator (8) waar warmte wordt uitgewisseld van het koelmedium naar een circulerend werkingsfluidum in de warmtepomp {7}; en - een backupkoelsysteem (3) voor het onttrekken van warmte uit het koelmedium op lage temperatuur, daardoor gekenmerkt dat de koelinmichting (2) een bypassleiding (13) met een klepsysteem {14} voor het minstens gedeeltelijk overbruggen van het backupkoelsysteem (9) omvat, waarbij het klepsysteem (14) geconfigureerd is om geregeld te worden naar een openingsstand waarvoor een temperatuur van het xoelmedium aan de uitlaat (5) lager is dan of gelijk is aan een maximaal gewenst temperatuurniveau.

22 BE2022/5518

2. Een installatie voor het samenpersen van een gasstroom voorzien van - een pompinrichting (1) voor het samenpersen van de dasstroom; en —- een koelinrichting {2} volgens conclusie 1 voor het recupereren van aïvalwarmte uit de pompinrichting (13. 3,- De installatie volgens conclusie 2, waarbij de pompinrichting {1} - gen element (15a, 155} voor het samenpersen van de gasstroom omvat; en - met betrekking tot de gasstroom, stroomaËÏwaarts van het element (15a, 150) een nakoeler (16) die geconfigureerd is om door het koelmedium doorstroomd te worden.

4. De installatie volgens conclusie 3, waarbij het element (15a, 15b} een olievrij element is en voorzien is van een koeimantel (19a, 19b} die geconfigureerd is om door het kceimedium doorstroomd te worden.

>. De installatie volgens één van de conclusies 2 tot À, waarbij de pompinrichting (13 - meerdere elementen (15a, 15b} voor het samenpersen van de gasstroom omvat, welke meerdere elementen (15a, 155) met betrekking tot de gasstroom in serie opgesteld zijn; en - met betrekking tot de gasstrcom, tussen de meerdere elementen (15a, 150) een tussenkoeler (18) omvat die geconfigureerd is om door het koelmedium doorstroomd te worden,

23 BE2022/5518

6.” De installatie voigens één van de conclusies 2 tot 5, waarbij de pompinrichting {1} een oliecircuit (20) met olie voor smering en/of koeling van bewegende componenten van de pompinrichting {1} omvat, waarbij het cliecircuit (22) een oliekoeler (21) onvat die geconfigureerd is om door het koelmedium doorstroomd te worden. 7,- De installatie volgens één van de conclusies 2 tot 6, waarbij de pompinrichting {1} een koeileiding of koelleidingnetwerk {17} voor het koelmedium omvat, en waarbij de installatie in de koelleiding of het koelleidingnetwerk (17) van de pompinrichting (1) of in de leiding of het leidingnetwerk {3} van de koelinrichting (2) sen temperatuurgeregelde kien Omvat, waarbij de temperatuurgeregelde kiep geconfiqureerd is om de temperatuur van het koelmedium aan de uitlaat (5) van de koelinrichting {2} naar een waarde tussen 20°C en 40°C te regelen, 8,- Een werkwijze voor het recupereren van afvalwarmte uit seen pompinrichting (13 voor het samenpersen van een gasstroom, waarbij de werkwijze volgende opeenvolgende stappen omvat: - het onttrekken van de afvalwarmte uit de pompinrichting {1} door middel van een koelmedium; - het leiden van het koelmedium naar en in een koelinrichting {2}; - het recupereren van warmte uit het kosimedium op hoge temperatuur met behuip een varmterscuperatiesysteem (6) in de kcelinrichting (2); en

24 BE2022/5518 - het terugvoeren van het koelmedium naar een uitlaat (5) van de koelinrichting (2) en in de pompinrichting (1), daardoor gekenmerkt dat minstens een deel van het koelmedium teruggevoerd wordt naar de uitlaat {5} zonder het onttrekken van warmte uit dit deel van het kcelmegium oo lage temperatuur met behulp van een backupkoelsysteem {9}, zolang een temperatuur van het koeimedium aan de uitlaat (5) lager dan of gelijk aan een maximaal gewenst temperatuurniveau is.

9. Een gebruik van een koelinrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het maximaal temperatuurniveau gelijk is aan of lager is dan 40°C, 10,- Het gebruik volgens conclusie 3 van de koelinrichting voigens conciusie 1, waarbij een maximale temperatuur van het werkingsfluïdum in de warmtepomp (7) hoger is dan 100°0, en bij voorkeur hoger is dan 120°C.

ll.- Het gebruik volgens conclusie 9 of 10 van de koelinrichting volgens conclusie 1, waarbij het koelmedium dat de koelinrichting {2} aan de inlaat {4} binnenstroomt, een temperatuur lager dan of gelljk aan 50°C heeft.