CH244684A - Heat recovery plant. - Google Patents

Heat recovery plant.

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CH244684A
CH244684A CH244684DA CH244684A CH 244684 A CH244684 A CH 244684A CH 244684D A CH244684D A CH 244684DA CH 244684 A CH244684 A CH 244684A
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CH
Switzerland
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heat
compressor
working medium
relaxed
heat recovery
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German (de)
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Studien Aktiengesel Technische
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Tech Studien Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/10Closed cycles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

  

      Wärmeverwer        tungsaulage.       Die Erfindung betrifft eine     Wärmever-          wertungsanlage,    in welcher mindestens der  grössere     Teil    eines     gasförmigen        Arbeitsmittels     einen Kreislauf beschreibt, wobei     dieser    Teil  durch äussere Wärmezufuhr erhitzt,

   in min  destens     einer        Turbine    unter äusserer Lei  stungsabgabe entspannt und     dann        in        minde-          stens    einem Verdichter wieder auf höheren  Druck gebracht wird, und ferner das Arbeits  mittel zwischen Entspannung und Verdich  tung an das Arbeitsmittel zwischen Verdich  tung und äusserer Wärmezufuhr in einem       Wärmcaustaus-cher        Wärme    abgibt und dem  entspannten     Arbeitsmittel    vor der Verdich  tung auf den     Enddruck    Abwärme nach     aussen     entzogen wird.  



  In     Wärmeverwertungrs.anlagen        dieser    Art  besteht das Bedürfnis, zu     gewissen    Zeiten  möglichst viel Kraft zu erzeugen und zu  andern Zeiten möglichst viel der von aussen  in die Anlage zugeführten Wärme zu Heiz  zwecken     auszunutzen,    wobei es im     letzteren     Falle auf die für     Kraftzwecke    zur Verfü  gung stehende Energiemenge weniger an-         kommt.    Um nun solchen     betrieblichen    Anfor  derungen genügen zu können,

   lässt sich in  einer     Wärmeverwertungsanlage    der oben um  schriebenen     Gattung    gemäss vorliegender Er  findung mit     Hilfe    von wahlweise einsetz  baren,     wärmeentziehenden        Medien    verschie  den hoher Temperatur das     Temperaturniveau,     bei weichem dem entspannten Arbeitsmittel  vor der Verdichtung auf den Enddruck Ab  wärme entzogen wird,

   in     Anpassung    an den       jeweiligen    äussern     Leistungsbedarf        bezw.    an  die     jeweils        geforderte    Temperatur     der    aufzu  heizenden, wärmeentziehenden Medien nach  oben     bezw.    unten verlegen.  



  Die Erfindung ist an Hand der Zeich  nung, die eine     beispielsweise    Ausführungs  form veranschaulicht, im nachfolgenden     er-          läutert.    Es zeigt:       Fig.    1 eine     Wärmeverwertungsanlage    in  vereinfachter     Darstellungsweise,    und       Fig.    2 und 3 zeigen in     Temperatur-Ent-          ropiediagrammen        Kreisprozesse,        in    denen  dem     Arbeitsmittel        Abwärme    auf verschieden  hohen     Temperaturniveaus    entzogen wird.

        In     Fig.    1 bezeichnet 1 den     Erhitzer    der       Wärmeverwertungsanlage,    in welcher als Ar  beitsmittel dienende Luft einen Kreislauf  durchläuft. Dieser Luft ist im Erhitzer 1  äussere     Wärme    zuzuführen, zu welchem  Zwecke sie ein im Brennraum des Erhitzers 1  angeordnetes Rohrsystem 2 durchströmt. Die  darin erhitzte Luft gelangt dann in eine     Tur-          birne    3, wo sie sich unter     Leistungsabgabe     entspannt.

   Die Turbine 3 treibt einen     drei-          gehäusigen    Verdichter 4, 5, 6 und einen       Generator    7 an; letzterer gibt Nutzleistung  an ein Netz 8 ab. Aus der Turbine 3 strömt  die     entspannte    Luft in einen     @Värmeaus-          tauscher    9, wo sie Wärme an die vom Hoch  druckteil 6 des     dreigehäusigen    Verdichters 4,  5, 6 kommende und nach dem Rohrsystem 2  strömende     Luft        abgibt.    Nach der Abgabe von  Wärme im     Wärmeaustauscher        ;

  >    gelangt die  Luft durch eine Leitung 11 über einen Vor  kühler 10 nach einer Zweigstelle 12, an wel  che die     Saugleitung    13 des     Niederdruckteils    4  des     erwähnten        Verdichters    angeschlossen ist.

    Die in diesem     Verdichterteil    4 verdichtete       s    Luft gelangt nach     einer    Zweigstelle 14 und  von hier durch eine Leitung 15 und einen       Zwischenkühler    16 nach     einer    Zweigstelle 17,

    an welche die     Saugleitung    18 des     Mittel-          druckteils    5 des     dreigehäusigen    Verdichters  3     angeschlossen        ist.    Die in diesem     Mitteldruck-          teil    5 weiter verdichtete Luft wird durch eine       Leitung    19 und     zwei    in Reihe geschaltete  Zwischenkühler 20, 21 hindurch nach einer  Zweigsteile 22 und von dieser aus durch eine       Leitzzng    23 in den     Verdichterhochdruckteil    6  gefördert.

   Von diesem     strömt    die     nun.    auf den       erforderlichen.    Enddruck verdichtete Luft  nach einer Zweigstelle 24     und    von hier  schliesslich durch die Leitung 25 und den       Wärmeaustauscher    9, wo sie, wie bereits er  wähnt, Wärme aufnimmt, in das     Rührsystem     2 des Erhitzers 1 zurück, womit der in     Fig.    2  im theoretischen     Temperatur-Entropiedia-          gramm        gezeigte        Kreisprozess    durchlaufen ist.

    In     diesem    Diagramm entsprechen die     Strecken          _AB    und<B>DE</B> dem     Wärmeaustausch    zwischen  den zwei Luftströmen im     Wärmeaustfauscher     9;

       die        Strecke        73C        entspricht    der Wärme-    zufuhr von aussen bei     konstantem    Druck im  R oh     r:system    2, die Strecke<I>CD</I> der     adiaba-          tischen        EYpa.nsion    der erhitzten Luft in der  Turbine 3, die     Strecke        EF    dem Entzug von  Abwärme im     Vorkühler    10, und schliesslich  entspricht der Linienzug F A der im Verdich  ter 4, 5,

   6 unter zweimaliger     Zw-ischenkülr-          lung    vor     sich    gehenden     a.diaba.tischen    Ver  dichtung der Luft. Wie diesem     Dia--ramm    zu  entnehmen ist, erfolgt der Entzug von     Ab-          ,värme    im     Vorkühler    10 und von weiterer  Wärme in den Zwischenkühlern 16, 20, 21,       bezo-,en    auf die den Kreislauf beschreibende  Luft, auf einem Temperaturniveau, dessen  Grenzen zwischen     etwa    25 und 85  C liegen.

         C?m    einen solchen     'NVärnreentzug    zu ermög  lichen, ist dem     Vorkühler    10 ein Leitungs  system 26 mit einstellbaren Absperrschiebern       \?    7 und denn ersten     Zwischenkühler    16 ein       Leitungssystem    28 mit     Absperrschiebern    29  zugeordnet.

   Von den in Reihe     geschalteten          Zwischenkühlern    ?0 und ?1 ist dem     ersten     ein Leitungssystem 30 mit     Absperrschiebern     31 und. dein zweiten     ein        Leitungssystem    32  mit     Absperrschiebern    33 zugeordnet.

   Da bei  den Betriebsverhältnissen nach Diagramm     2?     die in den     Vorkühler    10 und den ersten Zwi  schenkühler 16 gelangende Luft eine Tem  peratur von etwa 85  C hat und darin auf  etwa 25  C abzukühlen ist, so werden die  Leitungssysteme 26 und 28 bei offenen Schie  bern 27     bezw.    29 mit Kühlwasser von etwa  15  C gespeist, das dann in diesen Systemen  auf etwa, 70  C erwärmt wird.

   Das Leitungs  system 30 des ersten der zwei in Reihe ge  schalteten Zwischenkühler 20, 21 wird bei  offenen Schiebern 31 mit     Rücklaufwasser     von     etwa,    50  C     einer    Deckenheizung gespeist,  wobei dieses Wasser beim Durchfliessen des       Zwischenkühlers    20 auf etwa 60  C aufge  heizt wird.

   Das dem andern     ZSvischenkühler     21 zugeordnete     Leitungssystem    32     wird    da  gegen bei offenen Schiebern 33 mit Kühl  wasser von etwa.     15         C    gespeist, das beim  Durchfliessen     dieses        Zwischenkühlers    auf  etwa. 40  C     erwärmt    wird.  



  Die beschriebene     Wäazneverw        ertungsan-          lage    weist im weiteren     einen        dreigehäusigen              Zusatzverdichter    34, 35, 36 auf, der von       einem    an das Netz 8 angeschlossenen Motor  3 7     angetrieben    werden kann.

   Von diesem Zu  satzverdichter ist die     Saugleitung    38 des  5     Niederdruckteils    34, in die ein     Absperrschie-          ber    39     eingebaut    ist, an die weiter oben er  wähnte Zweigstelle 12     angeschlossen,    und die  Druckleitung 40 dieses     Verdichterteils    34, in  die ein     Absperrschieber    41 eingebaut ist, ist  an die erwähnte     Zweigstelle    14 angeschlossen.

    Der     Mitteldruckteil    35 des     Zusatzverdichters     ist seinerseits     saugseitig    durch eine Leitung  42, in die     ein    Absperrschieber 43 eingebaut  ist., an die Zweigstelle 17 und     druckseitig     durch     eine        Leitung    44, in die ein Absperr  schieber 45 eingebaut ist, an der Stelle 46  an die     _    schon     erwähnte    Leitung 19 ange  schlossen.

   Schliesslich     ist    der Hochdruckteil  36 des Zusatzverdichters     saugseitig    durch       i    eine Leitung 47 mit     eingebautem,    einstell  barem     Absperrschieber    48 an die     Zweigstelle     22 und     druckseitig    durch die Leitung 49 mit       eingebautem,        einstellbarem    Absperrschieber  50 an die Zweigstelle 24 angeschlossen.  



  > Dem     Vorkühlen    10     ist        ein    zweites Lei  tungssystem 51 mit einstellbaren Absperr  schiebern 52 zugeordnet; gleichfalls ist dem  ersten     Zwischenkühler    16 ein Leitungssystem  53 mit einstellbaren Absperrschiebern 54.,  ferner dem Zwischenkühler 20 ein     Leitungs-          system    55 mit einstellbaren 'Absperrschiebern       .56    und     schliesslich    dem Zwischenkühler 21  ein     Leitungssystem    57     mit    einstellbaren Ab  sperrschiebern 58 zugeordnet.  



  Wird die     beschriebene    Anlage so     betrie-          ben,    dass darin die dem Diagramm der     Fig.    2  entsprechenden Verhältnisse     herrschen,    so  wird dem Motor 37 kein Strom zugeführt und  die Schieber 39, 41, 43, 45, 48 und 50 sind  in die Schliesslage     eingestellt,    so dass der  Zusatzverdichter 34, 35, 36     stillsteht.     



  Soll zu irgend einem Zeitpunkte von der  Wärme, die von     aussen        in    die Anlage einge  führt wird, weniger zur Erzeugung von       s    Kraft und dafür mehr für Heizzwecke ausge  nützt werden, das     heisst    sollen in der Anlage  die Verhältnisse nach Diagramm gemäss     Fig.    3  hergestellt werden, so lässt sich das durch    Einsetzen der wärmeentziehenden     Medien,     welche die     Leitungssysteme    51, 53, 55     und     57 zu. durchströmen     haben,    erreichen.

   Hier  für sind die Schieber 27, 29, 31     und    33 zu  schliessen, ferner die Schieber 52, 54, 56, 58  und die Schieber 39, 41, 43, 45, 48, 50 zu  öffnen. Die den     Kreislauf    als     Arbeitsmittel     durchlaufende Luft tritt dann,     wie    dem Dia  gramm der     Fig.    3 zu     entnehmen        ist,    mit einer  Temperatur von etwa l70  C in den Vor  kühler 10 ein, und durch das     Leitungssystem     51 wird als     wärmeentziehendes    Medium z. B.

         Rücklaufwasser        einer        Radiatarenheizung    ge  fördert, das dabei z. B. von 70 auf<B>90'</B> C auf  geheizt, während die Luft auf etwa<B>1220'</B> ab  gekühlt wird. Durch     das    dem ersten Zwi  schenkühler 16 zugeordnete     Leitungssystem     53 wird jetzt als     wärmeentziehendes        Medium     ebenfalls     Rücklaufwasser    einer     Radiatoren-          heizung        geleitet,    das mit etwa<B>70'</B> C in das  System 53     ein-    und mit etwa 90  C     aus    dem  selben austritt,

   wobei die Luft in diesem       Zwischenkühler    16     gleichfalls    von etwa  170 auf 120  C abgekühlt wird. Im     Zwischen-          kühler    20     wird    die Luft, die mit z. B.  <B>170'</B> C eintritt, dagegen mit Hilfe von Rück  laufwasser einer     Heisswasserleitung    auf etwa.  140' C abgekühlt. Dabei kann das wärmeent  ziehende     Heisswasser    in dem     Eintrittstrans     des Leitungssystems 55 eine Temperatur von  z. B.<B>100'</B> C und im Austrittstrans eine  solche von z. B. 140' C haben. Im letzten       Zwischenktihler    21 wird die Luft von z. B.

    140 auf 120' C abgekühlt, wobei der Wärme  entzug     ebenfalls    durch     Rücklaufwass        ier        einer          Radiatorenheizungerfolgen    kann, das dabei  z. B. mit     70     C in das Heizsystem 57 ein- und  mit z. B.<B>90'C</B> aus demselben austreten kann.  



  Wenn in der Anlage     die    Verhältnisse nach       Fig.    3 herrschen, so erfolgt somit der Entzug  von Wärme in den Teilen 10, 16, 20 und 21  auf einem höheren Temperaturniveau als im  Falle, wo die Anlage nach dem Diagramm  gemäss     Fig.    ?     betrieben    wird.

   Die im Kreis  lauf umlaufende Luftmenge     ist    in beiden  Fällen jedoch dieselbe, nur ist beim     Arbeiten     nach Diagramm gemäss     Fig.    3 die Temperatur  an den Zweigstellen 12,<B>17</B>     und    22 um etwa           100'C    höher als im andern     halle.        Wären     keine     besonderen    Vorkehrungen getroffen, so  hätte der     dreigehäusige    Verdichter 4, 5,

   6 im  letzteren     .halle    ein     grösseres    Volumen zu       s    fördern als beim     Wärmeentzug    auf einem  tieferen     Temperaturniveau,    so dass er nicht:  mehr in seinem     giinstigsten    Betriebspunkt  laufen würde.

   Um dem Rechnung zu tragen,  ist der erwähnte     dreigehäusige        Zusatzver-          D    dichter 34, 35, 36 vorgesehen, der sich nach  Öffnen der     Absperrschieber    39, 41,     :-1-3,    45,  48 und 50 parallel zum Hauptverdichter     =I,     5, 6 schalten lässt und dann die Verdichtung  eines Teils des grösseren Volumens     übernimmt,     s so dass der Hauptverdichter auch bei dem  grösseren     Total-Ansaugevolumen        gleichv-ohl    in  seinem     günstigsten    Betriebspunkt     arbeitet.     



  Werden besondere     Einrichtungen    vorge  sehen, welche den Zusatzverdichter 34, 35, 36  9 mit veränderlicher Drehzahl anzutreiben ge  statten, so lässt sich     mit    Hilfe dieses Zusatz  verdichters erreichen, dass bei verschiedenen  Niveaus., bei denen der Luft Abwärme ent  zogen wird, der     Hauptverdichter        jeweils    in  s seinem günstigsten Betriebspunkt arbeitet. Je  nach der Höhe des betreffenden Niveaus fällt  die in der Anlage erzeugte Nutzleistung,  welche nach aussen abgegeben wird, verschie  den gross aus.  



  In der     beschriebenen        Wärmeverwertungs-          anlage    lässt sich somit mit Hilfe der wahl  weise ein- und ausschaltbaren Leitungs  systeme 26, 28, 30, 32     bezw.    51, 53, 55  und 57.

   durch die sich wärmeentziehende  5 Medien verschiedener Temperatur fördern       lassen,    das Temperaturniveau, bei welchem  der entspannten Luft vor der Verdichtung  auf den Enddruck Abwärme entzogen wird,       in    Anpassung an den jeweiligen äussern       Leistungsbedarf        bezw.    an die jeweils gefor  derte Temperatur der aufzuheizenden, wärme  entziehenden     Medien    nach oben     bezw.    unten  verlegen.  



  Unter Umständen kann dem Arbeitsmittel  c nur     Abwärme    vor dem     Eintritt    des Arbeits  mittels in den Verdichter entzogen werden,  so dass die Verdichtung ohne Zwischenküh  lung vor sich gehen     kann.        Dein    Verdichter         (rönnen        dann    zwei in bezug auf die     Strö-          niungsrichtung    des     entspannten    Arbeits  mittels in Reihe geschaltete     Abwärmeaus-          tauscher,    die als. Kühler     wirken,    vorgeschal  tet sein.

   Dabei kann die     Ano.rdnun-;    so ge  troffen sein, dass sich der zuerst vom     wärme-          ab-ebenden        1Iediuni    durchströmte     Abwärme-          austauscher        v-ahhreise    an eine Tieftempera  tur-     bez-,v.        Hochtemperatur-Heizung    und der  zweite dieser     Wärmeaustauscher    wahlweise  an eine Kühlwasserleitung     bezw.    an eine       Tieftemperatur-Heizimg    anschliessen lassen.  



       (ranz    allgemein lässt sieh sagen, dass sich  die     Abwärnne.        welche    bei hohem Temperatur  niveau dem entspannten Arbeitsmittel ent  zogen wird, zu     Heizzweclren    ausnutzen lässt,  während sich die bei tiefem Temperatur  niveau zu entziehende Abwärme durch Kühl  wasser abführen     lä.sst.     



  Was für ein gasförmiges Arbeitsmittel  den     Kreislauf    durchströmt, spielt für die An  wendung der Erfindung     beine    Rolle.. So     lä,sst     sich an Stelle von Luft auch Helium, ein  Heliumgemisch, Kohlensäure,     Stichstoff        und     dergleichen als     Arbeitsmittel    verwenden.



      Heat recovery system. The invention relates to a heat recovery system in which at least the greater part of a gaseous working medium describes a circuit, this part being heated by an external supply of heat,

   is expanded in at least one turbine with external power output and then brought back to higher pressure in at least one compressor, and furthermore the working medium between expansion and compression to the working medium between compression and external heat supply in a heat exchanger releases and waste heat is withdrawn to the outside from the relaxed working fluid before compression to the final pressure.



  In heat recovery systems of this type, there is a need to generate as much power as possible at certain times and at other times to use as much as possible of the heat supplied from the outside into the system for heating purposes, in the latter case using the heat available for power purposes Less energy arrives. In order to be able to meet such operational requirements,

   In a heat recovery plant of the type described above, according to the present invention, with the help of heat-extracting media that can be used optionally, the temperature level at which heat is extracted from the relaxed working medium before compression to the final pressure,

   in adaptation to the respective external power requirement respectively. to the respectively required temperature of the heat-extracting media to be heated up respectively. laid down.



  The invention is explained below with reference to the drawing, which illustrates an example of execution form. It shows: FIG. 1 a heat recovery system in a simplified representation, and FIGS. 2 and 3 show, in temperature-entropy diagrams, cycle processes in which waste heat is extracted from the working medium at different temperature levels.

        In Fig. 1, 1 denotes the heater of the heat recovery plant, in which air serving as Ar processing medium runs through a cycle. This air is to be supplied with external heat in the heater 1, for which purpose it flows through a pipe system 2 arranged in the combustion chamber of the heater 1. The air heated in it then reaches a door 3, where it relaxes while giving off power.

   The turbine 3 drives a three-casing compressor 4, 5, 6 and a generator 7; the latter delivers useful power to a network 8. The relaxed air flows from the turbine 3 into a heat exchanger 9, where it gives off heat to the air coming from the high pressure part 6 of the three-housing compressor 4, 5, 6 and flowing to the pipe system 2. After the release of heat in the heat exchanger;

  > The air passes through a line 11 via a front cooler 10 to a branch 12 to which the suction line 13 of the low-pressure part 4 of the compressor mentioned is connected.

    The air compressed in this compressor part 4 reaches a branch 14 and from here through a line 15 and an intermediate cooler 16 to a branch 17,

    to which the suction line 18 of the medium-pressure part 5 of the three-housing compressor 3 is connected. The air further compressed in this medium-pressure part 5 is conveyed through a line 19 and two intercoolers 20, 21 connected in series to a branch part 22 and from there through a duct 23 into the high-pressure compressor part 6.

   From this it now flows. on the required. Final pressure compressed air after a branch 24 and from here finally through the line 25 and the heat exchanger 9, where it, as he already mentioned, absorbs heat, back into the stirring system 2 of the heater 1, whereby the theoretical temperature in FIG. Entropy diagram has been run through.

    In this diagram, the distances _AB and <B> DE </B> correspond to the heat exchange between the two air flows in the heat exchanger 9;

       the path 73C corresponds to the heat supply from the outside at constant pressure in the pipe: system 2, the path <I> CD </I> the adiabatic EYpa.nsion of the heated air in the turbine 3, the path EF dem Removal of waste heat in the pre-cooler 10, and finally the line FA corresponds to that in the compressor 4, 5,

   6 a.diaba.tic compression of the air that takes place twice in between. As can be seen from this diagram, the removal of waste heat in the pre-cooler 10 and of further heat in the intercoolers 16, 20, 21, based on the air describing the circuit, takes place at a temperature level of Limits are between about 25 and 85 C.

         To enable such a withdrawal of heat, the pre-cooler 10 is equipped with a pipe system 26 with adjustable gate valves. 7 and the first intercooler 16 is assigned a line system 28 with gate valves 29.

   Of the intercoolers? 0 and? 1 connected in series, the first is a line system 30 with gate valves 31 and. the second is assigned a line system 32 with gate valves 33.

   Since with the operating conditions according to diagram 2? the air coming into the pre-cooler 10 and the first intermediate cooler 16 has a temperature of about 85 C and is to be cooled down to about 25 C, so the line systems 26 and 28 with open slides 27 bezw. 29 is fed with cooling water of around 15 C, which is then heated to around .70 C in these systems.

   The line system 30 of the first of the two series-connected intercoolers 20, 21 is fed with open slides 31 with return water of about .50 C from a ceiling heater, this water being heated to about 60 C as it flows through the intercooler 20.

   The line system 32 assigned to the other ZSvischenkühler 21 is there against with open slides 33 with cooling water of about. 15 C fed, when flowing through this intercooler to about. 40 C is heated.



  The described Wäazneverw output system also has a three-housing additional compressor 34, 35, 36, which can be driven by a motor 37 connected to the network 8.

   Of this additional compressor, the suction line 38 of the 5 low pressure part 34, in which a gate valve 39 is installed, is connected to the branch 12 mentioned above, and the pressure line 40 of this compressor part 34, in which a gate valve 41 is installed connected to the branch 14 mentioned.

    The medium-pressure part 35 of the additional compressor is in turn on the suction side through a line 42 in which a gate valve 43 is installed., To the branch 17 and on the pressure side through a line 44 in which a gate valve 45 is installed, at the point 46 to the _ already mentioned line 19 is connected.

   Finally, the high-pressure part 36 of the additional compressor is connected to the branch 22 on the suction side through a line 47 with a built-in adjustable shut-off valve 48 and on the pressure side through the line 49 with a built-in adjustable shut-off valve 50 to the branch 24.



  > The pre-cooling 10 is a second Lei processing system 51 with adjustable shut-off valves 52 assigned; Likewise, the first intercooler 16 is assigned a line system 53 with adjustable gate valves 54, the intercooler 20 is assigned a line system 55 with adjustable gate valves 56 and finally the intercooler 21 is assigned a line system 57 with adjustable gate valves 58.



  If the system described is operated in such a way that the conditions corresponding to the diagram in FIG. 2 prevail, no current is supplied to the motor 37 and the slides 39, 41, 43, 45, 48 and 50 are set in the closed position, so that the additional compressor 34, 35, 36 is at a standstill.



  If at any point in time the heat that is introduced into the system from outside is to be used less for generating power and more for heating purposes, that is, the conditions according to the diagram according to FIG. 3 are to be established in the system This can be done by inserting the heat-extracting media, which the line systems 51, 53, 55 and 57 allow. have flowed through, reach.

   For this purpose, the sliders 27, 29, 31 and 33 are to be closed, and the sliders 52, 54, 56, 58 and the sliders 39, 41, 43, 45, 48, 50 are to be opened. The air flowing through the circuit as the working medium then occurs, as can be seen from the diagram in FIG. 3, at a temperature of about 170 ° C. in the front cooler 10, and through the line system 51 is used as a heat-extracting medium such. B.

         Return water of a radiator heating promotes ge that z. B. from 70 to <B> 90 '</B> C, while the air is cooled to about <B> 1220' </B>. Return water from a radiator heating system is now also passed through the line system 53 assigned to the first intermediate cooler 16 as a heat-extracting medium, which enters the system 53 at about 70 ° C and from the same at about 90 ° C exit,

   the air in this intercooler 16 is likewise cooled from about 170 to 120.degree. In the intermediate cooler 20, the air, which with z. B. <B> 170 '</B> C occurs, on the other hand with the help of return water from a hot water pipe to about. 140 ° C cooled. Here, the heat-drawing hot water in the inlet trans of the line system 55 can have a temperature of z. B. <B> 100 '</B> C and in the exit trans one of z. B. 140 'C. In the last Zwischenktihler 21, the air of z. B.

    140 cooled to 120 'C, the heat can also be removed by Rücklaufwass ier a radiator heater, which z. B. with 70 C in the heating system 57 and with z. B. <B> 90'C </B> can emerge from the same.



  If the conditions according to FIG. 3 prevail in the system, the extraction of heat in parts 10, 16, 20 and 21 takes place at a higher temperature level than in the case where the system according to the diagram according to FIG. is operated.

   However, the amount of air circulating in the circuit is the same in both cases, only when working according to the diagram according to FIG. 3 the temperature at the branches 12, 17 and 22 is about 100 ° C higher than in the other hall . If no special precautions were taken, the three-casing compressor 4, 5,

   6 to convey a larger volume in the latter hall than with heat extraction at a lower temperature level, so that it would no longer run at its most favorable operating point.

   In order to take this into account, the aforementioned three-housing additional compressor 34, 35, 36 is provided which, after opening the gate valve 39, 41,: -1-3, 45, 48 and 50, is parallel to the main compressor = 1, 5, 6 can be switched and then takes over the compression of part of the larger volume, so that the main compressor also works equally well at its most favorable operating point with the larger total intake volume.



  If special facilities are provided that drive the additional compressor 34, 35, 36 9 ge at a variable speed, this additional compressor can be used to ensure that the main compressor in each case at different levels at which the air waste heat is extracted works at its most favorable operating point. Depending on the level of the level in question, the useful power generated in the system, which is output to the outside, varies in size.



  In the heat recovery system described, with the help of the line systems 26, 28, 30, 32 and / or. 51, 53, 55 and 57.

   through which heat-extracting media of different temperatures can be promoted, the temperature level at which waste heat is extracted from the relaxed air prior to compression to the final pressure, in adaptation to the respective external power requirement respectively. to the respectively required temperature of the heat-extracting media to be heated up respectively. laid down.



  Under certain circumstances, only waste heat can be extracted from the working medium c before the working medium enters the compressor, so that the compression can take place without intermediate cooling. Your compressor (with regard to the flow direction of the relaxed work can then be connected upstream by means of exhaust heat exchangers connected in series, which act as coolers.

   The ano.rdnun-; be affected in such a way that the waste heat exchanger v-ahhreise, through which the heat-releasing 1Iediuni flows first, reaches a low tem- perature or v. High-temperature heating and the second of these heat exchangers either to a cooling water line BEZW. can be connected to a low-temperature heater.



       (In general, it can be said that the waste heat, which is withdrawn from the relaxed working medium at a high temperature level, can be used for heating purposes, while the waste heat to be extracted at a low temperature level can be dissipated by cooling water.



  What kind of gaseous working medium flows through the circuit plays a role in the application of the invention. Thus, instead of air, helium, a helium mixture, carbon dioxide, nitrogen and the like can also be used as working medium.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Wä.rmeverwertun@@@anlage, in welcher min destens der grössere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittels einen Kreislauf beschreibt, wobei dieser Teil durch äussere Wärmezufuhr erhitzt, in mindestens einer Turbine unter äusserer Leistnng:: PATENT CLAIM: Wä.rmeverwertun @@@ plant in which at least the greater part of a gaseous working medium describes a cycle, whereby this part is heated by external heat supply, in at least one turbine with external power: abgahe entspannt und dann in mindestens einem Verdichter wieder auf höheren Druck ",ebi-acht wird, und ferner das Arbeitsmittel zwischen Entspannung und Verdichtung an das Arbeitsmittel zwischen Verdichtung und äusserer Wärmezufuhr in einem jVä.rmcausta.uscher -Wärme abgibt und dem entspannten Arbeitsmittel vor der Ver dichtung auf den Enddruch Abwärme nach aussen entzogen wird, dadurch gekennzeich net, dass sich mit Hilfe von vra.hlweise ein setzbaren, wärmeentziehenden 1Iedien von verschieden hoher Temperatur das Tempera turniveau, Abgahe relaxed and then in at least one compressor again to higher pressure ", ebi-eight is, and furthermore the working medium between relaxation and compression to the working medium between compression and external heat supply in a jVä.rmcausta.uscher -heat gives off and the relaxed working medium the compression to the end pressure is extracted to the outside, characterized in that with the help of optionally a settable, heat-extracting media of different high temperatures the temperature level, hei welchem dem entspannten Ar beitsmittel vor der Verdichtung auf den End druck Abwärme entzogen wird, in Anpas- sung an den jeweiligen äussern Leistungsbe- darf bezw. an die jeweils geforderte Tempe ratur der aufzuheizenden, wärmeentziehen den Medien nach oben bezw. unten verlegen lässt. in which waste heat is withdrawn from the relaxed work equipment before compression to the final pressure, in adaptation to the respective external performance requirement or. to the respectively required tempe temperature to be heated, heat extract the media upwards respectively. can be laid down. UNTERAN SPRüCHE 1. Wärmeverwertungsanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich zu dem stets in Betrieb befindlichen Ver dichter der Anlage bei Verlegung des Tem peraturniveaus, bei welchem dem entspannten Arbeitsmittel Abwärme entzogen wird, nach oben ein Zusatzverdichter parallel schalten lässt. SUBSTITUTE DISCLAIMERS 1. Heat recovery system according to patent claim, characterized in that an additional compressor can be connected upwards in parallel to the compressor of the system, which is always in operation, when the temperature level at which the relaxed working fluid is extracted is relocated. 2. Wärmeverwertungsanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zusatzverdichter durch einen Elektro motor mit veränderlicher Drehzahl antreiben lässt.. 3. Wärmeverwertungsanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Entzug der Abwärme in zwei in bezug auf die Strömungsrichtung des entspannten Ar beitsmittels in Reihe geschalteten Abwärme- austauschern erfolgt. 2. Heat recovery system according to patent claim, characterized in that the additional compressor can be driven by an electric motor with variable speed .. 3. Heat recovery system according to patent claim, characterized in that the extraction of waste heat in two with respect to the flow direction of the relaxed Ar takes place by means of waste heat exchangers connected in series. 4. Wärmeverwertungsanlage nach Patent- anspruch und Unteranspruch 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass sich der zuerst vom wärme abgebenden Medium durchströmte Abwärme- austauscher wahlweise an eine Tieftempera tur- bezw. Hoehtemperatur-Heizung und der zweite Abwärmeaustauscher wahlweise an eine Kühlwasserleitung bezw. 4. Heat recovery plant according to patent claim and dependent claim 3, characterized in that the waste heat exchanger through which the heat-emitting medium first flows is optionally to a low temperature or a low temperature. High-temperature heating and the second waste heat exchanger optionally to a cooling water line respectively. an eine Tief temperatur-Heizung anschliessen lässt. 5. Wärmeverwertungsanlage nach Patent- ansprach, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme, welche bei hohem Temperatur niveau dem entspannten Arbeitsmittel ent- zogen wird, zu Ifeizzwecken ausgenützt wird, während die bei tiefem Temperaturniveau entzogene Abwärme durch Kühlwasser weg geführt wird. can be connected to a low temperature heater. 5. Heat recovery system according to patent address, characterized in that the waste heat, which is withdrawn from the relaxed working medium at a high temperature level, is used for purposes, while the waste heat extracted at a low temperature level is carried away by cooling water. 6. Wärmeverwertungsanlage nach Patent- anspruch, bei weleher der Verdichter mehr- gehäusig ausgebildet, ferner demselben ein Vorkühler vorgeschaltet und zwischen je zwei Verdichtergehäusen mindestens ein Zwi schenkühIer vorgesehen ist, dadurch gekenn zeichnet, dass dem Vorkühler und jedem Zwischenkühler je zwei ein- und aus, 6. Heat recovery system according to patent claim, in which the compressor has a multi-housing design, a precooler connected upstream and at least one intercooler is provided between each two compressor housings, characterized in that the precooler and each intercooler have two on and off , sehalt- bare Leitungssysteme für den Durchlass von wärmeentziehenden Medien verschiedener Temperatur zugeordnet sind und das eine dieser Leitungssysteme beim Wärmeentzug auf tiefem und das andere beim Wärmeent zug auf hohem Temperaturniveau einschalt bar ist. Permanent line systems for the passage of heat-extracting media of different temperatures are assigned and one of these line systems can be switched on for heat extraction at a low temperature level and the other for heat extraction at a high temperature level. 7. Wärmeverwertangsanlage nach Patent anspruch und Unteranspruch 6, bei welcher der Verdichter dreigehäusig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mittel- und Hochdrucktenl des Verdichters zwei in bezug auf die Strömungsrichtung des zu verdichtenden Arbeitsmittels in Reihe ge schaltete Zwischenkühler vorgesehen sind, 7. Heat recovery system according to patent claim and dependent claim 6, in which the compressor is designed with three housings, characterized in that two intercoolers connected in series with respect to the direction of flow of the working medium to be compressed are provided between the middle and high pressure parts of the compressor, und dass sich die zwei Leitungssysteme für den Durchla ss wärmeentziehender Medien, welche dem einen dieser Zwischenkühler zu geordnet sind, wahlweise an eine Deckenhei- zung bezw. Heisswasserleitung und die zwei Leitungssysteme, welche dem andern Zwi- schenkühler zugeordnet sind, and that the two line systems for the passage of heat-extracting media, which are assigned to one of these intercoolers, optionally to a ceiling heater or respectively. Hot water pipe and the two pipe systems that are assigned to the other intermediate cooler, wahlweisse an eine Kühlwasserleitung bezw. Radiatoren- heizung anschliessen lassen. Aktiengesellschaft für technische Studien. optionally to a cooling water line respectively. Connect the radiator heating. Joint stock company for technical studies.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0208162A1 (en) * 1985-06-21 1987-01-14 General Electric Company Air cycle thermodynamic conversion system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0208162A1 (en) * 1985-06-21 1987-01-14 General Electric Company Air cycle thermodynamic conversion system

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