CH645179A5

CH645179A5 - Method for extracting heat from an aqueous base medium

Info

Publication number: CH645179A5
Application number: CH391880A
Authority: CH
Inventors: Harald Hantelmann
Original assignee: Escher Wyss Ag
Priority date: 1980-05-20
Filing date: 1980-05-20
Publication date: 1984-09-14
Also published as: IT1135839B; IT8121772A0; FR2483047B1; CA1158231A; FR2483047A1; JPS5716791A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmeentnahme 40 men, dass der in jeder Entspannungsstufe gewonnene, entste-aus einem wässrigen Trägermedium durch seine Entspannung hende Dampf abgezogen wird, und zwar so, dass die einzel-bei thermischer Verwertung bzw. Aufwertung des dabei ent- nen, in den einzelnen Entspannungsstufen 1,2,3,4 und 5 gestehenden Dampfes. wonnenen Dämpfe in parallel zueinander angeordneten Lei-

Aus Energieausnützungs- und auch aus Umweltschutz- tungen 15,16,17,18 und 19 aus den betreffenden Entspangründen ist man immer mehr dazu geführt, jeden, auch relativ 45 nungsstufen zu einer thermischen Verwertung, bzw. Aufwerkleinen thermischen Verlust, bzw. jede thermische Umweltbe- tung geführt werden und dieser unterzogen werden. Die ther-lastung möglichst zu vermeiden. Dazu bieten sich bekannte mische Verwertung der entzogenen Wärme aus der letzten technische Lösungen an, z.B. Wärmeentnahme aus einem Entspannungsstufe 5 geschieht in einem Kondensator 20, wo-Trägermedium am Schluss eines Prozesses, die sogenannte bei ein Kühlwasser 21 auf ein Warmwasser 22 aufbereitet Wärmerückgewinnung. Solche Vorkehrungen sind jedoch 50 wird. Für ein notwendiges Vakuum im Rohrenraum des mit Einrichtungs- bzw. Betriebskosten verbunden, und so Kondensators 20 sorgt eine Vakuumpumpe 23, welche in die wird es danach gesucht, bei solchen Verfahren einen wirt- Atmosphäre mündet.

schaftlichen Miteffekt zu erzielen, um die damit verursachten Die in den höheren Entspannungsstufen 1,2,3 und 4 ge-Kosten mindestens teilweise zu tilgen. wonnenen Dämpfe werden einer thermischen Aufwertung

Es ist als wirtschaftlich bekannt, bei Entspannung eines 55 durch Thermokompression unterzogen: Die Dämpfe werden Mediums die Wärme der entstehenden Dämpfe damit zu nut- in parallel zugeordneten Thermokompressoren 24 und 25 an-zen, dass man mit dem Dampf nachfolgend direkt oder über gesaugt und komprimiert. Der jeweils nach der Thermokom-eine zwischengeschaltete Thermokompression einen Verbrau- pression eine höhere Temperatur aufweisende Dampf wird eicher beheizt. ner gemeinsamen Dampfschiene zugeleitet, die hier mit einem

Jedoch bei Entspannung von Trägermedien niedrigerer 60 Dampfbehälter 26 gegeben ist. Der Dampf wird aus dem Temperaturen, insbesondere unterhalb ihres Siedepunktes, Dampbehälter 26 mit einer Leitung 27 in ein Dampfververursachen die anwachsenden Volumina der Dämpfe appa- brauchsnetz geliefert.

rative Abmessungsschwierigkeiten, welche die Wirtschaftlich- Die hier angewandten Thermokompressoren weisen je-keit solcher Verfahren schwer beeinträchtigen. _ weils entsprechend ausgelegte Arbeitsräume zur Aufnahme

Ès ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung zu finden, es der verschiedenen Volumina der aus den einzelnen Entspan-Verfahren der eingangsbeschriebenen Art, insbesondere bei nungsstufen kommenden Dämpfe. Sie sind auch so ausgelegt, vorliegenden Temperaturen eines Trägermediums unterhalb dass die komprimierten Dämpfe ca. eine gleiche Temperatur seines Siedepunktes wirtschaftlich zu gestalten. Eine weitere aufweisen. Es ist auch möglich, dass diese hier zwei Thermo-

kompressoren zu einer Tandemaschine vereinigt werden könnten, was energetisch selbstverständlich noch wirtschaftlicher würde. Aber es sind diesbezüglich auch weitere Kombinationen vorstellbar: Jeder Dampfstrang 15,16,17 und 18 könnte unabhängig von anderen einer thermischen Verwertung, bzw. Aufwertung für sich unterzogen werden. Die Ausgangstemperaturen der thermokomprimierten Dämpfe könnten verschieden sein. Einige Stränge könnten thermokompri-miert werden, andere nur gegebenenfalls über eine Vakuumpumpe zu irgendeinem Thermoverbraucher zugeführt werden und anderes mehr.

Der nach diesem Ausführungsbeispiel verfügbare Heizdampf ist ein reiner Wasserdampf. Das hier vorhandene Trägermedium ist nämlich ein vorgereinigtes Kesselspeisewasser, welches durch eine Leitung 28 in den Sammelbehälter 14 zugespeist wird. Das Kesselspeisewasser wird in dem System im Kreislauf über eine Wärmeaufnahmestelle und durch die Entspannungsstufen geführt. Das entspannte Trägermedium, das Kesselspeisewasser nach der Wärmeentnahme, gelangt zurück in den Sammelbehälter 14, wohin auch das Kondensat aus dem Wärmeaustauscher 20 über Leitung 33 hingeführt wird. Es ist zweckmässig, das Trägermedium vor der Wärmeaufnahme noch abzukühlen: Das Medium wird von einer Pumpe 29 und Leitung 30 durch einen Kühler 31 geführt. Die Wärmeentnahme hier geschieht im indirekten Wärmeaustausch mit Kühlwasser, welches aus der gemeinsamen Kühlwasserleitung 21 durch Leitung 21' zum Kühler 31 geführt wird. Das erwärmte Wasser fliesst vom Kühler 31 zurück über Leitung 32 in in die Warmwassersammelleitung 22.

Nach dieser zweckmässigen Abkühlung wird das Trägermedium zur Wärmeaufnahme in Serie geschaltete Wärmeaustauscher 35,36 und 37 über Leitung 34 geführt. Nach der Wärmeaufnahme wird das Trägermedium in den Behälter 6 über eine Leitung 38 geführt.

Die Wärmeaufnahmestelle ist die Batterie von indirekten Wärmeaustauschern 35,36 und 37, welche aus einer Abfallwärmequelle beheizt wird; eine warme, mit anorganischen Abfall-Salzen kontaminierte Suspension wird mit einer Leitung 39 und einer Pumpe 40 durch die Wärmeaustauscher 37,

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36 und 35 geführt und abgekühlt, nach der Wärmeabgabe an das Trägermedium, durch eine Leitung 41 in ein Abwassersystem abgeführt.

Das als Beispiel beschriebene Verfahren weist folgende s Vorteile im Bereich Energieausnutzung und Umweltschutz, sowie bezüglich Wirtschaftlichkeit auf:

Es wird eine früher verlorengegangene und Umwelt belastende Wärme ausgenutzt.

Es ist möglich, aus einer«schmutzigen» Abfallwärme eine io «reine» Energie zu gewinnen.

Die Art der Aufwertung, unter Anwendung von zusätzlicher elektrischer Energie für die Thermokompression ist ausserordentlich wirtschaftlich.

Dies wird anhand einiger Parametern eines konkreten i5 Ausführungsbeispiels bekundet:

Die Abfallwärme bietet sich an mit einer vorhandenen Ablauge in einer Menge von 300 m3/h, welche bei der Wärmeaufnahme seitens des Trägermediums von 105° auf 35° abgekühlt wird und dem Abwassersystem in diesen Zustand abge-20 geben werden kann.

Durch die Wärmeaufnahme wird das Kesselwasser von 25° auf 100° aufgewärmt. Es wird in den Entspannungsstufen 1 bis 4 entspannt und die Dämpfe werden durch die Thermokompression zu 26 t/h Heizdampf von 1,8 bar und 117° um-25 gesetzt. Es werden 26 m3/h Kesselspeisewasser dem Kreislauf zugespeist. Eingerechnet ist hier ein Teil des Kesselspeisewassers, ca. 2 m3/h, welcher über eine Leitung 42 direkt in die Kompressoren 24 und 25 eingespritzt und verdampft wird.

In dem Kühlsystem der Anlage, an dem Kondensator 20 30 und an dem Kühler 31 werden 773 m3/h Wasser von 25° auf 35° aufgewärmt.

Vergleicht man den Gesamt-Aufwand für die bei der Thermokompression, und die noch sonst, z.B. die an Pumpen verbrauchte elektrische Energie von 2600 kW/h bei einem 35 Preis von 0,08 DM/kWh mit dem Aufwand für Dampfherstellung unter Anwendung von Erdgas per 20 DM/t Dampf ergibt es pro Betriebsstunde eine Ersparnis von 312 DM/h.

Das Verfahren hat also neben anderen einen grossen wirtschaftlichen Miteffekt.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims

645 179 2 PATENTANSPRÜCHE Aufgabe ist es, Wärme aus einem kontaminierten Trägerme-

1. Verfahren zur Wärmeentnahme aus einem wässrigen dium zu entnehmen und sie in eine andere direkt anwendbare Trägermedium durch seine Entspannung bei thermischer Ver- Energieform, z.B. in Form eines reinen Wasserdampfes, gege-wertung bzw. Aufwertung des dabei entstehenden Dampfes, benenfalls höherer Temperatur als es das kontaminierte Trä-dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannung stufenweise in 5 germedium aufweist, umzusetzen.

einer Anzahl hinsichtlich des Mediumsflusses hintereinander Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfmdungsgemäss vorge-

angeordneter Entspannungsstufen (1,2,3,4, 5) vorgenom- schlagen, dass die Entspannung stufenweise in einer Anzahl men wird, und dass der in jeder Entspannungsstufe gewon- hinsichtlich des Mediumsflusses hintereinander angeordneter nene Dampf aus der Stufe abgezogen wird und die einzelnen Entspannungsstufen vorgenommen wird, und dass der in je-Dämpfe parallel zueinander einer thermischen Verwertung, 10 der Entspannungsstufe gewonnene Dampf aus der Stufe ab-bzw. Aufwertung unterzogen werden. gezogen wird und die einzelnen Dämpfe parallel zueinander

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, einer thermischen Verwertung, bzw. Aufwertung unterzogen dass das Trägermedium ein Kesselspeisewasser ist, welches im werden.

Kreislauf über eine Wärmeaufnahmestelle und durch die Ent- Dadurch, dass das Trägermedium vorzugsweise ein Kes-spannungsstufen geführt ist, wobei der in den einzelnen Ent- 15 selspeisewasser ist, welches im Kreislauf über eine Wärmeaufspannungsstufen gewonnene Dampf einer Thermokompres- nahmestelle und durch die Entspannungsstufen geführt ist, sion unterzogen wird. wobei der in den einzelnen Entspannungsstufen gewonnene

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, Dampf einer Thermokompression unterzogen wird, wird dass die Dämpfe nach der Thermokompression einer gemein- durch eine Ausführungsform des erfmdungsgemässen Verfah-samen Dampfschiene zugeleitet werden. 20 rens bei Wärmeaufnahme aus einem kontaminierten, warmen

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, Medium ein reiner Wasserdampf hergestellt.

dass die Dämpfe jeweils von einigen der Entspannungsstufen Zur Erklärung des Verfahrens und der damit erzielbaren getrennt einem Thermokompressor (24 bzw. 25) zugeführt Vorteile wird im weiteren ein vorteilhaftes Ausführungsbeiwerden, welcher zur Aufnahme und Thermokompression der spiel anhand eines in der Zeichnung vorhandenen Schemas Dämpfe aus den einzelnen Entspannungsstufen ausgelegt ist. 25 der dazu entworfenen Anlage näher beschrieben und erklärt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, Die in der Zeichnung gezeigte Anlage zur Wärmeent-dass die Wärmeaufnahmestelle ein indirekter Wärmeaustau- nähme aus einem wässrigen Trägermedium weist eine Anscher (35,36,37) ist, welcher aus einer Abfallwärmequelle zahl, fünf Entspannungsstufen 1,2,3,4 und 5 auf. Die Ent-(39) beheizt wird. spannungsstufen sind hinsichtlich des Mediumsflusses hinter-

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 30 einander angeordnet. Das Trägermedium fliesst kaskadenar-dass der Wärmetauscher (35,36,37) mit einer heissen Suspen- tig vom Behälter 6 über eine Leitung 7, in erste Entspan-sion beheizt wird, welche dadurch gekühlt wird, und dass die nungsstufe 1, über Leitung 8 in Entspannungsstufe 2, über in einigender Entspannungsstufen gewonnenen Dämpfe Leitung 9 in Entspannungsstufe 3, über Leitung 10 in Ent-durch die Thermokompression auf eine höhere Temperatur spannungsstufe 4 und über Leitung 11 in die letzte Entspan-als die Temperatur der Suspension vor dem Wärmeaustau- 35 nungsstufe 5, jeweils reguliert an zwischengeschalteten Regelscher gebracht werden. ventilen 13. Das entspannte Medium fliesst aus der letzten

Entspannungsstufe 5 über Leitung 12 in einen Sammelbehäl- ter 14.

Die Wärme wird dem Trägermedium dadurch entnom-