CS226621B1 - Chemical and heat-accumulating cooling plant - Google Patents

Description

POPIS VYNÁLEZU

’ K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU 226621 (11) (Bl)

(22) Přihlášené 05 03 81(21) (PV 1572-81) (51) Int. Cl.3F 25 B 29/00 (40) Zverejnené 29 07 83

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY (4.5) Vydané 15 02 86

A OBJEVY (75)

Autor vvnálczu SEDLÁK JURAJ prof. ing. DrSc., Ft)RI BELO ing., BRATISLAVA * 1 (54) Chemicko-tepelné akumulačně chladiarensko-energetické zariadenie 1

Vynález riegi koncepciu chemicko-tepelného akutnulačného chladiarensko-energetickéhokombinátu, ktorý umožňuje nový spSsob akumulovaniá v chlade a energetického využitia aku-mulovanej energie nezávislej na plynulej dodávke energie. V súvislosti s riegením rozhodujúceho předpokladu ďalSieho rozvoja existencie a živo-ta Tudskej spoločnosti, výživy obyvatelstva sa předpokládá výrazný rozvoj konzervácie potra-vin zmrazením a chladením. Mraziarenské zariadenia a chladiace stroje využívajú negativnuexergiu chladív, na zabezpečenie ktorej je třeba zabezpečit dostatok disponibilněj energie.Táto energia sa v doterajších systémoch zabezpečuje prakticky výlučné elektrickou energiouna pohon chladiarenských zariadení, čo velmi často negativné zaťažuje premenlivý režim od-běru elektrickej energie.

Nové riešenie chladiarensko-energetického kombinátu je realizované podl’a předloženéhovynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že zásobníky akumulačného systému sú napojenéna výmenníky tepla chladiarensko-mraziarenského zariadenia a na výmenníky studených výstu-pov energetických turbín. Výstupy z výmenníkov studených výstupov sá zapojené cez predohrie-vacie výmenníky na hlavný reaktor. Teplom z hlavného reaktora a z přídavných reaktorov saohrieva pracovná látka obehov energeticky účelne přepojených. Výhody chemicko-tepelného chladiarensko-energetického kombinátu podTa vynálezu sú: 1. zariadenie mdže byť realizované priamo u spotrebiteTa; 2. na prevádzku nie je potřebné ušTachtilé palivo; 3. řádové je vygšia akumulácia energetického a chladiarenského výkonu v pracovněj látkeako u známých riešení; 226621 226621 2 4. prevádzka nemá vplyv na životné prostredie; 5. doprava veTkých výkonov sa uskutečňuje pri teplote okolia. Přebytkový tepelný a elektrický výkon energetického systému sa akumuluje vo formě: 1. chemicky viazanej energie; 2. tlakovej energie pracovnej látky.; 3. energie fázovéj premeny pracovnej látky.

Doprava pracovnej látky zo zdroja na miesto energetického a chladiarenského využitiasa realizuje prostrednictvom chemickej akumulácie, rozvodu, fázovej premeny (akumulécie)fázového uvoťnenia energie a konverzie chemicky viazanej energie pracovnej látky prostred-níctvom reverzibilných reakcií typu: n 1 m

B+ £ c. Σ Di O i = 1 ά i = 1 kde B je neobiehajúca zložka, C| a D^ sú obiehajúce zložky pracovnej látky.

Ako příklad využitia reverzibilnej chemickej reakcie na akumuláciu mSžeme uviesť re-akciu podTa vztahu: 1 H20 + CH4 CO + 3 . H2 (2) s entalpiou reakcie pri 298 K, H = 205 kJ.mol-'. Táto metanizačná reakcia - zprava dol'avasměr 1 - prebieha exotermicky pri teplote pracovnej látky od 300 °C do 600 °C. Reakcia po-dlá vztahu (1) sa uskutočňuje v smere 1 pri súčasnom ohřeve reagujúcej pracovnej látky te-pelným zdrojom - napr. jádrovým reaktorom - prvotná akumulácia. Táto pracovná látka s che-micky akumulovanou energiou pri teplote okolia dopravným potrubím, rozvodným systémom sadopravuje do lokalit chemicko-tepelných akumulnčných chladiarensko-energetických kombiná-tov. VzhTadom na teplotu dopravovanej pracovnej látky rovná teplote okolia na rozvodnýsystém nie je potřebné instalovat nákladná tepelno-izolačnú sústavu. Na mieste chladia-rensko-energetického kombinátu v lokalitě odberatel’a energie produkty reakcie D^ sá skla-dované pri Salšej akumulácii energie - druhotná akumulácia tlakovej energie a energie fá-zovej premeny. V době potřeby chladiarenského alebo energetického výkonu sa postupné uvoT-nia jednotlivé formy akumulovaných energií. Charakteristickým rysom chemicko-tepelnéhoakumulačného chladiarensko-mraziarenského kombinátu je, že z akumulovaného systému chemic-kej a tlakovej energie, systému akumulácie energie fázovej premeny pracovná látka sa vediedo výmenníkov chladiarenského systému a výmenníkov studených koncov turbín, kde sa vypařía potom sa vedie do hlavného reaktora, v ktorom sa uskutoční chemická reakcia podTa vztahu(1) v smere 2, pri ktorej exotermicky sa uvoTní hlavně část prvotné chemicky akumulovanéjenergie vo formě reakčného tepla.

Pracovná látka po výstupe z hlavného reaktora v jednom alebo viacerých stupňoch ohrieva pracovnu látku sekundárného okruhu. Pracovná látka je vedená do dalších přídavných re-aktorov a takto uvoTnené teplo sa použije na predohrev pracovnej látky prichádzajúcejz akumulačného systému, resp. po realizovaní fázovej energie, připadne sa použije na teplárenské účely. 3 226621

Navrhovaný spfisob využitia chemicky a fázovo viazanej energie z tepelných zdrojovumožňuje vybudovanie chladiarensko-mraziarenského kombinátu s novým účinkem akumuláciedisponibilného výkonu v lokalitě kombinátu, zaručujúce prevádzku aj v případe výpadkuelektriekej energie.

Na obr. 1 je znázorněné prepojenie sústavy akumulačných mraziarensko-energetickýchkombinátov s tepelným zdrojom, napr. jádrovým zdrojom v známom převedení na dialkovú do-pravu chemicky viazanej energie. Predmetom vynálezu je zariadenie znázorněné schémou naobr. 2 chemicko-tepelný akumulačný chladiarensko-energetický kombinát.

Tepelná centrála i prvotnej akumulácie na obr. 1 pozostáva z prvotného ohrievača 2,zo Štěpného chemického reaktora 2, z parogenerátora 4, z cirkulačného dúchadla 2, z napá-jacieho čerpadla 6, parnej turbíny 2, elektrického generátora 8, kondenzátora 2· zo zaria-dení na využitie disponibilněj exergie rekuperačného výmenníka 10. dodatkového výmenníka11 tepla. Ďalej pozostáva z diaTkového kompresora 12 pracovnej látky, z rozvodu 13 a zber-ného potrubia 24· Sústava 15 chemicko-tepelných akumulačných chladiarensko-mraziarenskýchkombinátov 16 je napojená na rozvod 13 pracovnej látky a na zberné potrubie 14 opatřenékompresorom 17.

Zariadenie podl’a vynálezu je znázorněné schémou na obr. 2, ktorú tvoří akumulačnýsystém 18. systém 25 fázovej akumulácie - skvapalnovač - pozostávajúci z kompresora 20.chladiče 21 . protiprúdového výmenníka 22., Skrtiaceho ventilu 23. zásobníkov 24 opatřenýchtepelnou izoláciou, predohrievacieho výmenníka 26 a 36. ventilov 48, systému 27 uvoTneniaa premeny akumulovanej chemickéj energie, pozostávajúcu z hlavného chemického reaktora 29opatřené armaturami 28, přídavný systém 33 pozostávajúci z ohrievačov pracovnej látky 34sekundárného oběhu, přídavných reaktorov 35. predohrievacieho výmenníka 36. teplárenskéhovýmenníka 37. separátora 38 a výstupného kompresora 39.

Zariadenie podlá vynálezu je vybavené Startovacím systémom 30 hlavného reaktora 29pozostávajúcim z ohrievača 31. oběhového kompresora 32 a armatúr 28. Systém 40 uvoTneniaa využitia energie fázovej premeny na chladiarenské a energetické účely obsahuje turbíny41 a 42. generátor 42, regeneračně výmenníky 44. výmenníky tepla studených výstupov 45.čerpadlá 46, chladiarenské výmenníky 47.

Podlá schémy na obr. 1 v čtepnom chemickom reaktore J sa uskutečňuje endotermickáreakcia podlá vztahu (1) vo smer.e 1. Produkty reakeie sa dopravujú do rozvodu 13 pracovnejlátky pře zariadenie, znázorněné na obr. 2. Pracovná látka je akumulovaná v akumulačnomsystéme 18 fázovou premenenou skvapalnením a uložená v izolovaných zásobníkoch 24 v doběmimo energetických Spičiek. Postupné plnenie jednotlivých zásobníkov 24 umožňujú armatúry22- v čase potřeby chladiarenského a elektrického výkonu sa vyprázdňujú zásobníky 24, cezventily 48. Pracovná látka je dopravovaná do výmenníkov tepla 47 chladiarensko-mraziaren-ského zariadenie a do výmenníkov 45 tepla studených výstupov turbín. Pracovná látka užvypařená prúdi ďalej do systému 25 fázovej premeny a akumulácie fázovej premeny, resp.cez obtok pomocou armatúry 22» cez expanzný ventil 23 a predohrievacích výmenníkov tepla26 a 36 do hlavného reaktora 29. Ventil 23 zabezpečuje tlak chemickej reakeie podTa výrazu(1) vo smere 2.

Pracovná látka je preohriata na teplotu exotermickej reakeie vo výmenníkoch tepla 26a J6. V hlavnom reaktore 29 sa uvolňuje hlavná část chemicky akumulovanej energie pracov-nej látky. Uvolněná energia sa použije v ohrievačoch na ohriatie pracovnej látky sekundár-ného oběhu s turbínami. Pracovná látka v primárnom oběhu je ďalej vedená do přídavnéhosystému 22, kde v přídavných reaktoroch 35 sa dokončuje exotermická reakcia. Tu uvolněnáenergia zabezpečuje predohrev pracovnej látky pomocou predohrievacích výmenníkov tepla 26a 36 na teplotu chemickej reakeie v hlavnom reaktore 29 a na ohřev pracovnej látky sekun-dárného oběhu v ohrievačoch 34 před turbínami 41 a 42, připadne sa použije na teplárenskéúčely pomocou teplárenského výmenníka 37 tepla. Produkty reakeie sú vedené do separátora

Claims (6)

1. 226621 4 38, kde sa oddělí zložka B podTa výrazu (1) a ostatně zložky pomoeou výstupného kompresorasú dopravované do spatnej zbernej slete. Startovací systém 30 zabezpečuje preohrev pra-covnej látky prl náběhu zariadenia. Recirkulačný kompresor 32 recirkuluje určité množstvopracovnej látky cez ohrievač 31 a armatúry 28 do hlavného reaktora 29. pokial’ sa nedo-siahne teplota exotermickej reakcie. VzhTadom na to, k dispozícii je primárná látkas vysokým teplotovým potenciálom v ohrievačoch -34 a aj nízkého teplotového potenciáluvo výmenníkoch 45 a 47 tieto slúžia ako horúce a studené konce energetického sekundárnéhooběhu. Energetické zariadenie tvoří sekundárný oběh - oběhy účelne přepojené, napr. uzavřetý regeneratívny oběh turbíny Ji» alebo uzavretý regeneratívny oběh s odbermi turbíny 42. PŘED MET VYNÁLEZU

   1. Chemicko-tepelné akumulačně chladiarensko-energetické zariadenie, ktoré pozostávaz akumulačného systému fázovej premeny a akumulácie fázovej premeny obsahujúci zásobníky, z energetického systému obsahujdce výmenníky tepla chladiarensko-mraziarenského zariadeniaa výmenníky tepla studených výstupov energetických turbín, a zo systému premeny energieobsahujdce hlavný reaktor; áalej zo Startovacieho systému a z přídavného systému obsahujd-ce ohrievače a přídavné reaktory, vyznačujdci sa tým, že zásobníky (24) sd napojené na vý-menníky (47) tepla chladiarensko-mraziarenského zariadenia a na výmenníky (45) tepla stu-dených výstupov energetických turbín (41) a (42).
2. 2. Zariadenie podTa bodu 1, vyznačujdci sa tým, že výstupy z výmenníkov (45) teplastudených výstupov sd napojené cez armatúry (19), Skrtiaci ventil (23) a predohrievacievýmenníky (26) a (36) na hlavný reaktor (29).
3. 3. Zariadenie podTa bodu 1, vyznačujdci sa tým, že výmenníky (47) tepla mraziarensko--chladiarenského zariadenia a systém výmenníkov (45) tepla studených výstupov sd napojenéna přívod z diaTkovej siete (19) a na systém (25) fázovej premeny a akumulácie fázovejpremeny.
4. 4. Zariadenie podTa bodu 1, vyznačujdci sa tým, že výstupy hlavného reaktora (29) apřídavného reaktora (35) sd napojené na ohrievače (34) pracovnej látky pře turbíny (41) a(42) v systéme (40).
5. 5. Zariadenie podTa bodu 1, vyznačujdci sa tým, že hlavný reaktor (29) na straně pri-márnej pracovnej látky je napojený na přídavný systém (33), pozostávajdci z ohrievačov(34), přídavných reaktorov (35), predohrievacieho výmenníka (36), teplárenského výmenníka(37), separátora (38) a výstupného kompresora (39).
6. 6. Zariadenie podTa bodu 1, vyznačujdci sa tým, že ohrievače (34) pracovnej látky sdnapojené na energetický systém (40) s viacerými pracovnými látkami v obehoch, sekundárnejpracovnej látky, energeticky dčelne přepojených, pozostávajdci z turbín (41) a (42), gene-rátore (43), regeneračných výmenníkov (44) tepla a oběhových čerpadiel (46). 2 výkresy