CZ31301U1 - A device for the utilization of compression heat - Google Patents

A device for the utilization of compression heat Download PDF

Info

Publication number
CZ31301U1
CZ31301U1 CZ2017-33568U CZ201733568U CZ31301U1 CZ 31301 U1 CZ31301 U1 CZ 31301U1 CZ 201733568 U CZ201733568 U CZ 201733568U CZ 31301 U1 CZ31301 U1 CZ 31301U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
water
steam
water pipe
compressor
cooler
Prior art date
Application number
CZ2017-33568U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Ladislav Vilimec
Jaroslav KonviÄŤka
Kamil KolarÄŤĂ­k
Original Assignee
Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava filed Critical Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava
Priority to CZ2017-33568U priority Critical patent/CZ31301U1/en
Publication of CZ31301U1 publication Critical patent/CZ31301U1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

Navržené řešení se týká oblasti energetiky. Je navrženo zařízení pro využití kompresního tepla, vytvořené vyřešením zapojení, umožňujícího zařazení chladiče pro chlazení komprimovaného plynu před parní turbínu s elektrickým generátorem.The proposed solution concerns the energy sector. A device for utilizing compression heat is provided, provided by a wiring solution that enables a cooler for cooling the compressed gas upstream of a steam turbine with an electric generator.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Současná zařízení pro využití kompresního tepla jsou uspořádána pro možnost využít teplo z chlazení komprimovaného plynu pro tepelné výměníky. K chlazení komprimovaného plynu se nejčastěji používá voda. Tato zařízení zahrnují alespoň jednu napájecí nádrž, vodní potrubí pro přívod chladicí vody, alespoň jedno čerpadlo, alespoň jeden kompresor, alespoň jeden plynový chladič pro chlazení komprimovaného plynu, opatřený vodním vstupem a vodním výstupem a plynovým vstupem a plynovým výstupem, přičemž vodní přívod plynového chladiče je připojen na čerpadlo.Current compressor heat recovery devices are configured to utilize heat from compressed gas cooling for heat exchangers. Water is most often used to cool compressed gas. These devices comprise at least one feed tank, water pipe for cooling water inlet, at least one pump, at least one compressor, at least one gas cooler for compressed gas cooling, provided with water inlet and water outlet and gas inlet and gas outlet, wherein the water inlet of the gas cooler is connected to the pump.

Jsou známé vícestupňové kompresory, které jsou pro zvýšení své účinnosti vybaveny chladiči komprimovaného plynu mezi jednotlivými kompresními stupni. K chlazení komprimovaného plynu se obvykle používá voda. Může se ale použít i jiné vhodné chladicí médium. U některých aplikací kompresorů se požaduje, vzhledem k technologickému využití stlačeného plynu, snížit teplotu vzduchu na výstupu z kompresoru, a i v tomto případě se na výstup z kompresoru zařazuje chladič.Multistage compressors are known which are equipped with compressor gas coolers between compression stages to increase their efficiency. Water is usually used to cool the compressed gas. However, other suitable coolant may also be used. In some compressor applications, due to the technological use of the compressed gas, it is desired to reduce the air temperature at the compressor outlet, and in this case too, a cooler is installed at the compressor outlet.

Všechna zařízení známá v současné době mají nevýhodu v tom, že neumožňují využít teplo z chlazení komprimovaného plynu pro pohon parní turbíny. Tato nevýhoda je způsobena tím, že dosud nebylo vyřešeno zapojení, v němž by byl zařazen chladič pro chlazení komprimovaného plynu před parní turbínu s elektrickým generátorem tak, aby teplo z chladiče pro chlazení komprimovaného plynu mohlo být efektivně odváděno k přívodu pro parní turbínu.All the devices currently known have the disadvantage that they do not allow the use of heat from the cooling of the compressed gas to drive the steam turbine. This disadvantage is due to the fact that a circuit in which the cooler for cooling the compressed gas in front of the steam turbine with the electric generator is arranged so that the heat from the cooler for cooling the compressed gas can be effectively transferred to the steam turbine inlet.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nevýhody odstraňuje ve značné míře navržené technické řešení. Je navrženo zařízení pro využití kompresního tepla, zahrnující alespoň jednu napájecí nádrž, vodní potrubí pro přívod chladicí vody, alespoň jedno čerpadlo, alespoň jeden kompresor, alespoň jeden vodní chladič pro chlazení komprimovaného plynu, zapojený na plynovém potrubí a opatřený vodním vstupem a vodním výstupem a plynovým vstupem a plynovým výstupem, přičemž vodní přívod plynového chladiče je připojen na čerpadlo. Podstatou nového řešení je, že alespoň jeden z obsažených vodních chladičů pro chlazení komprimovaného plynu má na vodní výstup připojen primární expandér s parním výstupem do parního potrubí, na které je připojena parní turbína s elektrickým generátorem a parním kondenzátorem.The above-mentioned disadvantages are largely eliminated by the proposed technical solution. An apparatus for utilizing compression heat is provided, comprising at least one feed tank, water pipe for cooling water supply, at least one pump, at least one compressor, at least one water cooler for compressed gas cooling, connected to the gas pipe and provided with water inlet and water outlet; gas inlet and gas outlet, the water inlet of the gas cooler being connected to the pump. The essence of the novel solution is that at least one of the water coolers contained therein for cooling the compressed gas has a primary expander with a steam outlet connected to the water outlet, to which a steam turbine with an electric generator and a steam condenser is connected.

Turbíny běžně dostupné na trhu jsou uspořádány pro určitý vstupní tlak, a podle toho, jaký mají vstupní tlak, se rozlišují různé typy turbín. V případě čerpadel je zase typ čerpadla na trhu určen výstupním tlakem, pro jaký je čerpadlo zkonstruováno. S výhodou je pro parní turbínu o vstupním tlaku páry x v zařízení obsaženo čerpadlo o výstupním tlaku větším než x.The turbines currently available on the market are arranged for a certain inlet pressure, and different types of turbines are distinguished according to their inlet pressure. In the case of pumps, the pump type on the market is determined by the outlet pressure for which the pump is designed. Preferably, for a steam turbine with an inlet steam pressure x, a pump having an outlet pressure greater than x is included in the apparatus.

Mezi primárním expandérem a parní turbínou je s výhodou na parním potrubí zařazen přehřívák páry s vodním vstupem a vodním výstupem, přičemž vodní vstup přehříváku je připojen připojovací větví k vodnímu potrubí nacházejícímu se před primárním expandérem.Between the primary expander and the steam turbine, a steam superheater with a water inlet and a water outlet is preferably provided on the steam line, the water inlet of the superheater being connected by a connecting branch to the water line upstream of the primary expander.

Připojovací větev před přehřívákem je s výhodou opatřena alespoň jedním regulačním ventilem, přičemž tento regulační ventil je při provozním stavu zařízení nastaven na takový průtok vody přes přehřívák, který je potřebný pro ohřev páry na vstupní teplotu parní turbíny.The connecting branch upstream of the superheater is preferably provided with at least one control valve, which control valve is set at the operating state of the device to such a water flow rate through the superheater that is necessary to heat the steam to the inlet temperature of the steam turbine.

Přehřívák má s výhodou na vodní výstup připojen přídavný expandér mající parní výstup, jenž je připojen k parnímu potrubí v úseku mezi primárním expandérem a přehřívákem.The superheater preferably has an additional expander connected to the water outlet having a steam outlet that is connected to the steam line in the section between the primary expander and the superheater.

-1 CZ 31301 Ul-1 CZ 31301 Ul

V případě, že zařízení zahrnuje vícestupňový kompresor z alespoň dvou kompresorových stupňů, tak s výhodou je mezi jednotlivými kompresorovými stupni na plynovém potrubí zařazen alespoň jeden vodní chladič, přičemž za prvním kompresorovým stupněm je před vodním chladičem zapojen pamí chladič s parním vstupem, připojeným na parní výstup z primárního expandéru, a parním výstupem, připojeným na pamí vstup přehříváku.If the apparatus comprises a multi-stage compressor of at least two compressor stages, preferably at least one water cooler is arranged between the individual compressor stages on the gas line, with a memory cooler with a steam inlet connected to the steam inlet downstream of the first compressor stage. output from the primary expander, and a steam output connected to the memory input of the superheater.

V případě, že zařízení zahrnuje vícestupňový kompresor z alespoň dvou kompresorových stupňů a mezi jednotlivými kompresorovými stupni jsou zapojeny na plynovém potrubí vodní chladiče, tak s výhodou je před alespoň jeden z obsažených vodních chladičů předřazen v sérii připojený předřazený chladič, rovněž vodní, a tento předřazený chladič máIf the apparatus comprises a multi-stage compressor of at least two compressor stages and are connected to a water cooler gas line between the individual compressor stages, then preferably at least one of the contained water coolers is connected upstream of the series, the radiator has

- vodní vstup, připojený jednak k vodnímu výstupu z vodního chladiče patřícího některému z předchozích kompresorových stupňů, a jednak k výstupu chladiče, k němuž je tento předřazený chladič sériově připojen,- a water inlet connected both to the water outlet of the water cooler belonging to one of the preceding compressor stages and to the outlet of the cooler to which the pre-cooler is connected in series,

- vodní výstup, připojený k vodnímu vstupu primárního expandéru.- a water outlet connected to the water inlet of the primary expander.

Navržené zařízení může mít pro všechny výše uvedené varianty s výhodou před primárním expandérem zapojen alespoň jeden akumulátor horké vody, mající horní část a dolní část, každou opatřenou jedním připojovacím hrdlem pro připojení k vodnímu potrubí, z toho výše situovaným horním hrdlem pro horní část a níže situovaným dolním hrdlem pro dolní část akumulátoru, kdeFor all the above variants, the proposed device may advantageously have at least one hot water accumulator having an upper part and a lower part, each provided with a connection port for connection to a water pipe, of which the upper part for the upper part and lower is situated above the primary expander. situated lower neck for the lower part of the accumulator, where

- horní hrdlo je připojeno horním vodním potrubím k úseku vodního potrubí pro přívod vody do primárního expandéru,- the upper throat is connected through the upper water pipe to the water pipe section for supplying water to the primary expander,

- dolní hrdlo je připojeno dolním vodním potrubím k úseku vodního potrubí mezi čerpadlem a prvním chladiěovým přípojem v zařízení, přičemž jako dolní vodní potrubí se rozumí takové potrubí, které je vůči hornímu vodnímu potrubí níže situované.- the lower throat is connected by a lower water pipe to the water pipe section between the pump and the first refrigerant connection in the plant, the lower water pipe being that which is situated below the upper water pipe.

Zařízení pro využití kompresního tepla podle předchozího odstavce má s výhodou horní vodní potrubí i dolní vodní potrubí opatřena uzavíracími armaturami, přičemžThe apparatus for utilizing the compression heat of the preceding paragraph preferably has both upper water pipes and lower water pipes provided with shut-off fittings;

- úsek vodního potrubí mezi přípojem horního vodního potrubí a přípojem připojovací větve je opatřen regulační armaturou,- the water pipe section between the upper water pipe connection and the connection branch connection is fitted with a control fitting,

- nejbližší úsek vodního potrubí za přípojem dolního potrubí je rovněž opatřen regulační armaturou,- the nearest water pipe section downstream of the lower pipe connection is also fitted with a control fitting,

- k dolnímu vodnímu potrubí je před jeho uzavírací armaturou připojeno odváděči potrubí, opatřené další uzavírací armaturou a připojené k napájecí nádrži.- a downstream piping, equipped with an additional shut-off valve and connected to the feed tank, is connected to the lower water pipe before its shut-off valve.

Navržené zařízení umožňuje využít kompresní teplo, získané v chladiči chlazením komprimovaného plynu chladicí kapalinou, pro pohon pamí turbíny s elektrickým generátorem. Kromě toho umožňuje měnit využití tohoto tepla podle velikosti odběru elektřiny, a to tak, že při nižším odběru elektřiny je možno část ohřáté chladicí kapaliny akumulovat v akumulátoru a využít později, v případě potřeby zvýšené výroby elektřiny.The proposed device makes it possible to use the compression heat obtained in the cooler by cooling the compressed gas with a cooling liquid to drive the memories of the turbine with an electric generator. In addition, it makes it possible to vary the utilization of this heat according to the size of the electricity consumption, so that, at a lower electricity consumption, part of the heated coolant can be stored in the accumulator and used later for increased electricity production.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Navržené řešení je blíže objasněno pomocí výkresů, kde znázorňujíThe proposed solution is explained in more detail by means of the drawings, where they show

Obr. 1 schéma příkladného zařízení pro využití kompresního tepla s připojeným primárním expandérem a pamí turbínou s elektrickým generátorem.Giant. 1 is a diagram of an exemplary compressor heat recovery apparatus with a primary expander and a memory turbine with an electrical generator attached.

Obr. 2 schéma části zařízení v případě jednoduššího připojení přehříváku páry před pamí turbínou.Giant. 2 shows a diagram of part of the device in case of easier connection of the superheater before the memory turbine.

Obr. 3 schéma části zařízení v případě připojení přehříváku páry s přídavným expandérem před pamí turbínou.Giant. 3 shows a diagram of a part of the device in the case of connection of a superheater with an additional expander in front of a memory turbine.

Obr. 4 schéma varianty zařízení s vícestupňovým kompresorem, vodními chladiči a parním chladičem.Giant. 4 shows a variant of a plant with a multi-stage compressor, water cooler and steam cooler.

-2CZ 31301 Ul-2EN 31301 Ul

Obr. 5 schéma varianty zařízení s vícestupňovým kompresorem, vodními chladiči a předřazeným chladičem.Giant. 5 shows a diagram of a variant of a plant with a multi-stage compressor, water coolers and a pre-cooler.

Obr. 6 schéma varianty zařízení s vícestupňovým kompresorem, vodními chladiči, hlavním expandérem a přehřívákem páry i s akumulátorem horké vody.Giant. 6 shows a variant of a plant with a multi-stage compressor, water coolers, main expander and a superheater, as well as a hot water accumulator.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Příkladem nejlepšího provedení navrženého technického řešení je zařízení pro využití kompresního tepla podle obr. 1 až 6.An example of the best embodiment of the proposed technical solution is the apparatus for utilizing the heat of compression according to FIGS. 1 to 6.

Základní schéma navrženého zařízení ukazuje Obr. 1. Je předvedeno zařízení pro využití kompresního tepla, využívající jako chladící médium vodu. Zahrnuje napájecí nádrž I jako zdroj chladicí vody, vodní potrubí 2 pro přívod chladicí vody do prvků zařízení a čerpadlo 3. Stěžejním prvkem zařízení je třístupňový kompresor zahrnující tři kompresorové stupně 41, 42, 43, propojené plynovým potrubím 4 a na plynovém potrubí 4 zapojené tři vodní chladiče 51, 52, 53 pro chlazení komprimovaného plynu, opatřené vodním vstupem a vodním výstupem a plynovým vstupem a plynovým výstupem. Čerpadlo 3 se nachází na vodním potrubí 2 před přívody vodních chladičů 51, 52, 53 pro chlazení komprimovaného plynu. Alespoň jeden z obsažených vodních chladičů 51, 52, 53 pro chlazení komprimovaného plynu má na svůj vodní výstup připojen primární expandér 6. Na obrázku Obr. 1 je primární expandér 6 připojen na vodním potrubí 2 za vodním výstupem z druhého a třetího vodního chladiče 52, 53 pro chlazení komprimovaného plynu a má parní výstup do parního potrubí 7, na které je připojena parní turbína 8 s elektrickým generátorem 9 a parním kondenzátorem 10. Alternativně je parní turbína 8 připojena ke hřídeli třístupňového kompresoru 41, 42, 43. Pro funkci takto zapojeného zařízení je potřeba, aby pro parní turbínu 8 o vstupním tlaku páry, který označíme například jako hodnotu x, bylo do zařízení zvoleno čerpadlo 3 o výstupním tlaku větším než x.A basic diagram of the proposed device is shown in FIG. 1. An apparatus for utilizing compression heat using water as a cooling medium is shown. It comprises a feed tank I as a cooling water source, a water pipe 2 for supplying cooling water to the plant elements and a pump 3. The main element of the plant is a three-stage compressor comprising three compressor stages 41, 42, 43 connected by gas line 4 and three connected to gas line 4 water coolers 51, 52, 53 for cooling the compressed gas, provided with a water inlet and a water outlet and a gas inlet and a gas outlet. The pump 3 is located on the water line 2 upstream of the water coolers 51, 52, 53 for cooling the compressed gas. At least one of the water coolers 51, 52, 53 included for cooling the compressed gas has a primary expander 6 connected to its water outlet. 1, the primary expander 6 is connected to the water pipe 2 downstream of the water outlet from the second and third water coolers 52, 53 for cooling compressed gas and has a steam outlet to the steam pipe 7 to which is connected a steam turbine 8 with electric generator 9 and steam condenser 10 Alternatively, the steam turbine 8 is connected to the shaft of a three-stage compressor 41, 42, 43. For the operation of the apparatus so connected, it is necessary for a steam turbine 8 having an inlet steam pressure, denoted e.g. pressure greater than x.

V případě, že je zvolen více než třístupňový kompresor znázorněný ve zde uvedeném příkladu, pak je úměrně větší i počet vodních chladičů 51, 52 mezi kompresorovými stupni 41, 42, 43.If more than the three-stage compressor shown in the example herein is selected, the number of water coolers 51, 52 between the compressor stages 41, 42, 43 is also proportionally greater.

Na obrázku Obr. 2 je schéma znázorňující variantu tohoto zařízení, při které je mezi primárním expandérem 6 a parní turbínou 8 na parním potrubí 7 zařazen přehřívák 11 páry s vodním vstupem a vodním výstupem, tedy připojený na vodní potrubí 2, přičemž vodní vstup přehříváku H je připojen připojovací větví 200 k vodnímu potrubí 2 nacházejícímu se před primárním expandérem 6. Připojovací větev 200 před přehřívákem lije opatřena alespoň jedním regulačním ventilem 12, přičemž tento regulační ventil 12 je při provozním stavu zařízení v poloze nastavené na takový průtok vody přes přehřívák 11, který je potřebný pro ohřev páry na vstupní teplotu parní turbíny 8.FIG. 2 is a diagram showing a variant of this apparatus in which a steam superheater 11 with a water inlet and a water outlet is connected between the primary expander 6 and the steam turbine 8 on the steam line 7, i.e. connected to the water line 2, the water inlet of the superheater H being connected 200 to the water pipe 2 upstream of the primary expander 6. The connecting branch 200 upstream of the superheater 11 is provided with at least one control valve 12, which control valve 12 is in a position set to such a flow of water through the superheater 11 required for steam heating to steam turbine inlet temperature 8.

Na obrázku Obr. 3 je schéma znázorňující předchozí variantu tohoto zařízení obohacenou tak, že přehřívák H má na svůj vodní výstup připojen přídavný expandér 13, mající parní výstup, jenž je připojen kparnímu potrubí 7 v úseku mezi primárním expandérem 6 a přehřívákem ILFIG. 3 is a diagram showing a previous variant of this apparatus enriched in that the superheater H has an additional expander 13 connected to its water outlet having a steam outlet connected to the vapor line 7 in the section between the primary expander 6 and the superheater IL

Obr. 4 demonstruje další výhodnou variantu zařízení v případě, že zařízení zahrnuje vícestupňový kompresor. V tomto případě jde o zařízení se třemi kompresorovými stupni 41, 42, 43, kde je mezi jednotlivými kompresorovými stupni 41, 42, 43 na plynovém potrubí 4 zařazen vždy alespoň vodní chladič 51, 52 pro chlazení komprimovaného plynu. Mezi prvním a druhým kompresorovým stupněm 41, 42 je zařazen první vodní chladič 51 a mezi druhým a třetím kompresorovým stupněm 42, 43 je zařazen druhý vodní chladič 52. Kromě toho, navíc vůči schématu podle Obr. 1, je za prvním kompresorovým stupněm 41 ještě před vodním chladičem 51 zapojen parní chladič 14 pro chlazení komprimovaného prostřednictvím parního potrubí 7 na parní výstup z primárního expandéru 6, a s parním výstupem připojeným prostřednictvím parního potrubí 7 na parní vstup přehříváku H.Giant. 4 demonstrates a further preferred variant of the device in case the device comprises a multi-stage compressor. In this case, it is a device with three compressor stages 41, 42, 43, in which at least a water cooler 51, 52 is provided between the individual compressor stages 41, 42, 43 on the gas line 4 for cooling the compressed gas. A first water cooler 51 is provided between the first and second compressor stages 41, 42, and a second water cooler 52 is located between the second and third compressor stages 42, 43. In addition to the diagram of FIG. 1, downstream of the first compressor stage 41, prior to the water cooler 51, a steam cooler 14 for cooling compressed via the steam line 7 is connected to the steam outlet of the primary expander 6, and with the steam outlet connected via the steam line 7 to the steam inlet of the superheater H.

Obr. 5 pak ukazuje další variantu zařízení v případě, že zařízení zahrnuje vícestupňový kompresor z několika kompresorových stupňů 41, 42, 43 a mezi jednotlivými kompresorovými stupni 41, 42, 43 jsou zapojeny na plynovém potrubí 4 vodní chladiče 51, 52. Zde je předvedena možnost, že před alespoň jedním z obsažených vodních chladičů 51, 52, 53 je předřazen v sérii při-3CZ 31301 Ul pojený předřazený chladič 15, rovněž vodní, tedy zapojený současně na vodním potrubí 2, a tento předřazený chladič 15 máGiant. 5 shows a further variant of the apparatus in the case that the apparatus comprises a multi-stage compressor of several compressor stages 41, 42, 43 and between the individual compressor stages 41, 42, 43 are connected to the gas conduit 4 of the water cooler 51, 52. The front cooler 15 is connected upstream of at least one of the water coolers 51, 52, 53 in series at 3101111 U1, also water, i.e. connected simultaneously to the water pipe 2, and the upstream cooler 15 has

- vodní vstup připojený jednak k vodnímu výstupu z prvního vodního chladiče 51 jakožto chladiče patřícího předchozímu, prvnímu kompresorovému stupni 41, a jednak k výstupu vodního chladiče 52, k němuž je tento předřazený chladič 15 sériově připojen,- a water inlet connected, on the one hand, to the water outlet of the first water cooler 51 as a cooler belonging to the previous, first compressor stage 41, and to the water cooler 52 outlet, to which this pre-cooler 15 is connected in series,

- vodní výstup připojený prostřednictvím vodního potrubí 2 k vodnímu vstupu primárního expandéru 6.a water outlet connected via water line 2 to the water inlet of the primary expander 6.

Obr. 6 pak ukazuje schéma zařízení pro využití kompresního tepla podle navrženého řešení vylepšené tím, že před primárním expandérem 6 je zapojen akumulátor 16 horké vody, mající homí část a dolní část, každou opatřenou jedním připojovacím hrdlem 17, 18 pro připojení k vodnímu potrubí 2. Z toho výše situované, nacházející se v oblasti homí části, bude nadále označováno jako homí hrdlo 17 a níže situované jako dolní hrdlo 18, určené pro dolní část akumulátoru 16. Homí hrdlo 17 je připojeno horním vodním potrubím 201 k úseku vodního potrubí 2 pro přívod vody do primárního expandéru 6. Dolní hrdlo 18 je připojeno dolním vodním potrubím 202 k úseku vodního potrubí 2 mezi čerpadlem 3 a prvním chladičovým přípojem v zařízení, tedy v tomto případě před přípojem prvního vodního chladiče 51 pro chlazení komprimovaného plynu. Jako dolní vodní potrubí 202 se zde rozumí takové potrubí, které je vůči hornímu vodnímu potrubí 201 situované níže, tedy jde o polohy pouze vůči sobě navzájem výše/ níže, nikoliv striktně v zařízení nahoře nebo dole.Giant. 6 then shows a diagram of an apparatus for utilizing compression heat according to the proposed solution, improved by having a hot water accumulator 16 having a top and a bottom each connected to the primary expander 6, each having a connection port 17, 18 for connection to the water pipe. of the above, located in the upper part, will hereinafter be referred to as the upper throat 17 and the lower situated the lower throat 18 for the lower part of the accumulator 16. The upper throat 17 is connected by the upper water line 201 to the water supply section 2 The lower throat 18 is connected by the lower water line 202 to the water line section 2 between the pump 3 and the first cooler connection in the apparatus, i.e. in this case before the connection of the first water cooler 51 for cooling the compressed gas. By lower water conduit 202 is meant here that such conduit is lower relative to upper water conduit 201, i.e. only higher / lower relative to each other, and not strictly up or down in the apparatus.

Homí vodní potrubí 201 i dolní vodní potrubí 202 jsou obě opatřena uzavíracími armaturami 19, 20. Usek vodního potrubí 2 mezi přípojem horního vodního potrubí 201 a přípojem připojovací větve 200 je opatřen regulační armaturou 21. Nejbližší úsek vodního potrubí 2 za přípojem dolního vodního potrubí 202 je opatřen další regulační armaturou 22. K dolnímu vodnímu potrubí 202 je před jeho uzavírací armaturou 20 připojeno odváděči vodní potrubí 203, opatřené další uzavírací armaturou 23 a připojené k napájecí nádrži 1.Both the upper water pipe 201 and the lower water pipe 202 are both provided with shut-off fittings 19, 20. The water pipe section 2 between the upper water pipe connection 201 and the connection branch 200 is provided with a control fitting 21. The nearest water pipe section 2 downstream of the lower water pipe 202 The downstream water pipe 202 is connected to the lower water pipe 202 prior to its shut-off fitting 20 by a drain water pipe 203 provided with a further shut-off fitting 23 and connected to the feed tank 1.

Kompresor je opatřen běžnými prvky, jako sacím potrubím 24 a výtlačným potrubím 25.The compressor is provided with conventional elements such as suction line 24 and discharge line 25.

Při provozu zařízení podle obrázku Obr. 1 kompresor nasává plyn sacím potrubím 24 a plyn, komprimovaný v prvním kompresorovém stupni 41, se ochladí v prvním vodním chladiči 51 na požadovanou teplotu před druhým kompresorovým stupněm 42. Po stlačení na vyšší tlak ve druhém kompresorovém stupni 42 se plyn ochladí ve druhém vodním chladiči 52 na požadovanou teplotu před posledním, třetím kompresorovým stupněm 43. Na teplotu požadovanou ve výtlačném potrubí 25 se komprimovaný plyn ochladí ve třetím vodním chladiči 52. Pro chlazení komprimovaného plynu ve vodních chladičích 51, 52, 53 se používá jako chladicí kapalina voda. Případně lze použít jinou chladicí kapalinu. Zdrojem chladicí vody pro vodní chladiče 51, 52, 53 je napájecí nádrž I, přičemž potřebná cirkulace vody je zajišťována čerpadlem 3. Tlak na výstupu čerpadla 3 se volí takový, aby se zajistil požadovaný tlak před primárním expandérem 6. Množství chladicí vody se napájecím čerpadlem 3 reguluje tak, aby se na výstupu z druhého a třetího vodního chladiče 52, 53 dosáhla teplota vody odpovídající saturační teplotě při tlaku v primárním expandéru 6. Ohřátá voda se z prvního vodního chladiče 51 odvádí vodním potrubím 2 k dalšímu využití, nebo pokud tato možnost není, tak se teplo maří, například do vzduchu, a ochlazená voda se vede zpět do napájecí nádrže 1. Ohřátá voda z druhého a třetího vodního chladiče 52, 53 se přivádí do primárního expandéru 6, v němž expanduje na tlak potřebný pro dosažení tlaku před parní turbínou 8 s elektrickým generátorem 9. Pára uvolněná při expanzi v primárním expandéru 6 se parním potrubím 7 vede do parm turbíny 8, v níž se při expanzi této páry vyrobí elektřina. V alternativním provedení, kdy je parní turbína 8 připojená k hřídeli kompresoru 41, 42, 43, nahradí výkon parní turbíny 8 část příkonu kompresoru 41, 42, 43. Expandovaná pára kondenzuje v parním kondenzátorů 10 a vněm vzniklý kondenzát se shromažďuje v napájecí nádrži i. Voda odloučená v primárním expandéru 6 se vodním potrubím 2 odvádí k dalšímu využití, a pokud tato možnost není, tak se teplo maří, například do vzduchu, a ochlazená voda se pak vede zpět do napájecí nádrže 1. Množství odváděné vody se vhodně reguluje, například podle hladiny vody v primárním expandéru 6. Při odběru vody pro další využití se ode-4CZ 31301 Ul braná voda doplňuje do napájecí nádrže i z na obrázku neznázorněného vnějšího zdroje, a stejně se doplňuje i ztrátová voda z okruhu.In operation of the device of FIG. 1, the compressor sucks gas through the intake manifold 24 and the gas compressed in the first compressor stage 41 is cooled in the first water cooler 51 to the desired temperature before the second compressor stage 42. After compression to a higher pressure in the second compressor stage 42 the gas is cooled in the second water cooler. 52 to the desired temperature before the last, third compressor stage 43. To the temperature required in the discharge line 25, the compressed gas is cooled in a third water cooler 52. Water is used as the cooling liquid to cool the compressed gas in the water coolers 51, 52, 53. Alternatively, another coolant can be used. The cooling water source for the water coolers 51, 52, 53 is the feed tank I, the necessary water circulation being provided by the pump 3. The pressure at the outlet of the pump 3 is chosen to provide the desired pressure before the primary expander 6. Cooling water quantity with feed pump 3 regulates so that a water temperature corresponding to the saturation temperature at the pressure in the primary expander 6 is reached at the outlet of the second and third water coolers 52, 53. The heated water is discharged from the first water cooler 51 via water line 2 for further use, or no, the heat is thwarted, for example, into the air, and the cooled water is returned to the feed tank 1. The heated water from the second and third water coolers 52, 53 is supplied to the primary expander 6 where it expands to the pressure required to reach steam turbine 8 with an electric generator 9. Steam released by expansion in the primary m of the expander 6 with the steam line 7 is led to the steam of the turbine 8, in which electricity is generated as the steam expands. In an alternative embodiment, when the steam turbine 8 is connected to the compressor shaft 41, 42, 43, the power of the steam turbine 8 replaces part of the power input of the compressor 41, 42, 43. The expanded steam condenses in the steam condensers 10 and condensate formed there. The water separated in the primary expander 6 is discharged through the water pipe 2 for further use, and if this is not the case, the heat is thwarted, for example, into the air, and the cooled water is then returned to the feed tank 1. For example, depending on the water level in the primary expander 6. When tapping water for further use, the tap water is added to the feed tank also from the external source (not shown), as well as the tap water from the circuit.

Navržené zařízení je vhodné pro využití v energetice. Ve všech jeho zde předvedených alternativách provedení zejména umožňuje využít kompresní teplo stlačeného plynu pro výrobu elektřiny.The proposed device is suitable for use in power engineering. In particular, in all of its alternatives shown herein, the compression heat of the compressed gas can be used to generate electricity.

Výhodou zařízení podle obrázku Obr. 1 je, že umožňuje využít část kompresního tepla stlačeného plynu k výrobě elektřiny nebo k úspoře elektřiny pro pohon kompresoru 41, 42, 43. Další výhodou je, že pokud jev dané lokalitě zájem o odběr tepla, lze pro dodávku tepla využít další část kompresního tepla, a to ve formě ohřáté chladicí vody odváděné z prvního vodního chladiče 51, nebo ohřáté vody odváděné z primárního expandéru 6.An advantage of the device according to FIG. 1 is that it makes it possible to use a portion of the compressed heat of compressed gas to generate electricity or to save electricity to drive the compressor 41, 42, 43. Another advantage is that if there is a demand for heat consumption in a given location, in the form of heated cooling water withdrawn from the first water cooler 51 or heated water withdrawn from the primary expander 6.

Výhodou zařízení podle obrázku Obr. 2 je, že umožňuje využít další část kompresního tepla pro zvýšení teploty páry před parní turbínou 8, a takto zvýšit výrobu elektřiny na parní turbíně 8 ve srovnání s výrobou elektřiny pomocí zařízení podle obrázku Obr. 1.An advantage of the device according to FIG. 2 is that it makes it possible to utilize an additional portion of the compression heat to increase the steam temperature upstream of the steam turbine 8, thereby increasing the power generation on the steam turbine 8 compared to the power generation using the apparatus of FIG. 1.

Výhodou zařízení podle obrázku Obr. 3 je, že umožňuje další zvýšení výroby elektřiny a to zvýšením průtoku páry přes parní turbínu 8. Toho je dosaženo s pomocí využití další části tepla, nacházejícího se v horké vodě a získaného z kompresního tepla stlačeného plynu. Využitím tohoto tepla v uvedeném příkladném provedení pro výrobu syté páry nejen v primárním expandéru 6, ale i v přídavném expandéru 13, se po přehřátí v přehříváku Π. páiy dosáhne zvýšení výroby elektřiny na parní turbíně 8.An advantage of the device according to FIG. 3 is that it allows a further increase in electricity production by increasing the steam flow through the steam turbine 8. This is achieved by utilizing another part of the heat contained in the hot water and obtained from the compressed gas compression heat. By utilizing this heat in the exemplary embodiment for producing saturated steam not only in the primary expander 6 but also in the additional expander 13, after overheating in the superheater Π. steam will achieve an increase in electricity production on the steam turbine 8.

Výhodou varianty provedení zařízení podle obrázku Obr. 4 je, že část kompresního tepla se využije za prvním kompresním stupněm 41 k předehřevu páry před parní turbínou 8, čímž se sníží množství horké vody odebírané přehřívákem JT páry, čímž se zvýší průtok páry parní turbínou 8 a zvýší se tak výroba elektřiny.An advantage of a variant of the embodiment of the device according to FIG. 4 is that part of the compression heat is used downstream of the first compression stage 41 to preheat steam upstream of the steam turbine 8, thereby reducing the amount of hot water drawn by the steam superheater JT, thereby increasing steam flow through the steam turbine 8 and thereby increasing electricity production.

Výhodou úpravy zařízení podle obrázku Obr. 5 je, že pro výrobu horké vody, která se přivádí do primárního expandéru 6, se využije kompresní teplo všech tří kompresorových stupňů 41, 42, 43 a v primárním expandéru 6 se získá více páry pro parní turbínu 8 a zvětší se tak její elektrický výkon.An advantage of the modification of the device according to FIG. 5 is that the heat of compression of all three compressor stages 41, 42, 43 is utilized to produce hot water that is fed to the primary expander 6, and more steam for the steam turbine 8 is obtained in the primary expander 6 to increase its electrical power .

Výhodou zařízení podle obrázku Obr. 6 je, že teplo v horké vodě, které nelze při provozu kompresoru 41, 42, 43 využít pro výrobu elektřiny na parní turbíně 8, se akumuluje v akumulátoru 16 a lze je odtud čerpat v jinou dobu, v případě potřeby zvýšené výroby elektřiny. Dodávka elektřiny vyrobené parní turbínou 8 tak není závislá na okamžitém výkonu kompresoru.An advantage of the device according to FIG. 6 is that the heat in the hot water, which cannot be used to generate electricity on the steam turbine 8 during operation of the compressor 41, 42, 43, is stored in the accumulator 16 and can be pumped therefrom at another time if increased electricity production is required. Thus, the supply of electricity produced by the steam turbine 8 is not dependent on the instantaneous power of the compressor.

Claims (9)

1. Zařízení pro využití kompresního tepla, zahrnující alespoň jednu napájecí nádrž (1), vodní potrubí (2) pro přívod chladicí vody, alespoň jedno čerpadlo (3), alespoň jeden kompresor, alespoň jeden vodní chladič (51, 52, 53) pro chlazení komprimovaného plynu vodou, zapojený na plynovém potrubí (4) a opatřený vodním vstupem a vodním výstupem a plynovým vstupem a plynovým výstupem, přičemž vodní přívod vodního chladiče (51, 52, 53) pro chlazení komprimovaného plynu je připojen na čerpadlo (3), vyznačující se tím, že alespoň jeden z obsažených vodních chladičů (51, 52, 53) pro chlazení komprimovaného plynu má na svůj vodní výstup připojen primární expandér (6) s parním výstupem do parního potrubí (7), na které je připojena parní turbína (8) s elektrickým generátorem (9) a parním kondenzátorem (10).An apparatus for utilizing compression heat, comprising at least one feed tank (1), a water pipe (2) for supplying cooling water, at least one pump (3), at least one compressor, at least one water cooler (51, 52, 53) for cooling the compressed gas with water connected to the gas line (4) and having a water inlet and a water outlet and a gas inlet and a gas outlet, the water inlet of the water cooler (51, 52, 53) for cooling the compressed gas being connected to the pump (3); characterized in that at least one of the contained water coolers (51, 52, 53) for compressed gas cooling has a primary expander (6) connected to its water outlet with a steam outlet to a steam line (7) to which the steam turbine ( 8) with an electric generator (9) and a steam condenser (10). 2. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro parní turbínu (8), jež je konstrukčního typu pro vstupní tlak páry x, je zařízení opatřeno čerpadlem (3), jež je konstrukčního typu pro výstupní tlak větší než x.Compressor heat recovery device according to claim 1, characterized in that for a steam turbine (8) of the design type for the inlet steam pressure x, the device is provided with a pump (3) of design type for the outlet pressure greater than x. 3. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároků la2, vyznačující se tím, že mezi primárním expandérem (6) a parní turbínou (8) je na parním potrubí (7) zařazen přehří-5CZ 31301 Ul vák (11) páry s vodním vstupem a vodním výstupem, přičemž vodní vstup přehříváku (11) je připojen připojovací větví (200) k vodnímu potrubí (2) nacházejícímu se před primárním expandérem (6).Compressor heat recovery device according to claims 1 and 2, characterized in that a superheater (11) with a water inlet is arranged between the primary expander (6) and the steam turbine (8) on the steam line (7). a water outlet, the water inlet of the superheater (11) being connected by a connecting branch (200) to a water pipe (2) upstream of the primary expander (6). 4. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároku 3, vyznačující se tím, že připojovací větev (200) před přehřívákem (11) je opatřena alespoň jedním regulačním ventilem (12) pro nastavení průtoku vody přes přehřívák (11).Compressor heat recovery device according to claim 3, characterized in that the connection branch (200) upstream of the superheater (11) is provided with at least one control valve (12) for adjusting the water flow through the superheater (11). 5. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároků 3a 4, vyznačující se tím, že přehřívák (11) má na vodní výstup připojen přídavný expandér (13) mající parní výstup, jenž je připojen k parnímu potrubí (7) v úseku mezi primárním expandérem (6) a přehřívákem (11).Compressor heat recovery device according to claims 3 and 4, characterized in that the superheater (11) has an additional expander (13) connected to the water outlet having a steam outlet which is connected to the steam line (7) in the section between the primary expander (11). 6) and superheater (11). 6. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že v případě, že zařízení zahrnuje vícestupňový kompresor z alespoň dvou kompresorových stupňů (41, 42, 43), je mezi jednotlivými kompresorovými stupni (41, 42, 43) na plynovém potrubí (4) zařazen alespoň jeden vodní chladič (51, 52), přičemž za prvním kompresorovým stupněm (41) je před vodním chladičem (51) zapojen parní chladič (14) s parním vstupem, připojeným na parní výstup z primárního expandéru (6), a parním výstupem, připojeným na parní vstup přehříváku (11).Compressor heat recovery device according to claims 3 to 5, characterized in that if the device comprises a multi-stage compressor of at least two compressor stages (41, 42, 43), there is between the individual compressor stages (41, 42, 43). ) at least one water cooler (51, 52) is connected to the gas line (4), after the first compressor stage (41) is connected upstream of the water cooler (51) a steam cooler (14) with a steam inlet connected to the steam outlet from the primary expander (6), and a steam outlet connected to the superheater steam inlet (11). 7. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároku 1, vyznačující se tím, že v případě, že zařízení zahrnuje vícestupňový kompresor z alespoň dvou kompresorových stupňů (41, 42, 43) a mezi jednotlivými kompresorovými stupni (41, 42, 43) jsou zapojeny na plynovém potrubí (4) vodní chladiče (51, 52) zapojené na vodním potrubí (2), tak před alespoň jeden z takto obsažených vodních chladičů (51, 52) je předřazen v sérii připojený předřazený chladič (15), rovněž vodní, a tento předřazený chladič (15) máCompressor heat recovery device according to claim 1, characterized in that, if the device comprises a multi-stage compressor of at least two compressor stages (41, 42, 43) and are connected between the individual compressor stages (41, 42, 43). on the gas pipe (4) of the water cooler (51, 52) connected to the water pipe (2), and in front of at least one of the water coolers (51, 52) so contained there is a series pre-cooler (15), also water, this pre-cooler (15) has - vodní vstup, připojený jednak k vodnímu výstupu z vodního chladiče (51, 52) patřícího některému z předchozích kompresorových stupňů (41), a jednak k výstupu vodního chladiče (52), k němuž je tento předřazený chladič (15) sériově připojen,- a water inlet connected both to the water outlet of the water cooler (51, 52) belonging to one of the previous compressor stages (41) and to the water cooler (52) to which the pre-cooler (15) is connected in series, - vodní výstup, připojený k vodnímu vstupu primárního expandéru (6).- a water outlet connected to the water inlet of the primary expander (6). 8. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároku 3, vyznačující se tím, že před primárním expandérem (6) je zapojen alespoň jeden akumulátor (16) horké vody, mající homí část a dolní část, každou opatřenou jedním připojovacím hrdlem (17, 18) pro připojení k vodnímu potrubí (2), z toho výše situovaným homím hrdlem (17) pro homí část a níže situovaným dolním hrdlem (18) pro dolní část akumulátoru (16), kdeCompressor heat recovery device according to claim 3, characterized in that at least one hot water accumulator (16) having an upper part and a lower part, each provided with one connection socket (17, 18), is connected upstream of the primary expander (6). for connection to a water pipe (2), of which the upper neck (17) for the upper part and the lower neck (18) for the lower part of the accumulator (16), - homí hrdlo (17) je připojeno homím vodním potrubím (201) k úseku vodního potrubí (2) pro přívod vody do primárního expandéru (6),- the upper throat (17) is connected via the upper water pipe (201) to the water pipe section (2) for supplying water to the primary expander (6), - dolní hrdlo (18) je připojeno dolním vodním potrubím (202) k úseku vodního potrubí (2) mezi čerpadlem (3) a prvním chladičovým přípojem v zařízení, přičemž jako dolní vodní potrubí (202) se rozumí takové potrubí, které je vůči hornímu vodnímu potrubí (201) níže situované.- the lower throat (18) is connected by a lower water pipe (202) to a section of water pipe (2) between the pump (3) and the first cooler connection in the apparatus, the lower water pipe (202) being a pipe which is relative to the upper water pipe water pipe (201) below. 9. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároku 8, vyznačující se tím, že homí vodní potrubí (201) i dolní vodní potrubí (202) jsou opatřena uzavíracími armaturami (19, 20), přičemžCompressor heat recovery device according to claim 8, characterized in that both the upper water pipe (201) and the lower water pipe (202) are provided with shut-off fittings (19, 20), wherein - úsek vodního (2) potrubí mezi přípojem horního vodního potrubí (201) a přípojem připojovací větve (200) je opatřen regulační armaturou (21),- the water pipe section (2) between the upper water pipe connection (201) and the connection branch connection (200) is provided with a control fitting (21), - nejbližší úsek vodního potrubí (2) za přípojem dolního vodního potrubí (202) je opatřen další regulační armaturou (22),- the next section of the water pipe (2) downstream of the lower water pipe connection (202) is provided with an additional control valve (22), - k dolnímu vodnímu potrubí (202) je před jeho uzavírací armaturou (20) připojeno odváděči vodní potrubí (203), opatřené uzavírací armaturou (23) a připojené k napájecí nádrži (1).- a downstream water pipe (203) provided with a shut-off valve (23) and connected to the supply tank (1) is connected to the lower water pipe (202) before its shut-off valve (20).
CZ2017-33568U 2017-03-31 2017-03-31 A device for the utilization of compression heat CZ31301U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-33568U CZ31301U1 (en) 2017-03-31 2017-03-31 A device for the utilization of compression heat

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-33568U CZ31301U1 (en) 2017-03-31 2017-03-31 A device for the utilization of compression heat

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ31301U1 true CZ31301U1 (en) 2017-12-18

Family

ID=60763760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2017-33568U CZ31301U1 (en) 2017-03-31 2017-03-31 A device for the utilization of compression heat

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ31301U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ307962B6 (en) * 2017-03-31 2019-09-18 Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava Equipment for using compression heat

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ307962B6 (en) * 2017-03-31 2019-09-18 Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava Equipment for using compression heat

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4676284B2 (en) Waste heat recovery equipment for steam turbine plant
CN108643980B (en) Ultrahigh pressure cylinder and high and medium pressure cylinder both have secondary reheating unit of additional reheat level
US8624410B2 (en) Electricity generation device with several heat pumps in series
JP4784263B2 (en) Steam generation system
US11300010B2 (en) Cooling equipment, combined cycle plant comprising same, and cooling method
JP4471992B2 (en) Multi-source heat pump steam / hot water generator
JP2006249942A (en) Exhaust heat recovery system of reciprocation type internal combustion engine with supercharger
CN102575531A (en) Method and system for generating high pressure steam
CZ31301U1 (en) A device for the utilization of compression heat
CN105874272A (en) Method and plant for co-generation of heat and power
CN102022714A (en) Steam Generator
CN103115349B (en) Externally arranged steam cooler system in heat regenerative system of power plant and heat regenerative system
JP5239613B2 (en) Steam generation system
JP2011169539A (en) Heat use system
CZ307476B6 (en) A device for compression heat utilization
JP5450132B2 (en) Operation method of power generation equipment
KR101604219B1 (en) Method for controlling a thermal power plant using regulator valves
CN108638794B (en) Comprehensive system for utilizing waste heat of automobile exhaust
RU52394U1 (en) SYSTEM FOR PRODUCING ADDITIONAL WATER AT A HEAT POWER PLANT
JP2014169824A (en) Feedwater heating system
CN207437137U (en) A kind of power plant thermal system
CZ201899A3 (en) A device for the utilization of compression heat
TWI768565B (en) Steam generator, exhaust heat recovery plant, compound plant, steam-electricity cogeneration plant
RU2266414C2 (en) Method of recovery of heat of exhaust gases of gas-turbine engine and heat power-generating plant for implementing the method
JP6152661B2 (en) Steam generation system

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20171218

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20210211