CZ33621U1 - Kogenerační jednotka pro využití odpadního tepla - Google Patents
Kogenerační jednotka pro využití odpadního tepla Download PDFInfo
- Publication number
- CZ33621U1 CZ33621U1 CZ2019-36663U CZ201936663U CZ33621U1 CZ 33621 U1 CZ33621 U1 CZ 33621U1 CZ 201936663 U CZ201936663 U CZ 201936663U CZ 33621 U1 CZ33621 U1 CZ 33621U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- primary
- waste heat
- expander
- generator
- cogeneration unit
- Prior art date
Links
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 title claims description 16
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 8
- 239000003517 fume Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 5
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- -1 steam Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
- F01K17/06—Returning energy of steam, in exchanged form, to process, e.g. use of exhaust steam for drying solid fuel or plant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.
Kogenerační jednotka pro využití odpadního tepla
Oblast techniky
Technické řešení se týká kogenerační jednotky pro využití odpadního tepla. Jde o zařízení schopného vyrábět elektřinu a teplo vtzv. kogeneračním režimu. Zařízení jako zdroj využívá odpadní teplo z průmyslových a jiných procesů (odpadní plyny, spaliny, pára, vzduch) na relativně vysoké teplotní úrovni (nad 300 °C). Jedná se o zařízení nízkého elektrického výkonu do 10 kW.
Dosavadní stav techniky
Stávající zařízení na využití odpadního tepla pro kombinovanou výrobu elektřiny a tepla jsou určeny pro využití tepelných výkonů nad 1 000 kW a produkují elektrický výkon okolo 100 kW. Jedná se tedy o řádově větší jednotky. Menší jednotky se využívají především k nasazení pro využití nízkoteplotního odpadního tepla. Většina z nich pracuje na principu organického Rankinova cyklu (ORC), v omezené míře se využívá i tzv. parní Rankinův cyklus.
Tato zařízení mají velmi malou efektivitu využití odpadního tepla
Podstata technického řešení
Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje kogenerační jednotka pro využití odpadního tepla podle technického řešení, jejíž podstata spočívá vtom, že primární výpamík je spojen s primárním expandérem, pevně spojeným s primárním kondenzátorem. Primární kondenzátor je pevně spojen jednak s primárním čerpadlem, spojeným s primárním výpamíkem a jednak se sekundárním expandérem, spojeným se sekundárním kondenzátorem. Sekundární kondenzátor je spojen se sekundárním čerpadlem, spojeným s primárním kondenzátorem. Na hřídel primárního expandéru je připojen primární generátor a na hřídel sekundárního expandéru je připojen sekundární generátor.
Principem je sériové zapojení dvou tepelných cyklů za účelem dvouúrovňového využití získaného odpadního tepla. Zdrojem odpadního tepla jsou horké plyny z průmyslových procesů nebo vodní pára.
Kogenerační jednotka pro využití odpadního tepla podle technického řešení dosahuje účinnosti výroby elektrické energie při návrhových podmínkách ve výši až 10 %, což je ve srovnání s běžně dostupnými technologiemi vysoká hodnota. Zařízení je schopné pracovat jak v kogeneračním režimu (vyrobená elektřina i teplo jsou využity), tak pouze v režimu výroby elektřiny (teplo získané v kondenzaci sekundárního okruhu není využito).
Při nominálním provozním stavu je pracovní látka vysokoteplotního okruhu ohřívána a vypařována v primárním výpamíku pomocí odpadního tepla. Páry pracovní látky vysokoteplotního okruhu poté proudí do primárního expandéru, kde mu předávají část své energie a konají mechanickou práci, která je pomocí hřídele primárního expandéru převedena do primárního generátoru, kde je vyráběna energie elektrická. Páry z primárního expandéru proudí poté do primárního kondenzátoru, ve kterém se ochladí a zkondenzují. Během tohoto procesu předávají své teplo médiu nízkoteplotního okruhu, čímž ho ohřívají a vypařují. Za primárním kondenzátorem je médium čerpáno pomocí primárního čerpadla zpět do primárního výpamíku. Páry média nízkoteplotního okruhu proudí po průchodu sekundárním výpamíkem do sekundárního expandéru, kde mu předávají část své energie a konají mechanickou práci, která je pomocí hřídele sekundárního expandéru převedena do sekundárního generátom, kde je vyráběna
- 1 CZ 33621 U1 energie elektrická. Páry dále proudí do sekundárního kondenzátoru, kde jsou nejprve ochlazeny na kondenzační teplotu a poté kondenzují. Kondenzát proudí do sekundárního čerpadla, kde dojde k navýšení tlaku a pracovní látka je hnána do sekundárního výpamíku sloužícího z druhé strany jako primární kondenzátor.
Objasnění výkresu
Kogenerační jednotka pro využití odpadního tepla podle technického řešení bude blíže objasněna pomocí obrázku č. 1, na kterém je uvedeno schéma kogenerační jednotky.
Příklad uskutečnění technického řešení
Zařízení podle technického řešení obsahuje primární výpamík 1, se kterým je pevně spojen primární expandér 2, se kterým je hřídelí primárního generátoru 3 spojen primární generátor 4. Primární expandér 2 je pevně spojen s primárním kondenzátorem 5, který je pevně spojen se sekundárním čerpadlem 6. Primární kondenzátor (sloužící také jako sekundární výpamík) je pevně spojen se sekundárním expandérem 7, který je hřídelí 8 sekundárního generátoru spojen se sekundárním generátorem 9. Sekundární expandér 7 je pevně spojen se sekundárním kondenzátorem 10. který je pevně spojen se sekundárním čerpadlem 11. které je pevně spojeno se primárním kondenzátorem 5 (sloužícím také jako (sekundární výpamík).
Odpadní plyny vstupují do primárního výpamíku 1, kde předají 80 kW tepla, čímž dochází k ohřevu a odpam pracovní látky vysokoteplotního oběhu, jíž je oktamethyltrisiloxan (MDM). Pracovní látka o absolutním tlaku 0,4 MPa je ohřívána až na teplotu 215 °C a následně odpařena a přehřátá s konstantním přehřátím 10 K. Vzniklé páry proudí do primárního expandém 2, kterému předávají část své energie. Primární expandér 2 roztáčí pomocí hřídele 3 primárního generátom primární generátor 4, který produkuje elektrický výkon 3,2 kW. Páry oktamethyltrisiloxanu po průchodu primárním expandérem 2 kondenzují na teplotě 155 °C a atmosférickém tlaku v primárním kondenzátem 5, který slouží zároveň jako sekundární výpamík. Po kondenzaci je médium čerpáno primárním čerpadlem 6 zpět do primárního výpamíku 1 a tímto je vysokoteplotní oběh uzavřen. Při kondenzaci média vysokoteplotního oběhu dochází na druhé straně primárního kondenzátem 5 k ohřevu a výparu média oběhu nízkoteplotního (hexamethyldisiloxanu) při teplotě 152 °C a médium je následně přehřáto s konstantním přehřátím 10 K na admisní teplotu aadmisní tlak 0,4 MPa. Páry hexamethyldisiloxanu z primárního kondenzátem 5 proudí do sekundárního expandém 7, kterému předávají část své energie. Sekundární expandér 7 roztáčí pomocí hřídele 8 sekundárního generátom sekundární generátor 9, který produkuje elektrický výkon 4,3 kW. Emisní páry pracovní látky o teplotě 146 °C a absolutním tlaku 0,045 MPa proudí poté do sekundárního kondenzátem 10. ve kterém se nejprve ochladí na teplotu 75 °C a poté kondenzují. Zkondenzovaný hexamethyldisiloxan proudí do sekundárního čerpadla 10, ve kterém dochází ke zvýšení pracovního tlaku na 0,4 MPa absolutních. Ze sekundárního čerpadla 11 proudí pracovní látka zpět do sekundárního výpamíku 5, čímž se celý dvojitý okmh uzavírá.
Průmyslová využitelnost
Zařízení popsané výše je možné aplikovat na využití odpadního tepla v plynech a páře o teplotě mezi 300 °C a 600 °C. Zařízení je možné nasadit v podnicích, ve kterých probíhá výroba spojená s produkcí tepla o vyšším teplotním potenciálu, ale o relativně nízkém tepelném výkonu do 200 kW. Je možné je instalovat na využití odpadního tepla např. v menších slévárenských provozech, pecích na výrobu pájených výměníků, malých bioplynových stanicích, za malé kogenerační motory apod.
-2CZ 33621 U1
Zařízení popsané výše dosahuje účinnosti výroby elektrické energie při návrhových podmínkách ve výši až 10 %, což je ve srovnání s běžně dostupnými technologiemi vysoká hodnota. Zařízení je schopné pracovat jak v kogeneračním režimu (vyrobená elektřina i teplo jsou využity), tak pouze v režimu výroby elektřiny (teplo získané v kondenzaci sekundárního okruhu není využito).
NÁROKY NA OCHRANU
Claims (1)
10 1. Kogenerační jednotka pro využití odpadního tepla, sestávající z výpamíků, expandérů, kondenzátorů a čerpadel, vyznačující se tím, že primární výpamík (1) je spojen s primárním expandérem (2), pevně spojeným s primárním kondenzátorem (5), který je pevně spojen jednak s primárním čerpadlem (6) spojeným s primárním výpamíkem (1) a jednak se sekundárním expandérem (7) spojeným se sekundárním kondenzátorem (10), který je spojen se sekundárním
15 čerpadlem (11) spojeným s primárním kondenzátorem (5), přičemž na hřídel (3) primárního expandérů je připojen primární generátor (4) a na hřídel (8) sekundárního expandérů je připojen sekundární generátor (9).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36663U CZ33621U1 (cs) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Kogenerační jednotka pro využití odpadního tepla |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36663U CZ33621U1 (cs) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Kogenerační jednotka pro využití odpadního tepla |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ33621U1 true CZ33621U1 (cs) | 2020-01-21 |
Family
ID=69180186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36663U CZ33621U1 (cs) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Kogenerační jednotka pro využití odpadního tepla |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ33621U1 (cs) |
-
2019
- 2019-09-25 CZ CZ2019-36663U patent/CZ33621U1/cs active Protection Beyond IP Right Term
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2570131C2 (ru) | Способ работы тепловой электрической станции | |
| CZ33621U1 (cs) | Kogenerační jednotka pro využití odpadního tepla | |
| RU2562735C1 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией | |
| RU2562730C1 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией | |
| RU2560615C1 (ru) | Способ работы тепловой электрической станции | |
| RU2552481C1 (ru) | Способ работы тепловой электрической станции | |
| RU2562745C1 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией | |
| RU2562728C1 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией | |
| RU2560622C1 (ru) | Способ утилизации низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины тепловой электрической станции | |
| RU146401U1 (ru) | Тепловая электрическая станция | |
| RU2562724C1 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией | |
| RU2562736C1 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией | |
| RU2562733C1 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией | |
| RU2560621C1 (ru) | Способ работы тепловой электрической станции | |
| RU2564470C2 (ru) | Способ работы тепловой электрической станции | |
| RU2560611C1 (ru) | Способ работы тепловой электрической станции | |
| RU2562506C2 (ru) | Способ работы тепловой электрической станции | |
| RU2562725C1 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией | |
| RU140381U1 (ru) | Тепловая электрическая станция | |
| RU2570132C2 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией | |
| RU2571272C2 (ru) | Способ работы тепловой электрической станции | |
| RU2560608C1 (ru) | Способ работы тепловой электрической станции | |
| RU2569292C1 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией | |
| RU2562731C1 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией | |
| RU2562741C1 (ru) | Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20200121 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20231110 |