DD154949A3 - METHOD FOR PRODUCING WASTE WASTE FROM ABWAERME WITH THE HELP OF A SORPTION PROCESS - Google Patents
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- DD154949A3 DD154949A3 DD80223818A DD22381880A DD154949A3 DD 154949 A3 DD154949 A3 DD 154949A3 DD 80223818 A DD80223818 A DD 80223818A DD 22381880 A DD22381880 A DD 22381880A DD 154949 A3 DD154949 A3 DD 154949A3
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzwaermeerzeugung aus Abwaerme mit Hilfe eines Sorbtionsprozesses, bei dem die Nutzwaerme ein deutlich hoeheres Temperaturniveau besitzt als die Abwaerme (Waermehochtransformation). Gleichzeitig ist der Prozess mit einem Absorptionskaelteteil kombinierbar mit flexiblen Anteilen beider Teilanlagen. Das Ziel der Erfindung ist die wirtschaftliche Verwertung von anfallender Abwaerme,auch solcher mit geringem Temperaturniveau, und ihre Veredelung bzw. Aufwertung zu nutzbarer Waerme. Das Wesen der Erfindung ist darin zu sehen, ein Waermehochtransformationsprozess ein- oder mehrstufig so zu gestalten, dass die Nutzwaermeabgabe bzw. -ausbeute nahe dem theoretisch moeglichen Wert liegt und der Abwaermetraeger bis nahe an die Umgebungstemperatur abgekuehlt wird. Dabei kann durch Einsatz regenerativer Beheizungen und einer konsequenten Gegenstromfuehrung bei Absorption, Desorption und Waermeuebertragung ein grosser Temperaturabstand von Nutzwaerme u. verfuegbarer Abwaerme verwirklicht werden. Die Erfindung ist fuer thermische Prozesse anwendbar, bei denen Abwaerme mit geringem Temperaturniveau anfaellt und ein Bedarf an Nutzwaerme mit 100 bis 250 Grad C vorliegt.The invention relates to a method for generating useful heat from Abwaerme using a Sorbtionsprozesses in which the Nutzwaerme has a much higher temperature level than the Abwaerme (heat transformation). At the same time, the process can be combined with an absorption box part with flexible parts of both units. The aim of the invention is the economic utilization of accumulating Abwaerme, even those with low temperature level, and their refinement or appreciation to usable heat. The essence of the invention can be seen in one or more stages to make a heat high transformation process so that the Nutzwaermeabgabe or yield is close to the theoretically possible value and the Abwaermetraeger is cooled to near the ambient temperature. In this case, by using regenerative heating and a consequent Gegenstromfuehrung during absorption, desorption and heat transfer a large temperature difference of Nutzwaerme u. available Abwaerme be realized. The invention is applicable to thermal processes in which Abwaerme anfaellt low temperature level and there is a need for Nutzwaerme with 100 to 250 degrees C.
Description
Titel der ErfindungTitle of the invention
Verfahren zur Nutzwärmeerzeugung aus Abwärme mit Hilfe eines SorptionsprozessesProcess for the production of useful heat from waste heat by means of a sorption process
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzwärmeerzeugung aus Abwärme mit .Hilfe eines Sorptionsprozesses (Wärmetransforlaation), bei dem die Hutzwärme ein deutlich höheres Temperaturniveau als die Abwärme besitzt. Dabei ist der Prozeß aber auch gleichzeitig mit einem Absorptionskälteteil korabinierbar, wobei die Anteile von Nutzwärmeleistung und Kälteleistung fle~ xibel sind. Anwendbar ist das Verfahren für alle thermischen Prozesse, bei denen Abwärme anfällt und diese zu Nutzwärme mit 100 bis max. 250° C aufgewertet werden soll.The invention relates to a method for useful heat generation from waste heat with .Hilfe a sorption process (Wärmeransforlaation), in which the Hutzwärme has a significantly higher temperature level than the waste heat. In this case, however, the process can also be corporated simultaneously with an absorption cooling part, the portions of useful heat output and cooling capacity being flexible. The process is applicable to all thermal processes in which waste heat is generated and this to useful heat with 100 to max. 250 ° C to be upgraded.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Die bekannte Eignung von Sorptionsprozessen zur Nutzwärmeerzeugung mit mittlerem Temperaturniveau hat eine Vervollkommnung durch Einbeziehung des Arbeitsmitteldampfes in den Wärmetausch mit der reichen Lösung bei gleichzeitiger Vorwärmung der armen Lösung und des Ärbeitsmitteldampfes erfahren» (DE-^OS 2629441 und Euch: H. Glaser "Wärmepumpen", Essen, 1977» Seiten 62-72» insbes. S, 67, Bild 9)The well-known suitability of sorption processes for useful heat production with medium temperature level has a perfection by incorporation of the working medium vapor in the heat exchange with the rich solution with simultaneous preheating of the poor solution and the Arbeitsbeitmitteldampfes experienced »(DE- ^ OS 2629441 and you: H. Glaser" heat pumps " , Essen, 1977 »pages 62-72» esp. S, 67, picture 9)
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Eine verbesserte Abkühlung der reichen Lösung allein genügt aber nicht, um den Abwärmeträger bis nahe an die Umgebungstemperatur abzukühlen. Dieses setzt außerdem eine sehr weitgehende Aufsättigung der reichen Lösung voraus. Die Desorptionsanfangstemperatur und damit die Abkühlung des Abwärmeträgers ist um so niedriger, Je höher die Konzentration der reichen Lösung ist. Das erfordert eine Uachsättigung der aus dem Nutzwärmeabsorber austretenden Lösung bei niedrigeren Temperaturen. Dazu ist eine Nachsorption in der Rieselphase mit dem Ziel der weiteren Ausgasung der armen Lösung bekannt geworden. (Cholodilnaja Technika, Moskau, 1965» Nr. 4, S. 31—35 und 1966, Nr. 7, S. 24-26)However, improved cooling of the rich solution alone is not enough to cool the waste heat carrier to near ambient temperature. This also requires a very extensive saturation of the rich solution. The Desorptionsanfangstemperatur and thus the cooling of the waste heat carrier is the lower, the higher the concentration of the rich solution. This requires a supersaturation of the effluent from the useful heat absorber solution at lower temperatures. For this purpose, a subsequent absorption in the trickle phase with the aim of further outgassing of the poor solution has become known. (Cholodilnaya Technika, Moscow, 1965, No. 4, pp. 31-35 and 1966, No. 7, pp. 24-26)
Der Effekt dieser Maßnahme kommt aber durch zwei Mangel nicht zum tragen* Einerseits wird die Nachsättigung, der reichen und die Nachentgasung der armen Lösung im Gleichstrom durchgeführt, wodurch aber eine wesentliche Veränderung der Konzentrationen auf beiden Seiten nicht erreichbar ist. Andererseits wird sowohl auf die Vorwärmung der armen Lösung als auch auf die Überhitzung des Arbeitsmitteldampfes verzichtet und damit die reiche Lösung auch nicht abgekühlt. Diese tritt mit zu hoher Temperatur und in hohem Maße teilverdampft in den Desorber ein und verursacht eine Verminderung der Arbeitsmitteldampfkonzentration bzw. es treten erhebliche Verluste durch Rektifikation und abzuführende Wärme bei der Rücklauferzeugung auf. Durch eine hohe Desorptionsanfangstemperatur kann der Abwärmeträger nicht im erforderlichen Maße abgekühlt und damit die Abwärme ausgenutzt werden. Es treten außerdem Einschränkungen bei der Entgasungsbreite eine ' ' * Es ist ferner ein Wärmehochtransformationsprozeß bekannt, beiThe effect of this measure, however, is not borne by two deficiencies. * On the one hand, the post-saturation, the rich, and the post-degassing of the poor solution are carried out in cocurrent, which, however, makes a substantial change in the concentrations on both sides unattainable. On the other hand, both the preheating of the poor solution and the overheating of the working medium vapor is dispensed with and thus the rich solution is not cooled. This occurs with too high temperature and highly partially evaporated in the desorber and causes a reduction in the working medium vapor concentration or there are significant losses due to rectification and dissipated heat in the return generation. Due to a high Desorptionsanfangstemperatur the waste heat carrier can not be cooled to the extent necessary and thus the waste heat can be exploited. It also experience limitations in the degassing range an e '' * It is a further high heat transformation process known in
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dem die desorbierten Arbeitsmitteldämpfe nicht kondensiert, sondern resorbiert werden, so daß von einer gegenläufigen Resorptionsanlage gesprochen wird· (Temperatur-Technik, 1976, März/April, S. 33-35)the desorbed working medium vapors are not condensed, but are absorbed, so that it is spoken of an opposing absorption system · (Temperatur-Technik, 1976, March / April, p 33-35)
Durch Resorption ergibt sich der Vorteil, daß die Arbeitsmitteldämpfe bei wesentlich niedrigeren Drücken verflüssigt werden können und daß bei der Desorption, auch bei der Verwendung von Abwärmeträgern mit geringem Temperaturniveau, eine sehr geringe Arbeitsmittelkonzentration erreichbar ist, durch die eine holie spezifische Absorptionswärme bei der Absorption im Nutzwärmeabsorber gesichert wird· Die hohe spezifische Absorptionswärme hat einen geringen spezifischen Lösungsumlauf beim Wärmehochtransfonnationsprozeß zur Folge bzw. bei gleichem Lösungsumlauf wird die Nutzwärmeausbeute größer· Als Nachteil dieses Verfahrens ergibt sich aber die Notwendigkeit, einen zusätzlichen Lösungsmittelkreislauf zwischen Resorber und Entgaser einschließlich Wärmeübertrager zu schaffen· Die erreichbare Temperaturdifferenz zwischen erzeugter Nutzwärme und verfügbarer Abwärme ist aber viel zu gering, da auf eine regenerative Überhitzung des Arbeitsmitteldampfes verzichtet wird· Auch ist dabei die Abkühlung des Abwärmeträgers ungenügend·By resorption, there is the advantage that the working medium vapors can be liquefied at much lower pressures and that in the desorption, even with the use of waste heat with a low temperature level, a very low concentration of the working medium can be achieved by a holie specific heat of absorption in the absorption The high specific heat of absorption results in a low specific solution circulation in the heat transfer process or in the same solution cycle the useful heat yield is greater. A disadvantage of this process, however, is the necessity to create an additional solvent circuit between the resorber and the degasser including heat exchangers achievable temperature difference between generated useful heat and available waste heat is much too low, as waived a regenerative overheating of the working medium vapor wi The cooling of the waste heat carrier is also insufficient.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des Standes der Technik auf dem Gebiet der Sorptionsprozesse zur Aufwertung von Abwärme in Nutzwärme (Wärmehochtransformation) mit größerem Abstand der beiden Temperaturniveaus und Abkühlung der Abwärmeträger bis nahe an die Umgebungstemperatur«The aim of the invention is to improve the state of the art in the field of sorption processes for the revaluation of waste heat in useful heat (heat up transformation) with a greater distance of the two temperature levels and cooling the waste heat carrier close to the ambient temperature «
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Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Nutzwärmeerzeugung aus Abwärme mit Hilfe eines Sorptionsprozesses (Wärmehochtransformation) zu schaffen, bei dem gleichzeitig mehrere selbständige Bedingungen vorteilhaft gelöst sind:The invention is based on the technical object of providing a process for the generation of useful heat from waste heat with the aid of a sorption process (heat up transformation) in which several independent conditions are advantageously solved simultaneously:
- Die abzugebende Nutzwärme soll eine Temperatur zwischen 100 bis maxe 250 C erreichen und dabei ein deutlich höheres Temperaturniveau als die zur Beheizung verfügbare Abwärme aufweisen,- The output useful heat should reach a temperature between 100 to 250 ° C and thereby have a significantly higher temperature level than the heat available for heating waste heat,
- der Abwärmeträger ist im Wärmehochtransformationsprozeß bis nahe an die Umgebungstemperatur abzukühlen,the waste heat carrier is to be cooled in the heat up transformation process to near ambient temperature,
- der Konzentrationsbereich der armen Lösung mit maximaler spezifischer Absorptionswärme ist zu nutzen,- use the concentration range of the poor solution with maximum specific heat of absorption,
- eine Rektifikation der Arbeitsmitteldämpfe durch eine dem Desorber zugeordnete Verstärkersäule ist auch bei Zweistoffgemischen mit relativ geringer Differenz der Siedetemperaturen zu vermeiden,a rectification of the working medium vapors by an amplifier column assigned to the desorber is to be avoided even in binary mixtures with a relatively small difference in the boiling temperatures,
- der Wärmehochtransformationsprozeß soll nach Bedarf mit einem Absorptionskälteteil kombinierbar sein, wobei für beide Teilprozesse das gleiche Arbeitsstoffpaar Verwendung finden soll und die Leistungsanteile von Nutzwärme und Kälte variabel sind,the heat up-transformation process should be able to be combined with an absorption cooling part as required, the same working substance pair being used for both partial processes and the power components of useful heat and cooling being variable,
- das Wärmeverhältnis aus Nutzwärmeabgabe und Wärmeaufnahme soll nahe dem theoretisch möglichen Wert liegen»- The heat ratio of useful heat output and heat absorption should be close to the theoretically possible value »
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Mangel des Standes der Technik zu vermeiden und eine Abwärmeverwertung (Abwärmeveredelung) mit geringstmöglichem Aufwand an mechanischer Energie zu gestalten«Furthermore, the invention has the object to avoid the shortcoming of the prior art and to design a waste heat recovery (waste heat treatment) with the least possible amount of mechanical energy.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Desorber als stehender Gegenstromapparat im oberen Teil durch Abwärme fremdbeheizt und in seinem unteren Teil regenerativ beheizt ausgeführt ist, wobei die ausgasende Lösung von oben nach unten strömt, das Heizmedium aber in beiden Fällen von unten nach oben geführt wird, und die regenerative Beheizung durch Absorptionswärme, die bei der Uachsättigung der reichen Lösung mit Arbeitsmitteldampf frei wird, erfolgt. Zur Sicherung einer hohen Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen der Nutzwärme und der verfügbaren Abwärme ist eine Kombination von erhöhtem Druck der Absorption gegenüber der Desorption, regenerative Beheizung des unteren Desorberteils und.konsequente Gegenstromführung der Stoffströme bei Absorption, Desorption und Wärmeübertragung vorgesehen. Durch hohe Aufsättigung der reichen Lösung bei abnehmenden Temperaturen oder hohen Drücken und durch Sicherung einer Unterkühlung zur "Vermeidung einer Teilverdampfung nach der Entspannung der reichen Lösung wird der Abwärmeträger bis nahe an die Umgebungstemperatur abgekühlt» Die regenerative Vorwärmung der armen Lösung und des Arbeitsmitteldampfes erfolgt durch Absorptionswärme, die bei der Nachsättigung der unmittelbar vom Nutzwärmeabsorber herabrieselnden Lösung entsteht β Die weitere Abkühlung der reichen Lösung im Anschluß an die regenerative Beheizung des Desorbers, gegebenenfalls gekoppelt mit weiterer Nachsättigung, erfolgt wahlweise in einem Teilstromdesorber, der zum fremdbeheizten Desorber parallelgeschaltet ist, oder in einem regenerativ beheizten Verdampferteil. Eine Unterkühlung der reichen Lösung erfolgt einerseits durch eine Begrenzung der Nachsättigung der reichen Lösung bei gleichzeitiger Abgabe fühlbarer Wärme zurAccording to the invention this object is achieved in that a desorber is externally heated as a stationary countercurrent apparatus in the upper part by waste heat and regeneratively heated in its lower part, wherein the outgassing solution flows from top to bottom, but the heating medium in both cases from bottom to top and the regenerative heating is accomplished by heat of absorption released upon supersaturation of the rich solution with working agent vapor. To ensure a high temperature difference between the temperatures of the useful heat and the available waste heat is a combination of increased pressure of the absorption compared to the desorption, regenerative heating of the lower Desorberteils and.konsequente countercurrent flow of the streams during absorption, desorption and heat transfer provided. By high saturation of the rich solution at decreasing temperatures or high pressures and by securing a subcooling to "avoid partial evaporation after the relaxation of the rich solution, the waste heat carrier is cooled to near ambient temperature." The regenerative preheating of the poor solution and the working medium vapor is effected by absorption heat The further cooling of the rich solution following the regenerative heating of the desorber, optionally coupled with further supersaturation, takes place optionally in a Teilstromdesorber, which is connected in parallel to the externally heated desorber, or in one A subcooling of the rich solution takes place on the one hand by limiting the saturation of the rich solution while at the same time releasing sensible heat
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Verdampfung des Arbeitsmittels oder zur Desorption im Teilstromdesorber und andererseits durch Abgabe weiterer fühlbarer Wärme an das Arbeitsmittelkondensat bzw· -resorbat, wobei dieses vorgewärmt wird ·Evaporation of the working fluid or for desorption in the partial flow desorber and, on the other hand, by delivery of further sensible heat to the working fluid condensate or resorbate, this being preheated
Die weitgehende Abkühlung des zur Aufbringung der Verdampfungsbzw. Entgasungswärme erforderlichen 2· Wärmeträgerstromes wird wahlweise durch Wärmeabgabe an das Arbeitsmittelkondensat bzw. -resorbat oder durch Zuspeisung in den oberen, kalten Abschnitt des fremdbeheizten Desorberteilsgesichert» In einer günstigen Lösungsvariante ist vorgesehen, daß die Nutzwärmeerzeugung durch Absorption in mehreren Druckstufen erfolgt, wobei der Stufendruck mit wachsender Lösungskonzentration ansteigt und die Lösungsvorwärmung nur für die niedrigste Druckstufe vorgenommen wird. Dabei wird die Arbeitsmitteldampfvorwärmung für alle vorgesehenen Uutzwänneabsorber durch direkten Kontakt und Wärmetausch im Gegenstrom zu der ablaufenden Lösung im Lösungsvorwärmer bzw. bei höheren Druckstufen in einer Stoffaustauscheinrichtung durchgeführt.The extensive cooling of the application of the Verdampfungsbzw. Entgasungswärme required 2 · heat transfer stream is optionally secured by heat to the working fluid condensate or -resorbat or by feeding into the upper, cold section of the externally heated Desorberteils »In a favorable solution variant is provided that the useful heat generation takes place by absorption in several pressure levels, the step pressure with increasing solution concentration increases and the solution preheating is carried out only for the lowest pressure level. The Arbeitsmitteldampfvorwärmung for all intended Uutzwänneabsorber is carried out by direct contact and heat exchange in countercurrent to the effluent solution in the solution preheater or at higher pressure levels in a mass transfer device.
In einer weiteren Lösung ist vorgesehen, daß bei einer mehrstufigen Absorption des Arbeitsmittels der Absorber der höchsten Druckstufe als überfluteter Absorber den Wärmebedarf des regenerativ beheizten Desorberteils deckt und durch Druckerhöhung die Desorptionsendtemperatur angehoben und geregelt wird. Es ist weiterhin vorgesehen, daß die in die Nutzwärmeabsorber eingebrachte unterkühlte arme Lösung in einer Stoffaustauscheinrichtung durch Absorption auf hohe Temperatur gebracht wird, bevor sie anschließend als Filmströmung in den gekühlten Abr sorberteil eintrittIn a further solution, it is provided that in a multi-stage absorption of the working fluid of the absorber of the highest pressure level as a flooded absorber covers the heat demand of the regeneratively heated Desorberteils and is raised by pressure increase the Desorptionsendtemperatur and controlled. It is further contemplated that the introduced into the Nutzwärmbsorber supercooled poor solution is brought in a mass transfer device by absorption to high temperature before it then enters the film as a film flow in the cooled Abr sorberteil
Bei gleichzeitigem Kältebedarf ist eine spezielle Lösungsvarian- With simultaneous cooling demand, a special solution variant
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te vorteilhaft, nach der ein Absorptionskälteteil an den Prozeß der Wärmehochtransformation angeschlossen ist, indem ein Teil des Arbeitsmitteldampfes am Kopf des Desorbers entnommen, kondensiert, zur Kälteerzeugung verdampft, anschließend in Kältemittelabsorbern durch einen entsprechenden Teilstrom armer, in einem Wärmeübertrager gekühlter Lösung absorbiert, das Absorbat im Wärmeübertrager durch die arme Lösung vorgewärmt und nach Druckerhöhung im Absorptionsteil an einer Stelle entsprechender Konzentration der Lösung zur Nachsattigung zugemischt wird»Advantageously, according to which an absorption refrigeration part is connected to the process of the thermal Hochochtransformation by a part of the working medium vapor removed at the head of the desorber, condensed, evaporated for cooling, then absorbed in refrigerant absorbers by a corresponding partial flow poor, cooled in a heat exchanger solution, the absorbate in the heat exchanger preheated by the poor solution and mixed after pressure increase in the absorption part at a point corresponding concentration of the solution to the Nachsattigung »
Pur alle Lösungen der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn als Arbeitsmittel ein Niederdruckkältemittel mit hoher Verdampfungswärme vorgesehen ist und dabei eine Komponente des Arbeitsstoff paares Wasser ist.Pur all solutions of the invention, it is advantageous if a low-pressure refrigerant is provided with high heat of vaporization as a working medium and while a component of the working pair of water.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden» In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment.
Pig. 1: einen einstufigen Wärmehochtransformationsprozeß mit Nachsättigung bzw. Unterkühlung der reichen Lösung mit Hilfe eines Teilstromdesorbers und Kondensation der ArbeitsmitteldämpfePig. 1: a one-step heat up transformation process with re-saturation or supercooling of the rich solution by means of a Teilstromdesorbers and condensation of the working medium vapors
Pig. 2: einen einstufigen Wärmehochtransformationsprozeß mit Nachsättigung bzw. Unterkühlung der reichen Lösung in einem regenerativ beheizten Verdampferteil bei Kondensation der ArbeitsmitteldämpfePig. FIG. 2: a single-stage heat up transformation process with supersaturation or supercooling of the rich solution in a regeneratively heated evaporator section on condensation of the working medium vapors. FIG
Fig. 3s einen zweistufigen Wärmehochtransformationsprozeß, bei dem die 2. Absorptionsstufe nicht als Nutzwärmeabsorber verwendet wird sondern als regenerativ beheizte Unter-FIG. 3s shows a two-stage thermal uptake process, in which the second absorption stage is not used as a useful heat absorber but as a regeneratively heated substrate. FIG.
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säule des Desorbers ausgebildet ist mit Naohsattigung bzw· Unterkühlung der reichen Lösung mit Hilfe eines Teilstromdesorbers und Kondensation der Arbeitsmittel« dämpfeColumn of the desorber is formed with Naohsattigung or · subcooling of the rich solution with the help of a Teilstromdesorbers and condensation of Arbeitsmittel «vapors
Fig* 4: einen dreistufigen Wärmehochtransforraationsprozeß, bei dem die 3* Absorptionsstufe als regenerativ beheizte Untersäule des Desorbers ausgebildet ist und die Unterkühlung der reichen Lösung durch regenerative Beheizung in Verdampfern verschiedener Druckstufen erfolgt mit Kondensation des Arbeitsmittels Pig· 5s den Desorber eines Wärmehochtransformationsprozesses mit angeschlossenem KälteteilFIG. 4: a three-stage heat high-transformation process in which the 3 * absorption stage is designed as a regeneratively heated sub-column of the desorber and the subcooling of the rich solution by regenerative heating in evaporators of different pressure stages takes place with condensation of the working medium Pig.sup.5 the desorber of a heat up transformation process with connected cooling part
Pig· 6: einen einstufigen Wärmehochtransformationsprozeß mit Teilstromdesorber ähnlich Pig. 1, aber mit Verflüssigung der Arbeitsmitteldämpfe durch Resorption, Wiederfreisetzung der Arbeitsmitteldämpfe bei höherem Druck durch Entgasung·Pig · 6: a one-step heat up transformation process with partial flow desorber similar to Pig. 1, but with liquefaction of the working medium vapors by absorption, re-release of the working medium vapors at higher pressure by degassing
Der zur Verfugung stehende Abwärmeträger tritt in zwei Teilströmen als Abwärmestrom 1 und als Abwärmeteilstrom 1 * in den Wärmehochtransformationsprozeß ein. Der Abwärmestrom 1 dient zur Premdbeheizung des oberen Desorberteils 3 dea Desorbers 2 und der Abwärmeteilstrom 1f gibt in einem Verdampfer 5 oder Vergaser 31 und anschließend in einem Kondensatvorwärmer 16 ^Wärme an das Arbeitsmittelkondensat (Resorbat) ab oder wird im oberen Desorberteil 3 dem Abwärmestrom 1 an einer seinem Temperaturniveau entsprechenden Stelle zugespeist (Pig. 6). Nach Wärmeabgabe und Vereinigung der beiden Teilströme verläßt der Abwärmeträger bei 6 den Prozeß·The available waste heat carrier enters into two partial streams as waste heat stream 1 and as waste heat partial stream 1 * in the heat up transformation process. The waste heat stream 1 is used for premembrane heating of the upper Desorberteils 3 dea desorber 2 and the waste heat partial flow 1 f are in an evaporator 5 or carburetor 31 and then in a condensate preheater 16 ^ heat to the working fluid condensate (resorbate) from or in the upper Desorberteil 3 the waste heat flow. 1 at a location corresponding to its temperature level (Pig. 6). After heat release and union of the two partial streams, the waste heat carrier leaves the process at 6.
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Ein Nutzwärmeträger wird bei 8 einem Nutzwärmeabsorber 9 zugeführt, durchströmt den Nutzwärmeabsorber 9 im Gegenstrom aur Filmströmung der Lösung unter Wärmeaufnahme und tritt bei 10 wieder aus dem Prozeß aus und.kann anschließend einem Y/ärmeverbraucher zugeleitet werden· Das im Kreislauf befindliche Arbeitsstoffpaar wird als reiche Lösung über eine Entspannungseinrichtung 11, die als arbeitsleistende Flüssigkeits-Entspannungsturbine oder als Drosseleinrichtung ausgeführt sein kann, am Kopf des Desorbers 2 aufgegeben,' das Arbeitsmittel durch Wärmezufuhr im Desorber 2 ausgetrieben und über den Kopf des Desorbers 2 abgeführt. Der Arbeitsmitteldampf wird durch einen Kondensator 12 oder einen Resorber 32 verflüssigt, im Kondensatsammler 13 oder im Unterteil des Hesorbers -32 gespeichert und über eine Kondensatpumpe 14 und Kondensatvorwärmer 15 und 16 in ein Verdampfersystem mit einem fremdbeheizten Verdampfer 5 oder einen fremdbeheizten Entgaser 31 eingespeist* Dem Verdampfer 5 kann ein regenerativ beheizter Verdampferteil 5l parallel geschaltet sein.A useful heat carrier is fed to a useful heat absorber 9 at 8, flows through the Nutzwärmea absorber 9 in countercurrent aur film flow of the solution with heat absorption and exits at 10 out of the process and. Can then be fed to a Y / armeverbraucher · The circulating pair of working substances is rich Solution via a relaxation device 11, which may be designed as a work-performing liquid expansion turbine or as a throttle device, abandoned at the top of the desorber 2, 'expelled the working fluid by heat in the desorber 2 and discharged through the head of the desorber 2. The working medium vapor is liquefied by a condenser 12 or a resorber 32, stored in the condensate collector 13 or in the lower part of the Hesorbers -32 and fed via a condensate pump 14 and condensate preheater 15 and 16 in an evaporator system with a strangersheizte evaporator 5 or a externally heated degasser 31 * Evaporator 5, a regeneratively heated evaporator section 5 l be connected in parallel.
Aus dem Sumpf des Desorbers 2 wird die arme Lösung abgezogen und gelangt über eine Lösungspumpe 17 in einen Lösungsvorwärmer 18, in dem gleichzeitig der Arbeitsmitteldampf aus dem Verdampfer 5-oder Entgaser 31 kommend vorgewärmt wird· Die arme Lösung wird anschließend von oben auf einen Nutzwärmeabsorber 9 aufgegeben. Der Arbeitsmitteldampf tritt, von unten aus dem Lösungsvorwärmer 18 in den Nutzwärmeabsorber 9 über. Ein Teilstrom des aus dem Verdampfer 5 oder Entgaser 31 kommenden Arbeitsmitteldampfes wird zur Nachsättigung der reichen Lösung in den Teil 4 des Desorbers 2 eingeleitet. Dieser Teil 4 des Desorbers 2 arbeitet als überfluteter Absorber zur regenerativen Beheizung des Desorbers 2. Die stark mit Arbeitsmittel be-From the bottom of the desorber 2, the poor solution is withdrawn and passes through a solution pump 17 in a solution preheater 18, in which simultaneously the working medium vapor from the evaporator 5 or degasser 31 is preheated coming · The poor solution is then from the top of a Nutzwärmeabsorber. 9 given up. The working medium vapor passes from below from the solution preheater 18 into the useful heat absorber 9. A partial flow of the coming of the evaporator 5 or degasser 31 working fluid vapor is introduced to the saturation of the rich solution in the part 4 of the desorber 2. This part 4 of the desorber 2 works as a flooded absorber for the regenerative heating of the desorber 2.
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ladene reiche Lösung wird am oberen (kälteren) Ende des regenerativ beheizten Desorberteils 4 abgenommen und alternativ zur weiteren Iaensattigung bzw, Unterkühlung unten in den Mantelraum eines Teilstromdesorbers 7 eingeleitet oder sie wird dem regenerativ beheizten Verdampferteil 5' zugeführt. Bei Verwendung des Teilstromdesorbers 7 wird die reiche Lösung am kalten oberen Ende des Teilstromdesorbers 7 abgenommen in Kondensatvorwärmer 15 weiter unterkühlt und in beschriebener Weise über die Entspannungseinrichtung 11 in den Desorber 2 und gegebenenfalls ein Teilstrom in den Teilstromdesorber 7 zurückgeführte Bei Verwendung des regenerativ beheizten Verdampferteils 5' wird die reiche Lösung daran anschließend in gleicher Weise über den Kondensatvorwärmer 15 (bei Verwendung eines Resorbers 32 als Resorbatvorwärmer arbeitend) und die Entspannungseinrichtung 11 in den Desorber 2 zurückgeführt. Der Wärmehochtransformationsprozeß ist auch mehrstufig ausführbar» Bei mehrstufigen Prozessen treten dann ein oder mehrere Nutzwärmeabsorber, z.B. der Nutzwärmeabsorber 9f für die Mitteldruckstufe hinzu. Anstelle eines Nutzwärmeabsorbers kann auch der überflutete Absorber der regenerativen Heizung des unteren Desorberteils 4 als zusätzliche Absorptionsstufe zur Erhöhung des Temperaturabstandes von Abwarmetragertemperatür und Nutzwärmetemperatur benutzt und mit höherem Systemdruck als die vorhergehende Nutzwärmestufe betrieben werden. bie Erhöhung der Zahl der Absorptionsstufen erfordert auch weitere Verdampferstufen (Verdampfer 19 und 21 mit den regenerativ beheizten Verdampferteilen 19* und 21') und Lösungspumr pen 20 und 22. · .Ladene rich solution is removed at the upper (colder) end of the regeneratively heated Desorberteils 4 and alternatively for further Iaensattigung or, subcooling down into the shell space of a Teilstromdesorbers 7 introduced or it is fed to the regeneratively heated evaporator section 5 '. When using the Teilstromdesorbers 7, the rich solution at the cold upper end of the Teilstromdesorbers 7 is removed in Konkatsvorwärmer 15 further subcooled and in the manner described via the expansion device 11 in the desorber 2 and optionally a partial flow in the Teilstromdesorber 7 recycled When using the regeneratively heated evaporator section. 5 The rich solution is subsequently returned to the desorber 2 in the same way via the condensate preheater 15 (working as a resorbate preheater when using a resorber 32) and the expansion device 11. The thermal up-transformation process can also be carried out in several stages »In multi-stage processes, one or more useful heat absorbers, for example the useful heat absorber 9 f for the medium-pressure stage, then appear. Instead of a Nutzwärmea absorber and the flooded absorber of the regenerative heating of the lower Desorberteils 4 can be used as an additional absorption stage to increase the temperature difference of Abwarmetragertemper and Nutzwärmetemperatur and operated at higher system pressure than the previous Nutzwärmestufe. Increasing the number of absorption stages also requires further evaporator stages (evaporators 19 and 21 with the regeneratively heated evaporator parts 19 * and 21 ') and solution pumps 20 and 22.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit des Wsrmehochtransformationsprozeeses ist durch den Anschluß eines Absorptionskälteteils gegeben. Another embodiment of the heat transfer process is given by the connection of an absorption refrigeration part.
- 11 - 223 8.18- 11 - 223 8.18
Hierfür wird die erforderliche Teilstrommenge an armer Lösung am Sumpf des Desorbers 2 vor der Lösungspumpe 17 und das Arbeitsmittelkondensat - hierbei als Kältemittelkondensat verwendet - am Kondensatsammler 13 vor der Kondensatpumpe 14 abgenommen. In üblicher Weise wird die arme Lösung in einem Wärmeübertrager 26 durch die angereicherte Lösung abgekühlt und gelangt nach der Entspannung in einer Drosseleinrichtung 27 in einen Absorber 25, in dem sie mit dem Kältemittel angereichert wird und das Absorbat über eine Lösungspumpe 24 dem Wärmeübertrager 26 und dann an einer geeigneten Stelle gleicher Lösungskonzentration dem Wärmehochtransformationsprozeß zugespeist oder auf die Mantelseite des regenerativ beheizten Teiles 4 des Desorbers 2 zurückgeführt wird.For this purpose, the required amount of partial flow of poor solution at the bottom of the desorber 2 before the solution pump 17 and the working fluid condensate - used here as a refrigerant condensate - removed from the condensate collector 13 before the condensate pump 14. In the usual way, the poor solution is cooled in a heat exchanger 26 by the enriched solution and passes after the expansion in a throttle device 27 in an absorber 25 in which it is enriched with the refrigerant and the absorbate via a solution pump 24 to the heat exchanger 26 and then is fed to the heat up transformation process at a suitable point of the same solution concentration or fed back to the shell side of the regeneratively heated part 4 of the desorber 2.
Das Kältemittelkondensat wird vom Kondensatsammler 13 über einen Kältemittelunterkühler 29 und eine der Entspannung dienende Drosseleinrichtung 30 einem Kältemittelverdanpfer 28 zugeführt. Von dort gelangt der Kältemitteldampf über den Mantelraum des Kältemittelunterkühlers 29 in den Kältemittelabsorber 25 und dient hier zum Anreichern der armen Lösung.The refrigerant condensate is supplied from the condensate collector 13 to a refrigerant diluter 28 via a refrigerant subcooler 29 and a throttle device 30 serving for expansion. From there, the refrigerant vapor passes via the mantle space of the refrigerant subcooler 29 into the refrigerant absorber 25 and serves here to enrich the poor solution.
Mir den Wärmehochtransformationsprozeß ist es vorteilhaft ein Arbeitsstoffpaar zu wählen, bei dem für die leichte Komponente, also das Arbeitmittel, vorzugsweise ein Uiederdruckkältemittel mit hoher Verdampfungswärme ist, aber für eine der Komponenten des Arbeitsstoffpaares, also das Arbeits- oder das Absorptionsmittel, sollte.unbedingt Wasser gewählt werden.For me the Wärmehochtransformationsprozeß it is advantageous to select a pair of working substances, in which for the light component, so the working fluid, preferably a Uiederdruckkältemittel with high heat of vaporization, but for one of the components of the working fluid pair, so the working or the absorbent, should.unbedingt water to get voted.
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