DD155194A1

DD155194A1 - Verfahren zur energetischen optimierung eines verdichtungsprozesses

Info

Publication number: DD155194A1
Application number: DD22587180A
Authority: DD
Inventors: Artur Wilda
Original assignee: Artur Wilda
Priority date: 1980-12-09
Filing date: 1980-12-09
Publication date: 1982-05-19
Also published as: DE3134844A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur energetischen Optimierung eines Verdichtungsprozesses fuer mehrstufige Verdichtung, insbesondere mit Kreisel- und Kolbenverdichtern. Das Ziel besteht darin, die Verdichtungswaerme als nutzbare Waerme zurueckzugewinnen, den Kuehlwasserverbrauch und die Kuehlwasseranlagen zu beseitigen und den Energieaufwand zu vermindern. Aufgabe der Erfindung ist es, die Elemente einer Waermepumpe in eine Verdichteranlage zu integrieren und so zu gestalten und miteinander zu verknuepfen, dass die komplexe Funktion der Anlage das Ziel erfuellt. Geloest wird die Aufgabe dadurch, dass eine Waermepumpe in eine Verdichteranlage integriert ist.

Description

22 5 8 71

Titel der Erfindung:

Verfahren zur energetischen Optimierung eines Verdichtungs-

prozesses. .

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Pie Erfindung betrifft ein Verfahren zur energetischen Optimierung eines Verdichtungsprozesses für mehrstufige Verdichtung, insbesondere mit Kreisel- und Kolbenverdichtern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Die Kühlung des Gases im Verdichtungsprozeß hat den Zweck, die isentrope Verdichtung in die isotherme Verdichtung näherungsweise zu überführen, um dadurch Antriebsenergie zu sparen. Die Verdichtungswäriae wird vom Kühlwasser abgeführt und geht verloren. Entweder fließt sie mit dem Kühlwasser ab, das durch Frischwasser ersetzt wird, oder sie v/ird in einer Eückkühlanlage durch Aufwendung von Energie und Verdunstungskühlung dem Kühlwasser entzogen.

Nachteilig ist an diesem allgemein üblichen Prinzip, daß die Eückkühlwärme vollständig und große Mengen an Kühlwasser durch Verdunstung teilweise' verloren gehe.n.

Die energetisch optimale Arbeitsweise Jeder Verdichterstufe ist nur dann gewährleistet, wenn das Gas tatsächlich die für jede Stufe richtige Temperatur und den richtigen Druck am Eintritt aufweist« Die herkömmlichen Verfahren der Kühlung und Zwischenkühlung ermöglichen keine hinreichend genaue Führung dieser Parameter.

Es wurde bereits vorgeschlagen, das zu verdichtende Gas unter Verwendung einer Absorptionskälteanlage vor dem Eintritt in die erste Verdichtungsstufe zu kühlen, um dadurch die Leistung eines Verdichters zu erhöhen. Die Absorptionskälteanlage wird dabei mit der Kompressionswärme einer Verdichtungsstufe betrieben.

_₂_ 225871

Das hat aber den Nachteil, daß die Kompressionswärme dieser Stufe nur soweit genutzt wird, wie sie zur Kühlung des Mediums vor dem Eintritt in den Verdichter benötigt wird. Sowohl der verbleibende Teil, als auch die gesamte Korapressionswärme aller weiteren Stufen bleiben ungenutzt und werden mit dem Kühlwasser abgeführt. Kühlwasser wird somit nicht eingespart und der Wirkungsgrad des mehrstufigen Verdichtungsprozesses nicht verbessert (DE-OS 21 02 279)·

Ziel der Erfindung:

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die genannten Mangel zu beseitige», insbesondere aber die Verdichtungswärme als nutzbare Wärm© zurückzugewinnen, den Kühlwasser verbrauch und die Kühlwasseranlagen zu beseitigen und den Energieaufwand für den Verdichtungsprozeß zu vermindern.

Darlegung des Wesens der Erfindung;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Elemente einer Wärmepumpe in eine. Verdichteranlage zu integrieren und so zu . gestalten und miteinander zu verknüpfen, daß die komplexe Punktion der neuen Anlage das genannte Ziel erfüllt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Wärmepumpe in eine Verdichteranlage integriert ist und die Wärmepumpe nach dem Absorptionsprinzip arbeitet. Der Austreiber einer Absorptionswärmepumpe wird mit einem Teil der Verdichtungswärme einer Verdichtungsstufe betrieben. Eine, andere Lösungsmöglichkeit besteht darin, daß der Austreiber einer Absorptionswärmepumpe mit fremder, sonst verlorener Abwärme betrieben wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß in die das erwärmte Kühlwasser führenden Rohrleitungen mindestens einer, vorteilhaft aber allen Kühlstufen mindestens ein Verdampfer einer Wärmepumpe eingebunden ist, daß alle Kühler einer Verdichteranlage als Verdampfer ausgeführt sind und daß in die das Kühlwasser bz?/_e den Wärmeträger führenden Eohrleitungen einstellbare Drosselventile eingebunden sind.

Ausführungsbeispiels

Die Erfindung wird an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert Fig. 1j Schaltschema einer herkömmlichen Verdichteranlage mit einer Absorptionswärmepumpe gekoppelt.

,₅„ 225871

Fig« 2: Schaltschema einer Verdichteranlage mit integrierter Absorptionswärmepumpe.

Die £lg. 1 zeigt eine orfindungsgeraäße Schaltung zur Durchführung des Verfahrens zur energetischen Optimierung eines Ver-

. dichtungsprozesses zwischen den Verdichtungsstufen 1.1· 1.2 und 1.3 und seinem Kühlraitte!kreislauf mit einer vereinfacht schematisierten Absorptionswärmepumpe 4; 5; 6; 7 und 8» Das in der ersten Verdichtungsstufe 1.1 und in der zweiten Verdichtungsstufe 1.2 verdichtete Gas gibt seine Verdichtungswärme ^₀ in den Kühlern 2 an das Kühlwasser des Kühlwasserkreislaufes ab, wobei die Kühlwasserpumpe 3 den Umlauf des Kühlwassers bewirkt. ' -

Das Kühlwasser gibt die Wärme Qq im Verdampfer 4 an den Wärmeträger der Absorptionswärmepumpe weiter. Im Absorber 5 wird das .Lösungsmittel mit dem Wärmeträger angereichert und mittels der Lösungspumpe 9 dem Austreiber 7 zugeführt.

Das Gas mit der Verdichtungswärme Q_G der im Beispiel letzten Verdichtungsstufe 1.3 heizt den Austreiber 7» der Wärmeträger und Lösungsmittel weitgehend trennt.

Lösungsmittel und ein Rest des Wärmeträgers fließen über ein Drosselventil 6 zurück zum Absorber 5· Im Wärmetauscher 8 gibt der Wärmeträger die Wärme Q^ zur unmittelbaren nutzung ab. Die optimale Steuerung der thermodynamisehen Parameter vor cjeder Verdichtungsstufe'wird mit Hilfe der regelbaren Drosselventile 10 oder energetisch günstiger, mit einer drehzalgeregelten Kühlwasserpumpe 3 iⁿ Abstimmung mit der Wärmeleistung der Wärmepumpe durchgeführt. Das dargestellte Beispiel ist günstig für die nachträgliche energetische Optimierung einer herkömmlichen Verdichteranlage.

Für den Eahmen der Erfindung ist die Anzahl der Zwischenkühlungen oder die Existenz von Vor- und Hachkühlstufen unerheblich

Die wesentlichen Vorteile dieser Ausführung der Erfindung sind:

—· Minimierung des Energieaufwandes für den VerdichtungspiOzeß,

- Geschlossener Kühlwasserkreislauf, deshalb kein Wasserverlust,

- Einsatz eines anderen günstigen Kühlmittels im Kühlkreislauf,

- Die Verdichtungswärme wird zurückgewonnen und auf einem verwertbaren Temperaturniveau zur Weiterverwendung bereitgestellt.

-*- 225871

Eine andere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeigt Fig. 2· Bei dieser Ausführung sind die Kühler des Verdichters als Verdampfer 4 ausgebildet und damit Bestandteil der wärmepumpe· Über die für das Beispiel nach Fig. 1 genannten Vorteile hinaus ergeben sich dadurchi

- Eine Verminderung des Material- und Bauaufwandes,

- Eine günstige Gestaltung der Größenverhältnisse Kühler- ³ Maschine einer Verdichteranlage, weil in einem Verdampfer 4· erheblieh größere Temperaturdifferenzen für den Wärmedurchgang realisiert werden können als in einem Wasserkühler.

Der Verdampfer gleicher Wärmeleistung wie ein entsprechender Wasserkühler hat erheblich kleinere Abmessungen»

Claims

Erfindungsansprtic he:

1. Verfahren zur energetischen Optimierung eines Verdichtungsprozesses, insbesondere für mehrstufige Verdichtung mit Kreisel- und Kolbenverdichtern, gekennzeichnet dadurch, daß eine Wärmepumpe in eine Verdichteranlage integriert ist.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmepumpe nach dem Absorptionsprinzip arbeitet.
35.. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Austreiber (7) einer Absorptionswärmepumpe mit einem Teil der Verdichtungswärme einer Verdichtungsstufe (1) betrieben wird.

4· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Austreiber (7) einer Absorptionswärmepumpe mit fremder, sonst verlorener Abwärme betrieben wird.

5» Verfahren nach Punkt 1 bis 2 und 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß in die das erwärmte Kühlwasser führenden Eo hrleitungen mindestens einer, vorteilhaft aber aller Kühlstufen mindestens ein Verdampfer (4) einer Wärmepumpe eingebunden ist.

6· Verfahren nach Punkt 1 bis 2 und 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß alle Kühler (2) einer Verdichteranlage als Verdampfer (4) ausgeführt sind.

7· Verfahren nach Punkt 1 bis 2 und 3 oder 4 und 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß in die das Kühlwasser bzw· den Wärmetrager führenden Rohrleitungen einstellbare Drosselventile (10) eingebunden sind.

Hierzu A Seiten Zeichnungen