DE102005045333A1 - Thermal power arrangement used in power station technology comprises a heat pump with a Carnot process running to the left in combination with the Clausius-Rankine process to replace a heat source and a cooling system - Google Patents

Thermal power arrangement used in power station technology comprises a heat pump with a Carnot process running to the left in combination with the Clausius-Rankine process to replace a heat source and a cooling system Download PDF

Info

Publication number
DE102005045333A1
DE102005045333A1 DE200510045333 DE102005045333A DE102005045333A1 DE 102005045333 A1 DE102005045333 A1 DE 102005045333A1 DE 200510045333 DE200510045333 DE 200510045333 DE 102005045333 A DE102005045333 A DE 102005045333A DE 102005045333 A1 DE102005045333 A1 DE 102005045333A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thermal power
power plant
plant according
heat
clausius
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200510045333
Other languages
German (de)
Inventor
Gerd Teutsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE200510045333 priority Critical patent/DE102005045333A1/en
Priority to DE200510053212 priority patent/DE102005053212A1/en
Publication of DE102005045333A1 publication Critical patent/DE102005045333A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/006Auxiliaries or details not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08Plants 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
    • F01K25/10Plants 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 the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F01K25/106Ammonia

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Thermal power arrangement comprises a heat pump with a Carnot process running to the left in combination with the Clausius-Rankine process to replace a heat source and a cooling system. Preferred Features: The arrangement has a liquid collector formed as a liquid column for equalizing the suction vacuum of the pump. A further cooling process receives the heat of condensation from the waste steam from a turbine.

Description

Das technische Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, ist die Elektrische Anlagen- oder Kraftwerkstechnik.The technical field to which the invention belongs is the or power plant technology.

Der Stand der Technik (Bild 1) verwendet, wie bekannt, für die Gewinnung elektrischer Energie hauptsächlich Wärmekraftwerke und hiervon jene, die Brennstoffe wie Kohle, Öl und Gas in elektrische Energie umwandeln. The prior art (Figure 1), as is known, uses primarily thermal power plants for the production of electrical energy, and those which convert fuels such as coal, oil and gas into electrical energy ,

Hierbei nimmt der Clausius-Rankine-Kreisprozess für Wasserdampf mittels eines Verdampfers Wärmeenergie aus einem fossilbeheizten Dampferzeuger (B in Bild 1) auf, die er einer Turbine mit Generator zur Erzeugung elektrischer Energie zuführt (C). Das aus der Turbine austretende Dampf-Kondensat-Gemisch wird in einem Kühlsystem verflüssigt (D), wobei die Kondensationswärme an die Umgebung abgegeben wird. Das im Kreisprozess verbleibende Wasser wird von einer Pumpe (A) auf den Verdampferdruck gebracht und beginnt hier den nächsten der sich fortlaufend wiederholenden Zyklen.in this connection takes the Clausius-Rankine cycle for water vapor by means of a Evaporator heat energy from a fossil-fired steam generator (B in Figure 1) on which he a turbine with generator for generating electrical energy supplies (C). The steam-condensate mixture exiting the turbine is in a cooling system liquefied (D), where the heat of condensation is delivered to the environment. The remaining in the cycle Water is brought from a pump (A) to the evaporator pressure and starts the next one here the repetitive cycles.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht zum einen in der Umweltbelastung durch Rauch, Asche, CO2, SO2 NO, Kühlwasserverbrauch, Abwärme, als auch in den stark ansteigenden Brennstoffpreisen und dem weltweit steigenden Energiebedarf bei abnehmendem Ressourcenbestand. Kraftwerke regenerativer Energiequellen sind standort- und klimabezogen eingeschränkt.The problem underlying the invention is on the one hand in the environmental impact of smoke, ash, CO 2 , SO 2 NO, cooling water consumption, waste heat, as well as in the sharply rising fuel prices and the world's increasing energy demand with decreasing resource stock. Power plants of renewable energy sources are limited in terms of location and climate.

Die vorliegende Erfindung einer Kreisprozess-Wärmekraftanlage besteht aus einem Paar von je einem unvollständigen links- sowie rechtsläufigen Kreisprozess mit der Zusammensetzung der aus dem Stand der Technik übernommenen Zustandspunkte, in der Reihenfolge 1-2-3-4-A-B-C-D-1.The present invention of a cycle thermal power plant consists of a pair of one incomplete each left and right-handed Circular process with the composition of the prior art State points, in the order 1-2-3-4-A-B-C-D-1.

Die Zahlen stehen für linksläufig, die Buchstaben, zur Unterscheidung, für rechtsläufig (Bild 2).The Numbers stand for counter-clockwise, the letters, for distinction, for right-hand (Fig. 2).

Die Abschnitte 4-1, Verdampfer und D-A, Kondensator, die jeweils zu einem vollstänigen Kreisprozess gehören, entfallen. Der gegenwärtig in der Kraftwerkstechnik verwendete rechtsläufige Clausius-Rankine-Kreisprozess wird unter Verzicht auf die Strecke D-A mit einem linksläufigen Wärmepumpen-Kreisprozess, unter Wegfall der Strecke 4-1, in den Punkten 4-A und D-1 mittels Flüssigkeitssammler und Flüssigkeitsabscheider verbunden. Das Arbeitsmittel, Wasser bzw. Wasserdampf, durchläuft die acht Zustandspunkte in der oben angegebenen Reighenfolge. Hierbei durchströmt der Dampf den Kondensator 2-3, entspannt in der Adiabate 3-4 mittels einer Turbine als Entspannungsmaschine in den Flüssigkeitssammler 4, aus dem die Pumpe A für den rechtsläufigen Teil das Wasser ansaugt und auf den Verdampferdruck bringt, das in B-C verdampft und die Wärme von 2-3 aufnimmt, in C-D mittels Turbine in den Flüssigkeitsabscheider 1 bis auf 100°C/1,01 bar entspannt und erreicht somit den Ausgangspunkt, wo der Verdichter 1 bei 100°C/1,01 bar Dampf für den folgenden Zyklus ansaugt.The Sections 4-1, evaporator and D-A, condenser, each too a complete one Belonging to the cycle process, omitted. The present used in power plant technology right-handed Clausius-Rankine cycle is waiving the route D-A with a left-turn heat pump cycle, under Elimination of the route 4-1, in the points 4-A and D-1 by means of liquid collector and liquid separators connected. The working medium, water or water vapor, passes through the eight state points in the order of priority given above. in this connection flows through steam the condenser 2-3, relax in the adiabatic 3-4 by means of a turbine as a relaxation machine in the liquid collector 4, from the the pump A for the right-handed Part the water sucks and brings to the evaporator pressure, the evaporated in B-C and the heat of 2-3 absorbs in C-D by means of turbine in the liquid separator 1 up to 100 ° C / 1.01 bar relaxes and thus reaches the starting point where the compressor 1 at 100 ° C / 1.01 bar steam for sucks the next cycle.

Die in dieser Erfindung verwendete Schaltung (Bild 2 und 3) vermeidet den Einsatz eines erheblich aufwändigeren Wärmepumpensatzes in Kaskadenschaltung zwischen dem Kondensator D-A, auf den wir in diesem Kreisprozess verzichtet haben und dem Verdampfer B-C, um die Kondensationswärme aufzunehmen und auf die Verdampfertemperatur zu verdichten, mit allen dazugehörigen Bauteilen wie Wärmeaustauscher u.a.The circuit used in this invention (Figures 2 and 3) the use of a considerably more elaborate heat pump set in cascade connection between the capacitor D-A, which we refer to in this Circuit process have omitted and the evaporator B-C to absorb the condensation heat and to compress to the evaporator temperature, with all associated components such as heat exchangers and the like

Mit einem weiteren Kreisprozess 1'-2'-3'-4'-A'-B'-C'-D'-1' wird durch die Rückgewinnung auch der Kondensationswärme aus dem Abdampf der Turbine 3-4 und deren Übertragung auf A-B, der autarke Betrieb der Wärmekraftanlage gewährleistet (Bild 2 und 4).With Another cycle 1'-2'-3'-4'-A'-B'-C'-D'-1 'is by the recovery also the condensation heat from the exhaust steam of the turbine 3-4 and their transfer to A-B, the self-sufficient Operation of the thermal power plant guaranteed (Picture 2 and 4).

Die Wärmekraftanlage in der vorliegenden Erfindung besteht überwiegend aus Anlagenteilen, die in der elektrischen Anlagentechnik und Prozessgasindustrie zum Stand der Technik gehören, in der vorgeschlagenen Anordnung für die Stromerzeugung gegenwärtig jedoch nicht vorkommen. Das Know-how der Auslegung, Herstellung, Montage, Inbetriebnahme und Betrieb dieser hier eingesetzten Anlagenteile sowie die jeweiligen Bedienungs- und Sicherheitshinweise der Hersteller haben auch in dieser Anordnung Gültigkeit.The thermal power plant in the present invention consists mainly of plant parts, which are in the electrical system technology and process gas industry belong to the state of the art, but currently do not occur in the proposed arrangement for power generation. The know-how of the design, manufacture The installation, installation, commissioning and operation of the system components used here, as well as the respective operating and safety instructions of the manufacturer, are also valid in this order.

Die Anordnung der Anlagenteile in der vorliegenden Erfindung ist, wie für den Clausius-Rankine-(C.-R.-) Kreisprozess, auch für den Organic-Rankine-Cycle (ORC.), den Kalina-Prozess und andere für diese Anwendung geeignete Kreisprozesse anwendbar.The arrangement of the plant parts in the present invention is, as for the Clausius-Rankine (C.R.) cycle, also for the Organic Rankine cycle (ORC.), the Kalina process and other circular processes suitable for this application.

Für die Auswahl der Bauteile und für die Anfertigung der Kraftanlage sind gehobene Standards empfohlen, die auf Funktionssicherheit, langen Maschinenlaufzeiten, geringem Wartungsaufwand in möglichst großen Abständen und einem hohen Wirkungsgrad bezüglich der Stromausbeute hin ausgerichtet sind. Bezüglich der Regeln sorgsamer Auslegung von Wärmepumpen allgemein, hinsichtlich geringerer als bei Kältemaschinen übliche Strömungswiderstände, reichlicher als bei Kältemaschinen üblich bemessener Wärmeaustauscherflächen und deren Anordnung in einer dem LORENZ-Prozess angenäherten Schaltung, dass diese Regeln, die schlechthin die Wärmepumpenliteratur prägen, erst recht bei der Ausführung einer in einem Kraftwerk eingesetzten Wärmepumpe Beachtung finden, insoweit sie keine dem Bestreben, Strom zu erzeugen, zuwiderlaufende Wirkung haben und eine nach Möglichkeit hohe Leistungszahl bzw. eine ertragreichere Stromproduktion ergeben.For the selection of components and for the production of the power plant, high standards are recommended, which are geared to functional reliability, long machine running times, low maintenance in the largest possible distances and a high efficiency in terms of current efficiency. Regarding the rules of careful design of heat pumps in general, in terms of lower than in refrigerators usual flow resistance, more abundant than in refrigerators usual sized heat exchanger surfaces and their arrangement in a the LORENZ process Approximated circuit that these rules that characterize the heat pump literature, especially in the execution of a heat pump used in a power plant, attention, insofar as they have no desire to generate electricity, counteracting effect and have a high coefficient of performance and a higher yielding if possible Produce electricity.

Die Leistung einer wie oben beschriebenen Einheit ist durch die Leistung der Verdichter bestimmt. Der derzeit größte, dem Verfasser dieser Beschreibung bekannte, wasserdampfverträgliche und volumenstromregelbare Prozessgas-Schraubenverdichter, von der Aerzener Maschinenfabrik GmbH D-31556 Aerzen hergestellt, hat eine Förderleistung von maximal 120 000 m3/h. Im Zusammenschluß mit einem Clausius-Rankine-Kreisprozessteil, wie hier verwendet, ist eine Erzeugung nutzbarer elektrischer Energie, der Berechnung auf den Seiten 4 und 5 zufolge, etwa in Höhe der Verdichter-Leistungsaufnahme möglich. Kraftwerke können aus mehreren Wärmekraftanlagen der vorgestellten Art zusammengestellt werden.The performance of a unit as described above is determined by the capacity of the compressors. The largest currently known to the author of this description, water vapor-compatible and volume flow adjustable process gas screw compressor, manufactured by Aerzener Maschinenfabrik GmbH D-31556 Aerzen, has a maximum flow rate of 120 000 m 3 / h. In conjunction with a Rankine cycle process part as used herein, generation of usable electrical energy, as calculated on pages 4 and 5, is possible at about the level of compressor power consumption. Power plants can be assembled from several thermal power plants of the type presented.

Die Kreisprozess-Wärmekraftanlage wird mit Anlasser gestartet. Das Anlassen einer betriebsbereit vorbereiteten Wärmekraftanlage kann folgendermaßen erfolgen:
Im Falle eines vorhandenen Netzanschlusses, in das der erzeugte Strom eingespeist werden soll, kann das Anlassen mit Strom aus dem Netz erfolgen.
The cycle thermal power plant is started with starter. Starting a ready-to-use thermal power plant can be done as follows:
In the case of an existing grid connection, in which the generated power is to be fed, the starting can be done with power from the grid.

Handelt es sich um Inselbetrieb, ist ein Anlasser erforderlich. Der Anlaßvorgang bei Schraubenverdichtern dauert aufgrund der thermischen Trägheit der Anlagenmasse länger als bei Verbrennungskraftmaschinen, die spontan zünden. Der Anlasser wird dementsprechend länger beansprucht. Bei größeren Wärmekraftanlagen werden deshalb Baugrößen mit abgestufter Leistung gewählt. Die kleinste Anlage kann z.B. sowohl mit Elektromotor und mit z.B. einem Gasmotor als Starter ausgerüstet werden, wobei der Gasmotor nach erfolgtem Start ausgekuppelt wird. Die kleinste, zuerst laufende Anlage startet die nächstgroße Anlage, diese wieder die nächste und so fort bis zur größten Anlage. Das setzt voraus, dass die Anlagengrößen entsprechend der erforderlichen Abstufung ausgelegt werden. Da die Verdichter bis auf ca. 40% der Nennleistung herunterregelbar sind, werden sie mit ihrer kleinsten Leistung gestartet und danach hochgefahren, um die nächste Anlage zu starten. Diese Reihenfolge empfiehlt sich grundsätzlich auch für den Aufbau größerer Kraftwerke.These It is island operation, a starter is required. The starting process in screw compressors takes due to the thermal inertia of the System mass longer as in internal combustion engines that ignite spontaneously. Of the Starter will be longer accordingly claimed. For larger thermal power plants are therefore sizes with Graded performance selected. The smallest plant may e.g. both with electric motor and with e.g. a gas engine are equipped as a starter, the gas engine is disengaged after a successful start. The smallest, first running Plant starts the next plant, this again the next and so on to the largest facility. This assumes that the plant sizes correspond to the required Grading be interpreted. Since the compressors up to approx. 40% of the Nominal power are adjustable down, they are with their smallest Power started and then started up to the next plant to start. This order is generally recommended for the Construction of larger power plants.

Da der Leistungsbedarf im Tages-, Wochen- und Jahresverlauf schwankt und die Anlagenleistung über große Spannen hinweg mitunter kurzfristig regelbar sein muß, sollte auch eine nach Vorschrift oder geschätztem Bedarf ausgelegte Reservekapazität für spontanen Einsatz verfügbar sein.There the demand for power fluctuates during the course of the day, the week and the year and plant performance over large margins sometimes must be regulated at short notice, should also be a rule or appreciated Needed reserve capacity for spontaneous Insert available be.

Die folgenden Berechnungsblätter und Zeichnungen ermöglichen einen Einblick in den Aufbau des Kreisprozesses mit 8 Zustandspunkten. Das Kernstück des Moduls ist das große Verdichteraggregat 1. Es ist das größte von dreizehn Baugrößen dieser Type im Herstellerprogramm.The following calculation sheets and allow drawings an insight into the structure of the cycle with 8 state points. The centerpiece the module is the big one Compressor Unit 1. It is the largest of thirteen sizes of these Type in the manufacturer program.

Ein weiterer Verdichter 2, der hier Ammoniak als Arbeitsmittel verwendet, ist kleiner.One another compressor 2, which uses ammonia as a working medium here, is smaller.

Die Wärmepumpen 1 und 2 erhalten untypischerweise zur Entspannung auf den Adiabaten 3-4 und 3'-4', die wir der Siedelinie folgen lassen, je eine Turbine mit Generator (Bild 2). Rechnerisch reicht die innere Energie auf dieser Strecke aus, um die Flüssigkeit zu verdampfen. In der Praxis wird diese Lösung vermieden, mit der Begründung der geringen Adiabatenleistung, die den Aufwand nicht lohne.The Heat pumps 1 and 2 are atypical for relaxation on the adiabatic 3-4 and 3'-4 ', which we the Siedelinie follow, each a turbine with generator (Figure 2). arithmetical The internal energy on this route is enough to absorb the liquid to evaporate. In practice, this solution is avoided, with the justification of low adiabatic performance, which does not pay the effort.

Im Industriemaßstab jedoch ist es lohnenswert. Wir überdimensionieren den Verdampfer, indem wir ihn verlägern und/oder den Querschnitt weiter vergrößern.in the industrial scale however, it is worthwhile. We oversize the evaporator by spreading it and / or the cross-section continue to enlarge.

Indem diese Wärmekraftanlage ihre eigene Abwärme aufbereitet und einsetzt, stellt sie eine innere Kälte- und Wärme-Kopplung (innere KWK) dar. Vorteile und Einsatzmöglichkeiten der Kreisprozess-Wärmekraftanlage mit interner KWK: Vorteile gegenüber dem Stand der Technik Einsatzmöglichkeiten Emissionsfreier Betrieb Anordnung im Zentrum des Versorgungs Erschütterungsfreier Lauf der Maschinen gebietes, auch in Wohnsiedlungen Geräuscharmer Betrieb Antrieb für Schienenfahrzeuge Geringer Flächenbedarf Antrieb für Schiffe Geringer Maschinenverschleiß Auf Inseln Grundlastfähig Aussiedlerhöfe Keine Abfälle Berghotels Keine Brennstofflagerung erforderlich Handwerk Keine Brennstoffkosten Industrie Kein Hochspannungs-Elektrosmog Inselbetrieb Kein Kühlsystem erforderlich Jedes Dorf Kein Rauchgasreinigungsaufwand Jede Stadt, mehrfach Kein Schornstein erforderlich Landgüter Keine Überland-Netzkosten Lieferung ins Netz Lange Maschinenlaufzeit Militär Standortunabhängigkeit Polargebiete Verbesserungspotential Raststätten Weit auseinanderliegende Wartungsintervalle Sportanlagen Weiterentwicklungspotential Überall

  • 6) Brockhaus Enzyklopedie in 24 Bd., 19.Aufl. Bd. 4 1987, S.600
  • 7) Taschenbuch f. Heizung + Klimatechnik 2000, Recknagel, Sprenger, Schramek, R. Oldenbourg Verlag München Wien 69.Auflage 1999, S.778.
By processing and using its own waste heat, this thermal power plant provides an internal cooling and heat coupling (internal cogeneration) Advantages and applications of the cycle thermal power plant with internal cogeneration: Advantages over the prior art applications Emission-free operation Arrangement in the center of the supply Vibration-free run of the machines area, also in housing estates Low noise operation Drive for rail vehicles Low space requirement Drive for ships Low machine wear On islands Base load capability relocated farms No waste Mountain hotels No fuel storage required craft No fuel costs Industry No high voltage electrosmog isolated operation No cooling system required Every village No flue gas cleaning effort Every city, several times No chimney required estates No overland network costs Delivery to the net Long machine running time military location independence Polar regions improvement service areas Widely spaced maintenance intervals sports facilities Further development potential All over
  • 6 ) Brockhaus Encyclopedia in 24 Bd., 19th ed. Vol. 4, 1987, p. 600
  • 7 ) Paperback f. Heating + air-conditioning technology 2000, Recknagel, Sprenger, Schramek, R. Oldenbourg publishing house Munich Vienna 69.Auflage 1999, S.778.

Berechnungencalculations

1. Wärmepumpen-H2O-Kreisprozess, ohne Verdampfer

Figure 00040001
1. Heat pump H 2 O cycle process, without evaporator
Figure 00040001

  • 1) Formel aus HANDBUCH DER KÄLTETECHNIK Bd.VI/A, Rudolf Plank, Springer Verl.1969, S.482. 1 ) Formula from HANDBUCH DER KÄLTETECHNIK Bd.VI / A, Rudolf Plank, Springer Verl. 1969, S.482.

2. Clausius-Rankine-H2O-Kreisprozess ohne Kondensator

Figure 00040002
2. Clausius Rankine H 2 O cycle process without capacitor
Figure 00040002

  • 6) Formel aus Brockhaus-Enzyklopädie in 24 Bd., 19.Auflage Bd. 4 1987, S.600. 6 ) Formula from Brockhaus encyclopedia in 24 Bd., 19th edition Bd. 4 1987, p. 600.
  • 7) Formel aus Taschenb.f.Heizg.+Klimatechn.2000, Recknagel u. Sprenger, S.778. 7 ) Formula from Taschenb.f.Heizg. + Klimatechn.2000, Recknagel u. Sprenger, p.

3. Wärmepumpe 2 -NH3- Kreisprozess ohne Verdampfer

Figure 00050001
3. Heat pump 2 -NH 3 - cycle without evaporator
Figure 00050001

  • 1) Formel aus HANDBUCH DER KÄLTETECHNIK Bd.VI/A, Rudolf Plank, Springer Verl.1969, S.482. 1 ) Formula from HANDBUCH DER KÄLTETECHNIK Bd.VI / A, Rudolf Plank, Springer Verl. 1969, S.482.

4. Kalina-NH3-Kreisprozess ohne Kondensator

Figure 00050002
4. Kalina NH 3 cycle process without capacitor
Figure 00050002

  • 3) Formel aus Brockhaus-Enzyklopädie in 24 Bd., 19.Auflage Bd. 4 1987, S.600. 3 ) Formula from Brockhaus Encyclopedia in 24 Bd., 19th edition Bd. 4 1987, p. 600.

Figure 00050003
Figure 00050003

Claims (19)

Wärmekraftanlage zur Erzeugung elektrischer Energie durch Umwandlung von Wärmeenergie aus einer Wärmequelle, mit Übergabe der Kondensationswärme an ein Kühlsystem, unter Verwendung des Clausius-Rankine-Prozesses, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle und das Kühlsystem durch eine Wärmepumpe mit linksläufigem Carnot-Prozess in Kombination mit dem rechtsläufigen Clausius-Rankine-Prozess ersetzt werden, die einen gleichzeitigen Auftritt des Kälte- und Wärmeeffektes mittels maschineller Verdichtung des Wasserdampfes und dessen Entspannung im Kreisprozess selbst bewirken und demzufolge eine innere Kälte-Wärme-Kopplung (innere KWK) darstellen,Heat power plant for generating electrical energy by converting heat energy from a heat source, with transfer of the heat of condensation to a cooling system, using the Rankine process, characterized in that the heat source and the cooling system by a heat pump with left-handed Carnot process in combination with be replaced by the clockwise Clausius-Rankine process, which cause a simultaneous appearance of the cold and heat effect by mechanical compression of the water vapor and its relaxation in the cycle itself and consequently an internal cooling-heat coupling (internal cogeneration) represent Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination des Carnot-Prozesses mit dem Clausius-Rankine-Prozess durch Verzicht auf den Verdampfer 4-1 des ersteren sowie auf den Kondensator D-A des zweiten Prozesses und der Zusammenschluss beider Prozessrümpfe in den Punkten 4-A und D-1 hergestell wird, mit dem Ergebnis einer Kreislaufzusammensetzung in der Form 1-2-3-4-A-B-C-D-1, wobei die Zahlen für linksläufig und die Buchstaben für rechtsläufig stehen,Thermal power plant according to claim 1, characterized in that the combination of Carnot process with the Clausius Rankine process by waiving on the evaporator 4-1 of the former and on the capacitor D-A of the second process and the merger of both process bodies in the points 4-A and D-1 is produced, with the result of Circulatory composition in the form 1-2-3-4-A-B-C-D-1, wherein the pay for counter-clockwise and the letters for clockwise stand, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück der Prozessrümpfe in 4-A ein Flüssigkeitssammler und in D-1 ein Flüssigkeitsabscheider ist,Thermal power plant according to claim 1 and 2, characterized in that the connecting piece of the process hulls in 4-A a liquid collector and in D-1, a liquid separator is Wärmekraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitssammler in 4-A eine Flüssigkeitssäule darstellt, die den Ansaug-Unterdruck der Pumpe ausgleicht,Thermal power plant according to claim 3, characterized in that the liquid collector 4-A represents a column of liquid, which compensates for the intake negative pressure of the pump, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anwendung des Kreisprozess 1-2-3-4-A-B-C-D-1 das Kühlen vermeidbar ist und im Übrigen technisch dasselbe geleistet wird wie mit Wärmepumpe + Clausius-Rankine-Kreisprozess zusammen, mit weniger Bauteilen und höherem Ertrag an verwertbarer elektrischer Energie,Thermal power plant according to claim 1 to 4, characterized in that the use of the cycle 1-2-3-4-ABCD-1 cooling is avoidable and otherwise technically the same is done as with heat pump + Clausius-Rankine cycle together, with fewer components and higher yield of usable electrical energy, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Kreisprozess 1'-2'-3'-4'-A'-B'-C'-D'-1' die Kondensationswärme aus dem Abdampf der Turbine 3-4 aufnimmt und an A-B abgibt,Thermal power plant according to claim 1 to 5, characterized in that a further Circular process 1'-2'-3'-4'-A'-B'-C'-D'-1 'the heat of condensation absorbs the exhaust steam of the turbine 3-4 and releases it to A-B, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannung mittels Turbinen auf der Adiabaten 3-4 in einen Flüssigkeitssammler und auf C-D in einen Flüssigkeitsabscheider erfolgt,Thermal power plant according to claim 1 to 6, characterized in that the relaxation by means of turbines on the adiabatic 3-4 in a liquid collector and on C-D in a liquid separator he follows, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eigesetzten Verdichter Schraubenverdichter sind,Thermal power plant according to claim 1 to 7, characterized in that the eigesetzten Compressors are screw compressors, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichter mit Förderleistungsregelung ausgestattet sind,Thermal power plant according to claim 1 to 8, characterized in that the compressor with delivery rate control are equipped Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vorliegende Erfindung auch mit anderen Kreiprozessen wie dem Organic-Rankine-Cycle (ORC.) und dem Kalina-Prozess an Stelle des Clausius-Rankine-Prozesses verwirklicht werden kann,Thermal power plant according to claim 1 to 9, characterized in that the present Invention also with other circling processes such as the Organic Rankine cycle (ORC.) And the Kalina process instead of the Clausius-Rankine process can be, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Start vorbereitete Wärmekraftanlage von einem Anlasser gestartet wird,Thermal power plant according to claim 1 to 10, characterized in that for the start prepared thermal power plant is started by a starter, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlasserleistung höher liegt als die Leistungsaufnahme der Wärmekraftanlage in ihrer untersten Schaltstufe,Thermal power plant according to claim 1 to 11, characterized in that the starter power higher as the power consumption of the thermal power plant in its lowest gear, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kraftwerk mit mehreren Wärmekraftanlagen der Startvorgang bei der kleinsten Anlage beginnt und von dieser stufenweise aufeinanderfolgend die jeweils größeren Anlagen gestartet werden, was voraussetzt, dass die Anlagen entsprechend ausgelegt wurden und dass die kleinste Anlage selbst von einem Stromaggregat, Hybridantrieb oder auf eine andere Weise gestartet wird,Thermal power plant according to claim 1 to 12, characterized in that in a power plant with several thermal power plants the starting process starts at the smallest plant and from this gradually the successively larger systems are started, which presupposes that the systems have been designed accordingly and that the smallest plant itself from a generator, hybrid drive or started in a different way, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenn sie für die Einspeisung ihrer Produktion ins öffentliche Netz bestimmt ist, von diesem Netz gestartet werden kann,Thermal power plant according to claim 1 to 13, characterized in that if they are for the feed their production into public Network is determined, can be started from this network, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach erfolgtem Start weiterläuft und über ihren eigenen Bedarf hinaus eine Überschußleistung aufweist, die nach gegenwärtiger Einschätzung den Eigenbedarf um über 90% übersteigt, was im Rechenbeispiel 6 MW sind,Thermal power plant according to claim 1 to 14, characterized in that they are after Start continues and over their own needs beyond an excess power, the after current assessment Own needs to over Exceeds 90%, what in the calculation example 6 MW, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie, die sie antreibt und verstromt, aus der Kondensationswärme, dem Wärmeäquivalent der Verdichterleistung und aus der im Carnot-Prozess verbliebenen, nich genutzten Restenergie besteht und dass eine größere Leistung mit größeren oder mehreren Maschinen erreichbar ist,Thermal power plant according to claim 1 to 15, characterized in that the energy, which drives and cures them, from the condensation heat, the heat equivalent the compressor capacity and from the remaining in the Carnot process, unused residual energy exists and that a larger power with larger or can be reached by several machines, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass außer für Wasser, Abwasser und für die Lieferung der erzeugten elektrischen Energie in der Regel keine weiteren Medienanschlüsse erforderlich sind, wobei Wasser außer in der Sanitäranlage auch zum Ausgleich der Verluste des Umlauf- und Maschinenkühlwassers benötigt wird,Thermal power plant according to claim 1 to 16, characterized in that except for water, Sewage and for the supply of generated electrical energy usually no additional media connections required are, with water except in the sanitary facility also to compensate for the losses of circulating and machine cooling water needed becomes, Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass keine Brennstofflagerung erforderlich ist.Thermal power plant according to claim 1 to 17, characterized in that no fuel storage required is. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Einsatz von Schraubenverdichtern, ihre folgenden Merkmale direkt auf die Wärmekraftanlage übertragen und ihr zu Eigen gemacht werden: a. dass die eingesetzten Hauptmaschinen, die Schraubenverdichter, konstruktionsbedingt reibungs- und verschleißfrei arbeiten, außer Lagerwechsel, nach über 50-jähriger Betriebszeit keine Maschinenteile Verschleiß afwiesen oder ausgetauscht werden mußten, also eine bemerkenswert lange Laufzeit haben, b. dass sie weit auseinander liegende Wartungsintervalle haben, c. dass sie erschütterungsfrei arbeiten, d. dass sie emissionsfrei arbeiten e. dass sie auch als Entspannungsmaschinen eingesetzt werden können, f. dass sie einen geringen Flächenbedarf haben, g. dass an Stelle eines großen Aggregates mehrere kleine eingesetzt werden können.Thermal power plant according to claim 1 to 18, characterized in that transmitted by the use of screw compressors, their following characteristics directly on the thermal power plant and made her own: a. that the main engines used, the screw compressors, work frictionless and wear-free by design, except bearing replacement, after more than 50 years of operation no machine parts had to be worn or exchanged, ie have a remarkably long running time, b. that they have maintenance intervals that are far apart c. that they work vibration-free, d. that they work emission-free e. that they can also be used as relaxation machines, f. that they have a small footprint, g. that instead of a large aggregate several small can be used.
DE200510045333 2005-09-22 2005-09-22 Thermal power arrangement used in power station technology comprises a heat pump with a Carnot process running to the left in combination with the Clausius-Rankine process to replace a heat source and a cooling system Withdrawn DE102005045333A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510045333 DE102005045333A1 (en) 2005-09-22 2005-09-22 Thermal power arrangement used in power station technology comprises a heat pump with a Carnot process running to the left in combination with the Clausius-Rankine process to replace a heat source and a cooling system
DE200510053212 DE102005053212A1 (en) 2005-09-22 2005-11-08 Thermal power plant-cycle has adiabatic curve which is arranged to right by boiling curve into area of saturation line

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510045333 DE102005045333A1 (en) 2005-09-22 2005-09-22 Thermal power arrangement used in power station technology comprises a heat pump with a Carnot process running to the left in combination with the Clausius-Rankine process to replace a heat source and a cooling system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005045333A1 true DE102005045333A1 (en) 2007-04-05

Family

ID=37852460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510045333 Withdrawn DE102005045333A1 (en) 2005-09-22 2005-09-22 Thermal power arrangement used in power station technology comprises a heat pump with a Carnot process running to the left in combination with the Clausius-Rankine process to replace a heat source and a cooling system

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005045333A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110500585A (en) * 2019-07-18 2019-11-26 光大环保技术研究院(南京)有限公司 A kind of waste incineration and generating electricity waste heat ammonia steaming system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3412922A1 (en) * 1984-04-06 1984-11-29 Alfons Dipl.-Ing. Genswein (FH), 5160 Düren Steam engine cycle with feedback of the waste heat by means of a multistage heat pump process, in particular for steam power stations (superheated and cold steam)
DE3641122A1 (en) * 1985-12-04 1987-07-16 Rovac Corp DRIVE UNIT
US4819437A (en) * 1988-05-27 1989-04-11 Abraham Dayan Method of converting thermal energy to work

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3412922A1 (en) * 1984-04-06 1984-11-29 Alfons Dipl.-Ing. Genswein (FH), 5160 Düren Steam engine cycle with feedback of the waste heat by means of a multistage heat pump process, in particular for steam power stations (superheated and cold steam)
DE3641122A1 (en) * 1985-12-04 1987-07-16 Rovac Corp DRIVE UNIT
US4819437A (en) * 1988-05-27 1989-04-11 Abraham Dayan Method of converting thermal energy to work

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110500585A (en) * 2019-07-18 2019-11-26 光大环保技术研究院(南京)有限公司 A kind of waste incineration and generating electricity waste heat ammonia steaming system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2372116B1 (en) Method of operating an integrated solar combined cycle power plant and solar combined cycle power plant for carrying out the method
EP2447506A2 (en) System for generating mechanical and/or electrical energy
EP1591644A1 (en) Device for the exploitation of waste heat from compressors
CH702163A2 (en) Method for increasing the power output of a gas and steam combined cycle power plant during selected periods of operation.
EP2986825B1 (en) Energy storage arrangement for increasing the flexibility of power plants
EP2610470A2 (en) Method for operating a stationary power plant with at least one combustion engine
EP0008680A2 (en) Method of producing thermal energy by the combination of a heat engine with a heat pump
WO2010075598A2 (en) Method and plant for combined solar thermal electric and heat generation and refrigeration
WO2005056994A1 (en) Air-storage plant
DE102007027725A1 (en) Method for producing useful heating and cooling energy, involves absorbing ambient air with turbo-heat pump, where compressed and warmed up air is produced in compression impeller of heat pump
DE102012110579B4 (en) Plant and process for generating process steam
WO2013124135A1 (en) Gas power plant
DE102005045333A1 (en) Thermal power arrangement used in power station technology comprises a heat pump with a Carnot process running to the left in combination with the Clausius-Rankine process to replace a heat source and a cooling system
EP1895139B1 (en) Energy supply system
DE4321574A1 (en) Method and arrangement for generating thermal energy for central-heating and distant-heating installations using process waste heat or environmental heat
Rovira et al. Integrated solar combined cycles using gas turbines with partial recuperation and solar integration at different pressure levels
DE3010389A1 (en) Mechanical, electrical energy generating system - is heat pump circuit with input to exchanger with output to machine for exploitation of natural or waste heat
DE102016125006A1 (en) Method and device for generating process refrigeration and process steam
AT511823A4 (en) METHOD AND DEVICE FOR GENERATING COLD AND / OR USE HEAT AND MECHANICAL OR BZW. ELECTRICAL ENERGY BY MEANS OF AN ABSORPTION CIRCUIT
DE202019105510U1 (en) Combined heat and power plant
DE102008019695B3 (en) Hydrogen burn system has steam generation unit, where micro steam turbine is provided for drive of electrical hybrid vehicle and hydrogen combustion chamber
DE102011108067A1 (en) System for producing electrical energy from ambient heat in house, has generator supplying current to electric motor of compressor and auxiliary aggregates to produce cycle result and using surplus current as regenerative energy
EP2610445A2 (en) Method for operating a stationary power plant with at least one combustion engine
DE202009002103U1 (en) Device for heat recovery in a CHP
DE3001315A1 (en) Heat-pump or energy management system - uses energy recovered from environment to drive heat pump by turbine

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licenses declared
8130 Withdrawal