DE102008060845A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abwärmenutzung von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Abwärmenutzung von Brennkraftmaschinen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwärmenutzung von Brennkraftmaschinen aus deren Abgasen. Erfindungsgemäß wird das Abgas aus dem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine (stationärer Gasmotor) 1 zunächst einem Dampferzeuger 3 zur Beheizung desselben zugeführt und sodann der dort erzeugte Dampf mittels einer Dampfturbine 6 in kinetische Energie umgesetzt, welche sodann zum Antrieb von Nebenaggregaten genutzt und/oder wobei die Dampfturbine 3 mit dem Abtriebsstrang der Brennkraftmaschine gekoppelt ist und/oder wobei der Dampf in ein bereits vorhandenes Hochdruckdampfleitungssystem eingespeist wird. Die Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens besteht aus einer Brennkraftmaschine (Gasmotor) 1, deren Abgaskanal 4 mit einem, dem Abgasaufkommen der Brennkraftmaschine leistungsmäßig angepassten geeigneten Dampferzeuger 3 und weiter über eine Dampfleitung 5 mit der Hochdruckseite einer leistungsmäßig angepassten Dampfturbine 6 verbunden ist. Die Abdampföffnung auf der Niederdruckseite der Dampfturbine 6 ist dabei über eine weitere Abdampfleitung mit einem Dampfkondensator 7 und dieser über eine Kondensatwasserleitung und eine Kondensatpumpe 8 im geschlossenen Kreislauf über die Kondensatleitung 9 mit dem Wasserteil des Dampferzeugers 3 verbunden und wobei der Dampferzeuger 3 aber auch in einem offenen System über Leitungen mit einer Speisewasserpumpe zur Beschickung mit frischem Speisewasser und einem Speisewasservorwärmer zusammengeschaltet sein ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwärmenutzung von Brennkraftmaschinen aus deren Abgasen.
  • Bekannt ist es, die den Abgasen von Brennkraftmaschinen immanente Energie mittels Abgasturboladern zu nutzen.
  • Bekannt ist es auch, dass dennoch ein erheblicher Anteil der Energieaufnahme einer Brennkraftmaschine über deren Abgas ungenutzt an die Umwelt abgegeben wird, bestenfalls teilweise zu Heizungszwecken verwendet wird, was insbesondere mit sogenannten Blockheizkraftwerken realisiert wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die dem Abgas von Brennkraftmaschinen immanente Wärmeenergie, unabhängig von einer Abgasturbine oder eines Abgasturboladers oder neben solchen, zur Erzeugung von kinetischer Energie zu nutzen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, dass
    das Abgas aus dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine zunächst einem Dampferzeuger zur Beheizung desselben zugeführt wird und sodann
    der dort erzeugte Dampf mittels einer Dampfturbine in kinetische Energie umgesetzt wird, welche sodann
    zum Antrieb von Nebenaggregaten genutzt wird oder wobei die Dampfturbine mit dem Abtriebsstrang der Brennkraftmaschine gekoppelt ist.
  • Die Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens besteht aus einer Brennkraftmaschine, deren Abgaskanal mit einem, dem Abgasaufkommen der Brennkraftmaschine leistungsmäßig angepassten geeigneten Dampferzeuger verbunden ist und der Dom des Dampferzeugers wiederum über eine Dampfleitung mit der Hochdruckseite einer leistungsmäßig angepassten Dampfturbine. Die Abdampföffnung auf der Niederdruckseite der Dampfturbine ist über eine weitere Abdampfleitung mit einen Dampfkondensator und dieser über eine Kondensatwasserleitung und eine Kondensatpumpe im geschlossenen Kreislauf mit dem Wasserteil des Dampferzeugers verbunden. Der Dampferzeuger kann aber auch über Leitungen mit einer Speisewasserpumpe zur Beschickung mit frischem Speisewasser zusammengeschaltet sein, wobei der Abdampf auf der Niederdruckseite der Dampfturbine noch zum beheizen eines Speisewasservorwärmers oder zu Heizzwecken genutzt werden kann oder der Abdampf ins Freie entweicht. Der in Dampferzeuger erzeugte Dampf kann aber auch in die Hochdruckdampfleitung einer bereits bestehenden Dampfturbinenanlage eingespeist werden.
  • Die Abgasführung aus dem Dampferzeuger heraus, erfolgt über einen Abgasschalldämpfer ins Freie. Zur wahlweisen Umgehung des Dampferzeugers ist für die Abgasführung ein zuschaltbarer Bypass angeordnet.
  • Mit einer solchen erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine lässt sich der Wirkungsgrad derselben wesentlich d. h. um etwa 10% verbessern. Der für die Realisierung eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche technologische Aufwand ist damit absolut gerechtfertigt.
  • Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Mit der zugehörigen Zeichnung ist die Anordnung eines Dampferzeugers und einer Dampfturbine an einem stationären Gasmotor mit Dampf- und Speisewasserleitungen im geschlossenen Kreislauf schematisch dargestellt.
  • Das Abgas des stationären Gasmotors 1 gelangt zunächst über die Abgasleitung 2 zum Dampferzeuger 3 in welchem Wasser auf einen ausreichenden Druck zum Betrieb einer Dampfturbine 6 verdampft wird. Der so erzeugte Wasserdampf gelangt sodann über die Dampfleitung 5 zur Hochdruckseite der Dampfturbine 6, wo die Umwandlung der Wärmeenergie in kinetische Energie erfolgt. Das Abgas gelangt aus dem Dampferzeuger 3 über die Abgasleitung 4 über eine Schalldämpfer ins Freie. Es kann dabei noch über einen Wärmetauscher zu Heizzwecken verwendet werden. Mit der Dampfturbine 6 ist ein Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom gekoppelt. Der von diesem erzeugte elektrische Strom wird zum Antrieb der Kondenswasserpumpe und/oder zum Aufladen eines Akkumulators und/oder zum Antrieb anderer Nebenaggregate verwendet und/oder direkt in ein elektrisches Stromnetz eingespeist.
    • 1
    Gasmotor
    2
    Abgasleitung
    3
    Dampferzeuger
    4
    Abgasleitung
    5
    Dampfleitung
    6
    Dampfturbine
    7
    Dampfkondensator
    8
    Kondenswasserpumpe
    9
    Kondenswasserleitung
    10
    Bypass für Abgasführung

Claims (3)

  1. Verfahren zur Abwärmenutzung von Brennkraftmaschinen aus deren Abgasen dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas aus dem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine zunächst einem Dampferzeuger (3) zur Beheizung desselben zugeführt wird und sodann der dort erzeugte Dampf mittels einer Dampfturbine (6) in kinetische Energie umgesetzt wird, wobei diese dann zum Antrieb von Nebenaggregaten genutzt wird oder wobei die Dampfturbine (6) mit dem Abtriebsstrang der Brennkraftmaschine gekoppelt ist und sodann der Abdampf kondensiert und im Dampf-Wasser-Kreislauf dem Dampferzeuger (3) rückgeführt wird oder im offenen System zum Vorwärmen von frischem Speisewasser und/oder zu Heizzwecken verwendet wird und/oder der im Dampferzeuger (3) erzeugte Dampf direkt in ein bereits vorhandenes Hochdruckdampfleitungssystem eingespeist wird.
  2. Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einer Brennkraftmaschine, deren Abgaskanal (2) mit dem, dem Abgasaufkommen der Brennkraftmaschine leistungsmäßig angepassten geeigneten Dampferzeuger (3) verbunden ist und der Dom des Dampferzeugers (3) wiederum über eine Dampfleitung (5) mit der Hochdruckseite der leistungsmäßig angepassten Dampfturbine (6)), besteht, wobei die Abdampföffnung auf der Niederdruckseite der Dampfturbine (6) über eine weitere Abdampfleitung mit einen Dampfkondensator (7) und dieser über eine Kondensatwasserleitung und eine Kondensatpumpe (8) im geschlossenen Kreislauf über die Kondensatleitung (9) mit dem Wasserteil des Dampferzeugers (3) verbunden ist und wobei der Dampferzeuger (3) aber auch in einem offenen System über Leitungen mit einer Speisewasserpumpe zur Beschickung mit frischem Speisewasser und einem Speisewasservorwärmer zusammengeschaltet sein kann und/oder eine Dampfleitung zur Beförderung des im Dampferzeuger erzeugten Dampfes direkt in eine Hochdruckdampfleitung eines bereits bestehender Hochdruckdampfleitungssystems, angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der Abgasleitung (2) ein wahlweise zuschaltbarer Bypass (10) für die Abgasführung, unter Umgehung des Dampferzeugers (3) angeordnet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106917659A (zh) * 2017-03-29 2017-07-04 西北农林科技大学 发动机的废热及废气中的动能利用装置
US10934894B2 (en) 2015-12-11 2021-03-02 Hieta Technologies Limited Inverted brayton cycle heat engine

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US10934894B2 (en) 2015-12-11 2021-03-02 Hieta Technologies Limited Inverted brayton cycle heat engine
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