DE102009016775A1 - Method and device for generating water vapor at a high temperature level - Google Patents
Method and device for generating water vapor at a high temperature level Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009016775A1 DE102009016775A1 DE102009016775A DE102009016775A DE102009016775A1 DE 102009016775 A1 DE102009016775 A1 DE 102009016775A1 DE 102009016775 A DE102009016775 A DE 102009016775A DE 102009016775 A DE102009016775 A DE 102009016775A DE 102009016775 A1 DE102009016775 A1 DE 102009016775A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- stage
- temperature
- heat
- compressors
- compressor
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B3/00—Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass
- F22B3/04—Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass by drop in pressure of high-pressure hot water within pressure- reducing chambers, e.g. in accumulators
- F22B3/045—Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass by drop in pressure of high-pressure hot water within pressure- reducing chambers, e.g. in accumulators the drop in pressure being achieved by compressors, e.g. with steam jet pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Wärmerückgewinnungsanlage, bei der es sich im Unterschied zur Erfindung entsprechend DE 10 2008 027 825.4 um einen dreistufigen Prozess handelt, wobei in der ersten Stufe an Stelle eines Verdampfers ein Rekuperator eingesetzt werden kann und die zweite Temperaturstufe als sub- oder transkritischer Prozess geführt wird. Zudem sind höhere Vorlauftemperaturen möglich, wodurch höher temperierte Wärmequellen nutzbar sind. Die Erfindung erweitert den Einsatzbereich des Verfahrens und der Anordnung zur Erzeugung von Wasserdampf gemäß DE 10 2008 027 825.4.In the present invention is a heat recovery system, which in contrast to the invention according to DE 10 2008 027 825.4 is a three-stage process, wherein in the first stage instead of an evaporator, a recuperator can be used and the second temperature level as subcritical or transcritical process. In addition, higher flow temperatures are possible, so that higher-temperature heat sources can be used. The invention extends the field of application of the method and the arrangement for generating water vapor according to DE 10 2008 027 825.4.
Description
Die
Erfindung betrifft einen Zusatz zur Patentanmeldung
In der Industrie fällt Prozessabwärme an, die in der Regel über Rückkühlanlagen ungenutzt an die Umgebung abgeführt oder in Oberflächengewässer eingeleitet wird.In The industry generates process waste heat that is generated in usually unused via recooling systems discharged to the environment or introduced into surface waters becomes.
Diese Abwärme enthält wertvolle Primärenergie in umgewandelter Form; der Betrieb von Rückkühlanlagen verursacht Kosten. Auf der anderen Seite besteht jedoch ein industrieller Wärmebedarf, der durch Wärmeerzeugungsanlagen gedeckt werden muss. Es ist volkswirtschaftlich sinnvoll, Wärmerückgewinnungsanlagen einzusetzen; diese haben neben den wirtschaftlichen Effekten zusätzlich den Nutzen, die Umweltbelastung zu reduzieren. Die nach dem Stand der Technik bekannten Wärmepumpenanlagen sind dafür grundsätzlich geeignet, decken aber die Temperaturbereiche sowohl auf der Wärmequellen- als auch auf der Wärmesenkenseite nur unzureichend ab.These Waste heat contains valuable primary energy in transformed form; the operation of recooling systems causes costs. On the other hand, however, there is an industrial one Heat demand generated by heat generators must be covered. It makes economic sense, heat recovery systems use; These have in addition to the economic effects in addition to the Benefit to reduce the environmental impact. The according to the state of Technik known heat pump systems are for basically suitable, but cover the temperature ranges on both the heat source and the heat sink side only insufficient.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine entsprechende Wärmerückgewinnungsanlage bereitzustellen, die die beiden Temperaturbereiche signifikant erweitern.Of the Invention is therefore the object of a method and a provide appropriate heat recovery system, which significantly extend the two temperature ranges.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die abhängigen Ansprüche offenbart.The The object is achieved by the features of claims 1 and 5 solved; advantageous Embodiments are defined by the dependent claims disclosed.
Die erfindungsgemäße Lösung ist demnach ein Verfahren, bei dem eine dreistufige Wärmerückgewinnungsanlage, bestehend aus einer ersten Temperaturstufe zur Anhebung der Abwärmetemperatur auf ein Niveau, das es ermöglicht, in einer zweiten Temperaturstufe mit einer hochdruckseitig sub- oder transkritischen Wärmepumpe ein Temperaturniveau zu erreichen, bei dem Wasser in einer dritten Stufe bei atmosphärischem oder höherem Druck verdampft, verwendet wird. Der Wasserdampf wird in der dritten Temperaturstufe durch einen oder mehrere ein- oder mehrstufigen Brüdenverdichter auf ein industriell nutzbares Temperaturniveau angehoben.The The solution according to the invention is therefore a Method in which a three-stage heat recovery system, consisting of a first temperature level for raising the waste heat temperature a level that allows it in a second temperature level with a high pressure side sub- or transcritical heat pump to reach a temperature level at which water in a third Vaporizes at atmospheric or higher pressure, is used. The water vapor is in the third temperature stage by one or more one-stage or multistage vapor compressors raised to an industrially usable temperature level.
Die Wärmerückgewinnungsanlage zur Erzeugung von Wasserdampf besteht aus einer ersten Temperaturstufe, die als Wärmepumpe mit vorzugsweise natürlichem Kältemittel ausgeführt ist, einer zweiten Temperaturstufe als sub- oder transkritischer Linksprozess und einer dritten Stufe mit einem oder mehreren mehrstufigen Brüdenverdichter oder mit einem oder mehreren in Reihe geschalteten einstufigen Brüdenverdichtern. Dadurch bietet sich die Wärmerückgewinnungsanlage besonders für Wärmeverbraucher mit hohen Prozesstemperaturen an.The Heat recovery plant for the production of water vapor consists of a first temperature stage, which serves as a heat pump executed with preferably natural refrigerant is a second temperature stage as a sub- or trans-critical left-hand process and a third stage with one or more multi-stage vapor compressors or with one or more single-stage vapor compressors connected in series. This offers the heat recovery system especially for heat consumers with high process temperatures at.
Die erste Temperaturstufe kann als vollständig unterkritisch betriebener Kältemittelkreislauf ausgeführt werden. Fällt die zu nutzende Abwärme allerdings bei einem ausreichenden Temperaturniveau an, genügt an deren Stelle die Installation eines Rekuperators. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die erste Temperaturstufe als Blockheizkraftwerk oder Brennstoffzelle auszuführen, das bzw. die für die zweite Temperaturstufe vollständig oder teilweise elektrische Antriebsenergie und Abwärme als Wärmequelle liefert. Zudem kann die erste Temperaturstufe alternativ als Gasmotor, der für die zweite Temperaturstufe vollständig oder teilweise mechanische Antriebsenergie und Abwärme als Wärmequelle liefert, ausgebildet sein. In den Temperaturstufen eins bis drei können elektrische und verbrennungsmotorische Antriebe für die Verdichter eingesetzt werden. Nur beim Einsatz eines Gasmotors ist die erste Temperaturstufe auf eine sub- oder transkritische verbrennungsmotorisch angetrieben Wärmepumpe beschränkt.”The first temperature level can be considered completely subcritical operated refrigerant circuit can be performed. However, if the waste heat to be used falls to one sufficient temperature level is sufficient in their place the installation of a recuperator. Furthermore, there is the possibility the first temperature stage as combined heat and power plant or fuel cell perform that for the second temperature level completely or partially electrical drive energy and provides waste heat as a heat source. In addition, can the first temperature level alternatively as a gas engine, the for the second temperature stage completely or partially mechanical drive energy and waste heat as a heat source supplies formed be. In the temperature levels one to three electrical and internal combustion engine drives for the compressors be used. Only when using a gas engine is the first Temperature level on a sub- or trans-critical internal combustion engine driven heat pump limited. "
Die Ausführung der zweiten Temperaturstufe erfolgt als sub- oder transkritischer Prozess mit Hochdruckregelung ohne zusätzlichen Kältemittelspeicher, vorzugsweise mit dem natürlichen Kältemittel Ammoniak, wobei die zulässige Verdichtungsendtemperatur durch Kühlung des eingespritzten Kältemaschinenöls auf den zulässigen Wert begrenzt wird.The Execution of the second temperature stage takes place as sub- or transcritical process with high pressure control without additional Refrigerant storage, preferably with the natural Refrigerant ammonia, with the permissible compression end temperature by cooling the injected refrigerator oil is limited to the permissible value.
Bedarfsweise wird eine über- oder unterkritische Wärmeauskopplung in der zweiten Temperaturstufe zwischen 0 und 100% vorgenommen, wodurch eine Minimierung der exergetischen Verluste bei transkritischer Wärmeauskopplung für Vorwärmprozesse möglich ist.If necessary, becomes an over- or subcritical heat extraction made in the second temperature level between 0 and 100%, thereby minimizing the exergetic losses at transcritical Heat extraction for preheating processes is possible.
Wird in der ersten und zweiten Stufe der Wärmerückgewinnungsanlage der gleiche Kältemitteltyp verwendet, kann der Verdampferkondensator zwischen erster und zweiter Stufe ohne Trennwände als Mitteldruckflasche ausgeführt werden.Becomes in the first and second stages of the heat recovery system the same type of refrigerant used, the evaporator condenser between first and second stage without dividing walls as medium pressure bottle be executed.
Die Verdichter der ersten Stufe sind Verdrängermaschinen (vorzugsweise Hubkolben-, Schrauben- oder Scrollverdichter), die Verdichter der zweiten Stufe sind Verdrängermaschinen (vorzugsweise Hubkolben-, Schrauben-, Scroll- oder Flüssigkeitskolbenverdichter vorzugsweise mit Ammoniak als Kältemittel und einem unlöslichen Öl als Kolbenflüssigkeit und die Verdichter der dritten Stufe sind Verdränger- oder Strömungsmaschinen (vorzugsweise Schraubenverdichter, Turboverdichter oder Radialgebläse).The First stage compressors are positive displacement machines (preferably Reciprocating, screw or scroll compressors), the compressors of second stage are displacement machines (preferably reciprocating, Screw, scroll or liquid piston compressors preferably with ammonia as refrigerant and an insoluble oil as piston liquid and the third stage compressors are displacement or flow machines (preferably screw compressors, Turbo-compressor or radial fan).
Zur Verbesserung der Leistungszahl und zur Begrenzung der Verdichtungsendtemperatur können ein-, zwei- oder höherstufige Brüdenverdichter mit Zwischenkühlung durch Kondensateinspritzung eingesetzt werden. Zur Druckerhöhung ist der Einsatz von Wasserdampfverdichtern vorgesehen.To improve the coefficient of performance and to limit the compression end temperature can one-, two- or higher-stage vapor compressor with Intermediate cooling can be used by condensate injection. To increase the pressure, the use of steam compressors is provided.
Als Wärmequellen werden industrielle Abwärmeströme hoher Temperatur, Rückläufe in Fernwärme- oder geothermischen Netzen genutzt. Weiterhin ist vorgesehen, für den Antrieb der Verdichter Energie aus regenerativen Quellen zu nutzen.When Heat sources become industrial waste heat streams high temperature, returns in district heating or geothermal networks. Furthermore, it is provided for the drive of the compressor energy from renewable sources too use.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert; hierzu zeigt die Figur ein Anlagenschema der erfindungsgemäßen Anordnung.The Invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail; For this purpose, the figure shows a plant scheme the inventive arrangement.
Das
dargestellte Anlagenschema zeigt in der ersten Temperaturstufe den
Verdampfer
Im
Verdampferkondensator
Wegen
der Verwendung eines Schraubenverdichters als Verdichter
In
der dritten Stufe wird im Wärmeübertrager
Im Ausführungsbeispiel liegt die Verdampfungstemperatur des Kältemittels Ammoniak der ersten Temperaturstufe bei 40°C und die Verflüssigungstemperatur bei 75°C, wobei die zugehörigen Drücke 15,6 bar und 37,1 bar betragen. Somit wird eine Wärmepumpenleistungszahl von mindestens 5,2 erreicht.in the Embodiment is the evaporation temperature of the Refrigerant ammonia of the first temperature level at 40 ° C and the liquefaction temperature at 75 ° C, wherein the associated pressures are 15.6 bar and 37.1 bar. Thus, a heat pump performance number of at least 5.2 reached.
In der zweiten Temperaturstufe wird das Kältemittel auf einen Druck von 120 bar verdichtet. Die Verdichtungsendtemperatur kann durch das Kältemaschinenöl auf die zulässige Öltemperatur von 160°C begrenzt werden. Die Leistungszahl der zweiten Temperaturstufe liegt bei 4,7. Erzeugt man Wasserdampf bei Normaldruck, kann dieser mittels zweier in Reihe geschalteter Wasserdampfverdichter auf ca. 1,4 bar Sattdampfdruck verdichtet werden.In the second temperature level, the refrigerant is on a Pressure of 120 bar compressed. The compression end temperature can through the refrigerating machine oil to the permissible oil temperature be limited by 160 ° C. The figure of merit of the second Temperature level is 4.7. Produces water vapor at atmospheric pressure, this can be done by means of two series-connected steam compressors be compressed to about 1.4 bar saturated steam pressure.
- 11
- VerdampferEvaporator
- 22
- Verdichtercompressor
- 33
- Verdampferkondensatorevaporator condenser
- 44
- KältemittelsammlerRefrigerant collector
- 55
- Expansionsventilexpansion valve
- 66
- Verdichtercompressor
- 77
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 88th
- Regelventilcontrol valve
- 99
- Ölabscheideroil separator
- 1010
- Ölkühleroil cooler
- 1111
- VentilValve
- 1212
- Verdichtercompressor
- 1313
- Verdichtercompressor
- 1414
- VentilValve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 102008027825 [0001] - DE 102008027825 [0001]
Claims (8)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009016775A DE102009016775A1 (en) | 2008-06-11 | 2009-04-07 | Method and device for generating water vapor at a high temperature level |
EP09007578A EP2199671A1 (en) | 2008-06-11 | 2009-06-09 | Method and device for producing water vapour |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008027825A DE102008027825A1 (en) | 2008-06-11 | 2008-06-11 | Water vapor producing method for use in e.g. food industry, involves reducing pressure of water in gaseous phase, selecting pressure values as low values and compressing produced water vapor |
DE102009013308.9 | 2009-03-18 | ||
DE102009013308 | 2009-03-18 | ||
DE102009016775A DE102009016775A1 (en) | 2008-06-11 | 2009-04-07 | Method and device for generating water vapor at a high temperature level |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009016775A1 true DE102009016775A1 (en) | 2010-09-23 |
Family
ID=42125891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102009016775A Pending DE102009016775A1 (en) | 2008-06-11 | 2009-04-07 | Method and device for generating water vapor at a high temperature level |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2199671A1 (en) |
DE (1) | DE102009016775A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202023103656U1 (en) | 2023-06-30 | 2023-08-22 | Technische Universität Chemnitz, Körperschaft des öffentlichen Rechts | System for supplying energy and/or material to at least one consumer |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104654442B (en) * | 2015-02-06 | 2017-08-15 | 苏州工业园区设计研究院股份有限公司 | Steam condensate recycling system |
CN105571203A (en) * | 2016-02-01 | 2016-05-11 | 南京航空航天大学 | Multistage heat exchange system |
CN109442363B (en) * | 2018-10-22 | 2021-02-19 | 中国科学院广州能源研究所 | Heat accumulating type heat pump steam engine and method for generating steam |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008027825A1 (en) | 2008-06-11 | 2009-12-17 | Thermea. Energiesysteme Gmbh | Water vapor producing method for use in e.g. food industry, involves reducing pressure of water in gaseous phase, selecting pressure values as low values and compressing produced water vapor |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3110463A1 (en) | 1981-03-18 | 1982-12-09 | Christian 7432 Urach Greiner | Device for recovering heat energy from waste-heat sources |
FR2516205A3 (en) * | 1981-11-06 | 1983-05-13 | Saint Laumer Daniel De | Economical heat pump for low pressure steam generation - has automatic controller switching heat pump motor for temp. regulation, and compressor-condenser circuit |
US4565161A (en) | 1985-04-08 | 1986-01-21 | Uraken Canada Limited | Steam generation |
US6058727A (en) * | 1997-12-19 | 2000-05-09 | Carrier Corporation | Refrigeration system with integrated oil cooling heat exchanger |
AU2003257385A1 (en) * | 2002-07-14 | 2004-02-09 | Rerum Cognitio Gesellschaft Fur Marktintegration Deutscher Innovation Und Forschungsprodukte Mbh | Method for compressing the working fluid during a water/steam combination process |
ITTO20040588A1 (en) * | 2004-09-06 | 2004-12-06 | Iarp S R L | A COOLING SYSTEM OF CO2 COMPRESSION FOR LOW TEMPERATURE APPLICATIONS |
-
2009
- 2009-04-07 DE DE102009016775A patent/DE102009016775A1/en active Pending
- 2009-06-09 EP EP09007578A patent/EP2199671A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008027825A1 (en) | 2008-06-11 | 2009-12-17 | Thermea. Energiesysteme Gmbh | Water vapor producing method for use in e.g. food industry, involves reducing pressure of water in gaseous phase, selecting pressure values as low values and compressing produced water vapor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202023103656U1 (en) | 2023-06-30 | 2023-08-22 | Technische Universität Chemnitz, Körperschaft des öffentlichen Rechts | System for supplying energy and/or material to at least one consumer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2199671A1 (en) | 2010-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2634383A1 (en) | Method and assembly for storing energy | |
EP2610470A2 (en) | Method for operating a stationary power plant with at least one combustion engine | |
EP1706599B1 (en) | Method and system for converting heat energy into mechanical energy | |
DE102009016775A1 (en) | Method and device for generating water vapor at a high temperature level | |
DE10055202A1 (en) | Electrical generation steam cycle with increased efficiency, branches off working fluid and condenses it for cooling during expansion process | |
DE102008027825A1 (en) | Water vapor producing method for use in e.g. food industry, involves reducing pressure of water in gaseous phase, selecting pressure values as low values and compressing produced water vapor | |
DE102010004187A1 (en) | Heating pump for district heating network and for heating air for drying process, has gas coolers, where high pressure side of recuperator is switched between working material outlet of last gas cooler and inlet of expansion valve | |
DE102011012644A1 (en) | Cooling system for cooling and freezing of foods in warehouses or supermarkets, has refrigerant circuit, which is provided for circulation of refrigerant, particularly carbon dioxide, in operating flow direction | |
DE102011052776B4 (en) | Supercritical heat pump | |
EP3559564B1 (en) | Method and apparatus for generating process cold and process steam | |
DE102016106733A1 (en) | Method and installation for energy conversion of pressure energy into electrical energy | |
DE102012017314A1 (en) | System for increasing efficiency of two-stage or multi-stage compressor assembly for compression of process gas, circulates cooling agent to absorption-type refrigeration machine and intercooler | |
EP3293475A1 (en) | Method and system for storing and regaining energy | |
EP2951407A2 (en) | Method for operating a low-temperature power plant, and low-temperature power plant itself | |
WO2013060447A1 (en) | Waste heat recovery device | |
DE102022132021B4 (en) | System and method for energy conversion and energy storage | |
DE102013001478B4 (en) | Method for operating a low-temperature power plant, and low-temperature power plant itself | |
DE102019100539A1 (en) | Multi-stage heat pump system with rotary piston machines connected in series | |
WO2018145884A1 (en) | Method for operating a heat pump installation, heat pump installation and power plant having a heat pump installation | |
DE102013016461A1 (en) | Method for operating a low-temperature power plant, and low-temperature power plant itself | |
DE2651888A1 (en) | Steam turbine waste heat recovery circuit - has part of heat exchange medium passed through condenser driven by turbine | |
WO2024078669A1 (en) | Heat pump device for energy-efficient generation of a process heat, dryer device for drying material to be dried, and method for operating a heat pump device | |
WO2013126937A1 (en) | Arrangement for converting thermal energy | |
DE102023122824A1 (en) | Method and arrangement for using cold potentials to generate electrical energy by means of an ORC cycle | |
DE102020000326A1 (en) | Method and device for gas liquefaction with low energy consumption |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AF | Is addition to no. |
Ref document number: 102008027825 Country of ref document: DE Kind code of ref document: P |
|
8162 | Independent application | ||
R140 | Application of addition now independent |
Effective date: 20110217 |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F24J0003000000 Ipc: F24V0040000000 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ENGIE REFRIGERATION GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: THERMEA. ENERGIESYSTEME GMBH, 01705 FREITAL, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: BTB IP BUNGARTZ BALTZER PARTNERSCHAFT MBB PATE, DE Representative=s name: BUNGARTZ CHRISTOPHERSEN PARTNERSCHAFT MBB PATE, DE |
|
R016 | Response to examination communication |