DE102014016997A1 - Multi-stage process for using two or more heat sources to operate a single or multi-stage work machine, preheating RL engine cooling - Google Patents

Multi-stage process for using two or more heat sources to operate a single or multi-stage work machine, preheating RL engine cooling Download PDF

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Abstract

Erfindungsgemäß handelt es sich um ein Verfahren und Vorrichtungen zum Betrieb einer ein- oder mehrstufigen Arbeitsmaschine zur Erzeugung mechanischer Arbeit mit mindestens einem Arbeitskreis mit einem wärmeliefernden Wärmeträgerkreislauf zur Nutzung von zwei und mehr Wärmequellen mit unterschiedlich hohen Temperaturen die dadurch gekennzeichnet sind, dass im Wärmeträgerkreislauf dieses Arbeitskreises durch die Vorwärmung, Verdampfung und Überhitzung des Arbeitsfluides das Wärmeträgermedium unter die geforderte Rücklauftemperatur der wärmelieferenden Anlage ausgekühlt wird und mindestens eine Wärmequelle mit einer Temperatur höher als der geforderten Rücklauftemperatur genutzt wird, um die Rücklauftemperatur des Wärmekreislaufes in die wärmeliefernde Anlage wieder zu erreichen. In einem vorgelagerten Arbeitskreis kann die Abwärme einer ersten Wärmequelle in zwei Schritten von einem Hochtemperaturarbeitskreis zur Vorwärmung, Verdampfung und Überhitzung eines ersten Arbeitsfluides und in einem zweiten Schritt zur Erhöhung der Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums 2 nach der Auskühlung durch einen Niedertemperaturarbeitskreis genutzt werden. Eine Anwendungsmöglichkeit ergibt sich aus der Nutzung der Abgas- und Motorabwärme von Verbrennungsmotoren.According to the invention is a method and apparatus for operating a single or multi-stage machine for generating mechanical work with at least one working group with a heat-delivering heat transfer circuit for use of two and more heat sources with different temperatures are characterized in that in the heat transfer circuit of this working group is cooled by the preheating, evaporation and superheating of the working fluid, the heat transfer medium below the required return temperature of the heat-supplying system and at least one heat source with a temperature higher than the required return temperature is used to reach the return temperature of the heat cycle in the heat-supplying system again. In a preliminary working group, the waste heat from a first heat source can be used in two steps by a high-temperature working circuit for preheating, evaporation and superheating of a first working fluid and in a second step to increase the return temperature of the heat transfer medium 2 after cooling by a low-temperature working circuit. One possible application results from the use of exhaust and engine waste heat from internal combustion engines.

Description

Es ist erfindungsgemäß die Aufgabe zu lösen, aus gegebenen Wärmequellen unterschiedlicher Temperatur und Leistungen mit einem ein- oder mehrstufigen Arbeitsprozess möglichst viel mechanische oder elektrische Energie zu erzeugen und nach der Auskühlung eines Wärmeträgerkreislaufes für den Arbeitsprozess unter die geforderte Rücklauftemperatur die geforderte Rücklauftemperatur in die wärmeliefernde Anlage wieder herzustellen.It is according to the invention to solve the problem of generating given heat sources of different temperature and power with a single or multi-stage work process as much mechanical or electrical energy and after the cooling of a heat carrier circuit for the working process at the required return temperature required return temperature in the heat-delivering system restore.

Eine bestmögliche Ausnutzung gegebener Wärmepotentiale gelingt erfahrungsgemäß durch eine möglichst hohe Dampftemperatur und eine möglichst niedrige Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums im Arbeitskreislauf und damit durch eine möglichst große Temperaturspreizung im Carnot-, Joule-, Ericson- oder Clausius-Rankine-Prozess.Experience shows that the best possible utilization of given heat potentials is achieved by the highest possible steam temperature and the lowest possible condensation temperature of the working medium in the working cycle and thus by the greatest possible temperature spread in the Carnot, Joule, Ericson or Clausius-Rankine process.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer gegebenen Vorlauftemperatur erreicht durch die Auskühlung eines Wärmeträgermediums für die Vorwärmung, Verdampfung und Überhitzung eines Arbeitsmediums unter eine geforderte Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums. Auch wenn nur ein definiertes absolutes Temperaturintervall von z. B. 40 K zur Verfügung stehen sollte, ist es nach Carnot sinnvoll, die untere Temperatur des Wärmekreislaufes möglichst tief zu legen.According to the invention, this is achieved at a given flow temperature by the cooling of a heat transfer medium for the preheating, evaporation and superheating of a working medium below a required return temperature of the heat transfer medium. Even if only a defined absolute temperature interval of z. B. 40 K should be available, it makes sense according to Carnot to lower the temperature of the heat cycle as low as possible.

Die Sicherstellung dieser Rücklauftemperatur ist zum Beispiel bei Verbrennungskraftmaschinen notwendig, um die vom Motorhersteller vorgegebenen Betriebstemperaturen im Rahmen des Motormanagement sicherzustellen um nicht durch zu hohe oder zu niedrige Rücklauftemperaturen den Motor zu zerstören.Ensuring this return temperature is necessary, for example, in internal combustion engines, in order to ensure the operating temperatures specified by the engine manufacturer as part of the engine management so as not to destroy the engine by too high or too low return temperatures.

Die Auskühlung des Wärmeträgerkreislaufes unter die Rücklauftemperatur erfolgt durch die Vorwärmung, Verdampfung und ggf. Überhitzung eines Arbeitsfluides in einem Arbeitskreislauf. Die anschließende Temperaturerhöhung im Rücklauf des Wärmeträgerkreislaufes zu einer Verbrennungskraftmaschine erfolgt z. B. durch die Nutzung der Kondensationswärme eines ersten Arbeitskreises und/oder der Nutzung der restlichen Wärme eines ersten Wärmeträgers wie zum Beispiel eines Abgases.The cooling of the heat carrier circuit below the return temperature takes place by the preheating, evaporation and possibly overheating of a working fluid in a working cycle. The subsequent increase in temperature in the return of the heat transfer circuit to an internal combustion engine is z. B. by the use of the heat of condensation of a first working group and / or the use of the remaining heat of a first heat carrier such as an exhaust gas.

Beispielhaft kann das Verfahren mit seinen Vorrichtungen für die energetische Nutzung der Abgaswärme und der Motorabwärme aus Ölkühlung, Ladeluftkühlung und Motorkühlung eines Verbrennungsmotors genutzt werden.By way of example, the method can be used with its devices for the energetic use of exhaust heat and engine waste heat from oil cooling, charge air cooling and engine cooling of an internal combustion engine.

Der Stand der Technik ist gegeben durch eine Reihe von Vorschlägen zur Erhöhung der Vorlauftemperatur eines Wärmeträgerkreislaufes, dessen Wärme zur Vorwärmung, Verdampfung und Überhitzung des Arbeitsfluides eines Arbeitskreislaufes genutzt wird.The prior art is given by a number of proposals for increasing the flow temperature of a heat transfer circuit whose heat is used for preheating, evaporation and overheating of the working fluid of a working cycle.

Der Stand der Technik zur Erzeugung elektrischer Energie mit Bereitstellung von Nutzwärme aus Abwärmepotentialen ist dadurch gekennzeichnet, dass von den Herstellern entsprechender Anlagen im Regelfall versucht wird, die nutzbaren Abwärmepotentiale in Reihe vor dem Dampferzeuger des Arbeitskreises mit einem oder mehreren Vorwärmern bis zum Verdampfer und ggf. Überhitzer einzubinden.The state of the art for generating electrical energy with provision of useful heat from waste heat potentials is characterized in that the manufacturers of corresponding plants is usually attempted, the usable waste heat potentials in series in front of the steam generator of the working group with one or more preheaters to the evaporator and possibly Incorporate superheater.

Beispiele für dieses Abwärmenutzungskonzept finden sich für einstufige Krafterzeugungsanlagen in der Patentschrift DE 10 2005 048 795 B3 oder für zweistufige Krafterzeugungsanlagen in der Patentschrift DE 10 2007 009 503 B4 .Examples of this waste heat utilization concept can be found for single-stage power generation systems in the patent specification DE 10 2005 048 795 B3 or for two-stage power generation systems in the patent DE 10 2007 009 503 B4 ,

In der DE 10 2005 048 795 B3 wird beschrieben, dass in das Prozessmedium im ORC-Arbeitskreislauf vor der Entspannungsmaschine über bis zu vier der Speisepumpe in Reihe nachgeschaltete Wärmeübertrager für Niedertemperatur- und Hochtemperaturwärme, Wärme aus der Motorkühlung und der Abgaswärme eingekoppelt wird. Das ist mit bis zu drei zusätzlichen Umwälzpumpen aufwendig. Eine Auskühlung des Wärmeträgermediums für den Arbeitskreis unter eine geforderte Rücklauftemperatur ist nicht vorgesehen. Eine Abwärmeeinkoppelung von Abwärmen in den Rücklauf der Motorkühlung wird nicht erwähnt.In the DE 10 2005 048 795 B3 It is described that in the process medium in the ORC working circuit upstream of the expansion machine via up to four of the feed pump in series downstream heat exchanger for low-temperature and high-temperature heat, heat from the engine cooling and the exhaust heat is coupled. This is complicated with up to three additional circulating pumps. A cooling of the heat transfer medium for the working group under a required return temperature is not provided. A waste heat input of waste heat in the return of the engine cooling is not mentioned.

Auch in der 10 2007 009 503 B4 wird die Einkoppelung der Motorabwärme in einen zweistufigen ORC-Kreisprozess beschrieben, Abwärmen aus Ladeluft- oder Ölkühlung, Motorkühlung oder der Abgaswärme werden jedoch auch nicht in den Rücklauf des Motorkühlkreislaufes zur Sicherstellung der geforderten Rücklauftemperatur eingekoppelt.Also in 10 2007 009 503 B4 the coupling of the engine waste heat is described in a two-stage ORC cycle, but waste heat from charge air or oil cooling, engine cooling or exhaust heat are not coupled into the return of the engine cooling circuit to ensure the required return temperature.

Vorteilhafte Ausbildungen des neuen Verfahrens werden in den drei 1 bis 3 dargestellt.Advantageous embodiments of the new method are in the three 1 to 3 shown.

Allen drei Ausführungen gemeinsam sind ein erster Arbeitskreis ein Hochtemperaturkreislauf mit einer Speisepumpe 1, einem Rekuperator 2, einem Wärmeübertrager 3 als Wärmeübertrager aus einem ersten Wärmeträgermedium wie Abgas auf der Primärseite und dem Vorwärmer, Verdampfer und Überhitzer für den Hochtemperaturkreis auf der Sekundärseite, einem Turbogenerator 4 und einem Kondensator 5 zur Kondensation des Arbeitsfluides des Hochtemperaturkreislaufes auf der Primärseite.All three versions have in common a first working group a high-temperature circuit with a feed pump 1 , a recuperator 2 , a heat exchanger 3 as a heat exchanger from a first heat transfer medium such as exhaust gas on the primary side and the preheater, evaporator and superheater for the high-temperature circuit on the secondary side, a turbogenerator 4 and a capacitor 5 for condensing the working fluid of the high-temperature circuit on the primary side.

Das Prozessschema in der 1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren mit einem hochtemperaturigen Wärmeträgermedium 1 mit der Zuströmung 6, der Überströmung des Wärmeträgermediums 1 zum Wärmeübertrager 16 mit einem Bypass 9 für den Fall des Anlagenstillstandes. Als Arbeitsmedium 1 kann das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine genutzt werden. Das Prozessschema in der 1 zeigt nach der Umwälzpumpe 15 des Wärmeträgerkreislaufes einen Wärmeübertrager 16, bei dem auf der Primärseite die nutzbare Restwärme des Wärmeträgermediums 1 wie z. B. ein Abgas auf das ausgekühlte Wärmeträgermedium 2 übertragen wird und den Wärmeübertrager 5 mit dem die Kondensationswärme des ersten Arbeitskreises auf das Wärmeträgermedium 2 vor dem Rücklauf 20 in die Wärme erzeugende Anlage übertragen wird. Zwischen dem Rücklauf 20 und dem Vorlauf 19 des Wärmeträgerkreislaufes 2 befindet sich eine weitere Wärme abgebende Quelle einer vorgelagerten wärmeerzeugenden Anlage wie zum Beispiel ein Motor-, Öl- und Ladeluftkühlkreislauf einer Verbrennungskraftma-schine. Je nach Stellung der 3/2-Wegeregelventile 21 und 22 kann der Niedertemperaturkreislauf mit der Speisepumpe 10 ausser Betrieb bleiben, mit einem Teilmassenstrom des Wärmeträgermediums oder mit dem ganzen Massenstrom des Wärmeträgermediums 2 beaufschlagt werden. Eine vorgesehene Betriebsweise besteht darin, dass die Wärme der Wärmeübertrager 10 und 17 zur Erwärmung eines geschlossenen Niedertemperatumahwärmekreislaufes 18 in dem Wärmeübertrager 23 genutzt wird und der Rücklauf zur wärmeliefernden Anlage über das Regelventil 22 gedrosselt oder abgesperrt wird. Der Niedertemperaturkreislauf besteht aus der Speisepumpe 10, dem Rekuperator 11, dem Vorwärmer, Verdampfer und Überhitzer 12, dem Turbogenerator 13 und dem Kondensator 14. Die Primärseite des Wärmeübertragers 12 wird mit dem Wärmeträgermedium 2 beaufschlagt und ausgekühlt.The process schema in the 1 shows the inventive method with a high temperature heat transfer medium 1 with the inflow 6 , the overflow of the heat transfer medium 1 to the heat exchanger 16 with a bypass 9 in the case of plant shutdown. As a working medium 1 the exhaust gas of an internal combustion engine can be used. The process schema in the 1 shows after the circulation pump 15 the heat transfer circuit a heat exchanger 16 , in which on the primary side, the usable residual heat of the heat transfer medium 1 such as B. an exhaust gas on the cooled heat transfer medium 2 is transferred and the heat exchanger 5 with the heat of condensation of the first working group on the heat transfer medium 2 before the return 20 is transferred to the heat generating plant. Between the return 20 and the lead 19 the heat transfer circuit 2 There is another heat-emitting source of an upstream heat-generating plant such as an engine, oil and intercooler of an internal combustion engine. Depending on the position of the 3/2 directional control valves 21 and 22 can the low temperature circuit with the feed pump 10 stay out of operation, with a partial mass flow of the heat transfer medium or with the entire mass flow of the heat transfer medium 2 be charged. One intended mode of operation is that the heat of the heat exchanger 10 and 17 for heating a closed Niedertemperatumahwärmekreislaufes 18 in the heat exchanger 23 is used and the return to the heat-supplying plant via the control valve 22 throttled or shut off. The low temperature circuit consists of the feed pump 10 , the recuperator 11 , the preheater, evaporator and superheater 12 , the turbo generator 13 and the capacitor 14 , The primary side of the heat exchanger 12 is with the heat transfer medium 2 charged and cooled.

Die 2 stellt das erfindungsgemäße Verfahren nach 1 mit der Änderung dar, dass die Kondensationswärme des ersten Arbeitskreises in den Wärmekreislauf 1 vor dem Vorwärmer, Verdampfer und Überhitzer 12 eingekoppelt werden wird und damit die Arbeitstemperatur des Niedertemperaturkreislaufes vor dem Turbogenerator 13 über die Vorlauftemperatur aus dem Vorlauf 19 erhöht wird. Es sind zwei Rücklaufmöglichkeiten 20 in dieser Ausführung vorgesehen. Einmal über das 3/2-Wegeventil nach dem Kondensator 5 mit der Stellung zum Rücklauf 20 ohne Betrieb des Niedertemperturarbeitskreises und andrerseits mit dem Rücklazf 20 nach dem Wärmeübertrager 16 mit Betrieb des Niedertemperaturarbeitskreises.The 2 illustrates the inventive method 1 with the change that the heat of condensation of the first working cycle in the heat cycle 1 in front of the preheater, evaporator and superheater 12 is coupled and thus the working temperature of the low-temperature circuit in front of the turbogenerator 13 via the flow temperature from the flow 19 is increased. There are two return possibilities 20 provided in this embodiment. Once via the 3/2-way valve after the condenser 5 with the position to the return 20 without operation of the Niedertemperturarbeitskreises and on the other hand with the Rücklazf 20 after the heat exchanger 16 with operation of the low temperature working group.

Die 3 schließlich stellt wieder den Hochtemperatur- und den Niedertemperaturarbeitskreis der 1 und 2 dar mit dem Unterschied, dass die Kondensationswärme des Hochtemperaturarbeitskreises über den Wärmeübertrager 5 auf einen Zusatzmassenstrom im Wärmekreislauf 1 übertragen wird und dieser Zusatzmassenstrom über die Umwälzpumpe 15 und das 3/2-Wegeregelventil 22 eingestellt werden kann.The 3 finally, the high-temperature and low-temperature working cycle again represents the 1 and 2 dar with the difference that the heat of condensation of the high-temperature working circuit via the heat exchanger 5 on an additional mass flow in the heating circuit 1 is transmitted and this additional mass flow through the circulation pump 15 and the 3/2 directional control valve 22 can be adjusted.

Bei der Nutzung der Hochtemperaturabgaswärme einer Verbrennungskraftmaschine und der Wärme aus der Motorkühlung bietet es sich für die beiden Arbeitskreisläufe an besonders geeignete Fluidpaarungen einzusetzen. Dies ist z. B. Toluol für den Hochtemperaturarbeitskreis und Iso-Butan oder R245fa für den Niedertemperaturarbeitskreis.When using the high-temperature exhaust gas heat of an internal combustion engine and the heat from the engine cooling, it is advisable to use particularly suitable fluid pairings for the two working circuits. This is z. For example, toluene for the high-temperature working cycle and iso-butane or R245fa for the low-temperature working cycle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Speisepumpe Hochtemperaturkreislauf mit dem Arbeitsfluid 1 Feed pump high-temperature circuit with the working fluid 1
22
Rekuperator HochtemperaturkreislaufRecuperator high-temperature circuit
33
Wärmeübertrager 1 Wärmeträgermedium 1, Vorwärmer und Verdampfer HochtemperaturkreislaufHeat exchanger 1 Heat transfer medium 1 , Preheater and evaporator high-temperature circuit
44
Turbogenerator HochtemperaturkreislaufTurbogenerator high-temperature circuit
55
Kondensator HochtemperaturkreislaufCondenser high temperature circuit
66
Zuströmung heißes Wärmeträgermedium 1 Inflow hot heat transfer medium 1
77
Überströmung warmes Wärmeträgermedium 1 Overflow of warm heat transfer medium 1
88th
Abströmung ausgekühltes Wärmeträgermedium 1 Outflow cooled heat transfer medium 1
99
Bypassleitung für Wärmeträgermedium 1 Bypass line for heat transfer medium 1
1010
Speisepumpe Niedertemperaturkreislauf mit dem Arbeitsfluid 2 Feed pump low-temperature circuit with the working fluid 2
1111
Rekuperator NiedertemperaturkreislaufRecuperator low-temperature circuit
1212
Vorwärmer und Verdampfer NiedertemperaturkreislaufPreheater and evaporator low temperature circuit
1313
Turbogenerator NiedertemperaturkreislaufTurbogenerator low-temperature circuit
1414
Kondensator NiedertemperaturkreislaufCondenser low temperature circuit
1515
Umwälzpumpe Wärmekreislauf 1 Circulation pump heat cycle 1
1616
Wärmeübertrager 2 Wärmeträgermedium 1 Heat exchanger 2 Heat transfer medium 1
1717
Wärmeübertrager Kondensator Hochtemperaturkreislauf auf Wärmekreislauf 1 Heat exchanger Condenser high temperature circuit on heat circulation 1
1818
Wärmekreislauf 2 Heat cycle 2
1919
Zuströmung Vorlauf Wärmeträgermedium 2 Inflow feed heat transfer medium 2
2020
Abströmung Rücklauf Wärmeträgermedium 2 mit TemperatursensorOutflow return heat transfer medium 2 with temperature sensor
2121
3/2 Regelventil Wärmekreislauf 1 3/2 control valve heating circuit 1
2222
3/2 Regelventil Wärmekreislauf 2 3/2 control valve heating circuit 2
2323
Wärmeübertrager NiedertemperaturnahwärmekreislaufHeat exchanger low-temperature heating circuit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005048795 B3 [0009, 0010] DE 102005048795 B3 [0009, 0010]
  • DE 102007009503 B4 [0009] DE 102007009503 B4 [0009]

Claims (7)

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer ein- oder mehrstufigen Arbeitsmaschine zur Erzeugung mechanischer oder elektrischer Energie mit mindestens einem Arbeitskreis mit einem Wärmeträgerkreislauf zur Nutzung von zwei und mehr Wärmequellen mit unterschiedlich hohen Temperaturen dadurch gekennzeichnet, dass im Wärmekreislauf dieses Arbeitskreis durch die Vorwärmung, Verdampfung und Überhitzung des Arbeitsfluides das Wärmeträgermedium 2 unter die geforderte Rücklauftemperatur ausgekühlt wird und mindestens eine Wärmequelle mit einer Temperatur höher als der geforderten Rücklauftemperatur genutzt wird, um die geforderte Rücklauftemperatur des Wärmekreislaufes in die wärmeliefernde Anlage wieder zu erreichen.Method and apparatus for operating a single or multi-stage machine for generating mechanical or electrical energy with at least one working group with a heat transfer circuit for use of two and more heat sources with different high temperatures, characterized in that in the heat cycle of this working group by the preheating, evaporation and superheating of the working fluid, the heat transfer medium 2 is cooled below the required return temperature and at least one heat source with a temperature higher than the required return temperature is used to achieve the required return temperature of the heat cycle in the heat-supplying system again. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme einer ersten Wärmequelle in zwei Schritten von einem Hochtemperaturarbeitskreis zur Vorwärmung, Verdampfung und Überhitzung eines ersten Arbeitsfluides und in einem zweiten Schritt zur Erhöhung der Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums 2 nach der Auskühlung durch einen Niedertemperaturarbeitskreis genutzt wird.Method and device according to claim 1, characterized in that the waste heat of a first heat source in two steps of a high-temperature working circuit for preheating, evaporation and superheating of a first working fluid and in a second step to increase the return temperature of the heat transfer medium 2 is used after cooling by a low temperature working circle. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Rücklauftemperatur des Wärmeträger-mediums 2 nach der Auskühlung durch einen Niedertemperaturarbeitskreis sowohl die restliche Abwärme der ersten Wärmequelle nach Anspruch 2 als auch die Kondensationswärme des Hochtemperaturarbeitskreises genutzt wird.Method and device according to claim 1 and 2, characterized in that to increase the return temperature of the heat transfer medium 2 after the cooling by a low-temperature working circuit, both the residual waste heat of the first heat source according to claim 2 and the condensation heat of the high-temperature working circuit is used. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die restliche Wärme der ersten Wärmequelle zur Erhöhung der Rücklauftemperatur des Wärmeträgerfluides nach der Auskühlung durch einen Niedertemperaturarbeitskreis genutzt wird und die Kondensationswärme des ersten Arbeitskreises zur Erhöhung der Vorlauftemperatur des Wärmeträgers in dem zweiten Arbeitskreis genutzt wird.A method and apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the residual heat of the first heat source is used to increase the return temperature of the heat transfer fluid after cooling by a low-temperature working circuit and the heat of condensation of the first working circuit is used to increase the flow temperature of the heat carrier in the second working group , Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationswärme des ersten Arbeitskreises genutzt wird um bei gleichbleibender Vorlauftemperatur mit einem Zwischenkreis mit Umwälzpumpe und Regelventil den Massenstrom des Wärmeträgervorlaufes zum zweiten Arbeitskreis zu erhöhen.A method and apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the heat of condensation of the first working circuit is used to increase the flow of the heat carrier feed to the second working group at a constant flow temperature with a DC link with circulation pump and control valve. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die restliche Abwärme der ersten Wärmequelle und die Kondensationswärme des ersten Arbeitskreises einem zweiten Nahwärmekreislauf ganz oder teilweise zur Verfügung gestellt wird.A method and apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the residual waste heat of the first heat source and the heat of condensation of the first working circuit is provided to a second district heating circuit wholly or partly available. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass im Hochtemperaturarbeitskreis Toluol und im Niedertemperaturarbeitskreis Iso-Butan oder R245fa eingesetzt wird.Method and device according to claim 1 and 2, characterized in that is used in the high-temperature working toluene and in the low-temperature working cycle iso-butane or R245fa.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108019245A (en) * 2016-12-15 2018-05-11 李华玉 Combined cycle power set
EP3751107A1 (en) 2019-06-12 2020-12-16 Volkswagen Ag Combustion engine with exhaust gas heat recovery system and exhaust heat recovery method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005048795B3 (en) 2005-10-12 2006-12-28 Köhler & Ziegler Anlagentechnik GmbH Combined heat and power generation plant, has heat exchanger provided next to feed pumps as stage for coupling low temperature heat, and another heat exchanger provided as another stage for coupling high temperature heat
DE102006028746A1 (en) * 2006-06-20 2007-12-27 Gesellschaft für Motoren und Kraftanlagen mbH Device for converting thermal energy into mechanical energy, comprises evaporator, turbine, recuperator and condenser, where organic working fluid is tetramethylsilane and has specific pressure and temperature
DE102007009503B4 (en) 2007-02-25 2009-08-27 Deutsche Energie Holding Gmbh Multi-stage ORC cycle with intermediate dehumidification
US20100154406A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Spx Corporation Cooling tower apparatus and method with waste heat utilization
US20100313565A1 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Ormat Technologies, Inc. Waste heat recovery system
US20120000201A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 General Electric Company System and method for generating and storing transient integrated organic rankine cycle energy

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005048795B3 (en) 2005-10-12 2006-12-28 Köhler & Ziegler Anlagentechnik GmbH Combined heat and power generation plant, has heat exchanger provided next to feed pumps as stage for coupling low temperature heat, and another heat exchanger provided as another stage for coupling high temperature heat
DE102006028746A1 (en) * 2006-06-20 2007-12-27 Gesellschaft für Motoren und Kraftanlagen mbH Device for converting thermal energy into mechanical energy, comprises evaporator, turbine, recuperator and condenser, where organic working fluid is tetramethylsilane and has specific pressure and temperature
DE102007009503B4 (en) 2007-02-25 2009-08-27 Deutsche Energie Holding Gmbh Multi-stage ORC cycle with intermediate dehumidification
US20100154406A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Spx Corporation Cooling tower apparatus and method with waste heat utilization
US20100313565A1 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Ormat Technologies, Inc. Waste heat recovery system
US20120000201A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 General Electric Company System and method for generating and storing transient integrated organic rankine cycle energy

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108019245A (en) * 2016-12-15 2018-05-11 李华玉 Combined cycle power set
CN108019245B (en) * 2016-12-15 2020-05-29 李华玉 Multiple combined cycle power plant
EP3751107A1 (en) 2019-06-12 2020-12-16 Volkswagen Ag Combustion engine with exhaust gas heat recovery system and exhaust heat recovery method
US11035270B2 (en) 2019-06-12 2021-06-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Internal combustion engine having an exhaust heat recovery system as well as a method for recovering exhaust heat

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