DE102018007142B3 - Arrangement for vaporizing LPG to provide fuel gas for a motor - Google Patents
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Abstract
Bei einer Anordnung zum Verdampfen von Flüssiggas zur Bereitstellung von Brenngas für einen Motor, mit einer Brenngas-Zuführungsleitung, die einen Flüssiggastank mit dem Motor verbindet, einem Verdampfer, der in der Brenngas-Zuführungsleitung angeordnet ist und in dem das Flüssiggas verdampft wird, und mit einem Wärmeträger-Kreislauf, der an den Verdampfer angeschlossen ist und einen Wärmetauscher aufweist, der seinerseits an einen Kühlmittel-Kreislauf angeschlossen ist, und in Strömungsrichtung des Wärmeträgers danach eine weitere Wärmeübertragungseinrichtung aufweist, die weitere Wärme in den Wärmeträger-Kreislauf bringt, ist die weitere Wärmeübertragungseinrichtung eine Hochtemperatur-Heizeinrichtung, die zu ihrer Versorgung mit Wärme mit einem Aggregat in Wärmeübertragungsverbindung steht, in dessen Betriebszustand Abwärme anfällt. In an arrangement for vaporizing LPG to provide fuel gas for an engine, with a fuel gas supply line connecting a LPG tank to the engine, an evaporator disposed in the fuel gas supply line and in which the LPG is evaporated, and with a heat transfer circuit, which is connected to the evaporator and having a heat exchanger, which in turn is connected to a coolant circuit, and then in the flow direction of the heat carrier having a further heat transfer device, which brings more heat in the heat transfer circuit is the other Heat transfer device, a high-temperature heater, which is in heat transfer connection to its supply of heat with an aggregate in the operating state waste heat is obtained.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Verdampfen von Flüssiggas zur Bereitstellung von Brenngas für einen Motor, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an arrangement for evaporating liquefied petroleum gas to provide fuel gas for a motor, according to the preamble of claim 1.
Eine solche Anordnung ist aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Aufwand für die Erwärmung des Brenngases auf die für den Motor erforderliche Temperatur zu senken.The object of the present invention is to reduce the cost of heating the fuel gas to the temperature required for the engine.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention the object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann auf äußerst wirtschaftliche Weise das Brenngas auf die für den Motor erforderliche Endtemperatur erwärmt werden. Dadurch, dass der Wärmeträger vor seinem Eintritt in den Verdampfer eine Hochtemperatur-Heizeinrichtung durchläuft, die den Wärmeträger mittels Abwärme aus einem an die Hochtemperatur-Heizeinrichtung angeschlossenen Aggregat aufheizt, tritt zum einen der Wärmeträger mit einer relativ hohen Temperatur in den Verdampfer ein, wodurch wiederum das verdampfte Flüssiggas auf eine erhöhte Temperatur erwärmt wird, sodass für die nach dem Verdampfer noch erforderliche Resterwärmung auf die für den Motor erforderliche Endtemperatur weniger Energie benötigt wird. Zum anderen ist durch die Nutzung ohnehin vorhandener Abwärme eine zusätzliche Erzeugung von Wärmeenergie für die Hochtemperatur-Heizeinrichtung nicht erforderlich und wird gleichzeitig die Kühlung der Aggregate vereinfacht, da das Kühlsystem der Aggregate nur noch für die Restkühlung ausgelegt werden muss. Darüber hinaus werden durch Nutzung von bei Aggregaten anfallender Abwärme statt der im Stand der Technik vorgeschlagenen Nutzung der Wärme des Meerwassers die Anforderungen an das zu verwendende Material erheblich gesenkt, denn Meerwasser ist sehr aggressiv. Während im Stand der Technik meer- bzw. seewasserresistente Spezialmaterialien eingesetzt werden müssen, beispielsweise besonders hochwertige Spezialstähle, wie Titanlegierungen, genügen bei der erfindungsgemäßen Lösung normale Edelstähle zur Herstellung der Wärmeübertragungsverbindung zwischen Aggregat und Hochtemperatur-Heizeinrichtung. Auf diese Weise wird durch die Integration ohnehin vorhandener Abwärme nicht nur der Wärmeträger auf eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöhte Wärmeträger-Temperatur erwärmt und damit der notwendige Gesamtbedarf an zusätzlicher Energie - wie für den Gas-Überhitzer - zur Erwärmung des Brenngases auf die für den Motor erforderliche Temperatur beträchtlich gesenkt. Es werden auch gleichzeitig der Aufwand für die Kühlung der Aggregate verringert und die Anforderungen an das einzusetzende Material reduziert. Erfindungsgemäß sind der Teil des Kühlmittel-Kreislaufes, der auch Teil des Wärmetauschers ist, und Heizelemente der Hochtemperatur-Heizeinrichtung in einem gemeinsamen Wärmeträgerraum angeordnet und werden dort von dem Wärmeträger umströmt. Mit diesen Maßnahmen wird eine konstruktiv einfache, kostengünstige Ausbildung der Erfindung ermöglicht.The inventive measures can be heated to the final temperature required for the engine in a very economical manner, the fuel gas. Characterized in that the heat transfer medium passes through a high-temperature heater before it enters the evaporator, which heats the heat carrier by means of waste heat from an aggregate connected to the high-temperature heater, enters the heat carrier at a relatively high temperature in the evaporator, which in turn the vaporized liquefied gas is heated to an elevated temperature so that less energy is needed for the residual temperature still required after the evaporator to reach the final temperature required by the engine. On the other hand, by using already existing waste heat an additional generation of heat energy for the high-temperature heater is not required and at the same time simplifies the cooling of the units, since the cooling system of the aggregates must be designed only for the residual cooling. In addition, by using aggregate waste heat, instead of using the heat of seawater proposed in the prior art, the requirements for the material to be used are significantly reduced because seawater is very aggressive. While sea or seawater-resistant special materials must be used in the prior art, for example, particularly high-grade special steels, such as titanium alloys, in the solution according to the invention normal stainless steels are sufficient for producing the heat transfer connection between aggregate and high-temperature heating device. In this way, by integrating already existing waste heat not only the heat carrier is heated to a compared to the prior art significantly increased heat transfer temperature and thus the necessary total demand for additional energy - as for the gas superheater - to heat the fuel gas to the for considerably lowered the temperature required by the engine. At the same time, the cost of cooling the units is reduced and the requirements for the material to be used are reduced. According to the invention, the part of the coolant circuit, which is also part of the heat exchanger, and heating elements of the high-temperature heating device are arranged in a common heat carrier space and are flowed around there by the heat transfer medium. With these measures, a structurally simple, cost-effective design of the invention is made possible.
Die Hochtemperatur-Heizeinrichtung kann in Strömungsrichtung des Wärmeträgers nach oder vor dem (ersten) Wärmetauscher angeordnet sein.The high-temperature heating device can be arranged in the flow direction of the heat carrier after or before the (first) heat exchanger.
Bevorzugt ist die Hochtemperatur-Heizeinrichtung zu ihrer Versorgung mit Wärme an einen Kühlwasser-Kreislauf angeschlossen, an den auch das Aggregat angeschlossen ist. Hierdurch kann auf konstruktiv relativ einfache Weise die Abwärme des Aggregats zur Hochtemperatur-Heizeinrichtung gebracht werden und das Aggregat wieder mit abgekühltem Kühlwasser versorgt werden. Zudem ist Kühlwasser weitaus weniger aggressiv als Meerwasser, sodass hier äußerst kostengünstige Stähle verwendet werden können.Preferably, the high-temperature heater is connected to their supply of heat to a cooling water circuit to which the unit is connected. As a result, the waste heat of the unit can be brought to the high-temperature heater in a structurally relatively simple manner and the unit can be supplied with cooled cooling water again. In addition, cooling water is far less aggressive than seawater, so it can be used in very low cost steels.
Vorteilhafterweise beträgt die Temperatur der Abwärme mindestens 20° C, bevorzugt mindestens 30° C und besonders bevorzugt mindestens 35° C. Mit diesen Temperaturen kann der Wärmeträger auf eine Temperatur erwärmt werden, mit der er seinerseits im Verdampfer das Brenngas auf eine Temperatur erwärmt, die relativ nahe an der Endtemperatur des Brenngases liegt, die für den Motor erforderlich ist.Advantageously, the temperature of the waste heat is at least 20 ° C, preferably at least 30 ° C and more preferably at least 35 ° C. With these temperatures, the heat carrier can be heated to a temperature with which he in turn heats the fuel gas in the evaporator to a temperature is relatively close to the final temperature of the fuel gas, which is required for the engine.
Die Hochtemperatur-Heizeinrichtung kann dazu ausgelegt sein, den Wärmeträger soweit aufzuheizen, dass das Brenngas aus dem Verdampfer mit der für den Motor erforderlichen Endtemperatur austritt. In diesem Fall ist nach dem Verdampfer eine Resterwärmung nicht mehr erforderlich, da das Brenngas bereits die für den Motor erforderliche Endtemperatur aufweist.The high-temperature heating device can be designed to heat the heat carrier so far that the fuel gas exits the evaporator with the end temperature required for the engine. In this case, a residual heating is no longer required after the evaporator, since the fuel gas already has the end temperature required for the engine.
Bevorzugt ist an den Kühlmittel-Kreislauf eine Klimaanlage angeschlossen. Mit dieser Maßnahme kann das Kühlmittel für eine Klimaanlage auf kostengünstige Weise heruntergekühlt werden.Preferably, an air conditioner is connected to the coolant circuit. With this measure, the coolant for an air conditioner can be cooled down in a cost effective manner.
Bevorzugt ist das Aggregat eine Verbrennungsmaschine, z. B. eine Dieselmaschine, zum Antrieb eines Generators. Die Temperatur im Kühlwasser-Kreislauf solcher Verbrennungsmaschinen, insbesondere einer Dieselmaschine, kann im Bereich von 20° C bis 95° C liegen, sodass der Hochtemperatur-Heizeinrichtung Abwärme mit ausreichend hohen Temperaturen zugeführt werden kann. Preferably, the unit is an internal combustion engine, for. B. a diesel engine, to drive a generator. The temperature in the cooling water circuit of such internal combustion engines, in particular a diesel engine, may be in the range of 20 ° C to 95 ° C, so that the high-temperature heater waste heat can be supplied with sufficiently high temperatures.
Vorzugsweise ist der Motor ein Schiffsmotor. Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Anordnung für Passagierschiffe interessant. Auf diesen besteht ein großer Bedarf an Generatoren zur Stromerzeugung und daher fallen große Mengen an Abwärme an.Preferably, the engine is a marine engine. In particular, an arrangement according to the invention for passenger ships is interesting. On these there is a great need for generators for power generation and therefore incur large amounts of waste heat.
Zur Erfindung gehört auch ein Schiff mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.The invention also includes a ship with an inventive arrangement.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Fließbild einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung; -
2 einen Vertikalschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung und -
3 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung.
-
1 a flow diagram of a first embodiment of an inventive arrangement; -
2 a vertical section through a second embodiment of an inventive arrangement and -
3 a side view of a third embodiment of an inventive arrangement.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Anordnung
Wie in
Der Verdampfer
An den Kühlmittel-Kreislauf
In dem Wärmetauscher
Im Rahmen dieser Anmeldung wird unter dem Abkühlen des Wärmeträgers
In Strömungsrichtung des Wärmeträgers
Die
Der Verdampfer
Wie in
In
Auf der in
In dem Verdampfer-Wärmeträgerraum
In dem Verdampfer-Wärmeträgerraum
Statt einer Rohrleitung
Der Verdampfer-Wärmeträgerraum
Der Wärmetauschapparat
Die Trennplatten
Auf der in
Auf der in
Der die Kühlwasser-Eintrittskammer
Der die Kühlwasser-Austrittskammer
In ähnlicher Weise weist auch die die Kühlmittel-Eintrittskammer
In dem Wärmeträgerraum
Die Heizrohre
Ebenso sind die Kühlmittelrohre
Wie für die Rohrleitung
Auf seiner Unterseite weist der Wärmetauschapparat
Der Verdampfer-Wärmeträgerraum
Dabei sind in der in
In der in
im übrigen ist der in
Claims (9)
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2018
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