DE112011100603T5 - Exhaust heat recovery system, energy supply system and exhaust heat recovery process - Google Patents

Exhaust heat recovery system, energy supply system and exhaust heat recovery process Download PDF

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Abstract

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, den Wirkungsgrad der nutzbaren Energierückgewinnung im Vergleich mit einem Abgaswärmerückgewinnungsverfahren durch die Erzeugung von Wasserdampf zu erhöhen. Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Ausgestaltung mit einen Wärmeleitungspfad (1), der die Abgaswärme leitet, und einem Dampferzeuger (2) des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt bereit, der einen Dampf (R2) des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt mittels Wärmetausches zwischen der Abgaswärme, die durch den Wärmeleitungspfad (1) geleitet wird, und dem Wärmemedium (R1) mit hohem Siedepunkt, das einer höhere Verdampfungstemperatur als Wasser (R3) aufweist, erzeugt.The object of the present invention is to increase the efficiency of useful energy recovery as compared with an exhaust heat recovery process by the generation of water vapor. To achieve this object, the present invention provides an embodiment having a heat conduction path (1) that conducts the exhaust heat, and a high-boiling-point heat medium steam generator (2) that receives a high-boiling-point heat medium vapor (R2) through heat exchange between the exhaust heat passed through the heat conduction path (1) and the high boiling point heat medium (R1) having a higher evaporation temperature than water (R3).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgaswärmerückgewinnungssystem, ein Energieversorgungssystem und ein Abgaswärmerückgewinnungsverfahren.The present invention relates to an exhaust heat recovery system, a power supply system, and an exhaust heat recovery method.

Die Priorität der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2010-034776 wird beansprucht, die am 19 Februar 2010 eingereicht worden ist, und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme Bestandteil wird.The priority of Japanese Patent Application No. 2010-034776 is claimed, filed on 19 February 2010, the content of which is hereby incorporated by reference.

Stand der TechnikState of the art

Wie hinsichtlich einer Vielzahl an Systemen, welche Kraft-Wärme-Kopplungssysteme, Energieerzeugungssysteme, wie z. B. Wärmekraftanlagen, als auch Dampferzeugungsvorrichtungen, wie z. B. Heizkessel, bekannt ist, wird die Energiewirkungsgrad der Vorrichtung verbessert, indem die Wärme des Verbrennungsabgases zurück gewonnen wird (Abgaswärmerückgewinnung). Das nachstehend erwähnte Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel einer Kraft-Wärme-Kopplungsvorrichtung (Kraft-Wärme-Kopplungssystem), bei dem Abgaswärmerückgewinnungsheizkessel verwendet werden. Das nachstehend erwähnte Patentdokument 2 offenbart ein Beispiel eines Wärmerückgewinnungsheizkessels mit vertikaler natürlicher Zirkulation der Ausgestaltung mit mehrfachen Drücken. Das nachstehend erwähnte Patentdokument 3 offenbart ein Beispiel eines Kombikraftwerkes, das Wärmerückgewinnungsheizkessel kombiniert. Das nachstehend erwähnte Patentdokument 4 offenbart ein Beispiel eines Wärmerückgewinnungsheizkessels mit mehrfachen Drücken.As with a variety of systems, such as combined heat and power systems, power generation systems such. B. thermal power plants, as well as steam generating devices, such. As boilers, the energy efficiency of the device is improved by the heat of the combustion exhaust gas is recovered (exhaust heat recovery). The below-mentioned Patent Document 1 discloses an example of a combined heat and power (CHP) apparatus using exhaust heat recovery boilers. The below-mentioned Patent Document 2 discloses an example of a vertical natural circulation heat recovery boiler of the multiple press design. The below-mentioned Patent Document 3 discloses an example of a combined cycle power plant combining heat recovery boilers. The below-mentioned Patent Document 4 discloses an example of a multiple-pressure heat recovery boiler.

Kraft-Wärme-Kopplungs-Systeme sind als Energieerzeugungssysteme bekannt, die thermische Energie gewinnen, welche für das Heizen/Kühlen, die Warmwasserversorgung und dergleichen verwendet wird, indem die Abgaswärme verwendet wird, die bei der Energieerzeugung erzeugt wird. Bei solchen Kraft-Wärme-Kopplungssystemen wird die Wärmerückgewinnung gewöhnlich durchgeführt, indem Wasserdampf mittels der Wärmerückgewinnungsheizkessel, wie sie in dem Patentdokument 1 beschrieben sind, erzeugt wird.Combined heat and power systems are known as power generation systems that derive thermal energy used for heating / cooling, hot water supply, and the like by utilizing the exhaust heat generated in power generation. In such combined heat and power systems, the heat recovery is usually performed by generating water vapor by means of the heat recovery boilers as described in Patent Document 1.

Weiterhin offenbart das Patentdokument 5 eine Wärmerückgewinnungsvorrichtung, welche Abwärme (Abgaswärme) von einer Wärmequelle mit vergleichsweise geringer Temperatur im Bereich von 200°C zurückgewinnt, indem ein erstes Arbeitsmedium und ein zweites Arbeitsmedium mit unterschiedlichen Siedepunkten verwendet werden. Diese Wärmerückgewinnungsvorrichtung verwendet Wasser als das erste Arbeitsmedium und Freon oder einen Freonersatzstoff mit einem niedrigeren Siedepunkt als Wasser, insbesondere Fluorchlorkohlenwasserstoff, teilhalogenierten Fluorchlorkohlenwasserstoff, teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoff, Ammoniak, Ammoniakwasser oder dergleichen als das zweite Arbeitsmedium, wodurch die Wirkungsgrad der Energieerzeugung erhöht wird, indem größere Mengen an Wärme von einer Wärmequelle mit vergleichsweise niedriger Temperatur zurückgewonnen werden.Further, Patent Document 5 discloses a heat recovery device which recovers waste heat (exhaust heat) from a comparatively low temperature heat source in the range of 200 ° C by using a first working medium and a second working medium having different boiling points. This heat recovery device uses water as the first working medium and freon or a freon substitute having a lower boiling point than water, especially chlorofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, hydrofluorocarbon, ammonia, ammonia water or the like as the second working medium, thereby increasing the efficiency of power generation by using larger amounts be recovered from heat from a heat source with a comparatively low temperature.

Liste der EntgegenhaltungenList of citations

PatentdokumentePatent documents

  • Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift, erste Publikationsnummer JP 2003-021302 Patentdokument 2: Japanische Offenlegungsschrift, erste Publikationsnummer JP 2000-346303 Patent Document 1: Japanese Laid-Open Publication, First Publication No. JP 2003-021302 Patent Document 2: Japanese Laid-Open Publication, First Publication No. JP 2000-346303
  • Patentdokument 3: Japanische Offenlegungsschrift, erste Publikationsnummer JP 2002-021583 Patent Document 3: Japanese Laid-Open Publication, First Publication No. JP 2002-021583
  • Patentdokument 4: Japanische Patentschrift, Publikationsnummer JP 2753169 Patent Document 4: Japanese Patent Publication No. JP 2753169
  • Patentdokument 5: Japanische Offenlegungsschrift, erste Publikationsnummer JP 2008-267341 Patent Document 5: Japanese Laid-Open Publication, First Publication No. JP 2008-267341

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

Hinsichtlich des vorgehend erwähnten herkömmlichen Abgaswärmerückgewinnungsverfahrens mit der Erzeugung von Wasserdampf aus Wasser ist der Wirkungsgrad der Wiedergewinnung der verfügbaren Energie, die aus der Energie gewonnen werden kann, die in dem Abgas (Abgaswärme) steckt, nicht notwendigerweise ausreichend und weitere Verbesserungen in dem Wirkungsgrad der Energierückgewinnung werden erwartet. Insbesondere hinsichtlich der Wärmerückgewinnung von Abgaswärme hoher Temperatur, welche die Wassersiedetemperatur weit überschreitet, z. B. Abgas von 300°C bestehen Grenzen für die Verdampfungstemperatur während der Wasserverdampfung. Demzufolge ist die gegenwärtige Situation so, dass der zur Verfügung stehende Wirkungsgrad der Energierückgewinnung herkömmlicher Abgaswärmerückgewinnungsverfahren unzureichend ist, was den Verlust einer großen Menge an zur Verfügung stehender Energie herbeiführt. Die vorstehend erwähnte zur Verfügung stehende Energie ist ein thermodynamisches Konzept, das auch „Exergie” genannt wird und gewöhnlich als die Energie bekannt ist, welche aus einem System als mechanische Arbeit gewonnen wird. Die zur Verfügung stehende Energie in der vorliegenden Erfindung bedeutet Energie (ein Betrag an Arbeit), die als mechanische Arbeit (dynamische Kraft der Elektrizität oder dergleichen) aus der gesamten Energie, welche das Abgas aufweist, zurückgewonnen werden kann.With regard to the aforementioned conventional exhaust heat recovery method with the generation of water vapor from water, the efficiency of recovering the available energy that can be obtained from the energy contained in the exhaust gas (exhaust heat) is not necessarily sufficient and further improvements in the energy recovery efficiency are expected. In particular, with regard to the heat recovery of exhaust gas heat high temperature, which far exceeds the water boiling temperature, z. B. Exhaust gas of 300 ° C are limits for the evaporation temperature during the evaporation of water. As a result, the current situation is such that the available efficiency of energy recovery of conventional exhaust heat recovery processes is insufficient, causing the loss of a large amount of available energy. The above-mentioned available energy is a thermodynamic concept, also called "exergy", commonly known as the energy extracted from a system as a mechanical work. The available energy in the present Invention means energy (an amount of work) that can be recovered as mechanical work (dynamic force of electricity or the like) from the total energy having the exhaust gas.

Weiterhin ist das herkömmliche Abgaswärmerückgewinnungsverfahren, das Wasser (als erstes Arbeitsmedium) und eine zweite Arbeitsflüssigkeit mit einem niedrigerem Siedepunkt als Wasser verwendet, für eine Wärmerückgewinnung aus einer Wärmequelle mit einer vergleichsweise niedrigen Temperatur im Bereich von 200°C vorgesehen. Da die Temperatur des Dampfes, der durch Verdampfung der zweiten Arbeitsflüssigkeit erhalten wird, geringer als die Temperatur des Dampfes ist, der durch die Verdampfung der ersten Arbeitsflüssigkeit erhalten wird, ist die Rückgewinnung der zur Verfügung stehenden Energie aus Abgaswärme mit einer vergleichsweise hohen Temperatur nahezu unmöglich.Further, the conventional exhaust heat recovery method using water (as a first working medium) and a second working liquid having a lower boiling point than water is provided for heat recovery from a heat source having a comparatively low temperature in the range of 200 ° C. Since the temperature of the vapor obtained by evaporation of the second working liquid is lower than the temperature of the vapor obtained by the evaporation of the first working liquid, the recovery of the available energy from exhaust heat with a comparatively high temperature is almost impossible ,

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Wirkungsgrad der Rückgewinnung der zur Verfügung stehenden Energie über ein Abgaswärmerückgewinnungsverfahren, welches die zur Verfügung stehende Energie mittels Verdampfung von Wasser gewinnt, und ein Abgaswärmerückgewinnungsverfahren zu verbessern, welches die zur Verfügung stehende Energie mittels Verdampfung von Wasser und einer Flüssigkeit mit einem niedrigeren Siedepunkt als Wasser erhält.The object of the present invention is to improve the efficiency of recovery of the available energy via an exhaust heat recovery process, which gains the available energy by evaporation of water, and an exhaust heat recovery process, the available energy by means of evaporation of water and a liquid with a lower boiling point than water.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Energieversorgungssystem mit einem höheren Wirkungsgrad, einer höheren Energiesparrate und einer höheren CO2-Einsparrate als der Stand der Technik bereit zu stellen.Another object of the present invention is to provide a power system having a higher efficiency, a higher power saving rate, and a higher CO 2 savings than the prior art.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Um die vorstehenden Aufgaben zu lösen und als ein Mittel zur Lösung betreffend eines Abgaswärmerückgewinnungssystems, stellt die vorliegende Erfindung bereit: einen Wärmeleitungspfad, welcher Abgaswärme leitet, und einen Dampferzeuger eines Wärmemediums mit hohen Siedepunkt, welcher einen Dampf des Wärmemediums mit hohen Siedepunkt mittels eines Wärmetausches zwischen dem Wärmemedium mit hohen Siedepunkt, das eine höhere Verdampfungstemperatur als Wasser aufweist, und der Abgaswärme erzeugt, die durch den Wärmeleitungspfad geleitet wird.In order to achieve the above objects and as a means for solving an exhaust heat recovery system, the present invention provides: a heat conduction path which conducts exhaust heat, and a high-boiling-point heat medium steam generator which generates a high-boiling-point heat medium vapor by means of a heat exchange the high-boiling-point heat medium having a higher evaporation temperature than water and the exhaust gas heat passed through the heat conduction path.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Nach der vorliegenden Erfindung wird, anstelle der Erzeugung von Wasserdampf durch die Verdampfung von Wasser oder zusätzlich zu der Erzeugung von Wasserdampf durch die Verdampfung von Wasser, ein Dampf eines Wärmemediums mit hohen Siedepunkt erzeugt, indem die Verdampfung eines Wärmemediums mit hohen Siedepunk, das eine höhere Verdampfungstemperatur als Wasser (das heißt einen niedrigeren Dampfdruck als Wasser) aufweist. Dies hat zur Folge, dass es möglich ist, den Wirkungsgrad der Rückgewinnung der zur Verfügung stehenden Energie über den der herkömmlichen Abgaswärmerückgewinnungsverfahren zu verbessern, welche Wasserdampf mittels Verdampfung von Wasser erzeugen.According to the present invention, instead of generating water vapor by the evaporation of water or in addition to the generation of water vapor by the evaporation of water, a vapor of a high-boiling-point heat medium is generated by evaporating a high boiling point heat medium having a higher boiling point Evaporation temperature than water (that is, a lower vapor pressure than water) has. As a result, it is possible to improve the efficiency of recovery of the available energy over that of the conventional exhaust heat recovery methods which generate water vapor by evaporation of water.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:Brief description of the drawings:

1 ist ein Systemblockschaltbild, welches den funktionalen Aufbau eines Energieversorgungssystems P1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 10 is a system block diagram showing the functional construction of a power supply system P1 according to a first embodiment of the present invention.

2 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die Wärmetauschbedingungen von jedem Wärmemedium einer Wärmerückgewinnungseinheit K1 des Energieversorgungssystems P1 des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in Beziehung zu der ausgetauschten Wärmemenge (horizontale Achse) und der Temperatur (vertikale Achse) zeigt. 2 FIG. 14 is a characteristic diagram showing the heat exchange conditions of each heat medium of a heat recovery unit K1 of the power supply system P1 of the first embodiment of the present invention in relation to the exchanged heat amount (horizontal axis) and the temperature (vertical axis).

3 ist ein Systemblockschaltbild, welches den funktionalen Aufbau eines Energieversorgungssystems P2 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 Fig. 10 is a system block diagram showing the functional construction of a power supply system P2 according to a second embodiment of the present invention.

4 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die Wärmetauschbedingungen von jedem Wärmemedium einer Wärmerückgewinnungseinheit K2 des Energieversorgungssystems P2 des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in Beziehung zu der ausgetauschten Wärmemenge (horizontale Achse) und der Temperatur (vertikale Achse) zeigt. 4 Fig. 14 is a characteristic diagram showing the heat exchange conditions of each heat medium of a heat recovery unit K2 of the power supply system P2 of the second embodiment of the present invention in relation to the exchanged heat quantity (horizontal axis) and the temperature (vertical axis).

5 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die Energieeinsparraten zeigt, wenn Ethylenglykol oder Diethylenglykol als Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden. 5 Fig. 13 is a characteristic diagram showing the energy saving rates when ethylene glycol or diethylene glycol is used as the high boiling point heat medium R1 in the second embodiment of the present invention.

6 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die CO2-Einsparraten zeigt, wenn Ethylenglykol oder Diethylenglykol als Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden. 6 Fig. 12 is a characteristic diagram showing the CO 2 savings rates when ethylene glycol or diethylene glycol is used as the high boiling point heat medium R1 in the second embodiment of the present invention.

7 ist ein Systemblockschaltbild, welches den funktionalen Aufbau eines Energieversorgungssystems P3 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 7 Fig. 10 is a system block diagram showing the functional configuration of a power supply system P3 according to a third embodiment of the present invention.

8 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die Wärmetauschbedingungen von jedem Wärmemedium einer Wärmerückgewinnungseinheit K3 des Energieversorgungssystems P3 des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in Beziehung zu der ausgetauschten Wärmemenge (horizontale Achse) und der Temperatur (vertikale Achse) zeigt. 8th FIG. 14 is a characteristic diagram showing the heat exchange conditions of each heat medium of a heat recovery unit K3 of the power supply system P3 of the third embodiment of the present invention in relation to the exchanged heat quantity (horizontal axis) and the temperature (vertical axis).

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment

Zuerst wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS 1 and 2 described.

Wie in der 1 gezeigt ist, weist ein Energieversorgungssystem P1 des ersten Ausführüngsbeispiels ein Abgasrohr 1, einen Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, einen Wasserdampferzeuger 3, einen Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, einen Wasservorheizer 5, einen Überhitzer 6 des Dampfes des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, einen Wasserdampfüberhitzer 7, eine Versorgungspumpe 8 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, eine Wasserzuführungspumpe 9, einen Dampfturbinenstromerzeuger 10 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, einen Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, einen Flüssigkeitssammlungstank 12, einen Wasserdampfturbinenstromerzeuger 13, einen Wasserdampfverdichter 14, einen Wassersammlungstank 15 und eine Kühlwasserzuführungsvorrichtung 16 auf. In der 1 bezeichnet das Bezugszeichen G ein Abgas hoher Temperatur, bezeichnet R1 ein Wärmemedium mit hohem Siedepunkt, bezeichnet R2 einen Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, bezeichnet R3 Wasser und bezeichnet R4 Wasserdampf.Like in the 1 is shown, a power supply system P1 of the first Ausführüngsbeispiels an exhaust pipe 1 , a steam generator 2 the high boiling point heat medium, a steam generator 3 , a preheater 4 the high boiling point heat medium, a water pre-heater 5 , a superheater 6 the vapor of the high boiling point heat medium, a steam superheater 7 , a supply pump 8th the high boiling point heat medium, a water feed pump 9 , a steam turbine power generator 10 the high boiling point heat medium, a vapor compressor 11 the high boiling point heat medium, a liquid collection tank 12 , a steam turbine generator 13 , a steam compressor 14 , a water collection tank 15 and a cooling water supply device 16 on. In the 1 "G" denotes a high-temperature exhaust gas, R1 denotes a high-boiling-point heat medium, R2 denotes a steam of the high-boiling-point heat medium, R3 denotes water, and R4 denotes water vapor.

Unter diesen entsprechenden Komponenten bilden das Abgasrohr 1, der Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der Wasserdampferzeuger 3, der Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der Wasservorheizer 5, der Überhitzer 6 des Dampfes des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und der Wasserdampfüberhitzer 7 eine Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1, welche Abgaswärme aus dem Abgas G hoher Temperatur zurückgewinnt. Die Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1 entspricht einem Abgaswärmerückgewinnungssystem der vorliegenden Erfindung.Among these corresponding components form the exhaust pipe 1 , the steam generator 2 the high boiling point heat medium, the steam generator 3 , the preheater 4 the high boiling point heat medium, the water pre-heater 5 , the superheater 6 the vapor of the high boiling point heat medium and the steam superheater 7 an exhaust heat recovery unit K1 which recovers exhaust heat from the exhaust gas G of high temperature. The exhaust heat recovery unit K1 corresponds to an exhaust heat recovery system of the present invention.

Unter den vorhergehenden Komponenten bilden die Versorgungspumpe 8 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, die Wasserzuführungspumpe 9, der Dampfturbinenstromerzeuger 10 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der Flüssigkeitssammlungstank 12, der Wasserdampfturbinenstromerzeuger 13, der Wasserdampfverdichter 14, der Wassersammlungstank 15 und die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 16 eine Stromerzeugungseinheit W. Die Stromerzeugungseinheit W ist ein Generator einer dynamischen Kraft, welcher eine Leistung (dynamische Kraft) mittels des Dampfes R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und des Wasserdampfes R4 als Arbeitsfluide erzeugt, indem an die Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1 das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt und das Wasser R3 zugeführt werden, welche die flüssigen Wärmemedien sind, und indem aus der Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1 der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und der Wasserdampf R4 erhalten werden, indem diese flüssigen Medien von der vorher erwähnten Abgaswärme verdampft werden. Das Energieversorgungssystem P1 wird aus der Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1 und der Stromerzeugungseinheit W (Generator einer dynamischen Kraft) gebildet und ist ein Energieversorgungssystem, welches Leistung, die ein Modus einer dynamischen Kraft ist, mittels des Dampfes R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und des Wasserdampfes R4 erzeugt, die durch Rückgewinnung der Abgaswärme aus dem Abgas G hoher Temperatur in der Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1 erzeugt wurden.Among the previous components form the supply pump 8th the high boiling point heat medium, the water feed pump 9 , the steam turbine generator 10 the high boiling point heat medium, the steam compressor 11 the high boiling point heat medium, the liquid collection tank 12 , the steam turbine generator 13 , the steam compressor 14 , the water collection tank 15 and the cooling water supply device 16 a power generation unit W. The power generation unit W is a dynamic force generator that generates a power (dynamic force) by the steam R2 of the high-boiling-point heat medium and the steam R4 as working fluids by supplying the high-boiling-point heat medium R1 to the exhaust heat recovery unit K1 supplying the water R3, which are the liquid heat medium, and obtaining, from the exhaust heat recovery unit K1, the vapor R2 of the high-boiling-point heat medium and the water vapor R4 by evaporating these liquid media from the aforementioned exhaust heat. The power supply system P1 is constituted of the exhaust heat recovery unit K1 and the power generation unit W (dynamic force generator), and is a power supply system which generates power which is a dynamic force mode by means of the steam R2 of the high-boiling heat medium and the water vapor R4, which were generated by recovering the exhaust heat from the exhaust gas G high temperature in the exhaust heat recovery unit K1.

Bei dieser Art des Energieversorgungssystems P1 ist das Abgasrohr 1 ein Wärmeleitungspfad, durch welchen das Abgas G hoher Temperatur fließt, das von außen zugeführt wird. Das Abgas G hoher Temperatur ist ein Abgas mit hoher Temperatur (d. h. ein Gas das Abgaswärme aufweist), welches z. B. von einer Brennkammer ausgestoßen wird und welches eine Temperatur von z. B. 300°C oder mehr aufweist, was die Temperatur, welche zum Verdampfen des Wassers R3 erforderlich ist, weit übersteigt. Das Abgas G hoher Temperatur zirkuliert von der linken Seite (vorlaufseitige Seite) zu der rechten Seite (ablaufseitige Seite) des Abgasrohres 1, wie in der 1 gezeigt ist.In this type of power supply system P1 is the exhaust pipe 1 a heat conduction path through which the exhaust gas G of high temperature flows, which is supplied from the outside. The exhaust gas G high temperature is a high-temperature exhaust gas (ie, a gas having exhaust heat), which z. B. is ejected from a combustion chamber and which has a temperature of z. B. 300 ° C or more, which far exceeds the temperature required for the evaporation of the water R3. The exhaust gas G of high temperature circulates from the left side (upstream side) to the right side (downstream side) of the exhaust pipe 1 , like in the 1 is shown.

Der Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt ist in einer mittleren Position in dem Abgasrohr 1, wie in der 1 gezeigt, vorgesehen und ist eine Vorrichtung, welche den Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt bei einem hohen Druck mittels Wärmetausch zwischen dem Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt und dem Abgas G hoher Temperatur erzeugt. Der Wasserdampferzeuger 3 ist ablaufseitig zu dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt in dem Abgasrohr 1, wie in der 1 gezeigt, vorgesehen und ist eine Vorrichtung (Brennkammer), welche den Wasserdampf R4 hohen Druckes mittels Wärmetausch zwischen dem Wasser R3 und dem Abgas G hoher Temperatur erzeugt.The steam generator 2 of the high-boiling-point heat medium is in a middle position in the exhaust pipe 1 , like in the 1 and an apparatus which generates the vapor R2 of the high-boiling-point heat medium at a high pressure by means of heat exchange between the high-boiling-point heat medium R1 and the high-temperature exhaust gas G. The steam generator 3 is downstream to the steam generator 2 the high boiling point heat medium in the exhaust pipe 1 , like in the 1 shown, provided and is a device (combustion chamber), which generates the high pressure water vapor R4 by means of heat exchange between the water R3 and the exhaust gas G of high temperature.

Hier ist das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt eine Flüssigkeit, welche eine höhere Verdampfungstemperatur als das Wasser R3 (d. h. diese hat einen niedrigeren Verdampfungsdruck als das Wasser R3) aufweist und welche eine chemisch stabile Verbindung im Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur ist. Als Beispiele kann man Ethylenglykol (Summenformel: C2H6O2), Diethylenglykol (Summenformel: C2H10O3), Propylenglykol (Summenformel: C3H8O2), Triethylenglykol (Summenformel: C6H14O4), Propylenkarbonat (Summenformel: C4H5O3), Propylenethylenglykol (Summenformel: C3H8O2), Formanid (Summenformel: CH3NO) und so weiter nennen.Here, the high boiling point heat medium R1 is a liquid having a higher evaporation temperature than the water R3 (ie, having a lower evaporation pressure than the water R3) and which is a chemically stable compound in heat exchange with the exhaust gas G of high temperature. As examples, ethylene glycol (empirical formula: C 2 H 6 O 2 ), diethylene glycol (empirical formula: C 2 H 10 O 3 ), propylene glycol (empirical formula: C 3 H 8 O 2 ), triethylene glycol (empirical formula: C 6 H 14 O 4 ), Propylene carbonate (empirical formula: C 4 H 5 O 3 ), propylene-ethylene glycol (empirical formula: C 3 H 8 O 2 ), formanide (empirical formula: CH 3 NO) and so on.

Wie in der 1 gezeigt ist, ist der Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zwischen dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und dem Wasserdampferzeuger 3 in dem Abgasrohr 1 vorgesehen. Der Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt ist eine Art von Wärmetauscher, welcher das Vorheizen des Wärmemediums R1 mit hohem Siedepunkt auf z. B. eine Temperatur, die gerade unter dem Siedepunkt liegt, mittels Wärmetausches zwischen dem Abgas G hoher Temperatur und dem Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt, welches von der Versorgungspumpe 8 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zugeführt wird, durchführt und das vorgeheizte Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt an den Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt abführt.Like in the 1 is shown is the preheater 4 the high boiling point heat medium between the steam generator 2 the high boiling point heat medium and the steam generator 3 in the exhaust pipe 1 intended. The preheater 4 of the high-boiling-point heat medium is a type of heat exchanger which is capable of preheating the high-boiling-point heat medium R1 to e.g. Example, a temperature that is just below the boiling point, by means of heat exchange between the exhaust gas G high temperature and the heating medium R1 with high boiling point, which from the supply pump 8th of the high-boiling-point heat medium, and the high-boiling-point preheated heat medium R1 to the steam generator 2 of the high boiling point heat medium.

Wie in der 1 gezeigt ist, ist der Wasservorheizer 5 ablaufseitig zu dem Wasserdampferzeuger 3 in dem Abgasrohr 1 vorgesehen. Der Wasservorheizer 5 ist eine Art Wärmetauscher, welcher das Vorheizen des Wassers R3 auf z. B. eine Temperatur, die gerade unter dem Siedepunkt liegt, mittels Wärmetausches zwischen dem Abgas G hoher Temperatur und dem Wasser R3, welches von der Wasserzuführungspumpe 9 zugeführt wird, durchführt und das vorgeheizte Wasser R3 an den Wasserdampferzeuger 3 und an den Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt abführt.Like in the 1 shown is the water pre-heater 5 downstream of the steam generator 3 in the exhaust pipe 1 intended. The water pre-heater 5 is a kind of heat exchanger, which preheating the water R3 to z. B. a temperature which is just below the boiling point, by means of heat exchange between the exhaust gas G high temperature and the water R3, which from the water supply pump 9 is fed, and the preheated water R3 to the steam generator 3 and to the steam compressor 11 of the high boiling point heat medium.

Wie in der 1 gezeigt ist, ist der Überhitzer 6 des Dampfes des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zulaufseitig zu dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt in dem Abgasrohr 1 vorgesehen. Der Überhitzer 6 des Dampfes des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt ist eine Art Wärmetauscher, welcher den Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, welcher von dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zugeführt wird, mittels Wärmetausches mit dem Abgas G hoher Temperatur überhitzt und den überhitzten Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt an den Dampfturbinenstromerzeuger 10 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt abführt.Like in the 1 shown is the superheater 6 the vapor of the high boiling point heat medium on the upstream side of the steam generator 2 the high boiling point heat medium in the exhaust pipe 1 intended. The superheater 6 The vapor of the high boiling point heat medium is a type of heat exchanger which receives the vapor R2 of the high boiling point heat medium coming from the steam generator 2 of the high-boiling-point heat medium, overheated by the high-temperature exhaust gas G by heat exchange, and superheated steam R2 of the high-boiling-point heat medium to the steam turbine power generator 10 of the high boiling point heat medium.

Wie in der 1 gezeigt ist, ist der Wasserdampfüberhitzer 7 zulaufseitig zu dem Überhitzer 6 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt in dem Abgasrohr 1 vorgesehen. Der Wasserdampfüberhitzer 7 ist eine Art Wärmetauscher, welcher den Wasserdampf R4, der von dem Wasserdampferzeuger 3 und dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zugeführt wird, mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur überhitzt und den überhitzten Wasserdampf R4 an den Wasserdampfturbinenstromerzeuger 13 abführt.Like in the 1 is shown is the water vapor superheater 7 inlet side to the superheater 6 the high boiling point heat medium in the exhaust pipe 1 intended. The steam superheater 7 is a kind of heat exchanger, which is the water vapor R4 from the steam generator 3 and the vapor compressor 11 the heat medium is supplied with a high boiling point, superheated by means of heat exchange with the exhaust gas G high temperature and superheated steam R4 to the steam turbine generator 13 dissipates.

Die Versorgungspumpe 8 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt ist eine Pumpe, welche das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt aus dem Flüssigkeitssammlungstank 12 und es dem Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zuführt. Die Wasserzuführungspumpe 9 pumpt das Wasser R3 aus dem Wassersammlungstank 15 und führt es dem Wasservorheizer 5 zu. Der Dampfturbinenstromerzeuger 10 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt ist ein Turbinenstromerzeuger, welcher Strom erzeugt, indem ein Stromgenerator angetrieben wird, der axial mit einer Turbine gekoppelt ist, indem die Turbine mit dem Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und hohen Druck rotiert wird, der von dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt über den Überhitzer 6 des Dampfes des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zugeführt wird.The supply pump 8th of the high boiling point heat medium is a pump containing the high boiling point heat medium R1 from the liquid collection tank 12 and it's the preheater 4 of the high boiling point heat medium. The water supply pump 9 Pumps the water R3 from the water collection tank 15 and leads it to the water pre-heater 5 to. The steam turbine generator 10 of the high boiling point heat medium is a turbine power plant that generates power by driving a power generator that is axially coupled to a turbine by rotating the turbine with high boiling point, high pressure, high pressure steam R2 of the steam generator 2 of the high boiling point heat medium via the superheater 6 the steam of the high-boiling-point heat medium is supplied.

Der Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt ist eine Art Wärmetauscher, welcher den Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt verdichtet (verflüssigt), um diesen in das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt zurückzubringen, und welcher das Wasser R3 verdampft, um den Wasserdampf R4 hohen Druckes zu erzeugen, und es führt dies mittels Wärmetausch zwischen dem Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der aus Dampfturbinenstromerzeuger 10 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt nach der Leistungsrückgewinnung abgeführt wird, und dem Wasser R3 durch, das von dem Wasservorheizer 5 zugeführt wird. Der Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt führt das zurückgewonnene Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt an den Flüssigkeitssammlungstank 12 ab und führt den Wasserdampf R4, der mittels Wärmetausch mit dem Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt erzeugt wurde, an den Wasserdampfvorheizer 7ab.The steam compressor 11 of the high-boiling-point heat medium is a kind of heat exchanger which densifies (liquefies) the high-boiling-point heat medium vapor R2 to bring it back to the high-boiling-point heat medium R1 and which evaporates the water R3 to produce the high-pressure steam R4 , and it does so by means of heat exchange between the steam R2 of the high-boiling-point heat medium coming from steam turbine power generators 10 of the high boiling point heat medium after power recovery is removed, and the R3 water is removed by the water pre-heater 5 is supplied. The steam compressor 11 of the high-boiling-point heat medium supplies the recovered high-boiling-point heat medium R1 to the liquid collection tank 12 and leads the water vapor R4, which was generated by means of heat exchange with the steam R2 of the high-boiling-point heat medium, to the water vapor preheater 7 ab ,

Der Flüssigkeitssammlungstank 12 ist ein Speichertank, welcher vorübergehend das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt speichert, das von dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zugeführt wird. Der Wasserdampfturbinenstromerzeuger 13 ist ein Turbinenstromerzeuger, welcher Strom erzeugt, indem ein Stromerzeuger, der axial mit einer Turbine gekoppelt ist, betrieben wird, indem die Turbine mit dem Wasserdampf R4 hohen Druckes rotiert wird, das von dem Wasserdampferzeuger 3 und dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt über den Wasserdampfüberhitzer 7 zugeführt wird. The liquid collection tank 12 is a storage tank which temporarily stores the high boiling point heat medium R1 coming from the vapor compressor 11 the heat medium is supplied with a high boiling point. The steam turbine generator 13 is a turbine power plant that generates power by operating a power generator that is axially coupled to a turbine by rotating the turbine with the high pressure water vapor R4 coming from the steam generator 3 and the vapor compressor 11 of the high boiling point heat medium via the steam superheater 7 is supplied.

Der Wasserdampfverdichter 14 ist eine Art Wärmetauscher, welcher den Wasserdampf R4 verdichtet (verflüssigt), der von dem Wasserdampfturbinenstromerzeuger 13 nach der Leistungsrückgewinnung abgeführt wird, und diesen in das Wasser R3 mittels Wärmetausch mit Kühlwasser zurückbringt, das von der Kühlwasserzuführungsvorrichtung 16 zugeführt wird. Der Wasserdampfverdichter 14 führt das zurückgebrachte Wasser R3 an den Wassersammlungstank 15 ab. Der Wassersammlungstank 15 ist ein Speichertank, welcher vorübergehend das Wasser R3 speichert, das von dem Wasserdampfverdichter 14 zugeführt wird. Die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 16 ist eine Vorrichtung, welche die zirkulierende Zufuhr des Kühlwassers zu dem Wasserdampfverdichter 14 durchführt.The steam compressor 14 is a kind of heat exchanger which condenses (liquefies) the water vapor R4 produced by the steam turbine generator 13 is discharged after the power recovery, and this returns to the water R3 by means of heat exchange with cooling water from the cooling water supply device 16 is supplied. The steam compressor 14 returns the returned water R3 to the water collection tank 15 from. The water collection tank 15 is a storage tank which temporarily stores the water R3 coming from the water vapor compressor 14 is supplied. The cooling water supply device 16 is a device which controls the circulating supply of cooling water to the water vapor compressor 14 performs.

Als nächstes wird der Betrieb des Energieversorgungssystems P1 des ersten Ausführungsbeispiels im Detail unter Bezug auf das charakteristische Diagramm der 2 beschrieben.Next, the operation of the power supply system P1 of the first embodiment will be described in detail with reference to the characteristic diagram of FIG 2 described.

Bei dem Energieversorgungssystem 1 sind mehrere Wärmetauscher, welche einen Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur durchführen, in der Richtung von vorlaufseitig zu ablaufseitig in dem Abgasrohr 1, d. h. in der axialen Richtung in dem Abgasrohr 1, wie in der 1 gezeigt, angeordnet. Insbesondere ist unter den verschiedenen Wärmetauschern der Wasserdampfüberhitzer 7 an der am weitesten vorlaufseitigen Position des Abgasrohrs 1 angeordnet und sind der Überhitzer 6 des Dampfes des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der Wasserdampferzeuger 3 und der Wasservorheizer 5 in dieser Reihenfolge zu der Ablaufseite hin angeordnet. Da dem Abgas G hoher Temperatur, das durch den Bereich (Wärmeaustauschbereich) des Abgasrohrs 1, an dem diese Wärmetauscher angeordnet sind, durch jeden Wärmetauscher Heizwert entzogen wird, indem es den Wärmetauschbereich von der zulaufseitigen Seite zu der ablaufseitigen Seite durchfließt, ist die Temperatur des Abgases G hoher Temperatur in Richtung der zulaufseitigen Seite höher des Wärmetauschbereiches (d. h. die Temperatur des Abgases G hoher Temperatur ist in Richtung der ablaufseitigen Seite des Wärmetauschbereiches niedriger).In the energy supply system 1 are a plurality of heat exchangers, which perform a heat exchange with the exhaust gas G high temperature, in the direction of the flow side to the outlet side in the exhaust pipe 1 that is, in the axial direction in the exhaust pipe 1 , like in the 1 shown, arranged. In particular, among the various heat exchangers is the water vapor superheater 7 at the furthest forward-side position of the exhaust pipe 1 arranged and are the superheater 6 the steam of the high-boiling-point heat medium, the steam generator 2 the heat medium with high boiling point, the preheater 4 the high boiling point heat medium, the steam generator 3 and the water pre-heater 5 arranged in this order to the drain side. Since the exhaust gas G high temperature, passing through the area (heat exchange area) of the exhaust pipe 1 where these heat exchangers are arranged, heat value is withdrawn by each heat exchanger by flowing the heat exchange region from the upstream side to the downstream side, the temperature of the high temperature exhaust gas G is higher toward the upstream side than the heat exchange region (ie, the temperature of Exhaust gas G of high temperature is lower toward the downstream side of the heat exchange region).

Sich auf den Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und den Wasserdampferzeuger 3 richtend, führt das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt in dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt den Wärmetausch mit dem Abgas G einer höheren Temperatur als die des Wassers 3 in dem Wasserdampferzeuger 3 durch, da der Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt weiter in Richtung zu der zulaufseitigen Seite des Wärmetauschbereiches als der Wasserdampferzeuger 3 angeordnet istOn the steam generator 2 the high boiling point heat medium and the steam generator 3 As a result, the high boiling point heat medium R1 in the steam generator 2 of the high-boiling-point heat medium, the heat exchange with the exhaust gas G of a higher temperature than that of the water 3 in the steam generator 3 through, as the steam generator 2 of the high boiling point heat medium continues toward the upstream side of the heat exchange area as the steam generator 3 is arranged

2 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die Wärmetauschbedingungen der entsprechenden Wärmemedien zeigt (d. h. des Abgases G hoher Temperatur, des Wärmemediums R1 mit hohem Siedepunkt, des Dampfes R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, des Wassers R3 und des Wasserdampfes R3) in dem vorstehend erwähnten Wärmetauschbereich in Beziehung zu der ausgetauschten Wärmemenge (horizontale Achse) und der Temperatur (vertikale Achse) zeigt. In 2 zeigt eine Linie Lg, die mit einer durchgezogenen Linie gezeigt ist, die Veränderungen in den Bedingungen des Abgases G hoher Temperatur, zeigt eine gestrichelte Linie Ls, die mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist, die Veränderungen in den Bedingungen des Wassers R3 oder des Wasserdampfes R4, und zeigt eine gestrichelte Linie Lk, die mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist, die Veränderungen in den Bedingungen des Wärmemediums R1 mit hohem Siedepunkt oder des Dampfes R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt. 2 FIG. 14 is a characteristic diagram showing the heat exchange conditions of the respective heat mediums (ie, the high temperature exhaust gas, the high boiling point heating medium R1, the high boiling point heating medium steam R2, the water R3, and the water vapor R3) in the above-mentioned heat exchange region in FIG Relationship with the exchanged amount of heat (horizontal axis) and the temperature (vertical axis) shows. In 2 Fig. 11 shows a line Lg shown by a solid line showing changes in the conditions of the exhaust gas G of high temperature, a broken line Ls shown by a broken line, the changes in the conditions of the water R3 or the water vapor R4 11 and 11, a broken line Lk shown by a broken line shows changes in conditions of the high-boiling-point heat medium R1 or the high-boiling-point heat medium vapor R2.

Da, wie in der 2 gezeigt ist, dem Abgas G hoher Temperatur Heizwert von jedem Wärmetauscher entnommen wird, ist die Beziehung des Abgases G hoher Temperatur zwischen der ausgetauschten Wärmemenge und der Temperatur ungefähr eine proportionale Beziehung, wie durch die Linie Lg gezeigt ist. Das heißt, dass in dem charakteristischen Diagramm ein ausgetauschter Wärmebetragspunkt A1 dem am weitesten ablaufseitigen Punkt des Wärmetauschbereiches entspricht und dass ein ausgetauschter Wärmebetragspunkt C3 dem am weitesten zulaufseitigen Punkt des Wärmetauschbereiches entspricht. Hinsichtlich der Wärmetauscheigenschaften sind die entsprechenden Wärmetauscher zwischen dem ausgetauschten Wärmebetragspunkt A1 (dem am weitesten ablaufseitigen Punkt) und dem ausgetauschten Wärmebetragspunkt C3 (dem am weitesten zulaufseitigen Punkt) angeordnet und führen den Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur als die Wärmequelle durch.There, as in the 2 2, the high temperature exhaust gas G is taken out of each heat exchanger, the relationship of the high temperature exhaust gas G between the heat exchanged amount and the temperature is approximately a proportional relationship, as shown by the line Lg. That is, in the characteristic diagram, an exchanged heat transmission point A1 corresponds to the most downstream side point of the heat exchange region, and an exchanged heat transmission point C3 corresponds to the most upstream side point of the heat exchange region. With respect to the heat exchange properties, the respective heat exchangers are disposed between the exchanged heat transfer point A1 (the most downstream point) and the exchanged heat transfer point C3 (the most upstream point), and conduct the heat exchange with the exhaust gas G of high temperature as the heat source.

Wenn der Wärmetausch des Wassers R3 und des Wasserdampfes R4 mit dem Abgas G hoher Temperatur betrachtet wird, d. h. der Wärmetausch in dem Wasservorheizer 5, dem Wasserdampferzeuger 3 und dem Wasserdampfüberhitzer 7, wird das Wasser R3 nach dem Vorheizen durch den Wasservorheizer 5 verteilt und dem Wasserdampferzeuger 3 und dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zugeführt. Als Ergebnis des Wärmetausches mit dem Abgas G hoher Temperatur in dem Wasserdampferzeuger 3 wird ein Teil des Wassers R3 der Wasserdampf R4 und das restliche Wasser R3 wird der Wasserdampf R4 als Ergebnis des Wärmetausches mit dem Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt in dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt. When the heat exchange of the water R3 and the water vapor R4 with the high temperature exhaust gas G is considered, that is, the heat exchange in the water pre-heater 5 , the steam generator 3 and the steam superheater 7 , the water is R3 after preheating by the water pre-heater 5 distributed and the steam generator 3 and the vapor compressor 11 of the high boiling point heat medium. As a result of the heat exchange with the exhaust gas G of high temperature in the steam generator 3 When a part of the water R3 becomes the water vapor R4 and the remaining water R3 becomes the water vapor R4 as a result of the heat exchange with the vapor R2 of the high-boiling-point heat medium in the vapor compressor 11 the heat medium with high boiling point.

Der Bereich der ausgetauschten Wärmebetragspunkte A1 bis A2 in der gestrichelten Linie Ls entspricht dem Temperaturanstieg (dem Druckanstieg), welcher durch den Wasservorheizer 5 verursacht wird, bis zu einer Temperatur, die gerade unter dem Siedepunkt des Wassers R3 liegt, und der Bereich der ausgetauschten Wärmebetragspunkte A2 bis B1 in der gestrichelten Linie Ls entspricht der Verdampfung eines Teils des Wassers R3 (d. h. der Erzeugung des Wasserdampfes R4) durch den Wasserdampferzeuger 3. Weiterhin entspricht der Bereich der ausgetauschten Wärmebetragspunkte B1 bis D in der gestrichelten Linie Ls der Verdampfung des restlichen Teils des Wassers R3 (d. h. der Erzeugung des Wasserdampfes R4) mittels des Dampfverdichters 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt. Das heißt, dass das Wasser R3, welches von dem Wasservorheizer 5 auf eine Temperatur nur geringfügig unter dem Siedepunkt vorgeheizt wurde, der Wasserdampf R4 durch die ausgetauschten Wärmemengen entlang der ausgetauschten. Wärmebetragspunkte A2 bis D wird.The range of the exchanged heat transfer points A1 to A2 in the broken line Ls corresponds to the temperature rise (the pressure rise) passing through the water pre-heater 5 is caused to a temperature just below the boiling point of the water R3, and the range of the exchanged heat transfer points A2 to B1 in the broken line Ls corresponds to the evaporation of a part of the water R3 (ie, the generation of the water vapor R4) by the steam generator 3 , Further, the area of the exchanged heat transfer points B1 to D in the broken line Ls corresponds to the evaporation of the remaining part of the water R3 (ie, the generation of the water vapor R4) by means of the vapor compressor 11 the heat medium with high boiling point. That is, the water R3, which comes from the water pre-heater 5 was preheated to a temperature only slightly below the boiling point, the water vapor R4 through the exchanged amounts of heat along the exchanged. Heat transfer points A2 to D is.

Der Wasserdampf R4, der von dem Wasserdampferzeuger 3 abgegeben wird, und der Wasserdampf R4, der von dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt abgegeben wird, werden vermischt und dem Wasserdampfüberhitzer 7 zugeführt. Das heißt, dass der Wasserdampf R4, der von dem Wasserdampferzeuger 3 und dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt erzeugt wurde, der Wasserdampf R4 (überhitzte Wasserdampf) wird, welcher über den Siedepunkt hinaus mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur in dem Wasserdampfüberhitzer 7 überhitzt wird. Der Bereich der ausgetauschten Wärmebetragspunkte C2 bis C3 in der gestrichelten Linie Ls ist der überhitzte Bereich des Wasserdampfes R4 aufgrund des Wasserdampfüberhitzers 7. Die Temperatur des ausgetauschten Wärmebetragspunktes C2, die dem Überhitzungsstartpunkt des Wasserdampfes R4 entspricht, ist gleich der Temperatur des ausgetauschten Wärmebetragspunktes D (Verdampfungsendpunkt) des Wasserdampfes R4, wie in der Zeichnung dargestellt ist.The steam R4 coming from the steam generator 3 is discharged, and the water vapor R4 coming from the vapor compressor 11 of the high-boiling-point heat medium, are mixed and the steam superheater 7 fed. That is, the water vapor R4 coming from the steam generator 3 and the vapor compressor 11 of the high boiling point heat medium which becomes water vapor R4 (superheated steam) which exceeds the boiling point by means of heat exchange with the high temperature exhaust gas G in the steam superheater 7 is overheated. The range of the exchanged heat transfer points C2 to C3 in the broken line Ls is the superheated region of the water vapor R4 due to the steam superheater 7 , The temperature of the exchanged heat transfer point C2 corresponding to the superheat start point of the water vapor R4 is equal to the temperature of the exchanged heat transfer point D (evaporation end point) of the water vapor R4, as shown in the drawing.

Wenn andererseits der Wärmetausch des Wärmemediums R1 mit hohem Siedepunkt und des Dampfes R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt mit dem Abgas G hoher Temperatur, das heißt, der Wärmetausch in dem Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und dem Überhitzer 6 des Dampfes des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, betrachtet wird, wird das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur in dem Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt auf eine Temperatur vorgeheizt, welche nur geringfügig niedriger als der Siedepunkt ist, und es wird nachfolgend dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zugeführt, um der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt werden. Der Bereich der ausgetauschten Wärmebetragspunkte B1 bis B2 in der gestrichelten Linie Ls entspricht dem Temperaturanstieg (dem Druckanstieg), welcher durch den Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt verursacht wird, bis zu einer Temperatur gerade unter dem Siedepunkt des Wärmemediums G mit hohem Siedepunkt und. der Bereich der ausgetauschten Wärmebetragspunkte B2 bis C1 in der gestrichelten Linie Lk entspricht der Verdampfung des Wärmemediums R1 mit hohem Siedepunkt (d. h. der Erzeugung des Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt) durch den Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt.On the other hand, when the heat exchange of the high-boiling-point heat medium R1 and the high-boiling-temperature heat medium R2 with the high-temperature exhaust gas G, that is, the heat exchange in the preheater 4 the heat medium with high boiling point, the steam generator 2 the heat medium with high boiling point and the superheater 6 of the vapor of the high-boiling-point heat medium, the high-boiling-point heat medium R1 becomes heat-exchanged with the high-temperature exhaust gas G in the preheater 4 of the high-boiling-point heat medium is preheated to a temperature only slightly lower than the boiling point, and subsequently becomes the steam generator 2 of the high-boiling-point heat medium to become the high-boiling-point heat medium vapor R2. The range of the exchanged heat transfer points B1 to B2 in the broken line Ls corresponds to the temperature rise (the pressure rise) passing through the preheater 4 of the high-boiling-point heat medium up to a temperature just below the boiling point of the high-boiling-point heat medium G and. the range of the exchanged heat transfer points B2 to C1 in the broken line Lk corresponds to the vaporization of the high boiling point heat medium R1 (ie, the generation of the high boiling point heat medium vapor R2) by the steam generator 2 the heat medium with high boiling point.

Der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der von dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt abgegeben wird, wird der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt (überhitzter Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt), welcher über den Siedepunkt hinaus mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur in dem Überhitzer 6 des Dampfes des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt überhitzt wird. Der Bereich der ausgetauschten Wärmebetragspunkte C1 bis C2 in der gestrichelten Linie Lk ist der überhitzte Bereich des Dampfes R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt aufgrund des Überhitzers 6 des Dampfes Wärmemediums mit hohem Siedepunkt.The vapor R2 of the high boiling point heat medium coming from the steam generator 2 of the high-boiling-point heat medium, the vapor R2 of the high-boiling-point heat medium (superheated high-boiling-point heat medium vapor) becomes higher than the boiling point by heat exchange with the high-temperature exhaust gas G in the superheater 6 the vapor of the high-boiling-point heat medium is overheated. The area of the exchanged heat transfer points C1 to C2 in the broken line Lk is the superheated area of the vapor R2 of the high-boiling-point heat medium due to the superheater 6 of steam high-boiling-point heat medium.

Hier wird das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt, das dem Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt mit der Versorgungspumpe 8 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zugeführt wird, in dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt mittels Wärmetausch zwischen dem Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der von dem Dampfturbinenstromerzeuger 10 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt ausgegeben wird, und dem Wasser R3, das von dem Wasservorheizer 5 ausgegeben wird, verflüssigt. Der Wärmetausch in dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt entspricht dem Bereich der ausgetauschten Wärmebetragspunkte D bis B1 in der gestrichelten Linie Lk.Here, the heat medium R1 with high boiling point, which is the preheater 4 the high boiling point heat medium with the supply pump 8th the high boiling point heat medium is supplied in the vapor compressor 11 of the high boiling point heat medium by means of heat exchange between the vapor R2 of the high boiling point heat medium discharged from the Steam turbine power generator 10 of the high boiling point heat medium, and the water R3 coming from the water pre-heater 5 is discharged, liquefied. The heat exchange in the vapor compressor 11 of the high boiling point heat medium corresponds to the range of exchanged heat transfer points D to B1 in the broken line Lk.

In dem Bereich der ausgetauschten Wärmebetragspunkte D bis B1 in der gestrichelten Linie Lk, wirkt die Wärme von dem Wärmetausch anfangs auf den Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt als Eigenwärme, mit dem Ergebnis, dass die Temperatur des Dampfes R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt schrittweise absinkt, wonach die Wärme auf den Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt als Umwandlungswärme wirkt, mit dem Ergebnis, dass der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt in einer konstanten Quantität verdichtet wird, während die Temperatur auf einen konstanten Wert gehalten wird. Diese Veränderung in den Bedingungen des Dampfes R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt betrifft den Fall, bei dem das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt Ethylenglykol (Summenformel: C2H6O2) ist und verändert sich nach der Art des Wärmemediums R1 mit hohem Siedepunkt.In the region of the exchanged heat transfer points D to B1 in the broken line Lk, the heat from the heat exchange initially acts on the vapor R2 of the high-boiling-point heat medium as self-heat, with the result that the temperature of the high-boiling-point heat medium vapor R2 gradually increases decreases, after which the heat acts on the vapor R2 of the high-boiling-point heat medium as the heat of conversion, with the result that the vapor R2 of the high-boiling-point heat medium is condensed in a constant quantity while keeping the temperature at a constant value. This change in the conditions of the steam R2 of the high-boiling-point heat medium relates to the case where the high-boiling-point heat medium R1 is ethylene glycol (empirical formula: C 2 H 6 O 2 ) and changes in the manner of the high-boiling-point heat medium R1.

Bei der Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1 des Energieversorgungssystems P1 wird insbesondere das Wasser R3 einer Bedingung Ys, welche dem ausgetauschten Wärmebetragspunkt A1 entspricht, der Wasserdampf R2 einer Bedingung Xs, der auf eine Temperatur, die dem ausgetauschten Wärmebetragspunkt C3 in der gestrichelten Linie Lk entspricht, mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur von einer im Vergleich niedriger Temperatur in dem Wasservorheizer 5, und dem Wasserdampferzeuger 3 sowie mittels Wärmetausch mit dem Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt (Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt) sowie mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur in dem Wasserdampfüberhitzer 7 überhitzt wird. Der Wasserdampf R4 der Bedingung Xs wird dann dem Wasserdampfturbinenstromerzeuger 13 als eine Quelle dynamischer Kraft zugeführt und gibt Energie ab, wonach es gekühlt, verdichtet und zurück auf das Wasser R3 der Bedingung Ys gebracht wird, welche dem ausgetauschten Wärmebetragspunkt A1 entspricht.Specifically, in the exhaust heat recovery unit K1 of the power supply system P1, the water R3 of a condition Ys corresponding to the exchanged heat transfer point A1, the water vapor R2 of a condition Xs corresponding to a temperature corresponding to the exchanged heat transfer point C3 in the broken line Lk by means of heat exchange the high-temperature exhaust gas G from a low-temperature comparison in the water pre-heater 5 , and the steam generator 3 and by heat exchange with the vapor R2 of the high-boiling-point heat medium (high-boiling-point heat medium vapor) and by means of heat exchange with the high-temperature exhaust gas G in the steam superheater 7 is overheated. The steam R4 of the condition Xs is then the steam turbine generator 13 is supplied as a source of dynamic force and releases energy, after which it is cooled, compressed and brought back to the water R3 of condition Ys, which corresponds to the exchanged heat transfer point A1.

In der Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1 wird insbesondere das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt einer Bedingung Yk, welche dem ausgetauschten Wärmebetragspunkt D entspricht, der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt einer Bedingung Xk, welcher auf eine Temperatur, die dem ausgetauschten Wärmebetragspunkt C2 in der gestrichelten Linie Lk entspricht, mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur von im Vergleich hoher Temperatur in dem Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und dem Überhitzer 6 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt überhitzt wird. Der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt der Bedingung Xk wird dann dem Dampfturbinenstromerzeuger 10 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt als eine Quelle dynamischer Kraft zugeführt und gibt Energie ab, wodurch es auf das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt der Bedingung YL, welche dem ausgetauschten Wärmebetragspunkt D entspricht, zurückgebracht wird.Specifically, in the exhaust heat recovery unit K1, the high boiling point heat medium R1 of a condition Yk corresponding to the exchanged heat transfer point D, the high boiling point heat medium vapor R2 of a condition Xk which is at a temperature corresponding to the exchanged heat transfer point C2 in the broken line Lk corresponds to, by means of heat exchange with the exhaust gas G high temperature of compared high temperature in the preheater 4 the heat medium with high boiling point, the steam generator 2 the heat medium with high boiling point and the superheater 6 the heating medium of high boiling point is overheated. The vapor R2 of the high boiling point heat medium of condition Xk is then sent to the steam turbine generator 10 of the high-boiling-point heat medium is supplied as a source of dynamic force, and gives off energy, thereby being returned to the high-boiling-point heat medium R1 of the condition YL corresponding to the exchanged heat transfer point D.

Nach der Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1 wird zusätzlich zu der Wärmerückgewinnung durch das Verdampfen des Wassers R3 mittels des Wärmetausches mit dem Abgas G hoher Temperatur, um es in Wasserdampf R4 umzuwandeln, auch eine Wärmerückgewinnung durchgeführt, indem das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt, das eine höhere Verdampfungstemperatur als das Wasser R3 (das heißt einen niedrigeren Verdampfungsdruck als das Wasser R3) aufweist, mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur eine Verdampfung durchführt, um es in den Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt umzuwandeln, wodurch eine Verbesserung in dem Wirkungsgrad der Rückgewinnung der zur Verfügung stehenden Energie im Vergleich zu den herkömmlichen Abgaswärmerückgewinnungsverfahren ermöglicht wird.After the exhaust heat recovery unit K1, in addition to the heat recovery by the evaporation of the water R3 by the heat exchange with the high-temperature exhaust gas G to convert it into steam R4, heat recovery is also performed by using the high boiling point heat medium R1 having a higher evaporation temperature than the water R3 (that is, a lower evaporation pressure than the water R3) evaporates by means of heat exchange with the high-temperature exhaust gas G to convert it to the vapor R2 of the high-boiling-point heat medium, thereby improving the recovery efficiency of the heat medium available energy compared to the conventional exhaust heat recovery method is made possible.

Insbesondere ist es möglich, einen Rankine-Prozess, welcher eine dynamische Kraft aus der Enthalpiedifferenz der Bedingung Xk (Gasphase) und der Bedingung VL (Gasphase oder gemischte Gasflüssigphase) gewinnt, indem das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt verwendet wird. Hinsichtlich eines Wärmemediums mit niedrigem Siedepunkt (herkömmliches Freon oder Freonersatz) mit einem niedrigeren Siedepunkt als das Wasser R3 ist die Gewinnung einer dynamischen Kraft durch einen Rankine-Prozess nicht möglich, da die Zone hoher Temperatur den kritischen Punkt überschreitet. Das heißt, dass die Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1 entsprechend der Verwendung eines Wärmemediums G mit hohem Siedepunkt eine effiziente Rückgewinnung der zur Verfügung stehenden Energie in der Zone hoher Temperatur ermöglicht, was mit einem Wärmemedium mit niedrigem Siedepunkt nicht möglich ist.In particular, it is possible to obtain a Rankine process which obtains a dynamic force from the enthalpy difference of the condition Xk (gas phase) and the condition VL (gas phase or mixed gas liquid phase) by using the heat medium R1 having a high boiling point. With respect to a low-boiling-point heat medium (conventional freon or freon substitute) having a lower boiling point than the water R3, the generation of a dynamic force by a Rankine process is not possible because the high-temperature zone exceeds the critical point. That is, the exhaust heat recovery unit K1 corresponding to the use of a high boiling point heat medium G enables efficient recovery of the available energy in the high temperature zone, which is not possible with a low boiling point heat medium.

Da außerdem nach der Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1 der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt mittels des Überhitzers 6 des Dampfes des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt überhitzt wird und da der Wasserdampf R4 mittels des Wasserdampfüberhitzers 7 überhitzt wird, kann der Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnung im Vergleich zu den herkömmlichen Wärmerückgewinnungsverfahren weiter verbessert werden.In addition, since after the exhaust heat recovery unit K1, the vapor R2 of the high-boiling-point heat medium by means of the superheater 6 the steam of the high-boiling-point heat medium is superheated, and there the steam R4 by means of the steam superheater 7 is overheated, the heat recovery efficiency in the Compared to the conventional heat recovery process can be further improved.

Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment

Als nächstes wird ein zweites Aüsführungsbeispiel unter Bezug auf die 3 und 4 beschrieben.Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS 3 and 4 described.

In der 3 werden den Bestandteilen, welche gleich denen des Energieversorgungssystems P1 des ersten Ausführungsbeispieles sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben.In the 3 The components which are the same as those of the power supply system P1 of the first embodiment are given the same reference numerals.

Das Energieversorgungssystem P2 des zweiten Ausführungsbeispieles weist eine Abgaswärmerückgewinnungseinheit K2 und eine Stromerzeugungs-/Dampfausgabeeinheit W2 auf. Wie in der 3 gezeigt ist, hat das Energieversorgungssystem P2 einen Aufbau, welcher den Wasserdampfüberhitzer 7, den Wasserdampfturbinenstromerzeuger 13, den Wasserdampfverdichter 14, den Wassersammlungstank 15 und die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 16 des ersten Ausführungsbeispieles auslässt. Das bedeutet, dass in dem Energieversorgungssystem P2 der Wasserdampf R4, der von dem Wasserdampferzeuger 3 abgegeben wird, und der Wasserdampf R4, der von dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt abgegeben wird, gemischt und einer externen Wasserdampflast zugeführt werden und dass das zurück gewonnene Wasser, das von der Wasserdampflast gewonnen wurde, der Wasserzuführungspumpe 9 zugeführt wird.The power supply system P2 of the second embodiment includes an exhaust heat recovery unit K2 and a power generation / steam output unit W2. Like in the 3 is shown, the power supply system P2 has a structure which the steam superheater 7 , the steam turbine generator 13 , the water vapor compressor 14 , the water collection tank 15 and the cooling water supply device 16 omits the first embodiment. This means that in the power supply system P2 the water vapor R4 coming from the steam generator 3 is discharged, and the water vapor R4 coming from the vapor compressor 11 of the high-boiling-point heat medium, mixed, and supplied to an external steam load and that the recovered water recovered from the steam load is the water supply pump 9 is supplied.

Bei dem Energieversorgungssystem P2, wie es in der 3 gezeigt ist, lässt die Abgaswärmerückgewinnungseinheit K2 den Wasserdampfüberhitzer 7 aus und ist dieses aufgebaut aus dem Abgasrohr 1, dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, dem Wasserdampferzeuger 3, dem Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, dem Wasservorheizer 5 und dem Überhitzer 6 des Dampfes des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt. Die Stromerzeugungs-/Dampfausgabeeinheit W2 ist aufgebaut aus der Versorgungspumpe 8 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der Wasserzuführungspumpe 9, dem Dampfturbinenstromerzeuger 10 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und dem Flüssigkeitssammlungstank 12.In the power supply system P2, as in the 3 is shown, the exhaust heat recovery unit K2 leaves the steam superheater 7 and this is constructed from the exhaust pipe 1 , the steam generator 2 the high boiling point heat medium, the steam generator 3 , the preheater 4 the heat medium with high boiling point, the water pre-heater 5 and the superheater 6 the vapor of the high boiling point heat medium. The power generation / steam output unit W2 is composed of the supply pump 8th the high boiling point heat medium, the water feed pump 9 , the steam turbine generator 10 the high boiling point heat medium, the vapor compressor 11 the high boiling point heat medium and the liquid collection tank 12 ,

Die Wärmetauschbedingungen der entsprechenden Wärmemedien (das heißt, des Abgases G hoher Temperatur, des Wärmemediums R1 mit hohem Siedepunkt, des Dampfes R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, des Wassers R3 und des Wasserdampfes R4) in dem Wärmetauschbereich der Abgaswärmerückgewinnungseinheit K2 werden in der 4 gezeigt. Wenn insbesondere der Wärmetausch des Wassers R3 und des Wasserdampfes R4 mit dem Abgas G hoher Temperatur berücksichtigt wird, das heißt, der Wärmetausch in dem Wasservorheizer 5 und dem Wasserdampferzeuger 3, wie in der gestrichelten Linie Ls1 gezeigt ist, wird das Wasser R3 einer Bedingung Ys1, welche einem ausgetauschten Wärmebetragspunkt Aa entspricht, auf einen ausgetauschten Wärmebetragspunkt Ab, welche eine Temperatur geringfügig unter dem Siedepunkt ist, mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur bei einer relativ geringen Temperatur in dem Wasservorheizer 5 vorgeheizt und wird dann der Wasserdampf R4 einer Bedingung Xs1, welche einem ausgetauschten Wärmebetragspunkt Da entspricht, mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur in dem Wasserdampferzeuger 3 und mittels Wärmetausch mit dem Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt (Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt) in dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt. Der Wasserdampf R4 der Bedingung Xs1 wird als eine Wärmequelle einer externen Wärmelast zugeführt und lässt Energie in der externen Wärmelast frei, wodurch das Wasser R3 der Bedingung Ys1 zurückgebracht wird, die dem ausgetauschten Wärmebetragspunkt Aa entspricht.The heat exchange conditions of the respective heat mediums (that is, the high-temperature exhaust gas G, the high-boiling heat medium R1, the high-boiling heat medium steam R2, the water R3, and the steam R4) in the heat exchange region of the exhaust heat recovery unit K2 are referred to in FIG 4 shown. In particular, when the heat exchange of the water R3 and the water vapor R4 with the high-temperature exhaust gas G is taken into consideration, that is, the heat exchange in the water pre-heater 5 and the steam generator 3 As shown in the broken line Ls1, the water R3 becomes a condition Ys1 corresponding to an exchanged heat transfer point Aa to an exchanged heat transfer point Ab which is a temperature slightly lower than the boiling point by heat exchange with the exhaust gas G of high temperature relatively low temperature in the water pre-heater 5 preheated and then the water vapor R4 of a condition Xs1, which corresponds to an exchanged heat transfer point Da, by means of heat exchange with the exhaust gas G high temperature in the steam generator 3 and by heat exchange with the vapor R2 of the high boiling point heat medium (high boiling point heat medium vapor) in the vapor compressor 11 the heat medium with high boiling point. The water vapor R4 of the condition Xs1 is supplied as a heat source to an external heat load and releases energy in the external heat load, thereby returning the water R3 to the condition Ys1 corresponding to the exchanged heat transfer point Aa.

Andererseits wird das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt einer Bedingung Yk1, welche einem ausgetauschten Wärmebetragspunkt B1 entspricht, der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt einer Bedingung, welche einem ausgetauschten Wärmebetragspunkt C1 einer gestrichelten Linie Lk1 entspricht, mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur bei einer relativ hohen Temperatur in dem Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und dem Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, und der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt wird der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt (überhitzter Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt) einer Bedingung Xk1, welcher über den Siedepunkt hinaus mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur in dem Überhitzer 6 des Dampfes Wärmemediums mit hohem Siedepunkt überhitzt wird. Der Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt (überhitzter Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt) der Bedingung Xk1 wird dann dem Dampfturbinenstromerzeuger 10 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt als eine dynamische Antriebskraft zugeführt und gibt Energie frei, wodurch es zu dem Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt einer Bedingung YL1 zurückkehrt, welche einem ausgetauschten Wärmebetragspunkt Da entspricht.On the other hand, the high boiling point heat medium R1 of a condition Yk1 corresponding to an exchanged heat transfer point B1, the vapor R2 of the high boiling point heat medium becomes a condition corresponding to an exchanged heat transfer point C1 of a broken line Lk1 by heat exchange with the exhaust gas G of high temperature a relatively high temperature in the preheater 4 the high boiling point heat medium and the steam generator 2 of the high-boiling-point heat medium, and the high-boiling-medium heat medium vapor R2 become the high-boiling-point heat medium vapor (high-boiling-point superheated steam) of a condition Xk1 which exceeds the boiling point by heat exchange with the high-temperature exhaust gas G. in the superheater 6 the steam is overheated with high boiling point heat medium. The vapor R2 of the high-boiling-point heat medium (superheated high-boiling-point heat medium vapor) of the condition Xk1 is then supplied to the steam turbine power generator 10 of the high-boiling-point heat medium is supplied as a dynamic driving force and releases energy, thereby returning to the high-boiling-point heat medium R1 of a condition YL1 corresponding to an exchanged heat transfer point Da.

Insbesondere das Energieversorgungssystem P2 ist ein Kraft-Wärme-Kopplungssystem, welches elektrische Energie nach außen führt und welches auch thermische Energie mittels Wasserdampf nach außen führt. Nach der Abgaswärmerückgewinnungseinheit K2 des Energieversorgungssystems P2 wird, wie bei der Abgaswärmerückgewinnungseinheit K1 des ersten Ausführungsbeispiels, zusätzlich zu der Abgaswärmerückgewinnung, welche den Wasserdampf R4 aus dem Wasser R3 mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur erzeugt, zusätzlich auch eine Abgaswärmerückgewinnung durchgeführt, welche den Dampf R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt aus dem Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt, das eine höhere Verdampfungstemperatur als das Wasser R3 (das heißt einen niedrigen Verdampfungsdruck als das Wasser R3) aufweist, mittels Wärmetausch mit dem Abgas G hoher Temperatur erzeugt, wodurch eine Verbesserung in dem Wirkungsgrad der Rückgewinnung der zur Verfügung stehenden Energie im Vergleich zu den herkömmlichen Wärmerückgewinnungsverfahren ermöglicht wird.In particular, the energy supply system P2 is a combined heat and power system, which conducts electrical energy to the outside and which also thermal energy by means of water vapor leads to the outside. After the exhaust heat recovery unit K2 of the power supply system P2, as in the exhaust heat recovery unit K1 of the first embodiment, in addition to the exhaust heat recovery, which generates the water vapor R4 from the water R3 by means of heat exchange with the exhaust gas G high temperature, also an exhaust heat recovery is performed, which the steam R2 of the high-boiling-point heat medium of the high boiling point heating medium R1 having a higher evaporation temperature than the water R3 (that is, a low evaporation pressure than the water R3) is heat-exchanged with the high-temperature exhaust gas G, thereby improving the present invention Efficiency of the recovery of the available energy compared to the conventional heat recovery method is made possible.

Wenn hier die Gesamtwirkungsgrad für den Fall berechnet wird, bei dem Ethylenglykol (Summenformel: C2H6O2) als das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt verwendet wird, und für den Fall, bei dem Diethylenglykol (Summenformel: C2H10O3) als das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt verwendet wird, beträgt dieser 81,26% (= 30,56% (Stromerzeugungswirkungsgrad) + 50,70% (Wirkungsgrad der Abwärmerückgewinnung)) für den Fall des Ethylenglykols und 80,66% (= 33,15% (Stromerzeugungswirkungsgrad) + 47,56% (Wirkungsgrad der Abwärmerückgewinnung)) für den Fall des Diethylenglykols.Here, when the overall efficiency is calculated for the case where ethylene glycol (molecular formula: C 2 H 6 O 2 ) is used as the high-boiling-point heating medium R1, and for the case where diethylene glycol (empirical formula: C 2 H 10 O 3 ) is used as the high boiling point heat medium R1, it is 81.26% (= 30.56% (power generation efficiency) + 50.70% (waste heat recovery efficiency)) in the case of ethylene glycol and 80.66% (= 33 , 15% (power generation efficiency) + 47.56% (waste heat recovery efficiency)) in the case of diethylene glycol.

Wenn Ethylenglykol verwendet wird, ist insbesondere der Gesamtwirkungsgrad geringfügig höher als wenn Diethylenglykol verwendet wird, aber der Stromerzeugungswirkungsgrad ist höher wenn Diethylenglykol verwendet wird als wenn Ethylenglykol verwendet wird. Der Unterschied in dem Stromerzeugungswirkungsgrad ergibt sich aus dem Gasflüssigkeitsdruckunterschied der beiden Wärmemedien. In dem Fall, wo bei gleichen Temperaturbedingungen der Gasdruck der beiden Wärmemedien z. B. 1,5 MPa beträgt, beträgt der Flüssigkeitsdruck von Ethylenglykol 0,109 MPa, während der Flüssigkeitsdruck von Diethylenglykol 0,027 MPa beträgt. Weil Diethylenglykol einen geringeren Flüssigkeitsdruck als Ethylenglykol aufweist, hat Diethylenglykol einen höheren Gasflüssigkeitsdruckunterschied als Ethylenglykol. Dieser Unterschied in dem Gasflüssigkeitsdruckunterschied ist der Grund für den Stromerzeugungswirkungsgrad.In particular, when ethylene glycol is used, the overall efficiency is slightly higher than when diethylene glycol is used, but the power generation efficiency is higher when diethylene glycol is used than when ethylene glycol is used. The difference in the power generation efficiency results from the gas-liquid pressure difference of the two heat media. In the case where at the same temperature conditions, the gas pressure of the two heat media z. B. is 1.5 MPa, the liquid pressure of ethylene glycol is 0.109 MPa, while the liquid pressure of diethylene glycol is 0.027 MPa. Because diethylene glycol has a lower liquid pressure than ethylene glycol, diethylene glycol has a higher gas liquid pressure differential than ethylene glycol. This difference in the gas-liquid pressure difference is the cause of the power generation efficiency.

5 zeigt die Energiesparrate, wenn Ethylenglykol als das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt verwendet wird und wenn Diethylenglykol für diesen Zweck verwendet wird. 5 zeigt eine Energiesparrate von ηs1, wenn Ethylenglykol verwendet wird, und eine Energiesparrate von ηs2, wenn Diethylenglykol verwendet wird, in einem charakteristischen Diagramm, welches den thermischen Brutto-Wirkungsgrad einer Stromerzeugung ηE unter einem niedrigen Wärmewertstandard (LHV) auf der horizontalen Achse und einen Abgaswärmerückgewinnungswirkungsgrad ηH auf der vertikalen Achse wiedergibt. Wie in der 5 gezeigt ist, beträgt die Energiesparrate von ηs1 23,5%, während die Energiesparrate von ηs2 25,1% beträgt, was anzeigt, dass ein geringfügig höherer Wert erreicht wird, wenn Diethylenglykol verwendet wird als wenn Ethylenglykol verwendet wird. 5 FIG. 12 shows the energy saving rate when ethylene glycol is used as the high boiling point heat medium R1 and when diethylene glycol is used for this purpose. 5 shows a power saving rate of η s1 when ethylene glycol is used, and a power saving rate of η s2 when using diethylene glycol in a characteristic graph showing the gross thermal efficiency of power generation η E under a low heat value standard (LHV) on the horizontal axis and an exhaust heat recovery efficiency η H on the vertical axis. Like in the 5 is shown, the energy saving rate of η s1 is 23.5%, while the energy saving rate of η s2 is 25.1%, indicating that a slightly higher value is achieved when diethylene glycol is used than when ethylene glycol is used.

Weiterhin zeigt die 6 die CO2-Verringerungsrate, wenn Ethylenglykol als das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt verwendet wird und wenn Diethylenglykol für diesen Zweck verwendet wird. Die 6 zeigt eine CO2-Verringerungsrate S1, wenn Ethylenglykol verwendet wird, und eine CO2-Verringerungsrate S2, wenn Diethylenglykol verwendet wird, in einem charakteristischen Diagramm, welches den thermischen Brutto-Wirkungsgrad einer Stromerzeugung ηE unter einem niedrigen Wärmewertstandard (LHV) auf der horizontalen Achse und einen Abgaswärmerückgewinnungswirkungsgrad ηH auf der vertikalen Achse wiedergibt. Wie in der 6 gezeigt ist, beträgt die CO2-Verringerungsrate S1 38,4%, während die CO2-Verringerungsrate S2 40,4% beträgt, was einen geringfügig höheren Wert anzeigt, wenn Diethylenglykol verwendet wird als wenn Ethylenglykol verwendet wird, wie bei den vorstehend erwähnten Energiesparraten.Furthermore, the shows 6 the CO 2 -reduction rate when ethylene glycol is used as the high-boiling-point heat medium R1 and when diethylene glycol is used for this purpose. The 6 shows a CO 2 reduction rate S 1 when ethylene glycol is used and a CO 2 reduction rate S 2 when diethylene glycol is used in a characteristic graph showing the gross thermal efficiency of power generation η E below a low heat value standard (LHV) on the horizontal axis and an exhaust heat recovery efficiency η H on the vertical axis. Like in the 6 2 , the CO 2 -reduction rate S 1 is 38.4%, while the CO 2 -reduction rate S 2 is 40.4%, which indicates a slightly higher value when diethylene glycol is used than when ethylene glycol is used as in the energy saving rates mentioned above.

Das Energieversorgungssystem P2 ist ein Kraft-Wärme-Kopplungssystem, welches elektrische Energie nach außen führt und welches auch thermische Energie mittels Wasserdampf nach außen führt. Das Energieversorgungssystem P2 unterscheidet sich von einer Energieversorgungsvorrichtung, welche die zur Verfügung stehende Energie, die von der Abgaswärmerückgewinnung aus dem Abgas erhalten wurde, nur in elektrische Energie wandelt, um diese nach außen zu führen, wie bei dem Energieversorgungssystem P1 des ersten Ausführungsbeispiels, oder von einer Energieversorgungsvorrichtung, welche die zur Verfügung stehende Energie, nur in thermische Energie wandelt, um diese nach außen zu führen, wie bei herkömmlichen Heizkesseln. Bei diesen Energieversorgungsvorrichtungen wird die zur Verfügung stehende Energie in eine einzelne Art von Energie, wie zum Beispiel elektrische Energie oder thermische Energie, umgewandelt und es ist nicht möglich, hohe Energiesparraten and CO2-Verringerungsraten wie bei dem Energieversorgungssystem P2 zu erreichen.The energy supply system P2 is a combined heat and power system, which leads electrical energy to the outside and which also leads thermal energy by means of water vapor to the outside. The power supply system P <b> 2 differs from a power supply device which converts only the available energy obtained from the exhaust gas heat recovery from the exhaust gas into electric energy to be discharged outside, as in the power supply system P <b> 1 of the first embodiment a power supply device, which converts the available energy, only into thermal energy, to lead them to the outside, as in conventional boilers. In these power supply devices, the available energy is converted into a single type of energy, such as electrical energy or thermal energy, and it is not possible to achieve high energy saving rates and CO 2 reduction rates as in the power supply system P2.

Drittes AusführungsbeispielThird embodiment

Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die 7 und 8 beschrieben. In der 7 werden den Bestandteilen, welche gleich denen des Energieversorgungssystems P2 des zweiten Ausführungsbeispieles sind, die gleichen Bezugszeichen gegebenNext, a third embodiment will be described with reference to FIGS 7 and 8th described. In the 7 become the ingredients, which are the same as those of the power supply system P2 of the second embodiment, the same reference numerals

Wie in der 7 gezeigt ist, ist die Haupteigenschaft des Energieversorgungssystems P3 des dritten Ausführungsbeispieles, dass es den Wasserdampferzeuger 3 mit einem Entspannungsbehälter 17 in dem Energieversorgungssystem P2 des zweiten Ausführungsbeispiels ersetzt. Das Energieversorgungssystem P3 weist ferner eine Druckbeaufschlagungspumpe 18 als ein Hilfsbauteil des Entspannungsbehälters 17 auf.Like in the 7 1, the main feature of the power supply system P3 of the third embodiment is that it is the steam generator 3 with a relaxation tank 17 in the power supply system P2 of the second embodiment. The power supply system P3 further includes a pressurizing pump 18 as an auxiliary component of the flash tank 17 on.

Insbesondere weist eine Abgaswärmerückgewinnungseinheit K3 in dem Energieversorgungssystem P3 das Abgasrohr 1, den Dampferzeuger 2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, den Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, den Wasservorheizer 5, den Überhitzer 6 des Dampfes Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und den Entspannungsbehälter 17 auf. Zusätzlich weist eine Stromerzeugungs-/Dampfausgabeeinheit W3 die Versorgungspumpe 8 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, die Wasserzuführungspumpe 9, den Dampfturbinenstromerzeuger 10 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, den Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, den Flüssigkeitssammlungstank 12 und Druckbeaufschlagungspumpe 18 auf.In particular, an exhaust heat recovery unit K3 in the power supply system P3 has the exhaust pipe 1 , the steam generator 2 the heat medium with high boiling point, the preheater 4 the high boiling point heat medium, the water pre-heater 5 , the superheater 6 steam high-boiling heat medium and flash tank 17 on. In addition, a power generation / steam output unit W3 has the supply pump 8th the high boiling point heat medium, the water feed pump 9 , the steam turbine generator 10 the high boiling point heat medium, the steam compressor 11 the high boiling point heat medium, the liquid collection tank 12 and pressurizing pump 18 on.

Der Entspannungsbehälter 17 ist ein Wasserdampferzeuger der Entspannungsart, welcher Wasser (Wasser hoher Temperatur und hohen Druckes), das von dem Wasservorheizer 5 zugeführt wird, mittels des Phänomens der Entspannung in Wasserdampf umwandelt. Der Entspannungsbehälter 17 ist eine Art von Behälter, in welchem der innere Druck so angepasst ist, dass das Wasser (Wasser hoher Temperatur und hohen Druckes), das von dem Wasservorheizer 5 zugeführt wird, mittels des Phänomens der Entspannung verdampft und den Wasserdampf R4 (Entspannungsdampf) und gesättigtes Wasser R5 erzeugt. Das Phänomen der Entspannung ist als ein Phänomen bekannt, wo ein Bereich des Wasser hoher Temperatur und hohen Druckes als gesättigter Wasserdampf verdampft wird, wenn das Wasser hoher Temperatur und hohen Druckes in einen Bereich mit einer Atmosphäre niedrigen Druckes ausgestoßen wird, um Druck abzulassen.The relaxation tank 17 is a steam generator of the type of relaxation, which is water (high temperature and high pressure water) coming from the water pre-heater 5 is converted by means of the phenomenon of relaxation in water vapor. The relaxation tank 17 is a type of container in which the internal pressure is adjusted so that the water (high temperature and high pressure water), that of the water pre-heater 5 is evaporated, vaporized by the phenomenon of relaxation and generates the water vapor R4 (flash steam) and saturated water R5. The phenomenon of relaxation is known as a phenomenon where a portion of the high-temperature and high-pressure water is vaporized as saturated water vapor when the high-temperature and high-pressure water is discharged into a low-pressure atmosphere area to release pressure.

Die Druckbeaufschlagungspumpe 18 ist eine Pumpe, die das Wasser mit Druck beaufschlagt, welches von einer externen Wärmelast gesammelt wird. Das Wasser, welches von der Druckbeaufschlagungspumpe 18 abgeführt wird, wird verteilt und der Wasserzuführungspumpe 9 und dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zugeführt. Der Wasserdampf R4, der in dem Entspannungsbehälter 17 erzeugt wird, wird der externen Wärmelast zugeführt und das gesättigte Wasser R5, welches ähnlich in dem Entspannungsbehälter 1 erzeugt wird, wird verteilt und der Wasserzuführungspumpe 9 und dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zugeführt, indem es z. B. einem Verzweigungspunkt j der Wasserzuführungspumpe 9 und des Dampfverdichters 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt für das Wasser zugeführt wird, das von der Druckbeaufschlagungspumpe 18 abgeführt wird, wie in der Zeichnung dargestellt ist.The pressurization pump 18 is a pump that pressurizes the water, which is collected by an external heat load. The water coming from the pressurization pump 18 is discharged, is distributed and the water supply pump 9 and the vapor compressor 11 of the high boiling point heat medium. The water vapor R4, which is in the flash tank 17 is generated, the external heat load is supplied and the saturated water R5, which is similar in the expansion tank 1 is generated, is distributed and the water supply pump 9 and the vapor compressor 11 supplied to the high boiling point heat medium by z. B. a branch point j of the water supply pump 9 and the vapor compressor 11 of the high boiling point heat medium for the water supplied by the pressurizing pump 18 is discharged, as shown in the drawing.

Anstelle des Wasserdampferzeugers 3 des zweiten Ausführungsbeispiels, welcher den Wasserdampf R4 mittels des Einflusses der Wärme erzeugt, die aus dem Wärmetausch zwischen dem Wasser R3 und dem Abgas G hoher Temperatur erhalten wird, weist das Energieversorgungssystem P3 insbesondere einen Entspannungsbehälter 17 auf, der den Wasserdampf R4 mittels des Einflusses des Druckes (verringerter Druck) erzeugt.Instead of the steam generator 3 In the second embodiment, which generates the water vapor R4 by the influence of the heat obtained from the heat exchange between the water R3 and the high-temperature exhaust gas G, the power supply system P3 particularly has a flash tank 17 on which generates steam R4 by means of influence of pressure (reduced pressure).

Da der Druck des Wassers, welches von der externen Wärmelast gesammelt wird, niedriger als der Druck des gesättigten Wassers R5 ist, welches von dem Entspannungsbehälter 17 abgegeben wird, wenn die Druckbeaufschlagungspumpe 18 nicht vorgesehen wäre, würde es schwierig sein, das Wasser mit einem ausreichenden Druck dem Dampfverdichter 11 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zuzuführen und der Wirkungsgrad der Zuführung des Wasserdampfes R4 nach außen würde sinken. Dementsprechend ist das Bereitstellen der Druckbeaufschlagungspumpe 18 bevorzugt, obwohl diese kein unverzichtbares Bauteil des dritten Ausführungsbeispiels ist.Since the pressure of the water, which is collected from the external heat load, is lower than the pressure of the saturated water R5, which from the flash tank 17 is discharged when the pressurizing pump 18 would not be provided, it would be difficult to the water with a sufficient pressure to the vapor compressor 11 of the high-boiling-point heat medium, and the efficiency of supplying the water vapor R4 to the outside would decrease. Accordingly, providing the pressurizing pump 18 although this is not an indispensable component of the third embodiment.

8 zeigt die Wärmeaustauschbedingungen der entsprechenden Wärmemedien (d. h. des Abgases G hoher Temperatur, des Wärmemediums R1 mit hohem Siedepunkt, des Dampfes R2 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, des Wasser R3 und des Wasserdampfes R4) in der Abgaswärmerückgewinnungseinheit K3 des Energieversorgungssystems P3. Wie mit einer gestrichelten Linie Ls2 der 8 gezeigt ist, ist es möglich, das Wasser R3 in einem Bereich vorzuheizen, der sich von den ausgetauschten Wärmebetragspunkten Aa bis B1 erstreckt, d. h. in einem weiteren Bereich als der Bereich, der sich von den ausgetauschten Wärmebetragspunkten Aa bis Ab des zweiten Ausführungsbeispiels erstreckt. 8th FIG. 14 shows the heat exchange conditions of the respective heat mediums (ie, the high temperature exhaust gas, the high boiling point heating medium R1, the high boiling point heating medium steam R2, the water R3, and the steam R4) in the exhaust heat recovery unit K3 of the power supply system P3. As with a dashed line Ls2 the 8th 4, it is possible to preheat the water R3 in a range extending from the exchanged heat transfer points Aa to B1, ie, in a range other than the range extending from the exchanged heat transfer points Aa to Ab of the second embodiment.

Aufgrund des Wärmetausches zwischen dem Wasser R3 und dem Abgas G hoher Temperatur in dem Bereich, der sich von den ausgetauschten Wärmebetragspunkten Aa bis B1 erstreckt, ist es möglich einen größeren Betrag der zur Verfügung stehenden Energie aus dem Abgas G hoher Temperatur zu erhalten, wie aus einem Vergleich mit der 4 zu erkennen ist, welche die Wärmeaustauschbedingungen des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt. Da nach dem dritten Ausführungsbeispiel eine größere Menge des Wassers R3 vorgeheizt werden kann, ist es demzufolge möglich eine größere Menge an Wasserdampf R4 als in dem zweiten Ausführungsbeispiel zu erzeugen. Nach dem dritten Ausführungsbeispiel ist es möglich die Kosten des Systems zu verringern, da der Entspannungsbehälter 17 anstelle des Wasserdampferzeuger 3 verwendet wird.Due to the heat exchange between the water R3 and the exhaust gas G of high temperature in the range extending from the exchanged heat transfer points Aa to B1, it is possible to obtain a larger amount of the available energy from the exhaust gas G of high temperature, as shown in FIG a comparison with the 4 to which shows the heat exchange conditions of the second embodiment. Accordingly, according to the third embodiment, since a larger amount of the water R3 can be preheated, it is possible to generate a larger amount of water vapor R4 than in the second embodiment. According to the third embodiment, it is possible to reduce the cost of the system since the expansion tank 17 instead of the steam generator 3 is used.

Der vorliegende Erfindung ist nicht auf. die entsprechenden vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt und es sind z. B. folgende Veränderungen denkbar.

  • (1) Bei den entsprechenden vorstehenden Ausführungsbeispiele wird die Wärme aus der Abgaswärme des Abgases G hoher Temperatur gewonnen, indem zwei Arten von Flüssigkeiten mit verschiedenen Dampfdrücken verwendet werden, d. h. zusätzlich zu dem Wasser R3 wird das Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt, welches einen niedrigeren Dampfdruck als Wasser aufweist, verwendet. Wahlweise ist es auch denkbar, die Wärmerückgewinnung aus der Abgaswärme des Abgases G hoher Temperatur mit nur dem Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt, oder drei oder mehr Arten von Flüssigkeiten mit verschiedenen Dampfdrücken durchzuführen.
The present invention is not on. the corresponding foregoing embodiments are limited and z. B. the following changes conceivable.
  • (1) In the respective foregoing embodiments, the heat is recovered from the exhaust gas heat of the exhaust gas G of high temperature by using two kinds of liquids having different vapor pressures, ie, in addition to the water R3, the high boiling point heat medium R1 becomes a lower vapor pressure as water. Alternatively, it is also conceivable to perform the heat recovery from the exhaust heat of the exhaust gas G of high temperature with only the heat medium R1 having a high boiling point, or three or more kinds of liquids having different vapor pressures.

Für z. B. den Fall, bei dem die Wärmerückgewinnung aus der Abgaswärme des Abgases G hoher Temperatur nur mit dem Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt durchgeführt wird, ist ein Wärmetausch mit einem geringeren Temperaturunterschied als bei der Verwendung von Wasser, obwohl es von der Temperatur des Abgases G hoher Temperatur abhängt, möglich, wodurch eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Rückgewinnung der zur Verfügung stehenden Energie im Vergleich mit dem herkömmlichen Fall, bei dem nur das Wasser R3 verwendet wird, ermöglicht wird. Zusätzlich zu dem Wärmemedium R1 mit hohem Siedepunkt und dem Wasser R3 ist es auch denkbar, die Wärmerückgewinnung aus der Abgaswärme des Abgases G hoher Temperatur mit der zusätzlichen Kombination eines Wärmemediums mit niedrigem Siedepunkt, das einen niedrigeren Siedepunkt als das Wasser R3 aufweist, durchzuführen.

  • (2) Bei dem ersten und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden der Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und der Wasservorheizer 5 als Bauteile verwendet, aber es ist auch denkbar, den Vorheizer 4 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und den Wasservorheizer 5 als notwendig auszulassen, obwohl der Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnung sinken wird.
  • (3) Jedes der entsprechenden vorstehenden Ausführungsbeispiele bezieht sich auf einen Fall, bei dem die Wärme aus der Abgaswärme des Abgases G hoher Temperatur zurückgewonnen wird, aber die Wärmequelle (Abgaswärme), die das Ziel der Wärmerückgewinnung ist, ist nicht auf ein Abgas G hoher Temperatur beschränkt. Zum Beispiel kann es auch eine Flüssigkeit oder ein Feststoff mit einer Temperatur sein, die 300°C übersteigt.
  • (4) Jedes der entsprechenden vorstehenden Ausführungsbeispiele verwendet den Dampfturbinenstromerzeuger 10 des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und den Wasserdampfturbinenstromerzeuger 13 als Bauteile, um Strom zu erzeugen, welcher eine Art einer dynamischen Kraft ist. Wahlweise können verschiedene Moden einer dynamischen Kraft mittels Verbindung mit Kompressoren, Windturbinen, Pumpen, Propellern gewonnen und dergleichen als Antriebsvorrichtung gewonnen werden.
  • (5) Das dritte Ausführungsbeispiel ersetzt den Wasserdampferzeuger 3 des zweiten Ausführungsbeispiels durch den Entspannungsbehälter 17, aber es ist auch denkbar den Wasserdampferzeuger 3 des ersten Ausführungsbeispiels durch den Entspannungsbehälter 17 zu ersetzen.
  • (6) Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist ein Entspannungsbehälter 17 vorgesehen, aber es ist auch möglich, eine Anzahl an Entspannungsbehältern 17 in einer Abstimmung vorzusehen, und das Wasser R3, welches von dem Wasservorheizer 5 ausgegeben wird, in Wasserdampf mittels der Anzahl der abgestimmten Entspannungsbehältern 17 umzuwandeln.
For z. For example, in the case where the heat recovery from the exhaust gas heat of the high-temperature exhaust gas G is performed only with the high-boiling-point heat medium R1, a heat exchange is made with a smaller temperature difference than when water is used, although it depends on the temperature of the exhaust gas G. high temperature is possible, thereby enabling an improvement in the efficiency of the recovery of the available energy in comparison with the conventional case in which only the water R3 is used, is made possible. In addition to the high boiling point heating medium R1 and the water R3, it is also conceivable to perform the heat recovery from the exhaust gas heat of the high temperature exhaust gas G with the additional combination of a low boiling point heat medium having a lower boiling point than the water R3.
  • (2) In the first and second embodiments, the preheater becomes 4 the high boiling point heat medium and the water pre-heater 5 used as components, but it is also possible to use the preheater 4 the high boiling point heat medium and the water pre-heater 5 as necessary to omit, although the efficiency of heat recovery will decrease.
  • (3) Each of the respective foregoing embodiments refers to a case where the heat is recovered from the exhaust heat of the high temperature exhaust gas G, but the heat source (exhaust heat) that is the target of the heat recovery is not high on exhaust gas G. Temperature limited. For example, it may also be a liquid or solid having a temperature exceeding 300 ° C.
  • (4) Each of the respective foregoing embodiments uses the steam turbine power generator 10 the high boiling point heat medium and the steam turbine power generator 13 as components to generate electricity, which is a kind of dynamic force. Optionally, various modes of dynamic power may be obtained by connection to compressors, wind turbines, pumps, propellers, and the like as a drive device.
  • (5) The third embodiment replaces the steam generator 3 of the second embodiment by the expansion tank 17 but it is also conceivable the steam generator 3 of the first embodiment by the expansion tank 17 to replace.
  • (6) In the third embodiment, there is a flash tank 17 provided, but it is also possible a number of relaxation tanks 17 to provide in a vote, and the water R3, which from the water pre-heater 5 in water vapor by means of the number of tuned expansion tanks 17 convert.

Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability

Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Abgaswärmerückgewinnungssystem und ein Abgaswärmerückgewinnungsverfahren mit einem höheren Wirkungsgrad als bei einem Abgaswärmerückgewinnungsverfahren, bei dem die zur Verfügung stehende Energie durch Verdampfen von Wasser gewonnen wird, oder als bei einem Abgaswärmerückgewinnungsverfahren, bei dem die zur Verfügung stehende Energie durch Verdampfen von Wasser und einer Flüssigkeit mit einem niedrigeren Siedepunk als Wasser gewonnen wird, bereit zu stellen.According to the present invention, it is possible to provide an exhaust heat recovery system and an exhaust heat recovery method with a higher efficiency than in an exhaust heat recovery method in which the available energy is obtained by evaporating water or in an exhaust heat recovery method in which the available energy Evaporation of water and a liquid with a lower boiling point than water is obtained to provide.

Weiterhin ist es nach der vorliegenden Erfindung möglich ein Energieversorgungssystem mit einem höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Systeme aufgrund des vorstehend beschriebenen höheren Wirkungsgrades der Rückgewinnung der zur Verfügung stehenden Energie bereit zu stellen.Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a power supply system with higher efficiency than conventional systems due to the above-described higher efficiency of recovery of the available energy.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Abgasrohr (Wärmeleitungspfad)Exhaust pipe (heat conduction path)
22
Dampferzeuger des Wärmemediums mit hohem SiedepunktSteam generator of the heat medium with high boiling point
33
WasserdampferzeugerSteam generator
44
Vorheizer des Wärmemediums mit hohem SiedepunktPreheater of the high boiling point heat medium
55
Wasservorheizerwater preheater
66
Überhitzer des Dampfes des Wärmemediums mit hohem SiedepunktSuperheater of the steam of the high boiling point heat medium
77
WasserdampfüberhitzerSteam superheater
88th
Versorgungspumpe des Wärmemediums mit hohem SiedepunktSupply pump of the heat medium with high boiling point
99
WasserzuführungspumpeWater supply pump
1010
Dampfturbinenstromerzeuger des Wärmemediums mit hohem SiedepunktSteam turbine power generator of the high boiling point heat medium
1111
Dampfverdichter des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt (Wärmetauscher)Steam compressor of the high-boiling-point heat medium (heat exchanger)
1212
FlüssigkeitssammlungstankLiquid collection tank
1313
WasserdampfturbinenstromerzeugerSteam turbines power generators
1414
WasserdampfverdichterWater vapor compressor
1515
WassersammlungstankWater collection tank
1616
KühlwasserzuführungsvorrichtungCooling water supply device
1717
Entspannungsbehälterexpansion tank
1818
Druckbeaufschlagungspumpepressurizing
GG
Abgas hoher TemperaturExhaust gas of high temperature
R1R1
Wärmemedium mit hohem SiedepunktHeat medium with high boiling point
R2R2
Dampf des Wärmemediums mit hohem SiedepunktSteam of the high boiling point heat medium
R3R3
Wasserwater
R4R4
WasserdampfSteam
P1 bis P3P1 to P3
EnergieversorgungssystemPower system
K1 bis K3K1 to K3
Abgaswärmerückgewinnungseinheit (Abgaswärmerückgewinnungssystem)Exhaust heat recovery unit (exhaust heat recovery system)
W1W1
Stromerzeugungseinheitpower generation unit
W2, W3W2, W3
Stromerzeugungs-/DampfausgabeeinheitPower generation / steam output unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • JP 2753169 [0006] JP 2753169 [0006]
  • JP 2008-267341 [0006] JP 2008-267341 [0006]

Claims (14)

Abgaswärmerückgewinnungssystem aufweisend: ein Wärmeleitungspfad, welcher Abgaswärme leitet, und einen Dampferzeuger des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, welcher den Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt mittels eines Wärmetausches zwischen dem Wärmemedium mit hohem Siedepunkt, das eine höhere Verdampfungstemperatur als Wasser aufweist, und der Abgaswärme erzeugt, die durch den Wärmeleitungspfad geleitet wird.Exhaust heat recovery system comprising: a heat conduction path which conducts exhaust heat, and a steam generator of the high-boiling-point heat medium which generates the steam of the high-boiling-point heat medium by means of heat exchange between the high-boiling-point heat medium having a higher evaporation temperature than water and the exhaust heat passed through the heat-conducting path. Abgaswärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1, das ferner aufweist: einen Wasserdampferzeuger, der in dem Wärmeleitungspfad ablaufseitig zu dem Dampferzeuger des Mediums mit hohem Siedepunkt angeordnet ist und der Wasserdampf durch Wärmetausch zwischen dem Wasser und der Abgaswärme erzeugt.The exhaust heat recovery system according to claim 1, further comprising: a water steam generator disposed in the heat conduction path downstream of the high-boiling-point steam generator and generating water vapor by heat exchange between the water and the exhaust heat. Abgaswärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1 oder 2, das ferner vorlaufseitig zu dem Dampferzeuger des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt in dem Wärmeleitungspfad aufweist: einen Dampfüberhitzer des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der der Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt mittels Wärmetausch mit der Abgaswärme überhitzt, und/oder einen Wasserdampfüberhitzer, der den Wasserdampf durch Wärmetausch mit der Abgaswärme überhitzt.The exhaust heat recovery system according to claim 1, further comprising, upstream of the high boiling point heat medium steam generator in the heat conduction path: a steam superheater of the high boiling point heat medium overheating the steam of the high boiling point heat medium by heat exchange with the exhaust heat, and / or one Steam superheater, which overheats the water vapor by heat exchange with the exhaust heat. Abgaswärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner aufweist: einen Vorheizer des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt, der das Wärmemedium mit hohem Siedepunkt vorheizt, und/oder einen Wasservorheizer, der das Wasser vorheizt.The exhaust heat recovery system according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a high boiling point heat medium preheater preheating the high boiling point heat medium, and / or a water preheater preheating the water. Abgaswärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Wärmleitungspfad ein Abgasrohr ist, durch welches das die Abgaswärme aufweisendes Abgas fließt.The exhaust heat recovery system according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat pipe path is an exhaust pipe through which the exhaust gas having the exhaust heat flows. Abgaswärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wärmemedium mit hohem Siedepunkt Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Propylenethylenglykol oder Formamid ist.The exhaust heat recovery system according to any one of claims 1 to 5, wherein the high boiling point heat medium is ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, propylene ethylene glycol or formamide. Abgaswärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei anstelle des Wasserdampferzeugers ein Entspannungsart-Wasserdampferzeuger vorgesehen ist, welcher das Wasser, das in dem Wasservorerhitzer vorgeheizt worden ist, mittels des Phänomens der Entspannung in Wasserdampf umwandelt.Exhaust heat recovery system according to one of claims 4 to 6, wherein instead of the steam generator, a relaxation type steam generator is provided, which converts the water which has been preheated in the water heater, by means of the phenomenon of relaxation in water vapor. Energieversorgungssystem aufweisend: eine Abgaswärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, und eine Erzeugungseinheit einer dynamischen Kraft, welche das Wärmemedium mit hohem Siedepunkt und/oder das Wasser dem Abgaswärmerückgewinnungssystem zuführt, den Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und/oder den Wasserdampf aus dem Abgaswärmerückgewinnungssystem zurückgewinnt und mit dem Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt und/oder dem Wasserdampf als Arbeitsflüssigkeit eine dynamische Kraft erzeugt.Energy supply system comprising: an exhaust heat recovery system according to any one of claims 1 to 7, and a dynamic force generating unit that supplies the high boiling point heat medium and / or the water to the exhaust heat recovery system, recovers the steam of the high boiling point heat medium, and / or the steam from the exhaust heat recovery system, and the steam of the high boiling point and / or the heat medium Water vapor as a working fluid generates a dynamic force. Energieversorgungssystem nach Anspruch 8, wobei die Erzeugungseinheit einer dynamischen Kraft einen Wärmetauscher aufweist, welcher einen Wärmetausch zwischen dem Wasser und dem Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt durchführt, nachdem es zur Erzeugung einer dynamischen Kraft bereit gestellt ist, um den Dampf des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt zu verdichten und zu verflüssigen und um den Wasserdampf zu erzeugen.The power supply system according to claim 8, wherein the dynamic force generating unit includes a heat exchanger that performs heat exchange between the water and the high-boiling-point heat medium vapor after it is provided to generate a dynamic force to release the steam of the high-boiling heat medium to condense and liquefy and to generate the water vapor. Abgaswärmerückgewinnungsverfahren, das eine Wärmerückgewinnung durchführt, indem ein Wärmemedium mit hohem Siedepunkt, welches eine höhere Verdampfungstemperatur als Wasser aufweist, mittels Abgaswärme verdampft wird.An exhaust heat recovery method that performs heat recovery by evaporating a high-boiling-point heat medium having a higher evaporation temperature than water by means of exhaust heat. Abgaswärmerückgewinnungsverfahren nach Anspruch 10, das die Wärmerückgewinnung durchführt, indem nach der Wärmerückgewinnung mit dem Wärmemedium mit hohem Siedepunkt Wasser mittels Abgaswärme verdampft wird.The exhaust heat recovery method according to claim 10, which performs the heat recovery by evaporating water by exhaust heat after the heat recovery with the high boiling point heat medium. Abgaswärmerückgewinnungsverfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Wärmemedium mit hohem Siedepunkt und/oder der Wasserdampf mittels Wärmetausch mit der Abgaswärme überhitzt werden.The exhaust heat recovery method according to claim 10 or 11, wherein the high boiling point heat medium and / or the steam are superheated by heat exchange with the exhaust heat. Abgaswärmerückgewinnungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Wärmemedium mit hohem Siedepunkt Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Propylenethylenglykol oder Formamid ist.The exhaust heat recovery method according to any one of claims 10 to 12, wherein the high boiling point heat medium is ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, propylene ethylene glycol or formamide. Abgaswärmerückgewinnungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei anstelle des Durchführens der Wärmerückgewinnung durch ein Verdampfen des Wassers mittels der Abgaswärme nach der Wärmerückgewinnung mittels des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt eine Wärmerückgewinnung durchgeführt wird, indem ein Vorheizen des Wassers nach der Wärmerückgewinnung mittels des Wärmemediums mit hohem Siedepunkt durchgeführt wird und dann das vorgeheizte Wasser mittels des Phänomens der Entspannung verdampft wird.The exhaust heat recovery method according to claim 10, wherein instead of performing the heat recovery by evaporating the water by means of the exhaust heat after the heat recovery by the high boiling point heat medium, heat recovery is performed by preheating the water after heat recovery by the high heat medium Boiling point performed and then the preheated water is evaporated by means of the relaxation phenomenon.
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