DE202019101219U1

DE202019101219U1 - Wärmerückgewinnungssystem

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Publication number: DE202019101219U1
Application number: DE202019101219.6U
Authority: DE
Original assignee: Mahindra and Mahindra Ltd
Current assignee: Mahindra and Mahindra Ltd
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2029-03-05

Abstract

Wärmerückgewinnungssystem (100) zur Rückgewinnung von Abwärme aus industriellen Flüssigkeiten mit niedrigen Temperaturen, wobei das System (100) Folgendes umfasst:
i) eine erste Einheit mit Wärmeüberschuss (102);
ii) einen ersten Wärmetauscher (108);
iii) einen ersten Kreislauf (112), um den Fluss einer ersten Flüssigkeit bei einer Temperatur im Bereich von 30 °C bis 40 °C von der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss (102) zu einem Einlass (a) des ersten Wärmetauschers (108) zu ermöglichen;
iv) eine zweite Einheit mit Wärmeüberschuss (104);
v) einen zweiten Wärmetauscher (110);
vi) einen zweiten Kreislauf (114), um den Fluss einer zweiten Flüssigkeit bei einer Temperatur im Bereich von 30 °C bis 60 °C von der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) zu einem Einlass (e) des zweiten Wärmetauschers (110) zu ermöglichen;
vii) eine Wärmeumwandlungseinheit, entweder eine aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106a) oder einen Kühlturm (106b) umfassend;
viii) einen dritten Kreislauf (116), um den Fluss einer dritten Flüssigkeit vom Auslass der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) zu einem Einlass (b) des ersten Wärmetauschers (108) zu ermöglichen;
ix) einen vierten Kreislauf (118), der den Auslass (c) des ersten Wärmetauschers (108) mit einem Einlass (f) des zweiten Wärmetauschers (110) verbindet;
x) einen fünften Kreislauf (120), um den Auslass (d) des ersten Wärmetauschers (108) mit der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss (102) zu verbinden;
xi) einen sechsten Kreislauf (122), um den Auslass (h) des zweiten Wärmetauschers (110) mit der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) zu verbinden;
xii) einen siebten Kreislauf (124), um den Auslass (g) des zweiten Wärmetauschers (110) mit der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) zu verbinden;
xiii) einen achten Kreislauf (126), um den Kühlturm (106b) mit dem Einlass (f) des zweiten Wärmetauschers (110) zu verbinden;
xiv) einen neunten Kreislauf (128), um den Auslass (g) des zweiten Wärmetauschers (110) mit dem Kühlturm (106b) zu verbinden;
xv) einen zehnten Kreislauf zum Zirkulieren der vierten Flüssigkeit in der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit; wobei das System (100) angeordnet ist in:
- einer ersten Anordnung, in der die erste Einheit mit Wärmeüberschuss (102), der erste Wärmetauscher (108), die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss (104), der zweite Wärmetauscher (110) und die aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106) in einem Kreislauf verbunden sind, um eine relativ kühle Flüssigkeit zu erwärmen, die aus der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) in den ersten und den zweiten Wärmetauscher durch Wärmeaustausch von der ersten und der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss strömt, und die dritte Flüssigkeit vom zweiten Wärmetauscher zur aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) zurückzuführen, so dass die Wärme der dritten Flüssigkeit darin zugeführt wird, die die Wärme benötigt;
- einer zweiten Anordnung, in der sich die erste Einheit mit Wärmeüberschuss (102), der erste Wärmetauscher (108), die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss (104), der zweite Wärmetauscher (110), die aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106a) und der Kühlturm (106b) in einem Kreislauf befinden, um die zweite Flüssigkeit auf unter 40 °C zu kühlen, die aus der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) strömt; und Steuermittel der Einheit, die vorgesehen sind, um den Wärmerückgewinnungskreislauf zwischen der ersten und der zweiten Anordnung umzuschalten.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Ausführungsformen legen hier ein Wärmerückgewinnungssystem offen, das sich im Allgemeinen auf die Rückgewinnung von Abwärme aus Einheiten mit Wärmeüberschuss bezieht und den Transfer zu einer aktiven Wärmeaufnahmeeinheit bezieht. Insbesondere werden ein Verfahren, ein System und Vorrichtungen offengelegt, die zum Beispiel je nach Systembedingungen eine Verbindung von einer Heizeinheit zu einer Kühleinheit zur Rückgewinnung der Abwärme verwenden.
DEFINITION
Bei ihrer Verwendung in der vorliegenden Erfindung soll der nachfolgende Begriff im Allgemeinen die nachfolgende Bedeutung haben, außer in dem Maße, wie es der Kontext, in dem er verwendet wird, anderweitig vorschreibt.
Erste Einheit mit Wärmeüberschuss: Der Begriff „erste Einheit mit Wärmeüberschuss“ bezieht sich auf eine Einheit oder Vorrichtung bei hoher Temperatur in einem Wärmerückgewinnungssystem, die als Wärmequelle fungiert.
Zweite Einheit mit Wärmeüberschuss: Der Begriff „zweite Einheit mit Wärmeüberschuss“ bezieht sich auf eine Einheit oder Vorrichtung bei einer Temperatur, die über der der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss in einem Wärmerückgewinnungssystem liegt, die als Wärmequelle fungiert.
Aktive Wärmeaufnahmeeinheit: Der Begriff „aktive Wärmeaufnahmeeinheit“ bezieht sich auf eine Einheit oder Vorrichtung in einem Wärmerückgewinnungssystem, die die Wärme in dem Wärmerückgewinnungssystem empfängt und eine Flüssigkeit, die diese benötigt, mit der rückgewonnenen Wärme versorgt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Mit Entwicklung der Fahrzeugindustrie fordern die Menschen in zunehmenden Maße Qualitätsfahrzeuge. Um sich an die Entwicklung des Automobilzeitalters und der Verbrauchernachfrage anzupassen, führen die Fahrzeughersteller weltweit ständig Neuerungen ein, nicht nur zur Verbesserung der Effektivität und Qualität der Fahrzeugteile, sondern auch zur Produktion von Automobilkomponenten, so dass einige der Werkzeuge und Produktionslinien ebenfalls in verschiedenen Verbesserungen zur Steigerung der Produktivität und Senkung der Kosten einbezogen sind.
Im Produktionsprozess der Autolackieranlage wird LNG-Gas als Brennstoffquelle für Heizzwecke im Lack- und Versiegelerofen, der Luftversorgungseinheit der Lackierkabine und zur Warmwassererzeugung verwendet. Nach dem Stand der Technik werden die Abgase oder Abwässer mit hohem Wärmegehalt aus den Einheiten mit Wärmeüberschuss, wie z. B. Elektrotauchofen, Decklackofen, Versiegelerofen, Warmwassererzeugung und Vorbehandlungs-Spülung, in die Atmosphäre abgelassen, und die Wärmeenergie wird nicht vollständig genutzt, was zu einem hohen Maß an Vergeudung führt.
Das herkömmlich bekannte Wärmerückgewinnungssystem zur Rückgewinnung von Abwärme in der Industrie nutzt einen Wärmekreislauf, der Verdampfer, Kondensatoren oder Wärmepumpen umfasst. Ein solches Wärmerückgewinnungssystem erfordert einen hohen Kapitalaufwand und eine lange Umsetzungszeit, was zu einer niedrigeren internen Rentabilität führt.
Deshalb besteht der Bedarf für ein Wärmerückgewinnungssystem, das die hier genannten Nachteile mindert.
ZIELE DER ERFINDUNG
Einige der Ziele der vorliegenden Offenlegung , die zumindest eine der hier dargestellten Ausführungsformen erfüllt, sind folgende:
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eines oder mehrere Probleme des Stands der Technik zu verbessern oder zumindest eine brauchbare Alternative zu bieten.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wärmerückgewinnungssystem zur Verfügung zu stellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung zur Verfügung zu stellen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wärmerückgewinnungssystem mit geringem Kapitalaufwand bereitzustellen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wärmerückgewinnungssystem zur Rückgewinnung von Wärme mit niedriger Temperatur zur Verfügung zu stellen.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der folgenden Beschreibung, mit der nicht beabsichtigt wird, den Bereich der vorliegenden Erfindung zu begrenzen.
ÜBERSICHT
Die vorliegende Erfindung stellt ein Wärmerückgewinnungssystem zur Rückgewinnung von Abwärme der Einheiten mit Wärmeüberschuss und deren Transfer zu einer aktiven Wärmeaufnahmeeinheit zur Verfügung. Das Wärmerückgewinnungssystem bildet einen Wärmerückgewinnungskreislauf aus, der Wärmetauscher umfasst, die Einheiten mit Wärmeüberschuss mit der Wärmeaufnahmeeinheit kaskadierend verbinden. Der Wärmerückgewinnungskreislauf überträgt Wärme von der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss und der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss zur aktiven Wärmeaufnahmeeinheit mittels eines ersten Wärmetauschers und eines zweiten Wärmetauschers, die in Fluidverbindung mit der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss und der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit stehen. Das Wärmerückgewinnungssystem umfasst zudem einen Kühlturm. Der Kühlturm steht in Fluidverbindung mit dem ersten Wärmetauscher und fungiert als Kühlkörper für die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss, wenn der Wärmerückgewinnungskreislauf offen ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung zur Verfügung. Die Wärmerückgewinnung erfolgt durch die Funktion der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit, der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss und des ersten Wärmetauschers des Wärmerückgewinnungssystems, so dass die aktive Wärmeaufnahmeeinheit eine Wärmeaustauschbeziehung mit der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss aufweist, wobei die aktive Wärmeaufnahmeeinheit die Abwärme der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss extrahiert. Die aktive Wärmeaufnahmeeinheit weist eine Wärmeaustauschbeziehung mit der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss auf, wobei die aktive Wärmeaufnahmeeinheit die Abwärme der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss extrahiert. Die erste Einheit mit Wärmeüberschuss überträgt Wärme zum Flüssigkeitsstrom der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit mittels des ersten Wärmetauschers, und dann überträgt die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss Wärme zum Flüssigkeitsstrom der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit mittels des zweiten Wärmetauschers. Der Kühlturm fungiert als Kühlkörper für die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss, wenn die Temperatur des Ausgangsstroms von der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss 40 °C übersteigt.
Figurenliste
Nunmehr wird die Erfindung mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei Folgendes gilt:

1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Systems zur Wärmerückgewinnung nach der vorliegenden Erfindung.

Bezugszeichenliste

100 -: Wärmerückgewinnungssystem
102 -: Erste Einheit mit Wärmeüberschuss
104 -: Zweite Einheit mit Wärmeüberschuss
106 -: Wärmeumwandlungseinheit
106 a: Aktive Wärmeaufnahmeeinheit
106 b: Kühlturm
108 -: Erster Wärmetauscher
a: Erster Wärmetauscher - Einlass des heißen Stroms
b: Erster Wärmetauscher - Einlass des kalten Stroms
c: Erster Wärmetauscher - Auslass des kalten Stroms
d: Erster Wärmetauscher - Auslass des heißen Stroms
110 -: Zweiter Wärmetauscher
e: Zweiter Wärmetauscher - Einlass des heißen Stroms
f: Zweiter Wärmetauscher - Einlass des kalten Stroms
g: Zweiter Wärmetauscher - Auslass des kalten Stroms
h: Zweiter Wärmetauscher - Auslass des heißen Stroms
112 -: Erster Kreislauf, der die erste Einheit mit Wärmeüberschuss mit dem Einlass (a) des ersten Wärmetauschers verbindet
114 -: Zweiter Kreislauf, der die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss mit dem Einlass (e) des zweiten Wärmetauschers verbindet
116 -: Dritter Kreislauf, der die aktive Wärmeaufnahmeeinheit mit dem Einlass (b) des ersten Wärmetauschers verbindet
118 -: Vierter Kreislauf, der den Auslass (d) des ersten Wärmetauschers mit dem Einlass (f) des zweiten Wärmetauschers verbindet
120 -: Fünfter Kreislauf, der den Auslass (s) des ersten Wärmetauschers mit der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss verbindet
122 -: Sechster Kreislauf, der den Auslass (h) des zweiten Wärmetauschers mit der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss verbindet
124 -: Siebter Kreislauf, der den Auslass (g) des zweiten Wärmetauschers mit der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit verbindet
126 -: Achter Kreislauf, der den Kühlturm mit dem Auslass (f) des zweiten Wärmetauschers verbindet
128 -: Neunter Kreislauf, der den Einlass (g) des zweiten Wärmetauschers mit dem Kühlturm verbindet
130 -: Erste Pumpe im dritten Kreislauf
132 -: Zweite Pumpe im ersten Kreislauf
134 -: Dritte Pumpe im zweiten Kreislauf
136 -: Erstes Steuerventil im vierten Kreislauf
138 -: Zweites Steuerventil im siebten Kreislauf
140 -: Drittes Steuerventil im achten Kreislauf
142 -: Viertes Steuerventil im neunten Kreislauf
144 -: Zehnter Kreislauf zum Zirkulieren der vierten Flüssigkeit in der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen werden zur Verfügung gestellt, um Kennern der Technik den Bereich der vorliegenden Erfindung gründlich und vollständig zu vermitteln. Es werden zahlreiche Einzelheiten in Bezug auf spezifische Bestandteile und Verfahren aufgeführt, um für ein umfassendes Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu sorgen. Kennern der Technik wird offensichtlich sein, dass die in den Ausführungsformen zur Verfügung gestellten Einzelheiten nicht als Einschränkung des Bereichs der vorliegenden Erfindung auszulegen sind. In einigen Ausführungsformen werden allgemein bekannte Verfahren, allgemein bekannte Vorrichtungsaufbauten und allgemein bekannte Techniken nicht detailliert beschrieben.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriffe dienen nur der Erläuterung einer bestimmten Ausführungsform, diese Begriffe sind nicht als Einschränkung des Bereichs der vorliegenden Erfindung anzusehen. In der vorliegenden Erfindung kann mit der Verwendung von „ein“, „eine“ und „der, die, das“ beabsichtigt sein, die Mehrzahlform ebenfalls einzuschließen, es sei denn, der Kontext bringt deutlich das Gegenteil zum Ausdruck. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „einschließlich“ und „mit“ sind offene Übergangsformulierungen und geben daher das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Funktionen, Elemente, Module, Einheiten und/oder Komponenten an, untersagen aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen einer oder mehrerer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Funktionen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben. Die bestimmte Reihenfolge der Schritte, die im Verfahren und Arbeitsablauf der vorliegenden Erfindung offengelegt werden, ist nicht als notwendigerweise ihre Ausführung wie beschrieben oder veranschaulicht erfordernd auszulegen. Es versteht sich zudem, dass zusätzliche oder alternative Schritte ausgeführt werden können.
Wenn bezogen auf ein Element darauf verwiesen wird, dass es „montiert“, „eingerastet“, „verbunden“ oder „gekoppelt“ an ein anderes Element ist, kann es direkt an das andere Element montiert, eingerastet, verbunden oder gekoppelt sein. Wie hier verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ jegliche und alle Kombinationen eines oder mehrerer der dazugehörigen aufgelisteten Elemente ein.
Die Begriffe „erste(r)“, „zweite(r)“, „dritte(r)“ usw. sind nicht als Einschränkung des Bereichs der vorliegenden Erfindung auszulegen, da die genannten Begriffe möglicherweise nur verwendet wurden, um ein Element, eine Komponente, ein Bereich, eine Schicht oder ein Abschnitt von einem/einer anderen Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt zu unterscheiden. Werden die Begriffe „erste(r)“, „zweite(r)“, „dritte(r)“ usw. hier verwendet, implizieren sie nicht eine bestimmte Reihenfolge oder Ordnung, es sei denn, dies wird durch die vorliegende Erfindung deutlich zum Ausdruck gebracht.
Begriffe wie „innere(r)“, „äußere(r)“, „untere(r)“, „unterhalb“, „oberhalb“, „obere(r) u. ä. können in der vorliegenden Erfindung genutzt werden, um das Verhältnis zwischen verschiedenen Elementen zu beschreiben, wie es aus den Figuren ersichtlich ist.
Im Produktionsprozess der Autolackieranlage wird LNG-Gas als Brennstoffquelle für Heizzwecke im Lack- und Versiegelerofen, der Luftversorgungseinheit der Lackierkabine und zur Warmwassererzeugung verwendet. Nach dem Stand der Technik werden die Abgase oder Abwässer mit hohem Wärmegehalt aus den Einheiten mit Wärmeüberschuss, wie z. B. Elektrotauchofen, Decklackofen, Versiegelerofen, Warmwassererzeugung und Vorbehandlungs-Spülung, in die Atmosphäre abgelassen, und die Wärmeenergie wird nicht vollständig genutzt, was zu einem hohen Maß an Vergeudung führt.
Das herkömmlich bekannte Wärmerückgewinnungssystem zur Rückgewinnung von Abwärme in der Industrie nutzt einen Wärmekreislauf, der Verdampfer, Kondensatoren oder Wärmepumpen umfasst. Ein solches Wärmerückgewinnungssystem erfordert einen hohen Kapitalaufwand und eine lange Umsetzungszeit, was zu einer niedrigeren internen Rentabilität führt.
Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die nicht den Bereich und Geltungsbereich der Erfindung einschränken. Die Beschreibung wird einzig und allein als Beispiel und zur Veranschaulichung zur Verfügung gestellt.
Die vorliegende Erfindung sieht ein kaskadenartiges Wärmerückgewinnungssystem vor, das insbesondere für die Rückgewinnung von Abwärme aus industriellen Flüssigkeiten mit niedrigen Temperaturen geeignet ist. Das Wärmerückgewinnungssystem (100) nutzt, wie in 1 der beigefügten Zeichnung veranschaulicht, einen ersten Wärmetauscher (108) und einen zweiten Wärmetauscher (110), um Wärme niedriger Temperatur aus einer ersten Einheit mit Wärmeüberschuss (102) und einer zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) zu extrahieren und die extrahierte Wärme an eine Wärmeumwandlungseinheit (106) zu übertragen, die eine aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106a) und einen Kühlturm (106b) umfasst.
Das Wärmerückgewinnungssystem (100) der vorliegenden Erfindung weist die entsprechenden Rohrleitungen zu den Bestandteilen des Systems auf. Es ist ein erster Kreislauf (112) vorgesehen, um den Fluss einer ersten Flüssigkeit bei einer Temperatur im Bereich von 30 °C bis 40 °C von der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss (102) zum Einlass (a) des ersten Wärmetauschers (108) zu ermöglichen. Es ist ein zweiter Kreislauf (114) vorgesehen, um den Fluss einer zweiten Flüssigkeit bei einer Temperatur im Bereich von 40 °C bis 45 °C von der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) zum Einlass (e) des zweiten Wärmetauschers (110) zu ermöglichen. Es ist ein dritter Kreislauf (116) vorgesehen, um den Auslass der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) mit dem Einlass (b) des ersten Wärmetauschers (108) zu verbinden. Es ist ein vierter Kreislauf (118) vorgesehen, um den Auslass (c) des ersten Wärmetauschers (108) mit dem Einlass (f) des zweiten Wärmetauschers (110) zu verbinden. Die dritte Flüssigkeit, die durch den vierten Kreislauf (118) fließt, weist eine Temperatur auf, die relativ niedriger als die Temperatur der zweiten Flüssigkeit ist, die durch den zweiten Kreislauf (114) fließt. Es ist ein fünfter Kreislauf (120) vorgesehen, um den Auslass (d) des ersten Wärmetauschers (108) mit der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss (102) zu verbinden. Es ist ein sechster Kreislauf (122) vorgesehen, um den Auslass (h) des zweiten Wärmetauschers (110) mit der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) zu verbinden. Es ist ein siebter Kreislauf (124) vorgesehen, um den Auslass (g) des zweiten Wärmetauschers (110) mit der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) zu verbinden. Es ist ein achter Kreislauf (126) vorgesehen, um den Kühlturm (106b) mit dem Einlass (f) des zweiten Wärmetauschers (110) zu verbinden. Es ist ein neunter Kreislauf (128) vorgesehen, um den Auslass (g) des zweiten Wärmetauschers (110) mit dem Kühlturm (106b) zu verbinden. Es ist ein zehnter Kreislauf (144) zum Zirkulieren der vierten Flüssigkeit in der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit vorgesehen. Eine erste verklebte Stelle (T1) wird an der Verbindung des vierten Kreislaufs (118) und des achten Kreislaufs (126) ausgebildet, und eine zweite verklebte Stelle (T2) wird an der Verbindung des siebten Kreislaufs (124) und des neunten Kreislaufs (128) ausgebildet.
Das System ist mit einem Steuergerät der Einheit ausgestattet (nicht in der Abbildung dargestellt), das einen Prozessor, einen Speicher und eine Ein-/Ausgangs-(I/O)-Schnittstelle umfasst, das erforderlich und/oder geeignet sein kann, um die Funktion der Steuerventile, Pumpen und Geräte zu steuern, die in 1 dargestellt sind. Ein erstes Steuerventil (136) ist im vierten Kreislauf (118) angeordnet. Ein zweites Steuerventil (138) ist im siebten Kreislauf (124) angeordnet. Ein drittes Steuerventil (140) ist im achten Kreislauf (126) angeordnet, der vom Kühlturm (106b) kommt. Ein viertes Steuerventil (142) ist im neunten Kreislauf (128) angeordnet. Das Wärmerückgewinnungssystem (100) umfasst ferner eine erste Pumpe (130) im dritten Kreislauf (116), eine zweite Pumpe (132) im achten Kreislauf (126) und eine dritte Pumpe (134) im neunten Kreislauf (128).
In einer Ausführungsform ist das Wärmerückgewinnungssystem in einer ersten Anordnung zusammengestellt, in der die erste Einheit mit Wärmeüberschuss (102), der erste Wärmetauscher (108), die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss (104), der zweite Wärmetauscher (110) und die aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106) in einem Kreislauf verbunden sind, um die dritte Flüssigkeit zu erwärmen, die aus der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) in den ersten und den zweiten Wärmetauscher durch Wärmeaustausch von der ersten und der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss strömt, und die dritte Flüssigkeit vom zweiten Wärmetauscher zur aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) zurückzuführen, so dass die Wärme einer vierten Flüssigkeit durch den zehnten Kreislauf (144) zugeführt wird. Das Wärmerückgewinnungssystem (100) funktioniert in der ersten Anordnung, indem das dritte und das vierte Steuerventil (142) (140) geschlossen sowie das erste und das zweite Steuerventil (136) (138) offen gehalten werden, wenn die Temperatur der Flüssigkeiten, die durch den zweiten Kreislauf (114) fließen, unter 40 °C liegt.
In einer anderen Ausführungsform ist das Wärmerückgewinnungssystem in einer zweiten Anordnung zusammengestellt, in der sich die erste Einheit mit Wärmeüberschuss (102), der erste Wärmetauscher (108), die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss (104), der zweite Wärmetauscher (110), die aktive Wärmeaufnahmeeinheit und der Kühlturm (106b) in einem Kreislauf befinden, um die dritte Flüssigkeit zu kühlen, die aus der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) strömt. Das Wärmerückgewinnungssystem ist so angeordnet, dass es in der zweiten Anordnung funktioniert, indem das erste, zweite, dritte und vierte Steuerventil offen gehalten werden, wenn die Temperatur der Flüssigkeiten, die durch den zweiten Kreislauf (114) fließen, über 40 °C liegt. Die aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106a) funktioniert in der Kombination als eine Wärmeumwandlungseinheit (106), um die Flüssigkeiten, die durch den zweiten Kreislauf (114) fließen, auf eine Temperatur unter 40 °C abzukühlen.
Die Steuermittel der Einheit sind vorgesehen, um den Wärmerückgewinnungskreislauf zwischen der ersten und der zweiten Anordnung umzuschalten.
In verschiedenen Ausführungsformen können die erste und die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss aus den für die Automobilbranche erforderlichen Luftversorgungseinheiten gewählt werden.
Die vorliegende Erfindung sieht in einem anderen Aspekt ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung mittels des Wärmerückgewinnungssystems (100) vor. Das Verfahren umfasst die Funktion der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a), der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss (102) und des ersten Wärmetauschers (108) des Wärmerückgewinnungssystems (100), so dass die aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106a) eine Wärmeaustauschbeziehung mit der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss (102) aufweist, wobei die dritte Flüssigkeit, die aus der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) strömt, die Wärme zurückgewinnt, die von der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss (102) abgegeben wird. Das Verfahren umfasst ferner die Funktion der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a), der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) und des zweiten Wärmetauschers (110) des Wärmerückgewinnungssystems (100), so dass die aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106a) eine Wärmeaustauschbeziehung mit der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) aufweist, wobei die dritte Flüssigkeit, die durch den vierten Kreislauf strömt, die Wärme zurückgewinnt, die von der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) abgegeben wird. Die dritte Flüssigkeit, die durch den siebten Kreislauf (124) fließt, kehrt zur aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106) zurück.
In einer Ausführungsform funktioniert das Wärmerückgewinnungssystem (100) in der ersten Anordnung, indem das dritte und das vierte Steuerventil (142) (140) geschlossen sowie das erste und das zweite Steuerventil (136) (138) offen gehalten werden, wenn die Temperatur der zweiten Flüssigkeit, die durch den zweiten Kreislauf (114) fließt, unter 40 °C liegt.
In einer weiteren Ausführungsform funktioniert das Wärmerückgewinnungssystem (100) in der zweiten Anordnung, indem das erste, zweite, dritte und vierte Steuerventil offen gehalten werden, wenn die Temperatur der zweiten Flüssigkeit, die durch den zweiten Kreislauf (114) fließt, über 40 °C liegt, wobei der Kühlturm (106b) und die aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106a) als eine Wärmeumwandlungseinheit (106) zusammenwirken, um die zweite Flüssigkeit, die durch den zweiten Kreislauf (114) fließt, auf eine Temperatur unter 40 °C abzukühlen.
Das System (100) und das hier beschriebene Verfahren können verschiedene Probleme in Bezug auf das bestehende System lösen und verbessern die Funktion des Systems. Erstens, Wiederverwendung der Abwärme aus verschiedenen Wärmequellen in der Lackierwerkstatt der Automobilindustrie. Zweitens, keine Verwendung von Wärmepumpen im Wärmerückgewinnungssystem, somit erfordert das Wärmerückgewinnungssystem weniger Kapitalaufwand, weniger Zeit zur Umsetzung und hat eine höhere interne Rentabilität.
Drittens, weniger Betrieb der aktiven Brenner der Luftversorgungseinheit. Viertens, weniger LNG-Verbrauch.
Fünftens, Abschaltung des Kühlturms.
Die vorliegende Erfindung wird angesichts des folgenden Beispiels weiter beschrieben, das nur zu Veranschaulichungszwecken angeführt wird und nicht als Einschränkung des Geltungsbereichs der Erfindung auszulegen ist.
Beispiel 1:
Die Wärme der Vorbehandlungslinie wird in einem Luftbefeuchtertank der Luftversorgungseinheit in der Lackierwerkstatt abgeführt und zur Wärmerückgewinnung in der Automobilindustrie genutzt.
Der Spültank 3 der Vorbehandlungslinie bei 36 °C funktioniert als erste Einheit mit Wärmeüberschuss (102), und der Spültank 1 der Vorbehandlungslinie bei 45 °C funktioniert als zweite Einheit mit Wärmeüberschuss (104). Die Luftversorgungseinheit bei 21 °C funktioniert als aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106a). Der Spültank 3 der Vorbehandlungslinie ist mit dem Spültank 1 der Vorbehandlungslinie kaskadiert.
Der erste und der zweite Wärmetauscher stehen in thermischem Austausch mit dem Spültank 1 und 3 der Vorbehandlungslinie, um die Wärme der Flüssigkeitsströme der Spültanks zu extrahieren. Der erste und der zweite Wärmetauscher übertragen die extrahierte Wärme zum Flüssigkeitsstrom der Luftversorgungseinheit und erhöhen dabei die Temperatur des Flüssigkeitsstroms von 21 °C auf 32 °C.
Es ist zudem ein Kühlturm vorgesehen, um die Temperatur des Vorbehandlungs-Spültanks 1 auf unter 40 °C zu halten.
Die Anordnung zur Wärmerückgewinnung der vorliegenden Erfindung mach eine Wärmerückgewinnung von 427500 kcal pro Stunde beim Spültank 1 der Vorbehandlungslinie sowie eine LNG-Einsparung von 563 kg/Tag aus, was 2,533 Mio. Indische Rupien während der Wintersaison für einen Zeitraum von 100 Tagen entspricht.
Aus dem Vorangehenden kann geschlussfolgert werden, dass das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung den Verbrauch von LNG senken.
Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen ist zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen und soll nicht den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung einschränken. Einzelne Bestandteile einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind austauschbar. Solche Veränderungen sind nicht als Abweichung von der vorliegenden Erfindung zu betrachten, und alle diese Modifizierungen sind als innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung liegend anzusehen.
TECHNISCHE VERBESSERUNG
Die hier oben beschriebene vorliegende Erfindung weist verschiedene technische Fortschritte auf, so unter anderem die Realisierung eines Wärmerückgewinnungssystems und -verfahrens. Es wurden folgende technische Verbesserungen erreicht:

• Wiederverwendung der Abwärme aus verschiedenen Wärmequellen in der Lackierwerkstatt der Automobilindustrie.
• Keine Verwendung von Wärmepumpen im Wärmerückgewinnungssystem, somit erfordert das Wärmerückgewinnungssystem weniger Kapitalaufwand, weniger zeit zur Umsetzung und hat eine höhere interne Rentabilität.
• Weniger Betrieb der aktiven Brenner der Luftversorgungseinheit.
• Weniger LNG-Verbrauch.
• Abschaltung des Kühlturms.

Die hier enthaltenen Ausführungsformen und deren verschiedene Merkmale und Vorzüge werden unter Bezugnahme auf die nicht einschränkenden Ausführungsformen in der folgenden Beschreibung erläutert. Beschreibungen allgemein bekannter Bestandteile und Verarbeitungstechniken werden ausgelassen, um die hier enthaltenen Ausführungsformen nicht durch unnötige Details unverständlich zu machen. Die hier verwendeten Beispiele sind lediglich zum besseren Verständnis der Art und Weise gedacht, in der die hier enthaltenen Ausführungsformen ausgeführt werden können, und um es Kennern der Technik weiterhin zu ermöglichen, die hier enthaltenen Ausführungsformen umzusetzen. Daher sind die Beispiele nicht als Einschränkung des Bereichs der hier enthaltenen Ausführungsformen auszulegen.
Die vorstehende Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen deckt die allgemeine Art der hierin enthaltenen Ausführungsformen so umfassend auf, dass andere durch die Anwendung des aktuellen Wissens die spezifischen Ausführungsformen einfach für verschiedene Anwendungen modifizieren und/oder anpassen können, ohne vom allgemeinen Begriff abzuweichen. Daher sollten und sind solche Anpassungen und Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Bereichs der Entsprechungen der offengelegten Ausführungsformen zu verstehen. Es versteht sich, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie dem Zweck der Beschreibung und nicht der Einschränkung dient. Während die hier enthaltenen Ausführungsformen in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurden, werden daher Kenner der Technik erkennen, dass die hier enthaltenen Ausführungsformen mit Modifikation innerhalb des Sinns und Bereichs der hier beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden können.
Die Verwendung des Ausdrucks „mindestens“ oder „mindestens ein“ weist auf die Verwendung eines oder mehrerer Elemente oder Zutaten oder Mengen hin, je nachdem, wie die Verwendung in der Ausführungsform der Erfindung erfolgt, um eines oder mehrere der gewünschten Ziele oder Ergebnisse zu erreichen.
Jegliche Erörterung von Dokumenten, Gesetzen, Materialien, Geräten, Gegenständen oder ähnlichem ist in dieser Patentschrift ausschließlich für den Zweck eingeschlossen, einen Kontext für die Erfindung zu liefern. Dies ist nicht als Zugeständnis zu sehen, dass beliebige oder alle dieser Angelegenheiten Teil des Stands der Technik oder allgemein bekanntes Wissen in dem Bereich sind, der für die Erfindung relevant ist, und bereits irgendwo vor dem Prioritätsdatum dieser Patentanmeldung existierten.
Die für die verschiedenen physikalischen Parameter, Abmessungen oder Mengen genannten Zahlenwerte sind lediglich Näherungswerte, es ist vorgesehen, dass die Werte, die höher/niedriger als die den Parametern, Abmessungen oder Mengen zugewiesenen Zahlenwerte sind, in den Bereich der Erfindung fallen, es sei denn, eine Aussage in der Patentschrift gibt ausdrücklich Anderweitiges an.
Während hier eine beträchtliche Beachtung den Komponenten und Bestandteilen der bevorzugten Ausführungsformen geschenkt wurde, versteht es sich, dass viele Ausführungsformen erstellt und dass viele Änderungen in den bevorzugten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Diese und andere Änderungen der bevorzugten Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung werden den Kennern der Technik aus der hier enthaltenen Offenlegung ersichtlich, wobei eindeutig klarzustellen ist, dass die vorstehenden Angaben in der Beschreibung lediglich als Veranschaulichung der Erfindung und nicht als Einschränkung auszulegen sind.

Claims

Wärmerückgewinnungssystem (100) zur Rückgewinnung von Abwärme aus industriellen Flüssigkeiten mit niedrigen Temperaturen, wobei das System (100) Folgendes umfasst: i) eine erste Einheit mit Wärmeüberschuss (102); ii) einen ersten Wärmetauscher (108); iii) einen ersten Kreislauf (112), um den Fluss einer ersten Flüssigkeit bei einer Temperatur im Bereich von 30 °C bis 40 °C von der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss (102) zu einem Einlass (a) des ersten Wärmetauschers (108) zu ermöglichen; iv) eine zweite Einheit mit Wärmeüberschuss (104); v) einen zweiten Wärmetauscher (110); vi) einen zweiten Kreislauf (114), um den Fluss einer zweiten Flüssigkeit bei einer Temperatur im Bereich von 30 °C bis 60 °C von der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) zu einem Einlass (e) des zweiten Wärmetauschers (110) zu ermöglichen; vii) eine Wärmeumwandlungseinheit, entweder eine aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106a) oder einen Kühlturm (106b) umfassend; viii) einen dritten Kreislauf (116), um den Fluss einer dritten Flüssigkeit vom Auslass der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) zu einem Einlass (b) des ersten Wärmetauschers (108) zu ermöglichen; ix) einen vierten Kreislauf (118), der den Auslass (c) des ersten Wärmetauschers (108) mit einem Einlass (f) des zweiten Wärmetauschers (110) verbindet; x) einen fünften Kreislauf (120), um den Auslass (d) des ersten Wärmetauschers (108) mit der ersten Einheit mit Wärmeüberschuss (102) zu verbinden; xi) einen sechsten Kreislauf (122), um den Auslass (h) des zweiten Wärmetauschers (110) mit der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) zu verbinden; xii) einen siebten Kreislauf (124), um den Auslass (g) des zweiten Wärmetauschers (110) mit der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) zu verbinden; xiii) einen achten Kreislauf (126), um den Kühlturm (106b) mit dem Einlass (f) des zweiten Wärmetauschers (110) zu verbinden; xiv) einen neunten Kreislauf (128), um den Auslass (g) des zweiten Wärmetauschers (110) mit dem Kühlturm (106b) zu verbinden; xv) einen zehnten Kreislauf zum Zirkulieren der vierten Flüssigkeit in der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit; wobei das System (100) angeordnet ist in: - einer ersten Anordnung, in der die erste Einheit mit Wärmeüberschuss (102), der erste Wärmetauscher (108), die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss (104), der zweite Wärmetauscher (110) und die aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106) in einem Kreislauf verbunden sind, um eine relativ kühle Flüssigkeit zu erwärmen, die aus der aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) in den ersten und den zweiten Wärmetauscher durch Wärmeaustausch von der ersten und der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss strömt, und die dritte Flüssigkeit vom zweiten Wärmetauscher zur aktiven Wärmeaufnahmeeinheit (106a) zurückzuführen, so dass die Wärme der dritten Flüssigkeit darin zugeführt wird, die die Wärme benötigt; - einer zweiten Anordnung, in der sich die erste Einheit mit Wärmeüberschuss (102), der erste Wärmetauscher (108), die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss (104), der zweite Wärmetauscher (110), die aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106a) und der Kühlturm (106b) in einem Kreislauf befinden, um die zweite Flüssigkeit auf unter 40 °C zu kühlen, die aus der zweiten Einheit mit Wärmeüberschuss (104) strömt; und Steuermittel der Einheit, die vorgesehen sind, um den Wärmerückgewinnungskreislauf zwischen der ersten und der zweiten Anordnung umzuschalten.
Wärmerückgewinnungssystem (100) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine erste verklebte Stelle (T1), die an der Verbindung des vierten Kreislaufs (118) und des achten Kreislaufs (126) ausgebildet wird, und eine zweite verklebte Stelle (T2), die an der Verbindung des siebten Kreislaufs (124) und des neunten Kreislaufs (128) ausgebildet wird.
Wärmerückgewinnungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei die dritte Flüssigkeit, die durch den vierten Kreislauf (118) fließt und aus dem ersten Wärmetauscher (108) strömt, eine Temperatur aufweist, die relativ niedriger als die Temperatur der zweiten Flüssigkeit ist, die durch den zweiten Kreislauf (114) fließt.
Wärmerückgewinnungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Steuerventilen zum Steuern des Flüssigkeitsflusses vorgesehen ist, wobei ein erstes Steuerventil (136) im vierten Kreislauf (118) angeordnet ist und ein zweites Steuerventil (138) im siebten Kreislauf (124) angeordnet ist, ein drittes Steuerventil (140) im achten Kreislauf (126) angeordnet ist, der vom Kühlturm (106b) kommt, und ein viertes Steuerventil (142) im neunten Kreislauf (128) angeordnet ist.
Wärmerückgewinnungssystem (100) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine erste Pumpe (130) im dritten Kreislauf (116), eine zweite Pumpe (132) im achten Kreislauf (126) und eine dritte Pumpe (134) im neunten Kreislauf (128).
Wärmerückgewinnungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Einheit mit Wärmeüberschuss aus einem Vorbehandlungs-Spültank gewählt werden kann.
Wärmerückgewinnungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei die aktive Wärmeaufnahmeeinheit (106a) aus einer Luftversorgungseinheit gewählt werden kann.