DE2639604A1 - Waermepumpenanlage - Google Patents
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Description
- Wärmepumpenanlage Die Erfindung betrifft eine verbesserte Wärmepumpenanlage.
- Die erfindungsgemäße Wärmepumpenanlage weist eine durch eine Turbine angetriebene Wärmepumpe und einen Verbrenner zur Brennstoffverbrennung und Erzeugung von Strömungsmittel zum Antreiben der Turbine auf. Der Verbrenner ist zweckmäßigerweise ein Wirbelschichtverbrenner.
- Der Wirbelschichtverbrenner kann zur Brennstoffverbrennung in einer Wirbelschicht aus im Verbrenner enthaltenen gesonderten Teilchen bei Uberatmosphärendruck betrieben werden. Die heißen gasförigen Verbrennungsprodukte bilden das Strömungsmittel und werden zur Turbine, d.h. zu einer Gasturbine, zur Expansion geleitet. Die durch Brennstofiverbrennung in der Wirbelschicht erzeugte Wärme kann zusätzlich beispielsweise durch in die Wirbelschicht eingetauchte Wärmeaustauschrohrleitungen wärmeableitungsmäßig zur Erzeugung eines weiteren Strömungsmittels, z.B. Dampfes, zur Verwendung in einer anderen Turbine, z.B. einer Dampfturbine, verwendet werden, die auch für den Antrieb der Wärmepumpe angeschlossen sein kann, wodurch sich ein Kombinationsarbeitsgang ergibt.
- Bei einer Gasturbine können die Turbinenabgase zusätzlich in einer Abgaswärmewiedergewinnungsanlage zum Wasserwärmen oder zur Dampferzeugung z.B. zur weiteren Verwendung bei einem Bezirksheiznetz Verwendung finden.
- Der Wirbelschichtverbrenner kann aber auch bei Atmosphärendruck zur Verbrennung des Brennstoffes in der Wirbelschicht und zur Wärmeerzeugung betrieben werden. Diese Wärme wird wärmeableitungsmäßig zur Strömungsmittel-, beispielsweise Dampferzeugung zur Expansion bzw. Teilexpansion durch die Turbine, d.h. eine Dampfturbine, verwertet. Bei dieser Alternative kann die Anlage so ausgebildet sein, daß der Abdampf der Dampfturbine für andere Zwecke Verwendung findet.
- Ein besonderer Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Wärmepumpenanlage betrifft Bezirksheizsysteme für Raumheizung.
- Der Vorteil des Erfindungsgegenstandes liegt in dem unmittelbaren Antrieb der Wärmepumpe durch die Turbine und somit in dem Entfallen eines Elektrosynchrongenerators zur Stromerzeugung und damit zum Antreiben eines an die Wärmepumpe angeschlossenen Motors nach dem Stand der Technik.
- Die Wärmequelle für die Wärmepumpe kann bekanntlich beliebig die Atmosphäre, ein Fluß oder Abwasserkanal oder aber warme Wetterschachtluft sein.
- Der Brennstoff kann Fest-, Flüssig- oder Gasbrennstoff sein.
- Der Festbrennstoff ist zweckmäßigerweise Kleinteilchenkohle, der Flüssigbrennstoff kann Destillatbrennstoff und der gasförmige Brennstoff kann Erd- oder Nieder(btu/British Thermal Unit7)gas aus Kohle sein.
- Drei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben; darin zeigen schematische Ansichten in Fig. 1 eine erste, Fig. 2 eine zweite, Fig. 3 eine dritte Ausführungsform.
- Gem. Fig. 1 enthält die Wärmepumpenanlage 1 eine durch die Welle3 mit der Gasturbine 4 antriebsmäßig verbundene Wärmepumpe 2 sowie den an die Turbine 4 angeschlossenen Kompressor 6, der mit der Turbine 4 von einer gemeinsamen Welle 5 getragen ist.
- Der Wirbelschichtverbrenner 8 mit einer Wirbelschicht 9 erhält Wirbel- und Verbrennungsluft durch die Leitung 10 aus dem Kompressor 6 und weist einen Brennstoffeinlaß 12 auf. Der Verbrenner 8 hat einen Gasauslaß 14, der durch die Leitung 16 mit dem Einlaß 18 der Gasturbine 4 verbunden ist.
- Ein Abgasauslaß 20 der Turbine 4 steht durch die Leitung 22 mit einer Abgaswärmewiedergewinnungseinrichtung, z.B. einem Boiler 24 in Verbindung, der einen Auslaß 26 zur Atmosphäre hat.
- Eine Wärmequelle 28 ist für die Wärmepumpe 2 vorgesehen, welche eine Wärmeaustauscheinrichtung 30 aufweist, die mit dem Boiler 24 zu u und dem Wärmever}-)raticiier 32 in Reine geschaltet ist.
- Im Arbeitszustand der Anlage wird Brennstoff, z.B. Kohle, im Verbrenner 8 unter Uberatmosphärendruck in Gegenwart von vom Kompressor 6 zugeführter Luft in der Wirbel schicht aus Teilchenmaterial in an sich bekannter Weise verbrannt. Die Verbrennungsabgase unter Druck aus dem Auslaß 14 strömen durch die Leitung 16 zum Einlaß 18 der Gasturbine 4 zur Expansion und zum Antrieb der Turbine 4 und somit der Wärmepumpe 2, mit welcher die Turbine unmittelbar verbunden ist.
- Die Abgase aus dem Auslaß 20 der Turbine 4 werden durch die Leitung 22 zum Abgaswärmeboiler 24 geleitet und geben darin Wärme an die Anlage 1 ab. Die Wärmepumpe 2 entnimmt Wärme der Quelle 28 und überträgt sie dem Wärmeverbraucher 32, während weitere Wärme kraft des Boilers 24 aufgebracht wird.
- Die zweite Ausführungsform der Wärmepumpenanlage gem. Fig. 2 unterscheidet sich von der ersten durch eine Pb7ärmeaustauschrohrleitung 40 im Verbrenner 8 und durch eine weitere Dampfturbine 42 auf der Welle 5.
- Die Arbeitsweise der zweiten Form entspricht jener der ersten gem. Fig. 1, nur daß zumindest ein Teil der im Verbrenner 8 erzeugten Wärme zur Dampferzeugung verwendet wird.
- Der Dampf wird zur Turbine 42 zur Expansion geleitet und leistet somit Hilfe zum Antrieb der Wärmepumpe 2.
- Die dritte Ausführungsform gem. Fig. 3 weist einen Wirbelschichtverbrenner 50 für Atmosphärendruck auf, der einen Brennstoffeinlaß 52, einen Lufteinlaß 54 und einen Gasauslaß 56 aufweist. Innerhalb des Verbrenners 50 befindet sich eine Wärmeaustauschrohrleitung 60 zum Durchleiten von Strömungsmittel zur Wärmeentnahme aus der Wirbelschicht 62.
- Die Dampfturbine 64 erhält Dampf von der Leitung 60 durch die Leitung 66. Die Turbine 64 ist über die Welle 68 mit der Wärmepumpe 70 verbunden, die eine Wärmequelle 72 und einen Wärmeverbraucher 74 aufweist.
- Die Abgaswärmewiedergewinnungseinrichtung 80 in der Wärmepumpenanlage entnimmt Wärme den Gasen aus dem Auslaß 56 des Verbrenners 50.
- Im Arbeitszustand der dritten Ausführungsform wird durch den Einlaß 52 eingeführter Brennstoff innerhalb der Wirbelschicht 62 in Gegenwart von durch den Einlaß 54 eingeführter Verbrennungs- und Wirbelluft verbrannt. Der größte Teil der in der Wirbelschicht 62 erzeugten Wärme wird durch das durch die Leitung 60 strömende Strömungsmittel entnommen, wobei der dabei erzeugte Dampf zur Turbine 64 zur Expansion strömt.
- Die Turbine 64 treibt die Wärmepumpe 70 an, welche Wärme der Quelle 72 entnimmt und sie dem Wärmeverbraucher 74 zuführt. Zusätzliche Wärme wird durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinrichtung 80 erzeugt.
- Der erfindungsgemäße Verbrenner kann selbstverständlich auch eine Verbrennungskammer eines Kessels oder Boilers sein.
Claims (12)
1. iärmepumpenanlage mit einer Wärmepumpe, die durch eine Antriebseinrichtung
angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine Turbine
(4,42;64) ist und daß ein Verbrenner (8) zur Brennstoffverbrennung und zur Erzeugung
von Strömungsmittel zur Verwendung zum Antreiben der Turbine (4,42,64) vorgesehen
ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrenner
ein Wirbelschichtverbrenner (8,50) ist.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrenner
(8) bei Uberatmosphärendruck betrieben wird.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen
gasförmigen Verbrennungsprodukte das Strömungsmittel bilden und vom Verbrenner (8)
zur Turbine, die eine Gasturbine (4) ist, geleitet erden.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Teil der durch Brennstoffverbrennung im Wirbelschichtverbrenner
(8) erzeugten Wärme zur Erzeugung oder Erwärmung eines weiteren durch eine Wärmeaustauschrohrleitung
(40) strömenden Strömungsmittels verwendet wird.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere
Strömungsmittel Dampf und daß eine weitere Turbine (42)~vorgesehen ist, in welcher
das weitere Strömungsmittel zur Verwendung kommt.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch die weitere
Turbine (42) die Wärmepumpe (2) antreibt.
8. Anlage nach Anspruch 4 oder nach einem unmittelbar oder mittelbar
von ihm abhängigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase aus der Gasturbine
(4) in einer Abgaswärmewiedergewinnungsanlage (24) verwertet werden.
9. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrenner
(50) bei atmosphärischem Druck betrieben wird.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die durch
Brennstoffverbrennung erzeugte Wärme wärmeableitungsmäßig zur Erzeugung des Strömungsmittels
verwendet wird.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte
Strömungsmittel Dampf und die Turbine eine Dampfturbine (64) ist.
12. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Wärmequelle (32) für die Wärmepumpe (2) die warme Wetter- oder Luftschachtluft
aus einer Mineraimine ist.
Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| GB3701275 | 1975-09-09 |
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|---|---|---|---|
| DE19762639604 Pending DE2639604A1 (de) | 1975-09-09 | 1976-09-02 | Waermepumpenanlage |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE2639604A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2412691A1 (de) * | 1977-12-23 | 1979-07-20 | Bbc Brown Boveri & Cie |
-
1976
- 1976-08-27 AU AU17230/76A patent/AU1723076A/en not_active Expired
- 1976-09-02 DE DE19762639604 patent/DE2639604A1/de active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2412691A1 (de) * | 1977-12-23 | 1979-07-20 | Bbc Brown Boveri & Cie |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU1723076A (en) | 1978-03-02 |
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