DE29605149U1 - Blockheizkraftwerk für Betrieb in einem bestehenden Elektroversorgungsnetz - Google Patents
Blockheizkraftwerk für Betrieb in einem bestehenden ElektroversorgungsnetzInfo
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Description
Blockheizkraftwerk
Die Erfindung bezieht sich auf ein Blockheizkraftwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Üblicherweise enthalten Blockheizkraftwerke im wesentlichen eine Wärmekraftmaschine, einen
Generator und eine Einrichtung zum Nutzen der Abwärme des Abgases und der Wärmekraftmaschine. Damit solche Anlagen gestartet werden können, müssen sie mit einem
Anlasser mit der entsprechenden Steuerung und Energieversorgung und mit einer Schaltkupplung
ausgestattet werden. Weiterhin sind solche Anlagen so ausgestattet, daß sie wie Notstromaggregate auch ohne Koppelung an ein bestehendes Elektroversorgungsnetz betrieben
werden können. Diese Ausführung bedingt aber einen aufwendigen Generator mit eigener
Erregung und führt dazu, daß sich ein Parallelbetrieb, also Einspeisen des elektrischen Stroms in
ein bestehendes Elektroversorgungsnetz nur mit hohem Aufwand realisieren läßt.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Blockheizkraftwerk der eingangs
erwähnten Art vorzuschlagen, das sich durch einen einfachen Aufbau und durch eine einfache
Betriebsweise auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Blockheizkraftwerk der eingangs näher bezeichneten Art
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Durch die Verwendung des
Generators als Motor zum Starten der Wärmekraftmaschine kann auf einen Anlasser einschließlich Ansteuerung und Energieversorgung verzichtet werden.
In den Merkmalen des Anspruchs 2 wird die Verwendung einer Drehstromasynchronmaschine als
Generator und Starter und die Anbindung an das Elektroversorgungsnetz beschrieben.
Die Merkmale des Anspruchs 3 beschreiben die zentrale Ansteuerung mehrerer
Blockheizkraftwerke bei Lastspitzen durch ein Elektroversorgungsuntemehmen.
Die Merkmale der Ansprüche 4 bis 11 zeigen weitere mögliche erfindungsgemäße
Anordnungen auf.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung,
Fig. 2 die Einbindung der Brennkammerkühlung in den Heizwasserkreislauf,
Fig. 3 die Ankopplung der Brennkammerkühlung an den Heizwasserkreislauf über einen
Blockheizkraftwerk Wilhelm Wingensiefen
• a
Wärmetauscher, ··
Fig. 5 eine Anordnung zur Anlaßstrombegrenzung,
Fig. 6 eine Anordnung zur Blindstromkompensation,
Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.
Das Blockheizkraftwerk 1 nach Fig. 1 besteht aus einer beispielsweise als Dieselmotor
ausgebildeten Wärmekraftmaschine 2 und einem Generator 3, die mit einer nicht schaltbaren
Kupplung 4 verbunden sind. Die Wärmekraftmaschine 2 beinhaltet im wesentlichen Kurbelgehäuse 5, Zylinder 6 und Kolben 7, wobei der Zylinder 6 als wassergekühlter Brennraum
8 ausgebildet ist. Die Abwärme des Brennraumes 8 der Wärmekraftmaschine 2 und die Abwärme
des Abgases 9 wird über entsprechende Wärmetauscheinrichtungen abgenommen und zur
Erwärmung von Heizwasser 10 genutzt. Zum Starten der Wärmekraftmaschine 2 dient der
Generator 3, der in diesem Fall als Motor betrieben wird und dafür elektrische Energie aus dem
Elektroversorgungsnetz 11 entnimmt.
Die Abgasanlage 12 des Blockheizkraftwerkes 1 ist wie folgt aufgebaut. Das aus der
Wärmekraftmaschine 2 ausströmende Abgas 9 wird als erstes in einen Auspufftopf 13 geleitet, der
einen Rußfilter oder einen Abgaskatalysator enthalten kann. Dann strömt es weiter in einen
Wärmetauscher 14, wo es durch das von einer Pumpe 15 geförderte Heizwasser 10 abgekühlt
wird, bis der im Abgas 9 enthaltene Wasserdampf kondensiert und über eine Kondensatabführeinrichtung 16 abgeleitet wird. Schließlich wird das Abgas 9 in einem weiteren
Wärmetauscher 17 wieder soweit erwärmt, daß es ohne Kondensationsgefahr weitergeleitet
werden kann. Dabei können die beiden Wärmetauscher 14 und 17 auch in einem Gehäuse
untergebracht sein.
Damit auch bei niedrigen Temperaturen des Heizwassers 10 eine für schadstoffarme Verbrennung
optimale Brennraumtemperatur der Wärmekraftmaschine 2 erreicht werden kann, wird wie in Fig.
2 gezeigt vorgeschlagen, einen thermisch gesteuerten Bypass 19 parallel zum wassergekühlten
Brennraum 8 zu schalten. Eine weitere Möglichkeit, für schadstoffarme Verbrennung optimale
Brennraumtemperaturen zu erhalten, ist wie in Fig. 3 gezeigt die Abkopplung des Brennraumkühlkreislaufs 20 vom Wasserkreislauf 18 der Gesamtanlage. Hier kann im
Brennraumkühlkreislauf 20 ein beliebiges Kühlmedium eingesetzt werden. Die Wärme wird dann
mit einem Wärmetauscher 21 übertragen, wobei der Brennraumkühlkreislauf 20 durch thermische
Strömung in Gang kommt, wenn der Wärmetauscher 21 oberhalb des Brennraumes 8 angeordnet
ist.
Blockheizkraftwerk Wilhelm Wingensiefen
Eine besonders einfache erfindungsgeraäße Äusführting'ergibt S!ch,*\venn als Generator 3 ein
Drehstromasynchronmotor 3' eingesetzt wird. Zum Starten der Wärmekraftmaschine 2 wird der
Drehstromasynchronmotor 3' über eine Schalteinrichtung 22 an das Elektroversorgungsnetz 11
geschaltet. Läuft nun die Wärmekraftmaschine 2, treibt sie ihrerseits den Drehstromasynchronmotor 3' an bis in den übersynchronen Bereich, wo er dann als Generator
arbeitet und elektrische Energie in das Elektroversorgungsnetz 11 einspeist. Für den Übergang
vom Motorbetrieb zum Generatorbetrieb ist keine Umschaltung erforderlich. Um die Leistungsaufnahme des Drehstromasynchronmotors 3' beim Anlassen zu verringern, kann
wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, die Ständerwicklung 23 im Stern 24 geschaltet sein und erst nach dem
Übergang in den Generatorbetrieb in Dreieck 25 umgeschaltet werden. Der zur Erregung des Drehstromasynchronmotors 3' nötige Blindstrom wird entweder aus dem
Elektroversorgungsnetz 11 entnommen oder wie in Fig. 6 gezeigt durch parallel zur
Ständerwicklung 23 geschaltete Kondensatoren 26 geliefert Eine weitere Möglichkeit zur
Blindstromkompensation ist der Einsatz eines Drehstromsynchronmotors statt des Asynchronmotors 3'.
Um die Abwärme des Drehstrommotors dem Wasserkreislauf zuzuführen, kann ein
Drehstrommotor mit Wasserkühlung eingesetzt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß ein ein Elektroversorgungsunternehmen bei Lastspitzen im
Elektroversorgungsnetz 11 mehrere dezentral aufgestellte erflndungsgemäße Blockheizkraftwerke
1, die mit einem Warmwasserbehälter als Pufferspeicher 27 und mit Rundsteuerempfänger 28
ausgerüstet sind, in Betrieb nehmen kann. Dazu meldet das Elektroversorgungsunternehmen den
Bedarf an elektrischer Energie zentral über Schaltimpulse im Elektroversorgungsnetz 11 und
Rundsteuerempfänger 28 an die einzelnen Blockheizkraftwerke 1. Ist bei den einzelnen
Blockheizkraftwerken 1 Wärmebedarf zu erwarten, zum Beispiel ist der Pufferspeicher 27 nicht
voll geladen, so gehen die Blockheizkraftwerke 1 in Betrieb. Die bei der Eletro energiegewinnung
anfallende Wärme wird dann bis zur Entnahme in den Pufferspeicher 27 gespeichert. Bei
Sättigung des Wärmebedarfs schalten sich die einzelnen Blockheizkraftwerke 1 wieder ab.
Blockheizkraftwerk Wilhelm Wingensiefen
Claims (11)
1. Blockheizkraftwerk, im wesentlichen enthaltend eine Wärmekraftmaschine, einen
Generator und eine Einrichtung zum Nutzen der Abwärme, dadurch gekennzeichnet, daß zum Starten der Anlage der Generator als Motor betrieben wird.
2. Blockheizkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator als
Drehstromasynchronmaschine ausgebildet ist, wobei zum Anlassen der Wärmekraftmaschine die Drehstrommaschine an ein Drehstromnetz geschaltet wird, im
Motorbetrieb läuft und so die Wärmekraftmaschine antreibt, bis die Wärmekraftmaschine die Drehstrommaschine überholt und ihrerseits antreibt, bis diese
übersynchron im Generatorbetrieb läuft.
3. Blockheizkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Blockheizkraftwerk mit einem als Pufferspeicher dienenden Wasserbehälter und mit
einem Rundsteuerempfanger ausgerüstet ist, so das ein Elektroversorgungsunternehmen
zentral über Schaltimpulse im Elektroversorgungsnetz und über Rundsteuerempfanger
den Bedarf an elektrischer Energie an mehrere dezentral aufgestellte Blockheizkraftwerke melden kann und so die Blockheizkraftwerke in Betrieb nehmen
kann, bei denen Wärmebedarf zu erwarten ist, erkennbar an nicht voll geladenen
Pufferspeichern, und daß sich die einzelnen Blockheizkraftwerke bei Sättigung des
Wärmebedarfs wieder abschalten.
4. Blockheizkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Anlassen zur Reduzierung der Leistungsaufnahme der Drehstrommaschine die Ständerwicklung im Stern geschaltet wird und daß beim Übergang in den
Generatorbetrieb die Ständerwicklung in Dreieck umgeschaltet wird.
5. Blockheizkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
parallel zur Ständerwicklung der Drehstrommaschine Kondensatoren geschaltet sind,
die den benötigten Erregerstrom als Blindstrom liefern.
Blockheizkraftwerk Wilhelm Wingensiefen
• · · ■
6. Blockheizkraftwerk nach einem der AnspfücHS 1 bis*5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Generator als Synchronmaschine ausgebildet ist.
7. Blockheizkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als
Generator eine Drehstrommaschine mit Wasserkühlung eingesetzt wird, sodaß die Abwärme der Drehstrommaschine dem Heizwasser des Blockheizkraftwerkes zugeführt
wird.
8. Abgasanlage für ein Blockheizkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das aus der Wärmekraftmaschine ausströmende Abgas zuerst durch
einen Auspufftopf strömt, der einen Rußfilter oder einen Abgaskatalysator enthält und
daß das Abgas weiter durch einen Abgaswärmetauscher geleitet wird, wo das Abgas soweit abgekühlt wird, daß der darin enthaltene Wasserdampf kondensiert und daß das
Abgas in einem weiteren Wärmetauscher wieder soweit erwärmt wird, daß es kondensatfrei weitergeleitet werden kann.
9. Abgaswärmetauscher für die Abgasanlage eines Blockheizkraftwerks nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher zur Gewinnung der Abwärme und der Wärmetauscher zum 'Wiedererwärmen des Abgases nach der Kondensation in einem
Gehäuse untergebracht sind.
10. Wasserkühlung für den Brennraum der Wärmekraftmaschine eines Blockheizkraftwerks
nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermisch
gesteuerter Bypass parallel zum wassergekühlten Brennraum für eine für schadstoffarme Verbrennung optimale Brennraumtemperatur bei gegebener geringerer
Wassertemperatur der Gesamtanlage geschaltet wird.
11. Kühlung für den Brennraum der Wärmekraftmaschine eines Blockheizkraftwerks nach
einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreislauf des Brennraumes ein beliebiges Kühlmedium enthält und vom Wasserkreislauf der
Gesamtanlage getrennt ist und daß die Wärme mit einem Wärmetauscher übertragen wird, wobei der Kühlkreislauf des Brennraumes durch thermische Strömung in Gang
kommt, wenn der Wärmetauscher oberhalb des Brennraumes angeordnet ist.
Blockheizkraftwerk Wilhelm Wingensiefen
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE29605149U DE29605149U1 (de) | 1996-03-20 | 1996-03-20 | Blockheizkraftwerk für Betrieb in einem bestehenden Elektroversorgungsnetz |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202007005483U1 (de) | 2007-04-13 | 2008-08-21 | Schmid, Max | Blockheizkraftwerk |
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1996
- 1996-03-20 DE DE29605149U patent/DE29605149U1/de not_active Expired - Lifetime
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DE202007005483U1 (de) | 2007-04-13 | 2008-08-21 | Schmid, Max | Blockheizkraftwerk |
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