DE3035946A1

DE3035946A1 - Verfahren zur ruecklauftemperaturabsenkung in einem fernwaermenetz eines heizkraftwerkes

Info

Publication number: DE3035946A1
Application number: DE19803035946
Authority: DE
Inventors: Hans Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Ackmann
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1980-09-24
Filing date: 1980-09-24
Publication date: 1982-04-29

Description

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M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft

Nürnberg,19. Sept, 198O

Verfahren zur Rücklauftemperaturabsenkung in einem Fernwärmenetz eines Heizkraftwerkes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rücklauf tempera turabsenkung in einem Fernwärmenetz eines Heizkraftwerkes, bei dem ein vom Heizkraftwerk kommender Heizwasserstrom direkt, oder indirekt über einen Wärmetauscher seine Wärme einem Heizkreislauf zur Beheizung von Räumen oder dgl. überträgt und bei dem ein Wärmepumpenprozeß eingeschaltet ist, dessen Kondensator Wärme an einen Vorlauf des Heizkreislaufes abgibt.

Aus der DE-OS 26 12 058 ist es bekannt _s. den Abdampf bzw. den Dampf einer Zwischendampfentnahme von Dampfturbinen über einen ersten Wärmeaustauscher einem Wärmeverbraucher zuzuführen. Der Wärmetauscher liegt dabei im Vorlauf eines Heizkreislaufes des Wärmeverbrauchers. Zusätzlich wird dem Vorlauf Wärme über einen Wärmepumpenprozeß zugeführt, wobei der Wärmepumpenprozeß verdampferseitig peine Wärme aus dem Abdampf der Dampfturbine bezieht,, Nach der Verdichtung des Dampfes aus dem Verdampfer gelangt dieser in einen zweiten Wärmetauscher ebenfalls im Vorlauf des Wärmeverbrauchers. Die Zufuhr von Wärme über die Wärmepumpe ist für den Sommerbetrieb bei geringer Heizleistung gedacht.Durch

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die hier gezeigten Maßnahmen wird eine Anpassung an den unterschiedlichen Wärmebedarf im Winter und im Sommer bzw. in der Übergangszeit erreicht. Nachteilig ist allerdings die doppelt auszuführende Fernleitung vom Kraftwerk zum Verbraucher. Dia Fernleitungen haben zudem - den gesamten Energietransport zum Wärmeverbraucher zu übernehmen. Eine Flexibilität im Verhältnis der Wärmeabgabe zur Abgabe von elektrischer Energie ist kaum vorhanden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den umlaufenden Heizwasserstrom des Heizkraftwerkes erheblich zu reduzieren, mit der Möglichkeit, Abwärme aus Industrieanlagen etc. einem Rücklauf der Fernleitung zu übertragen, ohne daß dabei Veränderungen an den Heizflächen und der Verrohrung auf Seite des Verbrauchers vorzunehmen wären.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Wärme für die Beheizung eines Verdampfers des Wärmepumpenprozesses einem Rücklauf des Heizkreislaufes entnommen wird.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine Entlastung einer möglicherweise schon vorhandenen Fernleitung erreicht., dadurch, daß das Temperaturgefalle zwischen Vor- und Rücklauftemperatur in der Fernleitung durch Entzug von Wärme durch den Verdampfer des Wärmepumpenprozesses erhöht wird. Umgekehrt besteht natürlich

j auch die Möglichkeit, bei gleichem Rohrquerschnitt der

Fernleitung mehr Wärme zur Verfügung zu stellen. Die für den Antrieb der Wärmepumpe erforderliche elektrische Energie ist gering, so daß sie durchaus dem bereits vorhandenen Netz entnommen werden kann.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele möglicher Wärmeschaltbilder dargestellt. Es zeigen?

ORIGINAL INSPECTED

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Pig. 1 Fernheizung mit direkter übertragung der

Fernwärme und einer im Rücklauf des Heizkreislaufes eingebauten Wärmepumpe

Fig. 2 Fernheizung mit indirekter Übertragung der Fernwärme mittels Wärmetauschern und in den Rücklauf des Heizkreislaufes eingebauter Wärmepumpe.

In Fig. I ist einje Schaltung zur Ankoppelung eines Verbrauchers an ein Fernwärmenetz dargestellt. Das von einem Heizkraftwerk über eine Fernleitung I kommende Heizwasser von 110° C wird direkt einem Heizkreislauf 2 beigemischt, so daß sich vor einem Heizkörper 3 eine Temperatur von 90° C als Mischtemperatur einstellt. Im dargestellten Beispiel wird dem Heizkreislauf 2 im Punkt 4 eines Vorlaufes 5 Heizwasser mit 110° C und einem Massenstrom von 11,4 t/h beigemischt. Zur Umwälzung des Heizkreislaufes 2 ist eine Pumpe 6 vorgesehen, welche 28_y6 t/h umwälzt. Das Wasser, das in den Heizkörper 3 mit 90° C eintritt, verläßt diesen wieder mit 60° C und würde nun in konventioneller Weise über den Rücklauf 7 dem Vorlauf 5 zugeführt* um dort wiederum mit dem Heizwasser der Fernleitung I gemischt zu werden. Erfindungsgemäß ist aber zwischen dem Rücklauf 7 und dem Vorlauf 5 ein Kondensator 8 eines Wärmepumpenprozesses eingeschaltet, welcher in den Vorlauf 5 einen Wärmestrom von 333 kj/sec einbringt,» so daß ein im Punkte 9 vom Rücklauf 7 abgezweigter Teilstrom von 17,2 t/h von 60° C auf 76,6° C im Vorlauf 5 vorgewärmt

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wird. Durch diese erfindungsgemäße Vorwärmung des Vorlaufes 5 geht bei gleicher Wärmeabgabe im Heizkörper 3 der Massenstrom von üblicherweise 17,2 t/h auf 11,4 t/h zurück, was einer Reduzierung um ca. 1/3 entspricht, d.h., entweder kann bei gleicher Wärmeabgabe im Heizkörper 3 der Querschnitt der Fernleitung 1 erheblich reduziert werden, oder es können bei einem bereits vorhandenen Leitungsquerschnitt entweder mehr Verbraucher angeschlossen werden, oder bei gleichem Verbrauch werden die Strömungsverluste in der Fernleitung I vermindert, was sich in einer Energieeinsparung beim Antrieb der Umwälzpumpen der Fernwärmeversorgung bemerkbar macht. Der genannte Kondensator 8 ist in einen Wärmepumpenprozeß integriert, welcher aus einem Verdampfer 10 mit nachgeschaltetem. Verdichter Il und einem Reduzierorgan 12 gebildet wird. Der Verdampfer 10 wird durch Warmwasser von 6o° C aus dem Rücklauf 7 beaufschlagt. Im dargestellten Beispiel durchläuft ein Warmwasserstrom von 6o° C und einem Massenstrom von 11,4 t/h den Verdampfer 10, nachdem wie bereits erwähnt, im Punkt 9 17,2 t/h aus dem Rücklauf 7 abgezweigt wurden. Im Verdampfer IO kühlt sich das Rücklaufwasser von 60° C auf 4o° C ab und überträgt dabei 266 -~=> auf das Medium des Wärmepumpen»- kreislaufes. Zusätzlich wird dem Verdichter 11 eine elektrische Leistung von 67 kW zugeführt, so daß Vorlauf 5 eine Leistung von 333 -~~ aufgeprägt wird, wobei sich das bei Punkt 9 abgezweigte Wasser von 60° C auf 76,6° C erwärmt, während sich das Über den Verdampfer Io geleitete Wasser von 60° C auf 40° C abkühlt, bevor es dem Rücklauf der Fernleitung zugeführt wird. Durch diese Entnahme von Wärme aus dem Rücklauf des Fernwärmenetzes wird das Temperatur« gefälle von 50 K. zwischen Vorlauf und Rücklauf auf 70"K' erweitert, was auf eine Reduzierung der

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in der Fernleitung l zirkulierenden Warmwassermenge hinausläuft, so daß zu deren Umwälzung erhebliche Energie eingespart wird. Zugleich ist es möglich,, den Heizkondensatorgegendruck im Heizkraftwerk als Folge der Absenkung der Rücklauftemperatur von 6O° C auf 40° C abzusenken, so daß sich das Verhältnis von abgegebener Wärmeleistung zu gelieferter elektrischer Leistung zugunsten letzterer verbessert.

PÜr den Fall, daß Abfallwärme von Industrieanlagen etc. zur Verfügung steht, kann diese Wärme auf den Rücklauf des Fernwärmenetzes übertragen werden. Dies erhöht zwar den Heizkondensatorgegendruck im Heizkraftwerk, da sich das Rücklaufwasser aufheizt, jedoch wird Primärenergie eingespart, da bei konstanter Wärmeabgabe im Fernwärmenetz die Aufheizspanne im Heizkraftwerk vermindert wird.

In Fig. 2 ist ein im Prinzip gleicher Prozeß wie in Fig. I dargestellt.Er unterscheidet sich von Fig. I nur dadurch, daß der Verbraucher nicht direkt an das Fernwärmenetz angekoppelt ist, sondern über einen Wärmetauscher \J> übertragen wird. Eine solche Anordnung ist Vorschrift bei HochdrucksySternen. Im dargestellten Beispiel werden 11,3 t/h Warmwasser von 110° C in der Fernleitung I angeliefert. Im Wärmetauscher 13 wird Wärme auf einem Vorlauf 5 des Heizkreislaufes 2 übertragen. Das Warmwasser des Heizkreislaufes tritt wiederum mit 90° C in den Heizkörper J> ein und verläßt diesen nach Wärmeabgabe mit 60° C. Der Heizwasserstrom der Fernleitung I gelangt nach Wärmeübertragung im Wärmetauscher 3 mit 85° C in einen zweiten Wärmeaustauscher l4₉ welcher im Gegenstrom vom Rücklauf 7

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durchflossen wird. Dadurch kühlt sich der Warmwasserstrom aus der Fernleitung nochmals"auf 65° C ab. Erfindungs-gemäß passiert dieser Wasserstrom,wie in Fig. I dargestellt, den aus Verdampfer IO, Verdichter II, Kondensator 8 und Reduzierorgan 12 gebildeten Wärmepumpenprozeß und verläßt wiederum mit 40° C die Anlage, um in den Rücklauf der Fernleitung I einzutreten. Die leicht geänderten Werte für die in den Wärmetauschern und im Verdichter Il übertragenen Leistungen im Vergleich zu Fig. 1 resultieren lediglich aus dem für die Wärmetauscher 13 und 14 notwendigen Temperaturgefälle., Im gezeigten Beispiel wurde in den Wärmetauschern ein Temperaturgefälle von 5 K angenommen.

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Claims

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M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft

Nürnberg,19. Sept. 1980

Patentanspruch

Verfahren zur RUcklauftemperaturabsenkung in einem Fernwärmenetz eines Heizkraftwerkes, bei dem ein vom Heizkraftwerk kommender Heizwasserstrom direkt, oder indirekt über einen Wärmetauscher seine.Wärme einem Heizkreislauf zur Beheizung von Räumen oder dgl. überträgt und bei dem ein Wärmepumpenprozeß eingeschaltet ist, dessen kondensator Wärme an einen Vorlauf des Heizkreislaufes abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme für die Beheizung eines Verdampfers (10) des Wärmepumpenprozesses einem Rücklauf des Heizkreislaufes (2) entnommen wird.

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