DE3502308A1 - Dezentrale stromversorgung durch waerme-stromkopplung mit stirling-motor - Google Patents

Dezentrale stromversorgung durch waerme-stromkopplung mit stirling-motor

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Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsofen zur Gewinnung von Heizwärme, mit einem Verbrennungsraum zur Verbrennung des Heizmaterials und einem Wärmetauscher zur Übertragung der Heizwärme auf ein Wärmeübertragungsmedium, vorzugsweise Wasser, zur Weiterleitung der Wärme zu dezentralen Heizkörpern.
Verbrennungsofen werden bisher ausschließlich zur Gewinnung von Heizwärme eingesetzt, welche für einen Heizungs-Kreislauf oder eine Warmwasserversorgung benutzt wird. Eine Stromerzeugung wurde bisher mit diesen Einrichtungen nicht verbunden.
Dagegen ist bekannt, daß man anstelle eines Verbrennungsofens Motoren mit innerer Verbrennung zu Heizzwecken bei gleichzeitiger Stromerzeugung einsetzt. Die Nachteile dieser Anordnungen liegen in der höheren Umweltbelastung durch die Verbrennungsgase der Motoren gegenüber der kontinuierlichen Verbrennung in Verbrennungsofen.
Aufgabe der Erfindung ist, die Ausnutzung der Primärenergie zu verbessern und den Strombedarf aus den Elektrizitätswerken, insbesondere in Spitzßnlastzeiten, zu reduzieren.
Die Aufgabe wird "erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwiscnen dem Verbrennungsraum und dem Wärmetauscher ein Primärwärmetauscher angeordnet ist und der Primärwärmetauseher den heißen Kopf eines Stirling-Motors umgibt. Durch diese Maßnahmen wird ein Stirling-Motor,der mit einem Generator mechanisch verbunden ist, während des Heizvorganges mit Hilfe des aufgenommenen Heizenergie-Anteils in Drehung versetzt, um so elektrische Energie zu erzeugen. Diese wird am Erzeugungsort verbraucht oder in das öffentliche Elektrizitätsnetz eingespeist.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, α aß der hei ^e Kopf des Stirling-uäotors
BAD ORIGINAL
direkt in den Verbrennungsraum des Verbrennungsofens hineinragt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können Wärmeleitrohre in den Verbrennungsraum hineinragen und , die dort aufgenommene Wärme dem heißen Kopf des Motors zuführen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß zur Überbrückung der Stillstandzeiten des TO Verbrennungssystems im Primärwärmetauscher ein Wärmespeicher angeordnet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Heizbrenner mix dem Stirling-Motor, dem Generator, der Fördereinrichtung für Brennstoff und dem Verbrennungsluftgebläse eine Baueinheit bildet.
Der wichtigste Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die thermodynamisch mit hohem Wirkungsgrad nutzbare große Temperaturdifferenz zwischen der Verbrennungstemperatur und der für die Heizungsanlage gewünschten niedrigen Vorlauftemperatur zur Erzeugung hochwertiger elektrischer ■! Energie verwendet wird. Dadurch wird die verlustreiche Erzeugung elektrischer Energie in zentralen Kraftwerken und deren nicht verlustlose Weiterleitung reduziert. Auch die Verwendung der Abwärme der Kraftwerke zur Fernheizung ist mit großen Energieverlusten verbunden und nur in beschränktem Umfang sinnvoll.
Die uezentral erzeugte kWh erfordert gegenüber der zentral erzeugten kWh etwa 60% weniger Primärenergie. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß beliebige Verbrennungsofen mit Stirlingmotoren ausgerüstet werden können und daij auoh ein nachträglicher Einbau möglich ist.
BAD ORIGINAL
Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigt:
Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Wärme-Strom-Kopplung mit Stirling-Motor, der durch einen Primärwärmetauscher mit Wärmespeicher an den Verbrennungsofen angeschlossen ist;
Pig. 2 den schematischen Aufbau einer Wärme-Strom-Kopplung mit Stirling-Motor, der mit seinem heißen Kopf direkt in den Verbrennungsraum hineinragt;
Pig 3 den schematischen Aufbau einer Wärme-Strom-Kopplung mit Stirling-Motor, der über in den Verbrennungsraum hineinragende Wärmeleitrohre an den Verbrennungsofen angeschlossen ist;
Pig. 4- den schematischen Aufbau einer Wärme-Strom-Kopplung mit Stirling-Motor, bei der der Stirling-Motor mit dem Heizbrenner, dem Generator, der Pördereinrichtung für Brennstoff und dem Verbrennungsluftgebläse eine Baueinheit bildet.
In Fig.1 strömen die Verbrennungsgase 12 eines beliebigen Verbrennungsofens 10 für beliebige Brennstoffe 11 durch einen Primärwärmetauscher 2. Dieser besitzt eine gut wärmeleitende und wärmespeichernde Füllung 2a. In diese Füllung ragt der heirJe Kopf 4 eines Stirling-Motors 5 hinein. An den Stirling-motor 5 ist ein Generator 9 zur Stromerzeugung mechanisch angekoppelt. Es können auch Arbeitsmaschinen oder Ventilatoren einer Warmluftheizung direkt von dem Stirling-Motor angetrieben werden.
Nach aem Verlassen des Primärwärmetauschers 2 durchströmen die Verbrennungsgase 12 den Wärmetauscher 3 für die He izungsanlage, in dem ein Wärmeübertragungsmedium, vorzugsweise Wasser, zur Weiterleitung der Wärme zu dezentralen Heizkörpern 13 fließt.
BAD ORIGINAL
Das rückfliegende Wärme Übertragungsmedium durchströmt den Wärmetauscher 14 zur Kühlung des kalten Teiles des Stirling-Motors 5.
Bei der in der Pig. 2 dargestellten Ausführung ragt der heiße Kopf 4 des Stirling-Motors 5 direkt in den Verbrennungsraum 1 des Verbrennungsofens 10 hinein.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung übertragen Wärmeleitrohre 7 die Wärme aus dem Verbrennungsraum 1 des Verbrennungsofens 10 über einen Primärwärmetauscher auf den heißen Kopf 4 des Stirling-Motors 5·
Bei der in Pig. 4 dargestellten Ausführung bildet der Stirling-ivlotor 5 mit dem Heizbrenner 8, .dem Generator 9, der Fördereinrichtung für Brennstoff 15 und dem Verbrennungsluftgebläse 16 eine Baueinheit.
- Leerseite -

Claims (1)

  1. 350230β- "" ■■"■■■ "*■
    Anmelder: '- . -
    Ing. (graa. )Klaus Kramer Ll^L,.'.~~'~—--■ ■-■—"
    Hindenburgdamm 77 /ty u/?n- /j—
    Berlin 45 ' / '
    Dezentrale Stromversorgung durch Wärme-Strom-Kopplung mit Stirling-Motor
    Ansprüche
    1. Verbrennungsofen zur Gewinnung von Heizwärme, mit einem Verbrennungsraum zur Verbrennung des Heizmaterials und einem Wärmetauscher zur Übertragung der Heizwärme auf ein Wärmeübertragungsmedium, vorzugsweise Wasser, zur Weiterleitung der Wärme zu dezentralen Heizkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verbrennungsraum (1) und dem Wärmetauscher (3) ein Primärwärmetauscher (2) angeordnet ist und der Primärwärmetauscher(2) den heißen Kopf eines Stirling-Motors (5) umgibt.
    2. Verbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärwärmetauscher (2) direkt mit dem Verbrennungsraum (1) verbunden ist..
    3. Verbrennungsofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärwärmetauscher (2) mit dem Rauchgasabzug (6) des Verbrennungsraums(1) verbunden ist.
    4. Verbrennungsofen nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgasabzug (6) durch den Primärwärmetauscher (2) hindurchgeführt ist.
    5. Verbrennungsofen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überbrückung der Stillstandzeiten des Verbrennungssystems im Primärwärmetauscher (2)
    -* ein Wärmespeicher (2a) angeordnet ist.
    ξ>. Verbrennungsofen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Kopf des Stirling-i/üotors( 5) direkt in den Verbrennungsraum (1) hineinragt.
    7. Verbrennungsofen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Wärme zum heißen Kopf (4) des Stirling-Motors (5) über in den Verbrennungsraum (1) hineinragende Wärmeleitrohre(7) erfolgt.
    8. Verbrennungsofen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirling-Motor (5) mit dem Heizbrenner (8), dem Generator (9), der Fördereinrichtung für Brennstoff (15>) und dem Verbrennungsluftgebläse (16) eine Baueinheit bildet.
    1^ 9. Verbrennungsofen nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (9) als Anlasser-Motor verwendbar ist.
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