DE4114612A1 - System zur waermeenergie-rueckgewinnung und -umwandlung - Google Patents

System zur waermeenergie-rueckgewinnung und -umwandlung

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DE4114612A1
DE4114612A1 DE19914114612 DE4114612A DE4114612A1 DE 4114612 A1 DE4114612 A1 DE 4114612A1 DE 19914114612 DE19914114612 DE 19914114612 DE 4114612 A DE4114612 A DE 4114612A DE 4114612 A1 DE4114612 A1 DE 4114612A1
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pressure
heat exchanger
heat
compressor
combustion chamber
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Reinhard Hans Rudolf Eckert
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VERBAND FREIER UNTERNEHMER
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VERBAND FREIER UNTERNEHMER
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/14—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours using industrial or other waste gases

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Wärmeenergie- Rückgewinnung und -Umwandlung, welches sowohl auf Basis eines Ofens arbeitet, der als Wärmenutz- Stelle und Elektroenergieerzeuger wirksam wird, als auch zusätzlich und/oder alternativ alle Abfallwärmequellen nutzen und in Nutzenergie umwandeln kann.
Es ist eine Vielzahl von Öfen bekannt, welche Wärme­ nutzstellen beispielsweise in Form von Herdplatten aufweisen und mit einem spezifisch schlechten Wirkungsgrad die Primärenergie verbrennen. Weiterhin sind Anlagen und Wärmekraftmaschinen (Schiffmotoren) bekannt, bei denen Wärme mit hoher Temperatur als Abfallwärme an die Umgebung abgegeben wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zu schaffen, welches zum Beispiel bei Öfen den Wirkungsgrad dadurch verbessert, daß neben dem eigentlichen Zweck der Wärmeenergieerzeugung auch zum Beispiel Elektroenergie erzeugt werden kann, ohne einen zusätzlichen Bedarf an Primär­ energie zu verursachen, und es ermöglicht, daß Abfallwärme aus Anlagen und Wärmekraftmaschinen nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird, sondern in eine Nutzenergie umwandelbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale im Zusammenwirken mit den Merkmalen der Unteransprüche gelöst.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß mit dem System zur Wärmeenergie-Rückgewinnung und -Umwandlung insbesondere für Länder bzw. Regionen, in denen keine flächendeckende Elektrifizierung vorhanden ist und aufgrund des Klimas nur ein geringer Heizungsbedarf besteht, eine Möglichkeit geschaffen wird, Elektro­ energie ohne zusätzlichen Energieträgerbedarf mit einem hohen Wirkungsgrad zu erzeugen. Dies wird dadurch möglich, daß mit der Erfindung die bisher als Energie an die Umgebung abgegebene Verbrennungs­ wärme zur Elektrizitätserzeugung genutzt wird.
Der Ofen ist aus diesem Grund zur Umgebung derart isoliert, daß er einem adiabaten System weitestgehend angenähert ist. Der Verbrennungsraum kann mit festen und/oder flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen beschickt werden. Die Brennstoffe können durch Abfallwärme ergänzt bzw. ersetzt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Zum besseren Verständnis sind in der Figur die einzelnen Luftströme durch unterschiedliche Pfeile gekennzeichnet.
In einem Ofen 10 ist ein Druck-Wärmetauscher-System 9; 17 mittels einer Isolierung 13 zur Umgebung derart isoliert, daß der Ofen 10 einem adiabaten System weitestgehend angenähert ist. Der interne Ver­ brennungsraum 11 ist umgeben von dem Druck-Wärmetauscher­ teil 9, welches als Druckraum zur Wärmeaufnahme aus dem Verbrennungsraum dient und verbunden ist mit dem im Schornstein 14 liegenden Druck-Wärmetauscherteil 17, welches den Wärmeinhalt der Verbrennungsabgase auf­ nimmt. Der Schornstein 14 weist einen Schornstein­ innenraum 15 zum Abzug der Verbrennungsgase auf.
Im Druck-Wärmetauscher-System 9; 17 baut sich bei Wärmezufuhr und somit isochorer Zustandsänderung Druck auf, der die Antriebseinheit 4 über einen Abgang 18 in Bewegung versetzt. Hinter dem Abgang 18 vom Druck- Wärmetauscher-System 9; 17 liegt die Antriebseinheit 4. Die Antriebseinheit 4 arbeitet mit dem isobar anfallenden Heißluftdruck und erzeugt mechanische Energie, die den Generator 3 und den Kompressor 2 antreibt. Als Antriebseinheit 4 gelangt ein Zellen­ verdichter im Umkehrbetrieb zum Einsatz. Es ist jedoch ebenfalls möglich, hierzu eine zweckmäßige Eigenkonstruktion einzusetzen.
Durch die Antriebseinheit 4 wird über die Welle 5a ein Generator 3 zur Erzeugung der Elektroenergie angetrieben. Der Generator 3 ist aufgrund der unter­ schiedlichen Drehzahlen ein Gleichstromgenerator. Vom Generator 3 wird die erzeugte Elektroenergie abgenommen und in die in der Figur nicht dargestellten Verbraucher eingespeist. Bei Wechselstrombedarf wird zusätzlich eine Pufferbatterie sowie ein Zerhacker zwischen Generator 3 und Verbraucher angeordnet.
Die Antriebseinheit 4 treibt weiterhin über eine Welle 5b einen Kompressor 2 an. Der Kompressor 2 ist vorzugsweise ein handelsüblicher Zellenver­ dichter. Es ist jedoch ebenfalls möglich, hierzu eine zweckmäßige Eigenkontruktion einzusetzen.
Der Kompressor 2 ist über einen Zugang 16 mit dem Druck-Wärmetauscherteil 17 verbunden. Über den Ansaug­ stutzen 1 saugt der Kompressor 2 Umgebungsluft an und komprimiert diese polytop auf das jeweilige Druckniveau im Druck-Wärmetauscher-System 9; 17.
Der polytropen Kompression im Kompressor 2 folgt die isochore Wärmezufuhr im Druck-Wärmetauscher-System 9; 17 und die isobare Arbeitsleitung in der Antriebseinheit 4.
Die entspannte Heißluft wird von der Antriebseinheit 4 über die Ableitung 6 und den Verteiler 8 in den Ver­ brennungsraum 11 eingegeben und zur Rekuperation als Verbrennungsluft genutzt. Der Lufteinlaß mit Drosselklappe 7 ist in der Anfeuerungsphase und zur Verbrennungssteuerung erforderlich. Der interne Ver­ brennungsraum 11 weist die Wärmenutzstellen 12 auf, welche gebildet werden durch entsprechende Form­ gebung des Druck-Wärmetauscherteils 9.
Im PV-Diagramm bewegt sich der isobare Zweig entlang der senkrechten P-Linie in Abhängigkeit der jeweiligen Wärmezufuhr. Kompressionsdruck und Arbeitsgasdruck ver­ halten sich proportional zur zugeführten Wärmemenge.

Claims (17)

1. System zur Wärmeenergie-Rückgewinnung und -Umwandlung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck-Wärmetauscher-System (9; 17), welches im Raum des Wärmeanfalls liegt und über einen Abgang (18) mit einer Antriebs­ einheit (4) in Verbindung steht, welche über eine Welle (5a) einen Generator (3) und über eine Welle (5b) einen Kompressor (2), welcher über einen Zugang (16) mit dem Druck-Wärme­ tauscher-System (9; 17) verbunden ist, antreibt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (13) des Raumes, in dem sich der Druck-Wärmetauscherteil (9) sowie der Druck-Wärmetauscherteil (17) befindet, derart dimensioniert ist, daß das Druck-Wärmetauscher­ system (9; 17) zur Umgebung ein nahezu adiabates System realisiert.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der interne Verbrennungsraum (11) Wärmenutzstellen (12) aufweist.
4. System nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmenutzstellen (12) durch entsprechende Formgebung des Druck-Wärme­ tauscherteils (9) gebildet werden.
5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (4) zur Rückführung der entspannten Heißluft und ihrer Nutzung als Verbrennungsluft über eine Ableitung (6) verfügt, welche über einen Verteiler (8) in den Verbrennungsraum (11) mündet.
6. System nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ableitung (6) zur Anfeuerung und zur Verbrennungssteuerung einen Luft­ einlaß mit Drosselklappe (7) aufweist.
7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (2) ein Zellenverdichter ist.
8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (2) eine spezifische Eigenkonstruktion ist.
9. System nach Anspruch 1, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kompressor (2) zur Frischluftansaugung ein Ansaugstutzen (1) angeordnet ist.
10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (3) ein Gleichstromgenerator ist.
11. System nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Generator (3) zur Erzeugung von Wechselstrom eine Pufferbatterie und ein Zerhacker nachgeordnet ist.
12. System nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebseinheit (4) ein im Umkehrbetrieb eingesetzter Zellenverdichter ist.
13. System nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (4) eine spezifische Eigenkonstruktion ist.
14. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbrennungsraum (11) mit festen und/oder flüssigen und/oder gas­ förmigen Brennstoffen beschickt werden kann.
15. System nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffe durch Abfallwärme ergänzt bzw. ersetzt werden können.
16. System nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck-Wärmetauscher­ teil (17) im Schornstein (14) angeordnet ist.
17. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmeenergie in mechanische und elektrische Energie umgewandelt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105715319A (zh) * 2014-12-02 2016-06-29 来安县新元机电设备设计有限公司 一种化工废热发电装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105715319A (zh) * 2014-12-02 2016-06-29 来安县新元机电设备设计有限公司 一种化工废热发电装置
CN105715319B (zh) * 2014-12-02 2017-02-08 来安县新元机电设备设计有限公司 一种化工废热发电装置

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