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1. Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von Energie und im Besonderen
auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie in
Verbindung mit der Produktion von Zement.
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2. Hintergrund der Erfindung
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In
jüngster
Zeit hat die Notwendigkeit zur Erzeugung von Elektrizität und Energie
aus lokal verfügbaren
Wärmequellen
größeres Interesse
gewonnen. Im Besonderen existiert solch eine Wärmequelle in Zementherstellungsfabriken,
siehe die Dokumente zum Stand der Technik
EP-A-0 775 677 und
DE-U-29608816 . Da die Umweltanforderungen,
denen solche Zementherstellungsfabriken entsprechen müssen, ziemlich
streng sein können,
erfordert die Erzeugung von Elektrizität und Energie durch Zement
produzierende Fabriken besondere Aufmerksamkeit.
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Es
ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes
Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie zur Verfügung zu
stellen, wobei die Nachteile, wie umrissen, vermindert oder im Wesentlichen überwunden
werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Verfahren zur Erzeugung von Energie entsprechend der vorliegenden
Erfindung umfasst die Schritte: Zuführen von Schlacke aus einer
Zementproduktionsvorrichtung in einen Rostkühler zum Abkühlen der
Schlacke; und Extrahieren von Heißluft aus dem Rostkühler und
Zuführen
von dieser in einen Filter, zum Beispiel einen elektrostatischen
Abscheider oder Beutelfilter. Wenn ein elektrostatischer Abscheider
für das
Extrahieren partikelförmiger
Materie aus der Heißluft
aus dem Rostkühler
verwendet wird, wird diese Heißluft
dem elektrostatischen Ab scheider zugeführt. Danach wird die gefilterte
Luft, die aus dem elektrostatischen Abscheider austritt, einem Luft zu
Wärme Wärmetauscher
mit Wärmeaustauschflüssigkeit
zugeführt,
der zum Beispiel thermisches Öl usw.
für das
Erwärmen
der Wärmeaustauschflüssigkeit
enthält.
Ein Arbeitsmedium wird mit Hilfe der Wärme in der erwärmten Wärmeaustauschflüssigkeit verdampft,
und verdampftes Arbeitsmedium und von Wärme abgereicherte Wärmeaustauschflüssigkeit werden
erzeugt. Die Wärme
in der von Wärme
abgereicherten Wärmeaustauschflüssigkeit
wird verwendet, um ein Arbeitsmedium vorzuwärmen, während das im Verdampfer erzeugte
verdampfte Arbeitsmedium einer Turbine zur Erzeugung von Energie
zugeführt
wird. Verdampftes Arbeitsmedium, das aus der Turbine austritt, wird
einem Kondensator für
das Arbeitsmedium zugeführt,
der das verdampfte Arbeitsmedium kondensiert, das aus der Turbine
austritt, und ein Kondensat des Arbeitsmediums erzeugt, das dem
Verdampfer zugeführt
wird. Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren das Zuführen des
verdampften Arbeitsmediums, das aus der Turbine austritt, in ein Wärmerückgewinnungssystem,
das das vom Kondensator für
das Arbeitsmedium zugeführtes
Kondensat vor dem Zuführen
des Kondensats des Arbeitsmediums in den Verdampfer des Arbeitsmediums
erwärmt.
Weiterhin wird das Kondensat des Arbeitsmediums vorzugsweise einem
Vorwärmer
zugeführt,
der das Kondensat des Arbeitsmediums vorwärmt und vorgewärmtes Arbeitsmedium
erzeugt, das dem Verdampfer zugeführt wird.
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Außerdem umfasst
die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie, umfassend:
einen Rostkühler
zur Kühlung
von Schlacke, die von einer Zementproduktionsvorrichtung zugeführt wird;
einen Filter, zum Beispiel einen elektrostatischer Abscheider oder
Beutelfilter, der partikelförmige
Materie aus Heißluft
extrahiert, die von dem Rostkühler
zugeführt
wird; und einen Luft zu Wärme Wärmetauscher
mit Austauschflüssigkeit,
der zum Beispiel thermisches Öl
usw. enthält,
das die Wärmeaustauschflüssigkeit
mit Wärme
aus der ge filterten Luft erwärmt,
die aus dem elektrostatischen Abscheider austritt, wenn solch ein
Abscheider verwendet wird. Außerdem
umfasst die Vorrichtung einen Verdampfer, der unter Verwendung von
Wärme in
der erwärmten
Wärmeaustauschflüssigkeit
ein Arbeitsmedium verdampft und verdampftes Arbeitsmedium und von
Wärme abgereicherte
Wärmeaustauschflüssigkeit
erzeugt. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Vorwärmer, der
Arbeitsmedium mit Hilfe von Wärme in
der von Wärme
abgereicherter Wärmeaustauschflüssigkeit
vorwärmt
und eine Turbine, die in dem Verdampfer erzeugtes verdampftes Arbeitsmedium empfängt und
Energie erzeugt. Die Vorrichtung stellt auch einen Kondensator für das Arbeitsmedium
zur Verfügung,
der verdampftes Arbeitsmedium empfängt, das aus der Turbine austritt,
und das verdampfte Arbeitsmedium kondensiert, das aus der Turbine austritt,
und ein Kondensat des Arbeitsmediums erzeugt, das dem Verdampfer
zugeführt
wird. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung außerdem ein Wärmerückgewinnungssystem,
das vom Kondensator für das
Arbeitsmedium zugeführtes
Kondensat des Arbeitsmediums mit Wärme vom verdampften Arbeitsmedium
erwärmt,
das vor dem Zuführen
des Kondensats des Arbeitsmediums in den Verdampfer aus der Turbine
austritt. Außerdem
umfasst die Vorrichtung vorzugsweise einen separaten Vorwärmer, der
das Kondensat des Arbeitsmediums vorwärmt und vorgewärmtes Arbeitsmedium
erzeugt, das dem Verdampfer zugeführt wird. In der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das Arbeitsmedium ein organisches
Arbeitsmedium. Am meisten bevorzugt umfasst das organische Arbeitsmedium
Pentan.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden auf dem Weg des Beispiels und
mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben, wobei:
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1 ein
Blockdiagramm der Vorrichtung zur Erzeugung von Energie entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist; und
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2 ein
Blockdiagramm der Vorrichtung zur Erzeugung von Energie entsprechend
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2A ein
Blockdiagramm einer weiteren Vorrichtung zur Erzeugung von Energie
entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
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2B ein
Blockdiagramm einer noch weiteren Vorrichtung zur Erzeugung von
Energie entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
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2C ein
Blockdiagramm einer zusätzlichen
Vorrichtung zur Erzeugung von Energie entsprechend der vorliegenden
Erfindung ist;
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2D ein
Blockdiagramm noch einer zusätzlichen
Vorrichtung zur Erzeugung von Energie entsprechend der vorliegenden
Erfindung ist;
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3 ein
Blockdiagramm von sogar noch einer weiteren Vorrichtung zur Erzeugung
von Energie entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
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3A ein
Blockdiagramm eines Wärmetauschers
zu Verwendung in Verbindung mit der mit Bezug auf 3 beschriebenen
Vorrichtung ist; und
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3B ein
Blockdiagramm eines weiteren Wärmetauschers
zur Verwendung in Verbindung mit der mit Bezug auf 3 beschriebenen
Vorrichtung ist.
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Gleiche
Bezugszeichen und Kennzeichnungen in den verschiedenen Figuren beziehen
sich auf gleiche Elemente.
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Detaillierte Beschreibung
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Sich
jetzt auf 1 beziehend, bezeichnet das
Bezugszeichen 10 eine Ausführungsform der Vorrichtung
zur Erzeugung von Energie entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Zusammen mit der Vorrichtung zur Erzeugung von Energie gezeigt wird
Zementschlacke 12, die zum Abkühlen der Schlacke dem Rostkühler 14 zugeführt wird.
Heißluft vom
Rostkühler 14 wird
dem elektrostatischen Abscheider 16 zum Extrahieren partikelförmiger Materie aus
der Heißluft
zugeführt.
Gefilterte Luft, die aus dem elektrostatischen Abscheider 16 austritt,
wird dem Wärmetauscher
mit Luft zu Wärme Übertragungsflüssigkeit
zugeführt,
zum Beispiel dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 18,
der thermisches Öl
usw. zur Übertragung
der Wärme
aus der Heißluft
auf darin enthaltenes thermisches Öl enthält. Von Wärme abgereicherte Heißluft wird
aus dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 18 extrahiert,
während
das in dem Wärmetauscher 18 erzeugte
erwärmte
thermische Öl
vorzugsweise dem Verdampfer 20 zugeführt wird, um darin vorhandenes
Arbeitsmedium zu verdampfen. Das von Wärme abgereicherte thermische Öl, das aus
dem Verdampfer 20 austritt, wird dem Vorwärmer 22 zur
Erzeugung von vorgewärmtem
Arbeitsmedium zugeführt.
Weiteres von Wärme
abgereichertes thermisches Öl,
das aus dem Vorwärmer 22 austritt, wird
dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 18 zur
Erwärmung
zugeführt.
Verdampftes Arbeitsmedium wird aus dem Verdampfer 22 in
die Turbine 24 zugeführt zur
Ausdehnung und zur Erzeugung von Energie, so dass der elektrische
Generator 26 vorzugsweise angetrieben wird, um Elektrizität zu erzeugen.
Ausgedehntes verdampftes Arbeitsmedium strömt aus der Turbine 24 aus
und wird dem Kondensator 28 zur Erzeugung von Kondensat
des Arbeitsmediums zugeführt,
das unter Verwendung der Pumpe 32 dem Vorwärmer 20 zugeführt wird.
Vorzugsweise wird jedoch, bevor ausgedehntes Arbeitsmedium dem Kondensator 28 zugeführt wird,
das ausgedehnte Arbeitsmedium zu allererst dem Wärmerückgewinnungssystem 30 zugeführt, um
Wärme aus
dem ausgedehnten Arbeitsmedium zu extrahieren, und das von Wärme abgereicherte
erzeugte ausgedehnte Arbeitsmedium wird dem Kondensator 28 zugeführt. Die
vom ausgedehnten Arbeitsmedium im Wärmerückgewinnungssystem 30 extrahierte
Wärme wird
extrahiert aus von dem Kondensator 28 zugeführtem Kondensat
des Arbeitsmediums, so dass dem Vorwärmer 20 erwärmtes Kondensat
des Arbeitsmediums zugeführt wird.
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Wenn
ein elektrostatischer Abscheider, wie zum Beispiel der elektrostatische
Abscheider 16 verwendet wird, können Temperaturen von bis zu
400° C im
elektrostatischen Abscheider vorhanden sein.
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In
einer Alternative kann der Luft zu Öl Wärmetauscher 18 vor
dem elektrostatischen Abscheider 1 angeordnet werden. Hier
wird ein vor dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 19 angeordneter
Partikelextraktor verwendet, wie zum Beispiel ein Zyklonseparator usw.,
der partikelförmige
Materie extrahiert, bevor die heißen Gase, die aus dem Rostkühler 14 austreten, dem
Luft zu Öl
Wärmetauscher 18 zugeführt werden. In
diesem Fall kann die Größe des elektrostatischen Abscheiders 16,
der die von Wärme
abgereicherte Heißluft
des Luft zu Öl
Wärmetauschers 19 empfängt, reduziert
werden.
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Sich
jetzt auf 2 beziehend, bezeichnet das
Bezugszeichen 200 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung
zur Erzeugung von Energie entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Gezeigt wird zusammen mit der Vorrichtung zur Erzeugung von Energie
die Zementschlacke 212, die dem Rostkühler 214 zum Abkühlen der
Schlacke zugeführt
wird. Heißluft
vom Rostkühler 214 wird
dem Luft zu Luft Wärmetauscher 217 zugeführt, um
Wärme der
Heißluft,
die aus dem Rostkühler 214 austritt,
auf weitere Luft zu übertragen
und von Wärme
abgereicherte Heißluft
zu erzeugen, die dem Beutelfilter 216 zugeführt wird.
In diesem Fall wird der Luft zu Luft Wärmetauscher 217 als
ein Backup-System
verwendet. Unter üblichen
Betriebsbedingungen wird Heißluft,
die aus dem Rostkühler 214 austritt,
dem Wärmetau scher
mit Luft zu Wärme Übertragungsflüssigkeit
zugeführt,
zum Beispiel dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 218,
der thermisches Öl
usw. enthält,
um Wärme
aus der Heißluft
auf darin enthaltenes thermisches Öl zu übertragen. Ein vor dem Luft
zu Öl Wärmetauscher 218 angeordneter
Partikelextraktor, wie zum Beispiel ein Zyklonseparator usw., der
partikelförmige
Materie extrahiert, wird verwendet, bevor die heißen Gase, die
aus dem Rostkühler 214 austreten,
dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 218 zugeführt werden.
Weitere von Wärme
abgereicherte Heißluft
wird aus dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 218 extrahiert,
während
das erwärmte,
im Wärmetauscher 213 erzeugte
thermische Öl,
vorzugsweise dem Verdampfer 220 zugeführt wird, um darin enthaltenes
Arbeitsmedium zu verdampfen. Die weitere von Wärme abgereicherte Heißluft, die
aus dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 218 austritt,
wird direkt dem Beutelfilter 216 zugeführt, um partikelförmiger Materie
daraus zu extrahieren. Von Wärme
abgereichertes thermisches Öl,
das aus dem Verdampfer 220 austritt, wird dem Vorwärmer 222 zur Erzeugung
von vorgewärmtem
Arbeitsmedium zugeführt.
Weiteres von Wärme
abgereichertes thermisches Öl,
das aus dem Vorwärmer 222 austritt,
wird zur Erwärmung
dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 218 zugeführt. Verdampftes
Arbeitsmedium wird vom Verdampfer 222 der Turbine 224 zur
Ausdehnung und Erzeugung von Energie zugeführt, so dass der elektrische
Generator 226 vorzugsweise angetrieben wird, um Elektrizität zu erzeugen.
Ausgedehntes verdampftes Arbeitsmedium strömt aus der Turbine 224 aus
und wird dem Kondensator 228 zur Erzeugung des Kondensats
des Arbeitsmediums zugeführt,
das mit Hilfe der Pumpe 232 dem Vorwärmer 220 zugeführt wird.
Vorzugsweise wird jedoch, bevor das ausgedehnte verdampfte Arbeitsmedium
dem Kondensator 228 zugeführt wird, das ausgedehnte verdampfte
Arbeitsmedium zu allererst dem Wärmerückgewinnungssystem 230 zugeführt, um
Wärme aus
dem ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium zu extrahieren und das
erzeugte, von Wärme
abgereicherte ausgedehnte Arbeitsmedium wird dem Kondensator 228 zugeführt. Die
aus dem ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium im Wärme rückgewinnungssystem 230 extrahierte
Wärme wird
extrahiert durch das von dem Kondensator 228 zugeführte Kondensat
des Arbeitsmediums, so dass dem Vorwärmer 220 erwärmtes Kondensat
des Arbeitsmediums zugeführt
wird.
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Wenn
ein Beutelfilter wie Beutelfilter 216 verwendet wird, können Temperaturen
von 120° C
(bis zu 200° C)
im Beutelfilter auftreten.
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Sich
jetzt 2A zuwendend, bezeichnet das
Bezugszeichen 200A eine weitere Vorrichtung zur Erzeugung
von Energie entsprechend der vorliegenden Erfindung. Gezeigt wird,
zusammen mit der Vorrichtung zur Erzeugung von Energie, Zementschlacke 212,
die dem Rostkühler 214 zum
Abkühlen der
Schlacke zugeführt
wird. Heißluft
vom Rostkühler 214 wird
dem Luft zu Luft Wärmetauscher 217A zugeführt, um
Wärme aus
Heißluft,
die aus dem Rostkühler 214 austritt,
auf weitere Luft zu übertragen
und von Wärme
abgereicherte Heißluft
zu erzeugen, die dem Beutelfilter 216A zugeführt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform
wird der Luft zu Luft Wärmetauscher 217A in
dem Wärmeübertragungssystem
zur Erzeugung von Energie verwendet. Deshalb wird die weitere Luft,
die verwendet wird, um die Heißluft
abzukühlen,
die aus dem Rostkühler 214 austritt,
unter üblichen
Betriebsbedingungen über
die Leitung 213A in den Luft zu Wärme Wärmetauscher mit Austauschflüssigkeit
zugeführt,
zum Beispiel den Luft zu Öl
Wärmetauscher 218A,
der thermisches Öl usw.
enthält,
um Wärme
aus der Heißluft
auf darin enthaltenes thermisches Öl zu übertragen. Von Wärme abgereicherte
erwärmte
Luft wird über
die Leitung 215A aus dem Luft zu Öl Wärmetauscher 218A extrahiert
und dem Luft zu Luft Wärmetauscher 217A zugeführt, während das
in dem Wärmetauscher 218A erzeugte
erwärmte
thermische Öl
vorzugsweise dem Verdampfer 222A zugeführt wird, um darin enthaltenes
Arbeitsmedium zu verdampfen. Von Wärme abgereichertes thermisches Öl, das aus
dem Verdampfer 222A austritt, wird vorzugsweise dem Vorwärmer 220A zuge führt, um
vorgewärmtes
Arbeitsmedium zu erzeugen. Weiteres von Wärme abgereichertes thermisches Öl, das aus
dem Vorwärmer 220A austritt,
wird dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 218A zur
Erwärmung
zugeführt.
Verdampftes Arbeitsmedium wird zur Ausdehnung und zur Erzeugung
von Energie vom Verdampfer 222A in die Turbine 224 zugeführt, so
dass der elektrische Generator 226 vorzugsweise angetrieben
wird, um Elektrizität zu
erzeugen.
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Ausgedehntes
verdampftes Arbeitsmedium tritt aus der Turbine 224 aus
und wird dem Kondensator 228 zur Erzeugung des Kondensats
des Arbeitsmediums zugeführt,
das unter Verwendung der Pumpe 232 dem Vorwärmer 220A zugeführt wird. Vorzugsweise
wird jedoch, bevor das ausgedehnte verdampfte Arbeitsmedium dem
Kondensator 228 zugeführt
wird, das ausgedehnte verdampfte Arbeitsmedium zu allererst dem
Wärmerückgewinnungssystem 230 zugeführt, um
Wärme aus
dem ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium zu extrahieren, und das
erzeugte, von Wärme
abgereicherte ausdehnte Arbeitsmedium wird dem Kondensator 228 zugeführt. Die
aus dem ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium im Wärmerückgewinnungssystem 230 extrahierte
Wärme wird
extrahiert durch das durch den Kondensator 228 zugeführte Kondensat
des Arbeitsmediums, so dass dem Vorwärmer 220 erwärmtes Kondensat
des Arbeitsmediums zugeführt
wird.
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In 2B bezeichnet
das Bezugszeichen 200B eine zusätzliche Vorrichtung zur Erzeugung von
Energie entsprechend der vorliegenden Erfindung. Gezeigt wird zusammen
mit der Vorrichtung zur Erzeugung von Energie die Zementschlacke 212, die
dem Rostkühler 214 zum
Abkühlen
der Schlacke zugeführt
wird. Heißluft
aus dem Rostkühler 214 wird dem
Luft zu Luft Wärmetauscher 217B zugeführt zur Übertragung
von Wärme
aus Heißluft,
die aus dem Rostkühler 214 austritt,
auf weitere Luft, die dem Luft zu Luft Wärmetauscher 217B durch
den Lufteinlass 211B zugeführt wird und zur Erzeugung
von Wärme abgereicherter
Heißluft,
die dem Beutelfilter 216B zugeführt wird. In der vorlie genden
Ausführungsform wird
der Luft zu Luft Wärmetauscher 217B im
Wärmeübertragungssystem
zur Erzeugung von Energie verwendet. Daher wird unter üblichen
Betriebsbedingungen die weitere Luft, die verwendet wird, um die Heißluft abzukühlen, die
aus dem Rostkühler 214 austritt, über die
Leitung 213B dem Luft zu Wärme Wärmetauscher mit Austauschflüssigkeit,
zum Beispiel dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 218B zugeführt, der
thermisches Öl
usw. enthält,
um Wärme
aus der Heißluft
auf darin enthaltenes thermisches Öl zu übertragen. Von Wärme abgereicherte
erwärmte
Luft wird über
die Leitung 213B aus dem Luft zu Öl Wärmetauscher 218B extrahiert
und der Umgebungsluft über
diesen Heißluftauslass
zugeführt,
während
das in dem Wärmetauscher 218B erzeugte
erwärmte thermische Öl vorzugsweise
dem Verdampfer 222B zum Verdampfen des darin enthaltenen
Arbeitsmediums zugeführt
wird. Von Wärme
abgereichertes thermisches Öl,
das aus dem Verdampfer 222B austritt, wird zur Erzeugung
des vorgewärmten
Arbeitsmediums vorzugsweise dem Vorwärmer 220B zugeführt. Weiteres
von Wärme
abgereichertes thermisches Öl, das
aus dem Vorwärmer 20 austritt,
wird dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 218B zur
Erwärmung
zugeführt. Verdampftes
Arbeitsmedium wird der Turbine 224 von dem Verdampfer 222B zur
Ausdehnung und zur Erzeugung von Energie zugeführt, so dass der elektrische
Generator 226 vorzugsweise angetrieben wird, um Elektrizität zu erzeugen.
Ausgedehntes verdampftes Arbeitsmedium tritt aus der Turbine 224 aus
und wird dem Kondensator 228 zur Erzeugung von Kondensat
des Arbeitsmediums zugeführt,
das mit Hilfe der Pumpe 232 dem Vorwärmer 220 zugeführt wird.
Vorzugsweise wird jedoch, bevor ausgedehntes verdampftes Arbeitsmedium
dem Kondensator 228 zugeführt wird, das ausgedehnte verdampfte
Arbeitsmedium zu allererst dem Wärmerückgewinnungssystem 230 zum
Extrahieren der Wärme
aus dem ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium zugeführt, und
das erzeugte, von Wärme
abgereicherte ausgedehnte Arbeitsmedium wird dem Kondensator 228 zugeführt. Die
vom ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium in dem Wärmerückgewinnungssystem 230 extrahierte
Wärme wird
extrahiert durch das von dem Kondensator 228 zugeführte Kondensat
des Arbeitsmediums, so dass dem Vorwärmer 220B erwärmtes Kondensat
des Arbeitsmediums zugeführt
wird.
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Das
Bezugszeichen 200C in 2C bezeichnet
noch eine weitere Vorrichtung zur Erzeugung von Energie entsprechend
der vorliegenden Erfindung. Gezeigt wird, zusammen mit der Vorrichtung zur
Erzeugung von Energie, die Zementschlacke 212, die dem
Rostkühler 214 zum
Abkühlen
der Schlacke zugeführt
wird. Heißluft
aus dem Rostkühler 214 wird
dem Luft zu Luft Wärmetauscher 217C zugeführt zum Übertragen
der Wärme
aus der Heißluft,
die aus dem Rostkühler 214 austritt,
auf weitere Luft, die durch die Leitung 211C dem Luft zu
Luft Wärmetauscher 217C zugeführt wird
und zur Erzeugung von Wärme
abgereicherter Heißluft,
die dem Beutelfilter 216C zugeführt wird. In der vorliegenden Ausführungsform
wird der Luft zu Luft Wärmetauscher 217C in
der Wärmeaustauschanordnung
verwendet, um Energie zu erzeugen. Daher wird unter üblichen
Betriebsbedingungen die weitere Luft, die verwendet wird, um die
Heißluft
abzukühlen,
die aus dem Rostkühler 214 austritt,
vorzugsweise über
die Leitung 213C und den Ventilator 219C dem Verdampfer 222C zugeführt, um
darin enthaltenes Arbeitsmedium zu verdampfen ohne die Verwendung von
einem Luft zu Wärmetauscher
mit Obertragungsflüssigkeit,
der zum Beispiel thermisches Öl
usw. enthält.
Von Wärme
abgereicherte erwärmte
Luft, die aus dem Verdampfer 222C austritt, wird zur Erzeugung
von vorgewärmtem
Arbeitsmedium vorzugsweise dem Vorwärmer 220C zugeführt. Weitere
von Wärme
abgereicherte erwärmte
Luft, die aus dem Vorwärmer 220C austritt,
wird dem Luft zu Luft Wärmetauscher 217C zur
Erwärmung
zugeführt.
Verdampftes Arbeitsmedium wird der Turbine 224 aus dem
Verdampfer 222C zur Ausdehnung und zur Erzeugung von Energie
zugeführt,
so dass der elektrische Generator 226 vorzugsweise angetrieben
wird, um Elektrizität
zu erzeugen. Ausgedehntes verdampftes Arbeitsmedium strömt aus der
Turbine 224 aus und wird dem Kondensator 228 zur
Erzeugung von Kondensat des Arbeitsmediums zugeführt, das mit Hilfe der Pumpe 232 dem
Vorwärmer 220C zugeführt wird.
Vorzugsweise wird jedoch, bevor ausgedehntes verdampftes Arbeitsmedium
dem Kondensator 228 zugeführt wird, das ausgedehnte verdampfte
Arbeitsmedium zu allererst dem Wärmerückgewinnungssystem 230 zugeführt, um
Wärme aus
dem ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium zu extrahieren und das
von Wärme
abgereicherte erzeugte ausgedehnte Arbeitsmedium wird dem Kondensator 228 zugeführt. Die
vom ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium im Wärmerückgewinnungssystem 230 extrahierte
Wärme wird
extrahiert durch Kondensat des Arbeitsmediums, das vom Kondensator 228 zugeführt wird,
so dass dem Vorwärmer 220C erwärmtes Kondensat
des Arbeitsmediums zugeführt
wird.
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Sich
jetzt 2D zuwendend, bezeichnet das
Bezugszeichen 200D eine noch weitere Vorrichtung zur Erzeugung
von Energie entsprechend der vorliegenden Erfindung. Gezeigt wird,
zusammen mit der Vorrichtung zur Erzeugung von Energie, Zementschlacke 212,
die dem Rostkühler 214 zugeführt wird,
um die Schlacke abzukühlen.
Heißluft
aus dem Rostkühler 214 wird
dem Luft zu Luft Wärmetauscher 217D zugeführt, um
Wärme aus
Heißluft,
die aus dem Rostkühler 214 austritt,
auf weitere Luft zu übertragen,
die über
die Leitung 211D und den Ventilator 219D dem Luft
zu Luft Wärmetauscher 217D zugeführt wird,
und um von Wärme
abgereicherte Heißluft zu
erzeugen, die dem Beutelfilter 216D zugeführt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform
wird der Luft zu Luft Wärmetauscher 217D in
der Wärmetauscheranordnung
verwendet, um Energie zu erzeugen. Daher wird unter üblichen
Betriebsbedingungen die weitere Luft, die verwendet wird, um die
Heißluft abzukühlen, die
aus dem Rostkühler 214 austritt,
vorzugsweise über
die Leitung 213D dem Verdampfer 222D zugeführt, um
darin enthaltenes Arbeitsmedium ohne die Verwendung eines Luft zu
Wärme Wärmetauschers
mit Übertragungsflüssigkeit,
der zum Beispiel thermisches Öl
usw. enthält,
zu verdampfen. Von Wärme
abgereicherte erwärmte
Luft, die aus dem Verdampfer 220 austritt, wird dem Vorwärmer 220D vorzugsweise
zur Erzeugung des vorgewärmten
Arbeitsmediums zugeführt.
Weitere von Wärme abgereicherte
erwärmte
Luft, die aus dem Vorwärmer 220D austritt,
wir über
die Leitung 215D der Umgebungsluft zugeführt. Verdampftes
Arbeitsmedium wird der Turbine 224 vom Verdampfer 222D zu
Ausdehnung und zur Erzeugung von Energie zugeführt, so dass der elektrische
Generator 226 vorzugsweise angetrieben wird, um Elektrizität zu erzeugen.
Ausgedehntes verdampftes Arbeitsmedium strömt aus der Turbine 224 aus
und wird dem Kondensator 228 zur Erzeugung von Kondensat
des Arbeitsmediums zugeführt,
das mit Hilfe der Pumpe 232 dem Vorwärmer 220D zugeführt wird.
Vorzugsweise wird jedoch, bevor das ausgedehnte verdampfte Arbeitsmedium dem
Kondensator 228 zugeführt
wird, das ausgedehnte verdampfte Arbeitsmedium zu allererst dem Wärmerückgewinnungssystem 230 zugeführt, um Wärme aus
dem ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium zu extrahieren, und das
erzeugte, von Wärme
abgereicherte ausgedehnte Arbeitsmedium wird dem Kondensator 228 zugeführt. Die
im Wärmerückgewinnungssystem 230 vom
ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium extrahierte Wärme wird durch
das aus dem Kondensator 228 zugeführte Kondensat des Arbeitsmediums
extrahiert, so dass dem Vorwärmer 220D erwärmtes Kondensat
des Arbeitsmediums zugeführt
wird.
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Eine
weitere Vorrichtung zur Erzeugung von Energie entsprechend der vorliegenden
Erfindung, bezeichnet mit 300, wird mit Bezug auf 3 beschrieben.
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Gezeigt
wird, zusammen mit der Vorrichtung zur Erzeugung von Energie, Zementschlacke 312, die
dem Rostkühler 314 zugeführt wird,
um die Schlacke abzukühlen.
Heißluft
aus dem Rostkühler 314 wird
dem Luft zu Wärme
Wärmetauscher 317,
der thermisches Öl
usw. enthält,
zugeführt,
um Wärme aus
der Heißluft,
die aus dem Rostkühler 314 austritt, auf
darin enthaltenes Öl
zu übertragen
und um von Wärme
abgereichert Heißluft
zu erzeugen, die dem Beutelfilter 316 zugeführt wird.
Vorzugsweise wird ein vor dem Luft zu Öl Wärmetauscher 317 angeordneter
Partikelextraktor, wie ein zum Beispiel ein Zyklonseparator usw.
verwendet, der partikelförmige Materie
extrahiert, bevor die heißen
Gase, die aus dem Rostkühler 314 austreten,
dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 317 zugeführt werden.
Daher wird unter üblichen
Betriebsbedingungen das in dem Wärmetauscher 317 erzeugte
erwärmte
thermische Öl
vorzugsweise lediglich dem Verdampfer 322 zum Verdampfen
des darin enthaltenen Arbeitsmediums zugeführt. Von Wärme abgereichertes thermisches Öl, das aus
dem Verdampfer 322 austritt, wird zur Erzeugung des vorgewärmten Arbeitsmediums
vorzugsweise dem Vorwärmer 320 zugeführt. Weiteres
von Wärme
abgereichertes thermisches Öl,
das aus dem Vorwärmer 320 austritt,
wird dem Luft zu Öl
Wärmetauscher 317 zur
Erwärmung
zugeführt.
Verdampftes Arbeitsmedium wird der Turbine 324 vom Verdampfer 322 zur
Ausdehnung und zur Erzeugung von Energie zugeführt, so dass der elektrische
Generator 326 vorzugsweise angetrieben wird, um Elektrizität zu erzeugen.
Ausgedehntes verdampftes Arbeitsmedium strömt aus der Turbine 324 aus
und wird dem Kondensator 329 zur Erzeugung von Kondensat
des Arbeitsmediums zugeführt,
das mit Hilfe der Pumpe 332 dem Vorwärmer 320 zugeführt wird.
Vorzugsweise wird jedoch, bevor ausgedehntes verdampftes Arbeitsmedium
dem Kondensator 328 zugeführt wird, das ausgedehnte verdampfte
Arbeitsmedium zu allererst dem Wärmerückgewinnungssystem 330 zum Extrahieren
der Wärme
aus dem ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium zugeführt, und
das erzeugte, von Wärme
abgereicherte ausgedehnte Arbeitsmedium wird dem Kondensator 328 zugeführt. Die aus
dem ausgedehnten verdampften Arbeitsmedium im Wärmerückgewinnungssystem 330 extrahierte Wärme wird
extrahiert durch das Kondensat des Arbeitsmediums, das aus dem Kondensator 328 zugeführt wird,
so dass dem Vorwärmer 320 geheiztes Kondensat
des Arbeitsmediums zugeführt
wird.
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In
dieser Ausführungsform
kann der Luft zu Öl
Wärmetauscher 317 vorzugsweise
die Form eines mit Bezug auf 3A beschriebenen
und darin mit 300A bezeichneten Gegenstromwärmetauschers
annehmen. Wie in 3A gezeigt, kann der Wärmetauscher 300A die
Form von einem Wärmetauscher
mit einer Ummantelung und einem Rohr annehmen, wobei Heißluft, die
aus dem Rostkühler 314 austritt
und über
die Leitung 311 in den Wärmetauscher eintritt (siehe 3,
den Wärmetauscher
bezeichnet mit 317 in 3), durch
die Ummantelung 350 und Durchgangsbohrungen 352 fließt. Andererseits
fließt das
thermische Öl
in den Rohren 354 des Wärmetauschers
mit einer Ummantelung und einem Rohr 300A vorzugsweise
in einer Richtung entgegen der Richtung des Flusses der Heißluft, die
in den Durchgangsbohrungen 352 fließt. Auf solch eine Weise wird
die Wärmeübertragung
verbessert. Außerdem werden
der Ventilator 356 und die Lüftungsgitter 358 zur
Verfügung
gestellt, um den Wärmetauscher
mit Luft zum Abkühlen
der Rohre zu versorgen, wenn aus irgendeinem Grund der Fluss des
thermischen Öls
gestoppt wird.
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Eine
andere Form eines Gegenstromwärmetauschers
wird in 3B, bezeichnet mit 300B,
gezeigt. In diesem Wärmetauscher
fließt
das thermische Öl
in der inneren Ummantelung 352B, während die Heißluft, die
Partikel enthält,
in der äußeren Ummantelung 354B fließt. Auf
solch eine Weise kann die Heißluft
wirksamer von der durch den Ventilator 356 über die
Lüftungsgitter 359 zugeführten Luft
abgekühlt
werden, wenn das thermische Öl
nicht nachfolgt.
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Vorzugsweise
umfasst das Arbeitsmedium in allen Ausführungsformen ein organisches
Arbeitsmedium. Am meisten bevorzugt umfasst das organische Arbeitsmedium
Pentan, entweder n-Pentan oder ISO-Pentan.
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Während sich
die vorliegende Beschreibung ausdrücklich auf thermisches Öl bezieht
als die in dem Luft zu Wärme
Wärmetauscher
mit Wärmeaustauschflüssigkeit
verwendete Wärmeaustausch flüssigkeit,
kann die vorliegende Erfindung statt dem thermischen Öl unter
Druck stehendes Wasser in einem unter Druck stehenden Wasserkreislauf
verwenden. Alternativ kann Dampf usw. statt dem thermischen Öl verwendet
werden.
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Weiterhin
muss darauf hingewiesen werden, dass die mit Bezug auf die 2A und 2B beschrieben
Ausführungsformen
kombiniert werden können.
In solch einem Fall können
Umschalter in der Leitung 215A gemäß 2A installiert
werden an den zwei Positionen, die mit den in dieser Leitung vorhandenen
Kreisen gekennzeichnet sind, so dass der Umschalter an der unteren
Position in der Figur es ermöglichen
kann, dass dieser Punkt als ein Lufteinlass arbeitet, während der
in der oberen Position in der Figur angeordnete Umschalter es ermöglichen kann,
dass dieser Punkt als ein Luftauslass arbeiten kann. Alternativ
dazu kann eine Leitung zwischen dem Auslass für die erwärmte Luft am Ausgang von Leitung 215B und
dem Lufteinlass zu dem Luft zu Luft Wärmetauscher 217B,
in 2B mit Kreisen gekennzeichnet zu ersehen, hinzugefügt werden,
so dass diese Ausführungsform
auf dieselbe Weise arbeiten kann, wie die mit Bezug auf 2A beschriebene
Ausführungsform.
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Während sich
die vorliegende Erfindung, wie beschrieben, auf die Erzeugung von
Energie aus Wärme
bezieht, die verwendet wird, um einen Rostkühler mit Zementschlacke abzukühlen, kann
die vorliegende Erfindung außerdem
auch verwendet werden, um Wärme
zu verwenden, die bei der Herstellung oder der Verarbeitung von
Glas vorhanden ist.
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Außerdem sollte
beachtet werden, dass sich Zuführungsmittel
oder Leitungen, die in dieser Beschreibung erwähnt werden, auf geeignete Leitungsrohre
usw. beziehen.
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Weiterhin
sollte darauf hingewiesen werden, dass die vorliegende Erfindung
auch das Verfahren dafür
umfasst, die offen barte Vorrichtung mit Bezug auf die oben beschriebenen
Figuren zu betreiben.
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Es
wird angenommen, dass die Vorteile und die verbesserten Ergebnisse,
die durch das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt
werden, aus der vorhergehenden Beschreibung der Erfindung offensichtlich
sind. Verschiedene Änderungen
und Modifikationen können durchgeführt werden,
ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie diese in den
Ansprüchen,
die folgen, beschrieben ist.