DK200801354A

DK200801354A - Stor turboladet dieselmotor med energigenvindingsindretning

Info

Publication number: DK200801354A
Application number: DK200801354A
Authority: DK
Inventors: Kjemtrup Niels
Original assignee: Man Diesel As
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2008-09-29
Also published as: KR20080113402A; KR101238728B1; CN101415908B; CN101415908A; JP2009532614A; WO2007115579A2; JP4709923B2; DK178133B1; WO2007115579A3

Claims

Stor turboladet dieselmotor, der indeholder: en flerhed af cylindre, der hver især er forbundet med en udstødningsgasmodtager via hver deres manifoldrør, en første udstødningsgasledning set i strømmens retning til at lede udstødningsgasserne fra udstødningsgasmodtageren til indløbet på turboladerens turbine, en anden udstødningsgasledning set i strømmens retning til at lede udstødningsgasserne fra udløbet på turboladerens turbine ud i atmosfæren, en eller flere kedler, der opvarmes med udstødningsgas, eller varmevekslere til genvinding af varmeenergi fra udstødningsgasserne, kendetegnet ved, at i det mindste en af kedlerne eller varmevekslerne er placeret inden i udstødningsgasmodtageren. Motor ifølge krav 1, som desuden indeholder en forvarmningskedel på lavtrykssiden af turboladeren, og ved hvilken kedlen, der er placeret inden i udstødningsgasmodtageren, anvendes til at overhede damp, der produceres af kedlen ved lavtrykssiden af turboladeren. Motor ifølge krav 1 eller 2, som desuden indeholder en dampturbine, der drives med damp, der produceres af kedlen eller kedlerne. Motor ifølge krav 3, ved hvilken kraftturbinen driver en elektrisk generator. Motor ifølge et af kravene 1 til 4, ved hvilken udstødningsgasmodtageren indeholder en flerhed af kedler. Motor ifølge krav 5, ved hvilken denne flerhed af kedler danner et system, som producerer overhedet damp med flere danptrin, og som indeholder forvarmnings- og overhedningskedler. Motor ifølge krav 1, ved hvilken udstødningsgasmodtageren på tværs er inddelt i en udstødningsgassamlekanal og en varmevekslingskanal. Motor ifølge krav 7, ved hvilken varmevekslingskanalen har et i det væsentlige ringformet tværsnit, i hvilket i det væsentlige ringsegmentformede kedelafsnit optages. Stor turboladet dieselmotor, der indeholder: en turbolader med en turbine, som drives med udstødningsgas, og som er forbundet med en ladeluftkompressor, en første kedel, som opvarmes med udstødningsgas, på højtrykssiden af turboladeren, en kraftturbine, der drives med en del af udstødningsgasserne, der forgrenes fra højtrykssiden af turboladeren. Motor ifølge krav 9, der desuden indeholder en anden kedel, der opvarmes med udstødningsgas, på lavtrykssiden af turboladeren. Motor ifølge krav 9 eller 10, ved hvilken den første kedel gennemstrømmes af alle udstødningsgasserne, og udstødningsgasdelen til kraftturbinen forgrenes efter den første kedel, der opvarmes med udstødningsgas, set i strømmens retning. Motor ifølge krav 10 eller 11, ved hvilken den første kedel kun gennemstrømmes af den forgrenede del af udstødningsgasserne. Motor ifølge et af kravene 9 til 12, ved hvilken udstødningsgasserne, der forlader kraftturbinen, føres tilbage til udstødningsgassens hovedstrøm ved lavtrykssiden af turboladeren. Motor ifølge et af kravene 9 til 13, ved hvilken kraftturbinen driver en elektrisk generator. Motor ifølge et af kravene 9 til 14, ved hvilken den anden kedel, der drives med udstødningsgas, virker som en forvarmningskedel, og ved hvilken den første kedel, der opvarmes med udstødningsgas, anvendes til at overhede damp, der produceres af den anden kedel, der opvarmes med udstødningsgas. Motor ifølge krav 15, der desuden indeholder en dampturbine, der drives med overhedet damp, der produceres af den første og den anden kedel, der opvarmes med udstødningsgas. Motor ifølge krav 15, hvor denne motor drives til at genvinde en betydelig mængde af energi i den første udstødningsgaskedel til at opnå meget overhedet damp og i den forbindelse forbedre effektiviteten af dampturbinen. Motor ifølge et af kravene 9 til 17, ved hvilken skylleluften befugtes og afkøles til en forholdsvis høj temperatur, således at skylleluft, der når ind i cylindrene, har et højt absolut vanddampindhold, hvorved energiindholdet i udstødningsgasserne øges til en efterfølgende genvinding i kedlen og/eller kraftturbinen. Motor ifølge et af kravene 9 til 18, hvor denne motor indeholder en flerhed af cylindre, der hver især er forbundet med en udstødningsgasmodtager via hver deres manifoldrør, og ved hvilken den første kedel, der opvarmes med udstødningsgas, og/eller den anden kedel, der opvarmes med udstødningsgas, er placeret inden i udstødningsgasmodtageren. Motor ifølge et af kravene 9 til 19, ved hvilken kølekapaciteten af den første og/eller den anden kedel vælges således, at udstødningsgastemperaturen bliver lavere end omgivelsestemperaturen. Motor ifølge et af kravene 9 til 20, ved hvilken en del af udstødningsgasstrømmen recirkuleres. Motor ifølge krav 21, ved hvilken udstødningsgasdelen, der skal recirkuleres, forgrenes fra udstødningsgasstrømmen efter den første kedel set i strømmens retning. Stor ladet totaktsdieselmotor, der indeholder: en turbine, som drives med udstødningsgas, og som driver en elektrisk generator, en ladeluftkompressor, der drives af en elektrisk drivmotor, og en varmeveksler på højtrykssiden af turbinen til udtrækning af varme fra udstødningsgassen. Stor ladet totaktsdieselmotor ifølge krav 23, der ikke indeholder en turbolader. Stor ladet totaktsdieselmotor ifølge krav 23 eller 24, ved hvilken varmeveksleren anvendes til at producere damp. Stor ladet totaktsdieselmotor ifølge krav 25, der desuden indeholder anordninger til at samle en del af den elektriske energi, der produceres af generatoren, og anordninger til at forsyne den elektrisk drevne motor med den lagrede elektriske energi. Stor ladet totaktsdieselmotor ifølge krav 26, der desuden indeholder anordninger til at regulere fordelingen af den elektriske energi, der produceres af den elektriske generator, og den lagrede elektriske energi. Stor ladet totaktsdieselmotor ifølge et af kravene 25 til 27, der desuden indeholder en dampturbine, der drives med dampen, der genereres ved hjælp af varmen fra varmeveksleren. Stor ladet totaktsdieselmotor ifølge et af kravene 23 til 28, ved hvilken varmeveksleren er konfigureret til at sænke temperaturen af udstødningsgasserne, der forlader varmeveksleren til et niveau, ved hvilket udstødningsgasserne, der forlader turbinen efter varmeveksleren set i strømmens retning, har en temperatur, der er lavere end omgivelsestemperaturen. Stor ladet totaktsdieselmotor, der indeholder: en turbine, som drives med udstødningsgas, og som driver en hydraulikpumpe, en ladeluftkompressor, der drives af en hydraulisk drivmotor, og en varmeveksler på højtrykssiden af turbinen til udtrækning af varme fra udstødningsgassen. Ladet forbrændingsmotor til brug i et kombineret varme- og kraftværk, hvor denne motor indeholder: et indsugningssystem til indsugning af luft med omgivelsestryk og omgivelsestemperatur, idet indsugningssystemet indeholder en kompressor til tilførsel af ladeluft med et tryk, der er højere end omgivelsestrykket, til cylindrene i forbrændingsmotoren, en turbine, der drives med udstødningsgas, og en varmeveksler på højtrykssiden af turbinen til udtrækning af varme fra udstødningsgassen, idet varmeveksleren og turbinen er konfigureret til at opnå en udstødningsgastemperatur på turbinens lavtryksside, der er lavere end omgivelsestemperaturen. Ladet forbrændingsmotor ifølge krav 31, ved hvilken der opnås en udstødningsgastemperatur, der er lavere end omgivelsestemperaturen, ved en stor kapacitet af varmeveksleren til forøgelse af temperaturfaldet af udstødningsgassen, der passerer gennem varmeveksleren, og et laveffektivt turbineområde til forøgelse af faldet af temperaturen af udstødningsgassen under dens ekspansion i turbinen. Ladet forbrændingsmotor ifølge krav 31, ved hvilken temperaturen af udstødningsgasserne, der forlader cylindrene, udgør mellem 400 og 500 °C, temperaturen af udstødningsgasserne, der forlader kedlen, der opvarmes med udstødningsgas, er lavere end 110 °C, og trykket af udstødningsgassen, der forlader kedlen, er højere end 2 bar. Ladet forbrændingsmotor ifølge et af kravene 31 til 34, ved hvilken turbinen og kompressoren er forbundet med hinanden ved hjælp af en aksel til udformning af en turbolader. Ladet forbrændingsmotor ifølge krav 34, der desuden indeholder en hjælpeblæser, der hjælper turbinen med at tilføre ladeluft til cylindrene i forbrændingsmotoren, fortrinsvis også når motoren drives ved sin maksimale kontinuerlige motorydelse. Ladet forbrændingsmotor ifølge krav 34 eller 35, ved hvilken motoren desuden indeholder en kraftturbine, der drives med udstødningsgassen, der forgrenes fra udstødningsgasstrømmen til turboladeren efter kedlen set i strømmens retning. Ladet forbrændingsmotor ifølge et af kravene 31 til 36, der desuden indeholder en dampturbine, der drives med damp, der produceres med varme, der udtrækkes fra udstødningsgassen ved hjælp af varmeveksleren. Ladet forbrændingsmotor ifølge et af kravene 31 til 37, der desuden indeholder en ladeluftbefugtningsenhed på højtrykssiden af kompressoren. Ladet forbrændingsmotor ifølge et af kravene 31 til 38, ved hvilken trykket af udstødningsgasserne, der forlader turbinen, svarer til eller er en smule højere end omgivelsestrykket. Ladet forbrændingsmotor ifølge et af kravene 31 til 39, ved hvilken temperaturen af udstødningsgasserne, der forlader turbinen, er lavere end omgivelsestemperaturen, i det mindste når motoren kører på sin maksimale kontinuerlige motorydelse. Ladet forbrændingsmotor ifølge et af kravene 31 til 40, ved hvilken temperaturen af udstødningsgasserne, der forlader turbinen, udgør mellem -5 og -40 °C, i det mindste når motoren kører på sin maksimale kontinuerlige motorydelse. Ladet forbrændingsmotor ifølge et af kravene 31 til 41, der desuden indeholder en yderligere turbine, der anvendes i stedet for eller i kombination med turbinen, til at ændre det effektive turbineområde til drift af motoren med en udstødningsgastemperatur på lavtrykssiden af turbinen eller turbinerne, der er højere end omgivelsestemperaturen. Ladet forbrændingsmotor ifølge et af kravene 31 til 41, ved hvilken denne turbine er af en type med et variabelt effektivt turbineområde til drift af motoren med en udstødningsgastemperatur ved forskellige temperaturer. Ladet forbrændingsmotor, der indeholder et indsugningssystem til indsugning af luft med omgivelsestryk og omgivelsestemperatur, idet indsugningssystemet indeholder en kompressor til tilførsel af ladeluft med et tryk, der er højere end omgivelsestrykket, til cylindrene i forbrændingsmotoren, en første turbine med et givet effektivt turbineområde, der drives med udstødningsgas, en anden turbine med et givet effektivt turbineområde, der drives med udstødningsgas, og en varmeveksler på højtrykssiden af turbinen til udtrækning af varme fra udstødningsgassen, og anordninger til efter valg at anvende enten den ene eller begge turbiner for at kunne drive motoren med forskellige udstødningsgasstemperaturer ved turbinens lavtryksside. Ladet forbrændingsmotor, der indeholder et indsugningssystem til indsugning af luft med omgivelsestryk og omgivelsestemperatur, idet indsugningssystemet indeholder en kompressor til tilførsel af ladeluft med et tryk, der er højere end omgivelsestrykket, til cylindrene i forbrændingsmotoren, en turbine med et variabelt effektivt turbineområde, der drives med udstødningsgas, og en varmeveksler på turbinens højtryksside til udtrækning af varme fra udstødningsgassen. Fremgangsmåde til drift af en ladet forbrændingsmotor, ved hvilken denne ladede forbrændingsmotor indeholder et indsugningssystem til indsugning af luft med omgivelsestryk og omgivelsestemperatur, idet indsugningssystemet indeholder en kompressor til tilførsel af ladeluft med et tryk, der er højere end omgivelsestrykket, til cylindrene i forbrændingsmotoren, en første turbine med et givet effektivt turbineområde, der drives med udstødningsgas, en anden turbine med et givet effektivt turbineområde, der drives med udstødningsgas, og en varmeveksler på højtrykssiden af turbinen til udtrækning af varme fra udstødningsgassen, indeholdende trinnene, der består i efter valg at benytte turbinerne til at opnå forskellige udstødningsgastemperaturer ved lavtrykssiden af turbinen eller turbinerne.