EA033778B1 - Геотермальная полигенерационная установка - Google Patents

Геотермальная полигенерационная установка Download PDF

Info

Publication number
EA033778B1
EA033778B1 EA201800008A EA201800008A EA033778B1 EA 033778 B1 EA033778 B1 EA 033778B1 EA 201800008 A EA201800008 A EA 201800008A EA 201800008 A EA201800008 A EA 201800008A EA 033778 B1 EA033778 B1 EA 033778B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
heat
engine
heat exchanger
heat pump
geothermal
Prior art date
Application number
EA201800008A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201800008A1 (ru
Inventor
Vyacheslav Vladimirovich Stoyak
Saule Kasymbekovna Kumyzbaeva
Natalya Burmistrova
Madina Vakhitovna Ibragimova
Original Assignee
Non Profit Joint Stock Company Almaty Univ Of Power Engineering And Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Non Profit Joint Stock Company Almaty Univ Of Power Engineering And Telecommunications filed Critical Non Profit Joint Stock Company Almaty Univ Of Power Engineering And Telecommunications
Priority to EA201800008A priority Critical patent/EA033778B1/ru
Publication of EA201800008A1 publication Critical patent/EA201800008A1/ru
Publication of EA033778B1 publication Critical patent/EA033778B1/ru

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F02G5/04Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к теплоэнергетике, к полигенерационным установкам на базе двигателя внутреннего сгорания, электрического генератора, с включением компрессионного теплового насоса и геотермального коллектора, предназначенным для использования в качестве источника энергоснабжения при одновременном производстве электроэнергии, тепла и холода для кондиционирования. В полигенерационную установку, включающую двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором, теплообменник, линию подачи выхлопных газов двигателя, согласно изобретению включены соединенный при помощи текстропной передачи с валом двигателя компрессор теплового насоса и геотермальный коллектор, соединенный с испарителем теплового насоса, теплообменник выполнен многоконтурным и соединен с линией подачи выхлопных газов двигателя, с контуром циркуляции охлаждающий жидкости с рубашки охлаждения двигателя, а также с контуром циркуляции фреона компрессора теплового насоса, многоконтурный теплообменник имеет два выхода с различной температурой теплоносителя, соединенные с баком - аккумулятором и/или с системой горячего водоснабжения. Разработанная конструкция геотермальной полигенерационной установки обеспечивает возможность производства электричества, тепла и холода, позволяет увеличить производства тепла, а также снизить массогабаритные характеристики со снижением конвективных теплопотерь.

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, к полигенерационным установкам на базе двигателя внутреннего сгорания, электрического генератора, с включением компрессионного теплового насоса и геотермального коллектора, предназначенным для использования в качестве источника энергоснабжения при одновременном производстве электроэнергии, тепла и холода для кондиционирования.
Известна когенерационная энергоустановка, содержащая двигатель, котел-утилизатор, соединенный с линией подачи выхлопных газов двигателя, теплообменник системы утилизации на выходе трубопровода воды из котла-утилизатора, теплообменник рубашки охлаждения двигателя, соединенный трубопроводом с котлом-утилизатором, образующие высокотемпературный контур, соединенный магистралью подачи воды с низкотемпературным контуром, включающим теплообменник горячего водоснабжения, причем в высокотемпературный контур введен теплообменник охлаждения масляной системы двигателя, к которому подведен трубопровод подачи воды от теплообменника системы утилизации, и из которого выведен трубопровод в теплообменник рубашки охлаждения двигателя, а в низкотемпературный контур дополнительно введен водовоздушный теплообменник охлаждения надувочного воздуха двигателя (пат. RU 55431, кл. F02G5/04, оп.10.08.2006).
Однако в данной установке используется лишь тепло выхлопных газов и тепло от рубашки охлаждения двигателя, при этом соотношение производства тепла и электричества является фиксированным. Кроме того, не предусмотрена возможность производства холода.
Установка обладает большими массогабаритными характеристиками. Ввиду большого количества теплообменного оборудования и протяженных соединительных трубопроводов увеличиваются конвективные теплопотери.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции геотермальной полигенерационной установки, обеспечивающей возможность производства электричества, тепла и холода, увеличение производства тепла, снижение массогабаритных характеристик установки со снижением конвективных теплопотерь.
Для этого в полигенерационную установку, включающую двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором, теплообменник, линию подачи выхлопных газов двигателя, согласно изобретению включены соединенный при помощи текстропной передачи с валом двигателя компрессор теплового насоса и геотермальный коллектор, соединенный с испарителем теплового насоса, теплообменник выполнен многоконтурным и соединен с линией подачи выхлопных газов двигателя, с контуром циркуляции охлаждающий жидкости с рубашки охлаждения двигателя, а также с контуром циркуляции фреона компрессора теплового насоса, многоконтурный теплообменник имеет два выхода с различной температурой теплоносителя, соединенные с баком-аккумулятором и/или с системой горячего водоснабжения.
Включение в установку компрессора теплового насоса и геотермального коллектора, соединенного с испарителем теплового насоса, позволяет значительно увеличить производство тепла, осуществлять независимое производство электричества и тепла, а в летний период осуществлять производство холода для кондиционирования.
Включение вместо нескольких теплообменников по прототипу одного многоконтурного теплообменника, используемого для утилизации тепла выхлопных газов, тепла охлаждающей жидкости с рубашки охлаждения двигателя и тепла конденсатора теплового насоса дает возможность сокращения безвозвратных конвективных тепловых потерь в окружающую среду, значительно сокращает количество и длину трубопроводов, а также обеспечивает снижение массогабаритных характеристик энергоустановки.
Конструкция предлагаемой геотермальной полигенерационной установки изображена на чертеже. Энергоустановка содержит двигатель внутреннего сгорания 1 с электрогенератором 2, при помощи текстропной передачи 3 соединенный с валом 4 двигателя 1 компрессор теплового насоса 5 и геотермальный коллектор 6, соединенный с испарителем теплового насоса 7. Трубный пучок 8 многоконтурного теплообменника 9 соединен с линией подачи выхлопных газов двигателя 10, внутренний змеевик 11 теплообменника 9 соединен с контуром циркуляции охлаждающий жидкости 12 рубашки охлаждения двигателя 1, а внешний змеевик 13 теплообменника 9 соединен с контуром циркуляции фреона 14 компрессора теплового насоса 5. Многоконтурный теплообменник 9 имеет два выхода 15,16 с различной температурой теплоносителя, соединенные через трехходовые клапаны 17,18 с баком - аккумулятором 19 и/или с системой горячего водоснабжения 20. Испаритель теплового насоса 7 соединен с фанкойлом 21 системы кондиционирования.
Предлагаемая энергоустановка работает следующим образом.
Химическая теплота топлива в двигателе частично преобразуется в механическую, которая в виде вращающего момента передается непосредственно на вал асинхронного электрогенератора 2 для производства электроэнергии и, одновременно, при помощи текстропной передачи 3, на шкив 22 компрессора теплового насоса 5.
Охлажденный теплоноситель системы теплоснабжения направляется в бак - аккумулятор 20 и далее из нижней части бака - аккумулятора 20 подается в контур внешнего змеевика 13 многоконтурного теплообменника 9, где происходит нагрев жидкости, далее теплоноситель идет в контур внутреннего змеевика 11 многоконтурного теплообменника 9, в котором он догревается теплоносителем от контура циркуляции охлаждающей жидкости 12 с рубашки охлаждения двигателя 1, и направляется в межтрубное
- 1 033778 пространство трубного пучка 8 многоконтурного теплообменника 9, и догревается выхлопными газами от линии подачи выхлопных газов 10 двигателя 1. Затем теплоноситель направляется в 3-хо довой разделительный клапан 17, откуда в зависимости от потребностей направляется либо в систему горячего водоснабжения 20, либо через бак-аккумулятор 19 в систему высокотемпературного теплоснабжения. Возможен частичный отбор теплоносителя через выход 16 сразу после контура внешнего змеевика 13. При низкотемпературной системе теплоснабжения теплоноситель из контура внешнего змеевика 13 направляется в 3-ходовой клапан 18, где в зависимости от потребностей подается либо в систему горячего водоснабжения 20, либо через бак аккумулятор 19 в систему низкотемпературного теплоснабжения. Пройдя отопительный контур объекта - потребителя, теплоноситель возвращается обратно в многоконтурный теплообменник 9. При отсутствии нагрузки на отопление и горячее водоснабжение для обеспечения охлаждения двигателя 1 тепло отводится в геотермальный коллектор 6, который в данном случае осуществляет роль сезонного аккумулятора тепла. Также при необходимости кондиционирования обеспечивается циркулирование теплоносителя в контуре испарителя теплового насоса 7 и теплообменника фэнкойла 21. В режиме кондиционирования геотермальный коллектор 6 отключен.

Claims (1)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    Полигенерационная установка, включающая двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором, теплообменник, линию подачи выхлопных газов двигателя, отличающаяся тем, что в установку включены соединенный при помощи текстропной передачи с валом двигателя компрессор теплового насоса и геотермальный коллектор, соединенный с испарителем теплового насоса, теплообменник выполнен многоконтурным и соединен с линией подачи выхлопных газов двигателя, с контуром циркуляции охлаждающий жидкости с рубашки охлаждения двигателя, а также с контуром циркуляции фреона компрессора теплового насоса, многоконтурный теплообменник имеет два выхода с различной температурой теплоносителя, соединенные с баком-аккумулятором и/или с системой горячего водоснабжения.
EA201800008A 2017-11-20 2017-11-20 Геотермальная полигенерационная установка EA033778B1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800008A EA033778B1 (ru) 2017-11-20 2017-11-20 Геотермальная полигенерационная установка

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800008A EA033778B1 (ru) 2017-11-20 2017-11-20 Геотермальная полигенерационная установка

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201800008A1 EA201800008A1 (ru) 2019-05-31
EA033778B1 true EA033778B1 (ru) 2019-11-25

Family

ID=66644977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201800008A EA033778B1 (ru) 2017-11-20 2017-11-20 Геотермальная полигенерационная установка

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA033778B1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3143366A1 (de) * 1981-11-02 1983-05-11 Bedia Maschinenfabrik Verwaltungs-GmbH, 5300 Bonn Energieversorgungsanlage mit einem durch eine verbrennungskraftmaschine angetriebenen versorgungsaggregat, insbesondere einem verdichter einer waermepumpenanlage
SU1420319A1 (ru) * 1986-12-30 1988-08-30 Ленинградское высшее военное инженерное строительное училище Теплоэнергетическа установка
US20080083220A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 Daniel Shichman Space heating and cooling system having a co-generator drive a geothermal, connected heat pump
WO2011069263A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-16 Electromotion Energy Corporation Synergistic energy ecosystem
RU2010118930A (ru) * 2010-05-11 2011-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический универси Когенерационная установка с двигателем внутреннего сгорания и двигателем стирлинга
KR101734996B1 (ko) * 2016-12-28 2017-05-12 (주) 다온엔지니어링 고효율 가스엔진식 히트펌프 시스템
RU174173U1 (ru) * 2017-01-09 2017-10-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Мобильная когенерационная энергоустановка

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3143366A1 (de) * 1981-11-02 1983-05-11 Bedia Maschinenfabrik Verwaltungs-GmbH, 5300 Bonn Energieversorgungsanlage mit einem durch eine verbrennungskraftmaschine angetriebenen versorgungsaggregat, insbesondere einem verdichter einer waermepumpenanlage
SU1420319A1 (ru) * 1986-12-30 1988-08-30 Ленинградское высшее военное инженерное строительное училище Теплоэнергетическа установка
US20080083220A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 Daniel Shichman Space heating and cooling system having a co-generator drive a geothermal, connected heat pump
WO2011069263A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-16 Electromotion Energy Corporation Synergistic energy ecosystem
RU2010118930A (ru) * 2010-05-11 2011-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический универси Когенерационная установка с двигателем внутреннего сгорания и двигателем стирлинга
KR101734996B1 (ko) * 2016-12-28 2017-05-12 (주) 다온엔지니어링 고효율 가스엔진식 히트펌프 시스템
RU174173U1 (ru) * 2017-01-09 2017-10-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Мобильная когенерационная энергоустановка

Also Published As

Publication number Publication date
EA201800008A1 (ru) 2019-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101749116B (zh) 用于涡轮机空气进口的低品位热回收系统
CN110573803B (zh) 区域能量分配系统和提供机械功并加热区域热能回路的热传递流体的方法
US9677546B2 (en) Solar energy driven system for heating, cooling, and electrical power generation incorporating combined solar thermal and photovoltaic arrangements
CN103727703A (zh) 一种再利用冷热电三联供系统
JP2019194476A (ja) ランキンサイクルの閉ループを含む2つのサーモスタットを備えたエンジン冷却システム
WO2016076809A1 (en) Heat pump system for electric vehicles
RU57434U1 (ru) Детандер-генераторный агрегат
EA033778B1 (ru) Геотермальная полигенерационная установка
CN107289665B (zh) 区域能源供应系统
RU2530971C1 (ru) Тригенерационная установка с использованием парогазового цикла для производства электроэнергии и парокомпрессорного теплонасосного цикла для производства тепла и холода
CN215633192U (zh) Lng冷能利用装置
CN204002958U (zh) 使用混合有机工质的内置热泵的有机朗肯循环系统
CN113309591A (zh) Lng冷能利用装置
JPH0365032A (ja) コージェネレーションシステム
RU157594U1 (ru) Тригенерационная установка
RU57433U1 (ru) Детандер-генераторная установка
CN104033200A (zh) 使用混合有机工质的内置热泵的有机朗肯循环系统
CN110107368A (zh) 蒸汽冷凝方法、蒸汽冷凝系统及发电系统
CN219177806U (zh) 一种复合式的热泵供暖系统
RU217073U1 (ru) Устройство для преобразования тепловой энергии системы охлаждения главного судового дизеля в электрическую энергию
CN112360571B (zh) 一种低散热闭式布雷顿循环热电转换系统
KR20180091613A (ko) 재가열수단이 구비되는 유기랭킨사이클 발전시스템
RU116186U1 (ru) Когенерационная машина
RU2176024C2 (ru) Комбинированная система использования сжиженного природного газа в котельных установках
RU2674060C1 (ru) Тепловой пункт системы отопления и горячего водоснабжения

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU