EP2561276A2 - Rankine cycle (rc) or organic rankine cycle (orc)-method for utilizing waste heat from biomass combustion for generating electricity and corresponding system - Google Patents

Rankine cycle (rc) or organic rankine cycle (orc)-method for utilizing waste heat from biomass combustion for generating electricity and corresponding system

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EP2561276A2
EP2561276A2 EP10771334A EP10771334A EP2561276A2 EP 2561276 A2 EP2561276 A2 EP 2561276A2 EP 10771334 A EP10771334 A EP 10771334A EP 10771334 A EP10771334 A EP 10771334A EP 2561276 A2 EP2561276 A2 EP 2561276A2
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EP
European Patent Office
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orc
evaporator
heat exchanger
medium
turbine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10771334A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Franz Wimmer
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Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG
Original Assignee
Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG filed Critical Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG
Publication of EP2561276A2 publication Critical patent/EP2561276A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
    • 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
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    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
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    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
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    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/02—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters with water tubes arranged in the boiler furnace, fire tubes, or flue ways
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
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    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2260/00—Recuperating heat from exhaust gases of combustion engines and heat from cooling circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/75—Application in combination with equipment using fuel having a low calorific value, e.g. low BTU fuel, waste end, syngas, biomass fuel or flare gas

Definitions

  • the invention relates to a (O) RC method for the waste heat aftercurrent
  • ORC plants for the use of low-temperature waste heat known to work with ORC media whose boiling point is well below 100 ° C.
  • waste heat can be used, as this arises, for example, in combustion engines.
  • the invention is therefore based on the object to further develop a method and a device of the generic type such that the overall energy efficiency is improved so that the efficiency of biomass utilization increases significantly overall.
  • the object is in a method of the generic type according to the invention by the
  • Core of the inventive method is that of
  • Circulation medium between the pump and entry into the boiling point of the evaporator is controlled. This has the consequence that by the no longer necessary structural design of the evaporator, the device
  • the process is also optimized overall efficiency.
  • the accumulating waste heat from the additional cooling can, depending on the size of the
  • High-temperature ORC plant and low-temperature ORC plant is used 2-stage. This means that this waste heat according to the invention can be used by cooling, which occurs in the high-temperature process, if necessary even as additional preheat for the combined low-temperature process.
  • this can also be advantageously applied to the condenser by providing after the expansion of the ORC medium after a turbine or expansion machine before entering the condenser, a further heat exchanger, which the enthalpy difference between outlet turbine / expansion machine and cools down to the saturated steam point on the condensation line.
  • a further heat exchanger which the enthalpy difference between outlet turbine / expansion machine and cools down to the saturated steam point on the condensation line.
  • the power of the controllable heat exchanger is controlled so that only the enthalpy difference over the heat exchanger
  • the cooling can be done against outside air, or alternatively against a
  • Heat reservoir In the latter case, this relates to the appropriate recycling of heat described above in a complex process.
  • the essence of the invention is that the evaporator structurally accurate is designed for the desired enthalpy difference on the boiling line before and after evaporation, by providing a controllable heat exchanger to the evaporator
  • Evaporator is controlled.
  • Saturated steam is cooled down on the condensation line.
  • the heat exchanger is a cooler or is connected to a cooler which cools against outside air or against a heat reservoir.
  • the heat exchanger / recuperator thermally lifts the condensed ORC medium and is connected to the preheater.
  • Figure 1 shows the process vividly based on a diagram pressure over enthalpy.
  • the left line is the said boiling line S.
  • the line on the right is the tau line T.
  • FIG. 2 shows the individual components of the invention in an ORC system.
  • the plant is of a
  • Low temperature heat source fed which in this example is water at a temperature of 85 ° C.
  • This can be, for example, cooling water of an internal combustion engine.
  • heat is thus supplied to an ORC medium and evaporated.
  • the boiling line is set to 70 ° C at a pressure of 2.9 bar. In order to approach this boiling line according to the invention is about an additional, working as a preheater
  • the vaporized in the evaporator ORC medium is passed to a turbine of a turbine-generator assembly and at the outlet, the medium is cooled to 52 ° C and relaxed to 0.83 bar.
  • Said recuperator continues to remove heat and reduce the temperature level of the ORC medium to 31 ° C at a pressure of 0.8 bar, before finally being condensed again in a condenser. This is targeted to air or a virtually infinite
  • the recuperator now uses the heat coming from the exhaust area of the turbine at a temperature level of 52 ° C and heats the return of the ORC medium from the evaporator back to a temperature level of 47 ° C at a pressure of 3, 13 bar. It then runs over the preheater, is raised to 70 ° C and then fed back to the evaporator at 3.0 B ⁇ pressure. The cycle i closed again.
  • organic ORC evaporation agent can instead of an organic
  • Steam cycle method is a component used for overheating, which is designed to increase the internal energy in the required amount at the desired overheating of the steam after the
  • Evaporator is designed or is controllable. reference numeral

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Abstract

The invention relates to an (O) RC-method for utilising the waste heat from biomass combustion for generating electricity as well as to a corresponding system, according to the preamble of patent claims 1 and 6. In order to achieve an improvement of the overall energy efficiency such that the overall efficiency of the biomass utilisation is enhanced, it is proposed, according to the invention, to design the evaporator so as to correspond exactly to the targeted difference in enthalpy on the boiling curve pre and post evaporation, by means of connecting to this end a controllable heat exchanger upstream of the evaporator, which heat exchanger is regulated to the difference in enthalpy between the pump and the entrance into the boiling curve of the evaporator.

Description

(O)RC- Verfahren für die Abwärmenachverstromung bei Biomasseverbrennung, sowie entsprechende Einrichtung  (O) RC method for waste heat recovery in biomass combustion, as well as appropriate facility
Die Erfindung betrifft ein (O)RC- Verfahren für die Abwärmenachverstromung bei The invention relates to a (O) RC method for the waste heat aftercurrent
Biomasseverbrennung, sowie entsprechende Einrichtung, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 6.  Biomass combustion, and corresponding device, according to the preamble of claims 1 and 6.
Es sind Niedertemperatur-ORC-Anlagen zur Nutzung von Niedertemperaturabwärme bekannt, die mit ORC-Medien arbeiten, deren Siedepunkt deutlich unter 100°C liegt. So kann auch Abwärme genutzt werden, wie diese bspw bei Verbrennungmaschinen anfällt. Diese There are low-temperature ORC plants for the use of low-temperature waste heat known to work with ORC media whose boiling point is well below 100 ° C. Thus, waste heat can be used, as this arises, for example, in combustion engines. These
Niedertemperaturabwärme wird ansonsten gegen Luft gekühlt, und somit ungenutzt belassen. Low-temperature waste heat is otherwise cooled against air, and thus left unused.
Bei Energieerzeugungsprozessen mit Nutzung regenerativer Energieträger ist die Wirkungsgradbilanz aber von erheblicher Bedeutung. In energy generation processes using renewable energy sources, the efficiency balance is of considerable importance.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu entwickeln, dass der energetische Gesamtwirkungsgrad derart verbessert wird, dass die Effizienz der Biomassenutzung insgesamt merklich steigt. Die gestellte Aufgabe ist bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die The invention is therefore based on the object to further develop a method and a device of the generic type such that the overall energy efficiency is improved so that the efficiency of biomass utilization increases significantly overall. The object is in a method of the generic type according to the invention by the
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.  characterizing features of claim 1 solved.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5 angegeben. Further advantageous embodiments of the method are specified in the dependent claims 2 to 5.
Im Hinblick auf eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art ist die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 6 gelöst . With regard to a device of the generic type, the object is achieved by the features of claim 6.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung bzw sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments of the device or are specified in the remaining dependent claims.
Kern der verfahrensgemäßen Erfindung ist, dass der Core of the inventive method is that of
Verdampfer baulich genau auf die thermodynamisch Evaporator structurally accurate to the thermodynamic
angestrebte Enthalpiedifferenz auf der Siedelinie vor und nach der Verdampfung ausgelegt ist, indem diese vorher exakt bestimmt und dimensioniert wird und hierfür ein steuerbarer Wärmetauscher dem Verdampfer vorgeschaltet ist, welcher auf die Enthalpiedifferenz des desired enthalpy difference on the boiling line before and after the evaporation is designed by this previously exactly determined and dimensioned and this is preceded by a controllable heat exchanger upstream of the evaporator, which is based on the enthalpy difference of
Kreislaufmediums zwischen Pumpe und Eintritt in die Siedelinie des Verdampfers gesteuert wird. Dies hat zur Konsequenz, dass durch die nicht mehr notwendige bauliche Überauslegung des Verdampfers die Einrichtung Circulation medium between the pump and entry into the boiling point of the evaporator is controlled. This has the consequence that by the no longer necessary structural design of the evaporator, the device
kostengünstiger, aber auch effizienter, da cheaper, but also more efficient, because
arbeitspunktgenauer wird. Durch die gezielte Steuerung des Prozesses auf die nunmehr fest vorgegebene becomes more precise. Through the targeted control of the process to the now fixed
Verdampferkapazität oder -größe wird der Prozess auch insgesamt wirkungsgradoptimiert. Die anfallende Abwärme aus der zusätzlichen Kühlung kann je nach Größe der Evaporator capacity or size, the process is also optimized overall efficiency. The accumulating waste heat from the additional cooling can, depending on the size of the
Einrichtung entweder an anderer Stelle als Vorwärme genutzt werden, oder bei baulich großen Einrichtungen kann dies in einem zweistufigen Prozess, der aus Either be used elsewhere as a pre-heat, or structurally large facilities This can be done in a two-step process
Hochtemperatur-ORC-Anlage und Niedertemperatur-ORC-Anlage besteht 2 -stufig genutzt werden. Dies bedeutet, dass diese erfindungsgemäße Abwärme durch Kühlung, die im Hochtemperatur-Prozess anfällt ggfs sogar als zusätzliche Vorwärme für den kombinierten Niedertemperatur-Prozess genutzt werden kann.  High-temperature ORC plant and low-temperature ORC plant is used 2-stage. This means that this waste heat according to the invention can be used by cooling, which occurs in the high-temperature process, if necessary even as additional preheat for the combined low-temperature process.
Analog zur Anwendung bei der Verdampfung, kann in vorteilhafter Weise dies auch beim Kondensator angewendet werden, indem nach der Entspannung des ORC-Mediums nach einer Turbine oder Entspannungsmaschine vor Eintritt in den Kondensator ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen ist, welcher die Enthalpiediffererenz zwischen Austritt Turbine/ Entspannungsmaschine und zum Sattdampfpunkt auf der Kondensationslinie herunterkühlt. Im Prinzip gilt das oben Beschriebene auch hier. Analogous to the application in the evaporation, this can also be advantageously applied to the condenser by providing after the expansion of the ORC medium after a turbine or expansion machine before entering the condenser, a further heat exchanger, which the enthalpy difference between outlet turbine / expansion machine and cools down to the saturated steam point on the condensation line. In principle, the above is also true here.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bei Einsatz eines Rekuperators, die Leistung des steuerbaren Wärmetauschers so geregelt wird, dass über den Wärmetauscher nur noch die Enthalpiedifferenz In a further advantageous embodiment, it is provided that when using a recuperator, the power of the controllable heat exchanger is controlled so that only the enthalpy difference over the heat exchanger
zwischen Eintritt auf die Siedelinie des Verdampfers und Austritt am Rekuperator eingestellt/gesteuert' werden muss. Dies ist also auch bei der Rekuperation so. 'must be adjusted / controlled at the boiling point of the evaporator and at the outlet between the inlet recuperator. This is also the case with recuperation.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann die Kühlung gegen Außenluft erfolgen, oder alternativ dazu gegen ein In an advantageous embodiment, the cooling can be done against outside air, or alternatively against a
Wärmereservoir. Im letztgenannten Fall betrifft dies die oben beschriebene geeignete Rezyklizierung der Wärme in einem komplexen Prozess. Heat reservoir. In the latter case, this relates to the appropriate recycling of heat described above in a complex process.
Im Hinblick auf einer ORC-Einrichtung besteht der Kern der Erfindung darin, dass der Verdampfer baulich genau auf die angestrebte Enthalpiedifferenz auf der Siedelinie vor und nach der Verdampfung ausgelegt ist, indem hierfür ein steuerbarer Wärmetauscher dem Verdampfer With regard to an ORC device, the essence of the invention is that the evaporator structurally accurate is designed for the desired enthalpy difference on the boiling line before and after evaporation, by providing a controllable heat exchanger to the evaporator
vorgeschaltet ist, welcher auf die Enthalpiedifferenz zwischen Pumpe und Eintritt in die Siedelinie des  which is dependent on the enthalpy difference between the pump and entry into the boiling line of the
Verdampfers gesteuert wird.  Evaporator is controlled.
Dies ist die einfache bauliche Umsetzung des Verfahrens.  This is the simple structural implementation of the process.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass auf der Entspannungseite einer Turbine oder In an advantageous embodiment it is stated that on the relaxation side of a turbine or
Entspannungsmaschine vor Eintritt in den Kondensator ein weiterer Wärmetauscher/Rekuperator im ORC-Zyklus  Expansion machine before entering the condenser another heat exchanger / recuperator in the ORC cycle
angeordnet ist, welcher die Enthalpiediffererenz zwischen Austritt Turbine/Entspannungsmaschine und zum  is arranged, which the enthalpy difference between outlet turbine / relaxation machine and the
Sattdampf unkt auf der Kondensationslinie herunterkühlt . Saturated steam is cooled down on the condensation line.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der Wärmetauscher ein Kühler ist oder mit einem Kühler verbunden ist, welcher gegen Außenluft oder gegen ein Wärmereservoir kühlt. In a further advantageous embodiment, it is stated that the heat exchanger is a cooler or is connected to a cooler which cools against outside air or against a heat reservoir.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der Wärmetauscher/Rekuperator das kondensierte ORC- Medium thermisch anhebt und mit dem Vorerhitzer verbunden ist . In a further advantageous embodiment, it is stated that the heat exchanger / recuperator thermally lifts the condensed ORC medium and is connected to the preheater.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt . Embodiments of the invention are shown in the drawing.
Es zeigt: It shows:
Figur 1: Darstellung der Erfindung anhand des P über E Figure 1: Representation of the invention with reference to the P on E
Diagramms . Figur 2 : Komponenten einer ORC-Anlage Diagram. Figure 2: Components of an ORC system
Figur 1 zeigt das Verfahren anschaulich anhand eines Diagramms Druck über Enthalpie. Figure 1 shows the process vividly based on a diagram pressure over enthalpy.
Die linke Linie ist die besagte Siedelinie S. Die Linie rechts die Taulinie T. Diese Linien werden im The left line is the said boiling line S. The line on the right is the tau line T. These lines are in the
Kreisprozess angefahren, über den in Figur 2 noch näher beschriebenen Vorerhitzer wird die Anlage mit dem darin enthalten ORC-Medium in Richtung der Siedlinie S gebracht . Von dort durchläuft der Prozess dann den Siedebereich bis zur Taulinie T. Daran schließt sich die Entspannung über die Turbine an. Der Druck fährt dann nach unten, aber landet noch neben der Tauline T. Damit ist bereits der Kondensationsdruck erreicht, aber noch nicht die Kondensationstemperatur. Diese wird dann mittels des in Figur 2 dargestellten Rekuperators erreicht, bis der Prozess wieder über die Taulinie T in den Kondensationsbereich fährt .  Approached cycle process, via the preheater described in more detail in Figure 2, the system is brought with the ORC medium contained therein in the direction of the boiling S. From there, the process goes through the boiling range to the Taulinie T. This is followed by relaxation via the turbine. The pressure then goes down, but lands next to the Tauline T. This is already the condensation pressure reached, but not the condensation temperature. This is then achieved by means of the recuperator illustrated in FIG. 2 until the process moves again via the tau line T into the condensation zone.
Nachdem dieser Kondensationsbereich durchfahren ist. Von dort aus wird zunächst der Druck und dann mit dem besagten Vorerhitzer wieder die Siedelinie S angefahren.  After this condensation area is passed through. From there, first the pressure and then with the said preheater the Siedelinie S approached again.
In der VQrgehensweise gemäß diesem Diagramm wird eine Effizienzsteigerung im Wirkungsgrad erzielt. In the VQrgangsweise according to this diagram, an efficiency increase in efficiency is achieved.
Figur 2 zeigt die Einzelkomponenten der Erfindung bei einer ORC-Anlage . Die Anlage wird von einer FIG. 2 shows the individual components of the invention in an ORC system. The plant is of a
Niedertemperatur-Wärmequelle gespeist, welche in diesem Beispiel Wasser bei einer Temperatur von 85 °C ist. Dies kann bspw Kühlwasser einer Verbrennungskraftmaschine sein. Innerhalb eines Verdampfers wird damit einem ORC- Medium Wärme zugeführt und verdampft. Die Siedelinie wird eingestellt auf 70°C bei einem Druck von 2,9 Bar. Um erfindungsgemäß diese Siedelinie anzufahren, wird über einen zusätzlichen, als Vorerhitzer arbeitenden Low temperature heat source fed, which in this example is water at a temperature of 85 ° C. This can be, for example, cooling water of an internal combustion engine. Within an evaporator, heat is thus supplied to an ORC medium and evaporated. The boiling line is set to 70 ° C at a pressure of 2.9 bar. In order to approach this boiling line according to the invention is about an additional, working as a preheater
Wäremtauscher das Wasser wieder bei einer Temperatur von Heat exchanger again the water at a temperature of
75°C aus dem Verdampfer herausgeleitet. 75 ° C led out of the evaporator.
Das heisst, das in den integrierten Wärmetauscher des That means that in the integrated heat exchanger of the
Verdampfers eingeleitete Wasser bei 85 °C wird bei 75° C gezielt wieder herausgeleitet, um die Siedelinie bei 70°C exakt zu halten. So wird eine bauliche Optimierung desEvaporator water introduced at 85 ° C is specifically led out again at 75 ° C to keep the boiling line at 70 ° C exactly. So is a structural optimization of
Verdampfers erreicht. Zwischen den Temperatumiveaus vonAchieved evaporator. Between the temperature levels of
70°C für das ORC-Medium und den 75°C für das abgeführte70 ° C for the ORC medium and 75 ° C for the discharged
Wasser liegt genau die spezifisch benötigte Water is exactly the one specifically needed
Verdampfungsenthalpie, auf die somit geregelt wird.  Evaporation enthalpy, which is thus regulated.
Dabei wird die so durch das Wasser herausgeleitete Wärme aus dem Verdampfer an anderer Stelle genutzt . So wird damit ein Vorerhitzer betrieben. Dieser ist in den In this case, the heat thus conducted out of the water from the evaporator is used elsewhere. This is how a preheater is operated. This one is in the
Kreislauf des dargestellten Rekuperators geschaltet und führt eine Wärme von 70°C und ein Druck von 3 Bar zurück in den Verdampfer.  Connected circuit of the illustrated recuperator and carries a heat of 70 ° C and a pressure of 3 bar back into the evaporator.
Das im Verdampfer verdampfte ORC-Medium wird an auf eine Turbine einer Turbine-Generator-Anordnung geleitet und am Ausgang ist das Medium auf 52°C abgekühlt und auf 0,83 Bar entspannt . Der besagte Rekuperator entnimmt weiter Wärme und reduziert das Temperaturniveau des ORC-Mediums auf 31 °C bei einem Druck von 0,8 Bar, bevor es in einem Kondensator letztlich wieder kondensiert wird. Dieser wird gezielt an Luft oder eine quasi unendlichen The vaporized in the evaporator ORC medium is passed to a turbine of a turbine-generator assembly and at the outlet, the medium is cooled to 52 ° C and relaxed to 0.83 bar. Said recuperator continues to remove heat and reduce the temperature level of the ORC medium to 31 ° C at a pressure of 0.8 bar, before finally being condensed again in a condenser. This is targeted to air or a virtually infinite
Wärmereservoir gekühlt. Das ORC-Medium wird über eine Pumpe bei 29°C und einem Druck von 0,78 Bar aus dem Heat reservoir cooled. The ORC medium is pumped out at 29 ° C and 0.78 bar pressure
Kondensator geleitet, welches hinter der Pumpe vor Condenser passed, which is behind the pump
Eintritt in den Rekuperator wieder 3,23 Bar erreicht bei eine Temperatur von nach wie vor 29 °C. Entry into the recuperator again reaches 3.23 bar at a temperature of still 29 ° C.
Der Rekuperator nutzt nun die von Abströmbereich der Turbine kommende Wärme auf einem Temperaturniveau von 52 °C ausund heizt den Rücklauf des ORC-Mediums vom Verdampfer wieder auf ein Temperaturniveau von 47 °C bei einem Druck von 3 , 13 Bar auf . Danach läuft es über den Vorerhitzer, wird auf 70°C angehoben und dann bei 3,0 B< Druck wieder in den Verdampfer geführt. Der Kreislauf i damit wieder geschlossen. The recuperator now uses the heat coming from the exhaust area of the turbine at a temperature level of 52 ° C and heats the return of the ORC medium from the evaporator back to a temperature level of 47 ° C at a pressure of 3, 13 bar. It then runs over the preheater, is raised to 70 ° C and then fed back to the evaporator at 3.0 B <pressure. The cycle i closed again.
Alternativ zum erwähnten organischen ORC- Verdampfungsmittel kann anstatt eines organischen As an alternative to the mentioned organic ORC evaporation agent can instead of an organic
(ORC-) Verdampfungsmittel ein beliebiges  (ORC) Evaporating agent any
Dampfkreislaufs-Verdampfungsmittel eingesetzt wird.- Alle übrigen Maßnahmen bleiben dieselben. So kann jedes dampffähige Mittel eingesetzt werden, und Steam cycle evaporating agent is used.- All other measures remain the same. Thus, any steamable agent can be used, and
nicht nur organische Verdampfungsmittel. Es bleibt aber auch in diesem Fall ein Kreislaufverfahren. not just organic vaporizers. But it remains in this case, a circulation process.
D.h. das Verdampfungsmittel nimmt Energie auf, That the evaporation agent absorbs energy,
verdampft, leistet Arbeit und kondensiert wieder und wird als Kondensat wieder zurückgeführt und wieder verdampft etc . evaporates, does work and condenses again and is returned as condensate again and evaporated again etc.
Dabei kann vorgesehen sein, dass analog zur It can be provided that analogous to
Verdampfung und Kondensation, sowohl bei einem ORC- Kreislaufverfahren als auch bei einem Evaporation and condensation, both in an ORC cycle process as well as in a
Dampfkreislaufverfahren ein Bauteil zur Überhitzung eingesetzt ist, welches konstruktiv auf die Zunahme der inneren Energie in der erforderlichen Menge bei der gewünschten Überhitzung des Dampfes nach dem Steam cycle method is a component used for overheating, which is designed to increase the internal energy in the required amount at the desired overheating of the steam after the
Verdampfer ausgelegt ist bzw regelbar ist. Bezugszeichen Evaporator is designed or is controllable. reference numeral
1 Verdampfer 1 evaporator
2 Kondensator  2 capacitor
3 Vorerhitzer  3 preheaters
4 Rekuperator/Wärmetauscher 4 recuperator / heat exchanger
5 Pumpe 5 pump
6 Turbine/Generator-Baugruppe S Siedelinie  6 Turbine / generator module S Siedelinie
T Taulinie  T dew line

Claims

Patentanspräche Patentanspräche
1. ORC-Verfahren für die Abwarmenachverstromung bei Biomasse- oder BiotreibstoffVerbrennung, bei welchem die Abwärme aus der primären Direkt- Energieerzeugung aus Biomasse oder Biotreibstoff einem Verdampfer eines ORC-Mediums einer 1. ORC-method for the waste-to-energy conversion in biomass or biofuel combustion, in which the waste heat from the primary direct energy production from biomass or biofuel to an evaporator of an ORC medium
Niedertemperatur-ORC-Anlage zugeführt wird, und das verdampfte ORC-Medium einer Turbine oder einer Entspannungsmaschine zugeführt wird, die mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie verbunden ist,  Low-temperature ORC plant is supplied, and the evaporated ORC medium is supplied to a turbine or a decompression machine, which is connected to an electric power generator,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer baulich genau auf die thermodynamisch  characterized in that the evaporator structurally accurate to the thermodynamic
angestrebte Enthalpiedifferenz auf der  desired enthalpy difference on the
Siedelinie vor und nach der Verdampfung  Boiling line before and after evaporation
ausgelegt ist, indem diese vorher exakt bestimmt und dimensioniert wird und hierfür ein  is designed by this previously exactly determined and dimensioned and this one
steuerbarer Wärmetauscher dem Verdampfer  controllable heat exchanger to the evaporator
vorgeschaltet ist, welcher auf die  is upstream, which on the
Enthalpiedifferenz des Kreislaufmediums zwischen Pumpe und Eintritt in die Siedelinie des  Enthalpy difference of the circulating medium between the pump and entry into the boiling line of the
Verdampfers gesteuert wird.  Evaporator is controlled.
2. ORC-Verfahren nach Anspruch 1, 2. ORC method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass nach der Entspannung des ORC-Mediums nach einer Turbine oder Entspannungsmaschine vor Eintritt in den Kondensator ein weiterer  that after the relaxation of the ORC medium after a turbine or expansion machine before entering the condenser another
Wärmetauscher vorgesehen ist, welcher die  Heat exchanger is provided, which the
Enthalpiediffererenz zwischen Austritt Turbine/ Entspannungsmaschine und zum Sattdampfpunkt auf der Kondensationslinie herunterkühlt. Entthalpiediffererenz between outlet turbine / relaxation machine and the saturated steam point on the condensation line cools down.
3. ORC-Verfahren nach Anspruch 1, 3. ORC method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass bei Einsatz eines Rekuperators, die  that when using a recuperator, the
Leistung des steuerbaren Wärmetauschers so geregelt wird, dass über den Wärmetauscher nur noch die Enthalpiedifferenz zwischen Eintritt auf die Siedelinie des Verdampfers und Austritt am Rekuperator eingestellt/gesteuert werden muss . ,  Performance of the controllable heat exchanger is controlled so that via the heat exchanger only the enthalpy difference between entry to the boiling point of the evaporator and outlet on the recuperator must be set / controlled. .
4. ORC-Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 , 4. ORC method according to claim 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Kühlung gegen Außenluft erfolgt .  that the cooling takes place against outside air.
5. ORC-Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 , 5. ORC method according to claim 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung gegen ein Wärmereservoir erfolgt .  characterized in that the cooling takes place against a heat reservoir.
6. ORC-Einrichtung für die Abwärmenachverstromung bei Biomasse- oder BiotreibstoffVerbrennung, bei welchem die Abwärme aus der primären Direkt- Energieerzeugung aus Biomasse oder Biotreibstoff einem Verdampfer eines ORC-Mediums einer 6. ORC waste heat aftercooler for biomass or biofuel combustion, where the waste heat from primary direct energy production from biomass or biofuel is mixed with an evaporator of an ORC medium
Niedertemperatur-ORC-Anlage zugeführt wird, und das verdampfte ORC-Medium einer Turbine oder einer Entspannungsmaschine zugeführt wird, die mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie verbunden ist,  Low-temperature ORC plant is supplied, and the evaporated ORC medium is supplied to a turbine or a decompression machine, which is connected to an electric power generator,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Verdampfer (1) baulich genau auf die angestrebte Enthalpiedifferenz auf der  that the evaporator (1) structurally accurate to the desired enthalpy difference on the
Siedelinie vor und nach der Verdampfung ausgelegt ist, indem hierfür ein steuerbarer Wärmetauscher als Vorerhitzer (3) dem Verdampfer vorgeschaltet ist, welcher auf die Boiling line before and after evaporation is designed by this is preceded by a controllable heat exchanger as a preheater (3) the evaporator, which on the
Enthalpiedifferenz zwischen Pumpe (5) und  Enthalpy difference between pump (5) and
Eintritt in die Siedelinie des Verdampfers (1) gesteuert wird.  Entry into the boiling line of the evaporator (1) is controlled.
7. ORC-Einrichtung nach Anspruch 6, 7. ORC device according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass auf der Entspannungseite der Turbine oder Entspannungsmaschine (6) vor Eintritt in den Kondensator (2) ein weiterer  that on the relaxation side of the turbine or expansion machine (6) before entering the condenser (2) another
Wärmetauscher/Rekuperator (4) im ORC- Zyklus angeordnet ist, welcher die Enthalpiediffererenz zwischen Austritt Turbine/ Entspannungsmaschine und zum Sattdampfpunkt auf der  Heat exchanger / recuperator (4) is arranged in the ORC cycle, which shows the enthalpy difference between outlet turbine / expansion machine and the saturated steam point on the
Kondensationslinie herunterkühlt.  Cooling condensation line.
8. ORC-Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, 8. ORC device according to claim 6 or 7,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Wärmetauscher/Rekuperator (4) ein  that the heat exchanger / recuperator (4) a
Kühler ist oder mit einem Kühler verbunden ist, welcher gegen Außenluft oder gegen ein  Radiator is or is connected to a cooler, which against outside air or against a
Wärmereservoir kühlt .  Heat reservoir cools.
9. ORC-Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, 9. ORC device according to claim 6 or 7,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Wärmetauscher/Rekuperator (4) das kondensierte ORC-Medium thermisch anhebt und mit dem Vorerhitzer (3) verbunden ist. the heat exchanger / recuperator (4) thermally raises the condensed ORC medium and is connected to the preheater (3).
10. RC-Einrichtung für die AbwärmenachverStrömung bei Biomasse- oder BiotreibstoffVerbrennung, bei welchem die Abwärme aus der primären 10. RC device for waste heat after-air flow in biomass or biofuel combustion, where the waste heat from the primary
Direktenergieerzeugung aus Biomasse oder Direct energy production from biomass or
Biotreibstoff einem Verdampfer eines RC-Mediums zugeführt wird, und das verdampfte Medium einer Turbine oder einer Entspannungsmaschine zugeführt wird, die mit einem Generator zur Erzeugung Biofuel is supplied to an evaporator of an RC medium, and the evaporated medium is supplied to a turbine or a decompression machine, which is connected to a generator for generating
elektrischer Energie verbunden ist, nach einem der Ansprüche 6· bis 9, electrical energy is connected, according to one of claims 6 to 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass anstatt eines organischen (ORC-) that instead of an organic (ORC)
Verdampfungsmittels ein beliebiges Dampfkreislaufs- Verdampfungsmittel eingesetzt wird. Evaporating agent, any steam circulation evaporating agent is used.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, oder nach Anspruch 10, 11. Device according to one of claims 6 to 9, or according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass analog zur Verdampfung und Kondensation, sowohl bei einem ORC-Kreislaufverfahren als auch bei einem Dampfkreislaufverfahren ein Bauteil zur Überhitzung eingesetzt ist, welches konstruktiv auf die Zunahme der inneren Energie in der erforderlichen Menge bei der gewünschten Überhitzung des Dampfes nach dem Verdampfer ausgelegt ist bzw regelbar ist. that in analogy to evaporation and condensation, both in an ORC cycle and in a steam cycle process, a component is used for overheating, which is designed to increase the internal energy in the required amount at the desired overheating of the steam after the evaporator or regulated is.
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