PL239733B1

PL239733B1 - Installation of heat recovery from the cooling system of the hydroelectric generating set of a hydroelectric power plant

Info

Publication number: PL239733B1
Application number: PL432201A
Authority: PL
Inventors: Mirosław Szubartowski; Miroslaw Szubartowski
Original assignee: Pms Polska Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2022-01-03
Also published as: PL432201A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest instalacja odzysku ciepła z układu chłodzenia hydrozespołu elektrowni wodnej, przeznaczona zwłaszcza dla jazów niskopowłokowych.The subject of the invention is a heat recovery installation from the cooling system of a hydroelectric power plant, intended in particular for low-layer weirs.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr 215453 urządzenie i sposób do zwiększenia wydajności dolnego źródła pompy ciepła. Urządzenie to zbudowane jest z jednowężownicowego wymiennika ciepła, do którego podłączona jest instalacja doprowadzająca i odprowadzająca wodę wodociągową. Do wężownicy wymiennika ciepła podłączona jest instalacja zasilająca i powrotna prowadząca glikol. Pomiędzy zasilaniem i powrotem glikolu umieszczono obejście wymiennika. Na zasilaniu glikolem znajduje się elektrozawór trójdrogowy, którym steruje regulator na podstawie zmierzonych temperatur przez czujnik glikolu i czujnik temperatury wody w wymienniku, który jest zainstalowany w tulei zanurzeniowej. Przewód sygnałowy przesyła dane temperaturowe do regulatora, który steruje pracą elektrozaworu poprzez przewód sygnałowy. Wszystkie elementy urządzenia są umieszczone w jednej obudowie izolowanej cieplnie. Dzięki podwyższeniu temperatury dolnego źródła pompy ciepła będzie ona zużywała mniej energii elektrycznej potrzebnej do napędu sprężarki przy takiej samej ilości wytworzonej energii cieplnej.A device and a method for increasing the efficiency of a heat source heat pump are known from the Polish patent description No. 215453. This device consists of a single-coil heat exchanger to which the installation of supplying and discharging tap water is connected. The supply and return lines for glycol are connected to the heat exchanger coil. A bypass of the exchanger is placed between the supply and return of glycol. There is a three-way solenoid valve on the glycol supply, which is controlled by the regulator on the basis of measured temperatures by a glycol sensor and a water temperature sensor in the exchanger, which is installed in the immersion sleeve. The signal cable sends the temperature data to the controller, which controls the solenoid valve via the signal cable. All elements of the device are placed in one thermally insulated casing. By increasing the temperature of the heat source of the heat pump, it will consume less electricity needed to drive the compressor for the same amount of heat generated.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 191582 sposób i układ regulacji przepływu wody przez sieciowe wymienniki ciepła i chłodnice urządzeń strumieniowych w obiegach cieplnych turbozespołów. Sposób regulacji przepływu wody przez sieciowe wymienniki ciepła i chłodnice urządzeń strumieniowych w obiegach cieplnych turbozespołów charakteryzuje się tym, że wymusza się przy pomocy pompy ciągły, stały, optymalny przepływ części strumienia wody sieciowej przez chłodnice urządzeń strumieniowych, po czym mierzy się temperaturę wody, opuszczającej chłodnice urządzeń strumieniowych i porównuje ją z temperaturami głównego strumienia wody, opuszczającej każdy z kolejnych sieciowych wymienników ciepła, a następnie strumień wody, ogrzanej w chłodnicach urządzeń strumieniowych, wprowadza się do głównego strumienia przed pierwszy z tych wymienników ciepła, za którym temperatura wody w głównym strumieniu jest wyższa od temperatury wody, opuszczającej chłodnice urządzeń strumieniowych. Układ charakteryzuje się tym, że główny kolektor wody sieciowej jest połączony z wejściem chłodnic urządzeń strumieniowych dwoma równolegle włączonymi ramionami rurociągu, z których jedno zaopatrzone jest w pierwszy zawór pomocniczy, a w drugim znajduje się pompa, natomiast wyjście chłodnic urządzeń strumieniowych połączone jest oddzielnymi odcinkami rurociągów, za pośrednictwem zaworów, odpowiednio z wejściem pierwszego wymiennika sieciowego oraz z wyjściami każdego z sieciowych wymienników ciepła.The Polish patent specification No. 191582 describes a method and system for regulating the flow of water through network heat exchangers and coolers of stream devices in thermal circuits of turbine sets. The method of water flow control through network heat exchangers and jet devices coolers in the thermal circuits of turbine sets is characterized by the fact that a continuous, constant, optimal flow of a part of the network water stream is forced by the pump through the jet devices coolers, and then the temperature of the water leaving the coolers is measured. and compares it with the temperatures of the main stream of water leaving each of the successive network heat exchangers, and then the stream of water, heated in the stream coolers, is introduced into the main stream upstream of the first of these heat exchangers, after which the temperature of the water in the main stream is higher than the temperature of the water leaving the jet coolers. The system is characterized by the fact that the main collector of network water is connected to the inlet of jet devices coolers by two parallel pipeline arms, one of which is equipped with a first auxiliary valve, and the other with a pump, while the outlet of jet devices coolers is connected by separate sections of pipelines, via valves, respectively at the inlet of the first network heat exchanger and the outputs of each of the network heat exchangers.

Ponadto znana jest instalacja odzysku ciepła zawierająca obieg odzysku ciepła z obiegu oleju z chłodzenia przekładni hydrozespołu elektrowni wodnej.Moreover, a heat recovery installation is known, which includes the heat recovery circuit from the oil circuit from the cooling of the gears of the hydroelectric power plant.

Celem wynalazku jest opracowanie instalacji, która umożliwi schładzanie oleju w przekładni i jednoczesne wykorzystanie ciepła do ogrzewania jazu.The aim of the invention is to develop an installation that will allow the oil in the gear to be cooled and, at the same time, use the heat to heat the weir.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że przekładnia połączona jest z wymiennikiem ciepła wody rzecznej, który włączony jest do dolnego źródła pompy ciepła i połączony jest z pompą olejową, przyłączoną do wejścia zaworu trójdrogowego pierwszego, przy czym jedno z wyjść zaworu trójdrogowego pierwszego połączone jest z przyłączem wejściowym dolnego źródła pompy ciepła, zaś drugie z wyjść zaworu trójdrogowego pierwszego połączone jest z wejściem zaworu trójdrogowego drugiego, który usytuowany jest pomiędzy przyłączem wyjściowym dolnego źródła pompy ciepła, a przekładnią, przy czym zbiornik ogrzewający jaz włączony jest do górnego źródła pompy ciepła, usytuowany jest pomiędzy przyłączem wyjściowym górnego źródła pompy ciepła i przyłączem wejściowym górnego źródła pompy ciepła.The essence of the solution according to the invention consists in the fact that the gear unit is connected to the river water heat exchanger, which is connected to the lower source of the heat pump and is connected to the oil pump connected to the input of the first three-way valve, and one of the outputs of the first three-way valve is connected with the inlet connection of the heat pump source, and the second of the outputs of the first three-way valve is connected to the inlet of the second three-way valve, which is located between the outlet connection of the heat pump source and the gear, with the heating tank connected to the heat pump's upper source, it is located between the heat pump's upper source connection and the heat pump's upper source connection.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest poprawa parametrów pracy przekładni oraz jednoczesne zapewnienie cyrkulacji podgrzanej wody w powłoce, co likwiduje zagrożenie zamarzania jazu i utratę kontroli nad piętrzeniem się wody.The advantage of the solution according to the invention is the improvement of the gear operation parameters and the simultaneous provision of heated water circulation in the shell, which eliminates the risk of freezing of the weir and loss of control over water formation.

Przedmiot wynalazku przestawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat instalacji odzysku ciepła z układu chłodzenia hydrozespołu elektrowni wodnej.The subject of the invention is presented in the example of the drawing, which shows the diagram of the heat recovery installation from the cooling system of the hydroelectric power plant.

Instalacja odzysku ciepła z układu chłodzenia hydrozespołu elektrowni wodnej składa się z przekładni 1 jako zasilanie dolnego źródła 2, czyli kanału przepływowego wyposażonego w wymiennik ciepła wody rzecznej 3. W układzie dolnego źródła 2 pompy ciepła 7 znajduje się olej biodegradowalny. Wymiennik ciepła wody rzecznej 3 włączony jest do dolnego źródła 2 pompy ciepła 7 i połączony jest z pompą olejową 4, przyłączoną do wejścia zaworu trójdrogowego pierwszego 5, przy czym jedno z wyjść zaworu trójdrogowego pierwszego 5 połączone jest z przyłączem wejściowym dolnego źródła 2The heat recovery installation from the cooling system of the hydroelectric power plant consists of a gear 1 as a supply for the lower source 2, i.e. a flow channel equipped with a river water heat exchanger 3. In the heat pump system 2 of the heat pump 7 there is biodegradable oil. The river water heat exchanger 3 is connected to the heat source 2 of the heat pump 7 and is connected to the oil pump 4 connected to the input of the first three-way valve 5, one of the outputs of the first three-way valve 5 is connected to the inlet connection of the first three-way valve 2

PL 239 733 B1 pompy ciepła 7. Drugie z wyjść zaworu trójdrogowego pierwszego 5 połączone jest z wejściem zaworu trójdrogowego drugiego 6, który usytuowany jest pomiędzy przyłączem wyjściowym dolnego źródła 2 pompy ciepła 7, a przekładnią 1. W układzie górnego źródła 8 pompy ciepła 7 znajduje się woda. Zbiornik ogrzewający 9 jaz włączony jest do górnego źródła 8 pompy ciepła 7, usytuowany jest pomiędzy przyłączem wyjściowym górnego źródła 8 pompy ciepła 7 i przyłączem wejściowym górnego źródła 8 pompy ciepła 7.Of the heat pump 7. The second output of the first three-way valve 5 is connected to the input of the second three-way valve 6, which is located between the output connection of the brine 2 of the heat pump 7 and the gear 1. In the circuit of the upper source 8 of the heat pump 7 there is out the water. The heating tank 9 weir is connected to the upper source 8 of the heat pump 7, it is located between the output connection of the upper source 8 of the heat pump 7 and the inlet connection of the upper source 8 of the heat pump 7.

Sposób działania instalacji odzysku ciepła z układu chłodzenia hydrozespołu elektrowni wodnej jest następujący. W dolnym źródle 2 poprzez wymiennik ciepła wody rzecznej 3, który zanurzony jest w nurcie rzeki, odbywa się obniżenie temperatury oleju z przekładni 1, którego temperatura obniżana zostaje do takiego stopnia, aby móc przekazać energię cieplną do pompy ciepła 7. Następnie górne źródło 8 wyposażone w zbiornik ogrzewający 9, oddający ciepło do wody cyrkulacyjnej w jazie ma zadanie nie dopuścić do zamarznięcia wody. Instalacja odzysku ciepła z układu chłodzenia hydrozespołu elektrowni wodnej może także działać jako instalacja bez odzysku ciepła, taki tryb pracy występuje w sezonie letnim, gdzie nie ma potrzeby ogrzewania jazu albo w sytuacji remontu lub awarii jazu. W takiej sytuacji pompa olejowa 4 tłoczy olej do wejścia zaworu trójdrogowego pierwszego 5, następnie z wyjścia zaworu trójdrogowego pierwszego 5 tłoczony jest olej do wejścia zaworu trójdrogowego drugiego 6, następnie z wyjścia zaworu trójdrogowego drugiego 6 przekazywany jest olej do przekładni 1.The method of operation of the heat recovery installation from the cooling system of the hydroelectric power plant is as follows. In the lower source 2, through the river water heat exchanger 3, which is immersed in the river current, the temperature of the oil from the gear 1 is reduced, the temperature of which is reduced to such a degree that it can transfer heat energy to the heat pump 7. Then the upper source 8 is equipped with the heating tank 9, which transfers heat to the circulation water in the weir, is designed to prevent the water from freezing. The installation of heat recovery from the cooling system of a hydroelectric power plant can also operate as an installation without heat recovery, such a mode of operation occurs in the summer season, where there is no need to heat the weir, or in the event of renovation or failure of the weir. In such a situation, the oil pump 4 pumps oil to the input of the first three-way valve 5, then from the output of the first three-way valve 5, oil is forced to the input of the second three-way valve 6, then from the output of the second three-way valve 6, oil is transferred to the transmission 1.

Spis oznaczeń na rysunku:List of symbols in the figure:

- przekładnia- transmission

- dolne źródło- bottom source

- wymiennik ciepła wody rzecznej- river water heat exchanger

- pompa olejowa- Oil pomp

- zawór trójdrogowy pierwszy- the first three-way valve

- zawór trójdrogowy drugi- the second three-way valve

- pompa ciepła- heat pump

- górne źródło- upper source

- zbiornik ogrzewający- heating tank

Claims

Patent claim

1. Installation of heat recovery from the cooling system of the hydroelectric power plant, including the heat recovery circuit from the oil circuit from the gear cooling, characterized in that the gear (1) is connected to the river water heat exchanger (3), which is connected to the ground source (2) heat pump (7) and is connected to the oil pump (4), connected to the input of the first three-way valve (5), where one of the outputs of the first three-way valve (5) is connected to the inlet connection of the heat pump (2) of the heat pump (7). ), and the second of the outputs of the first three-way valve (5) is connected to the input of the second three-way valve (6), which is located between the output connection of the heat pump (7), the heat pump (7), and the gear (1), the heating tank (9) the weir is connected to the upper source (8) of the heat pump (7), it is located between the output connection of the upper source (8) of the heat pump (7) and the inlet connection of the upper source (8) of the heat pump (7).