RU2440504C1 - Когенерационная установка с двигателем внутреннего сгорания и двигателем стирлинга - Google Patents
Когенерационная установка с двигателем внутреннего сгорания и двигателем стирлинга Download PDFInfo
- Publication number
- RU2440504C1 RU2440504C1 RU2010118930/06A RU2010118930A RU2440504C1 RU 2440504 C1 RU2440504 C1 RU 2440504C1 RU 2010118930/06 A RU2010118930/06 A RU 2010118930/06A RU 2010118930 A RU2010118930 A RU 2010118930A RU 2440504 C1 RU2440504 C1 RU 2440504C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- pump
- stirling engine
- engine
- internal combustion
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
- Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергетике. Когенерационная установка содержит двигатель Стирлинга с электрогенератором, систему охлаждения двигателя Стирлинга с насосом, камеру сгорания двигателя Стирлинга, двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором, систему его охлаждения с насосом, тепловой насос абсорбционного типа, насос системы утилизации теплоты и вентиль. Система утилизации теплоты состоит из теплообменников утилизации теплоты двигателя внутреннего сгорания и двигателя Стирлинга, отработанных газов и теплообменника для передачи теплоты потребителям. Насос системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания соединен с теплообменником утилизации его теплоты. Насос системы утилизации теплоты последовательно соединен с теплообменниками этой системы и нагревателем двигателя Стирлинга. Отработанные газы двигателя внутреннего сгорания подводятся к теплообменнику утилизации их теплоты, после которого направляются в камеру сгорания двигателя Стирлинга, соединенную с его нагревателем. К камере сгорания двигателя Стирлинга подводится газ из газификатора, утилизирующего промышленные отходы органического происхождения. Отработанные газы из камеры сгорания двигателя Стирлинга поступают к абсорбционному тепловому насосу, выполняющему роль кондиционера машинного зала. Тепловая энергия, вырабатываемая тепловым насосом, подводится к нагревателю двигателя Стирлинга. Система охлаждения двигателя Стирлинга соединена с насосом этой системы и теплообменником утилизации теплоты двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности и экологических характеристик установки. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области энергетики и предназначено для одновременного производства тепла, электроэнергии и утилизации промышленных отходов органического происхождения.
Известна теплоэнергетическая установка, состоящая из электрогенератора с приводом от двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющего системы: охлаждения моторного масла, блока цилиндров, наддува, газовыхлопа, каждая из которых имеет теплообменник - утилизатор теплоты [патент РФ №2280777, F02G 5/04].
К недостаткам данной теплоэнергетической установки следует отнести то, что отработанные газы ДВС после теплообменника-утилизатора их теплоты имеют достаточно высокую энтальпию. Связано это с невозможностью глубокого охлаждения отработанных газов в теплообменнике-утилизаторе из-за их конденсации. По этой причине вышеуказанная теплоэнергетическая установка не до конца использует энергию, выделяющуюся при сгорании топлива, что ведет к снижению ее общего КПД. Кроме этого, отработанные газы данной теплоэнергетической установки будут достаточно токсичны, что неблагоприятно скажется на ее экологических характеристиках.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является когенерационная установка с двигателем Стирлинга на местном топливе, включающая в себя двигатель Стирлинга с электрогенератором на одном валу с ним, систему охлаждения двигателя Стирлинга, имеющую в своем составе насос и теплообменник-охладитель, систему внешнего теплоснабжения с теплообменником-утилизатором теплоты отработанных газов и теплообменником предварительного подогрева, через который система внешнего теплоснабжения связана с системой охлаждения двигателя Стирлинга, и магистраль отработанных газов. Установка дополнительно снабжена газогенератором, обеспечивающим производство генераторного газа из различных видов местного топлива, магистралью генераторного газа, соединяющей газогенератор с камерой сгорания двигателя Стирлинга, магистралью частичного возврата отработанных газов в камеру сгорания двигателя Стерлинга [патент РФ №2300654 С1, МПК F02G 1/043, F02G 5/02].
Следует отметить, что данная когенерационная установка имеет незначительные мощности в одном агрегате и не приспособлена для работы в условиях переменных и пиковых нагрузок, а также обладает громоздкими размерами.
Задачей данного изобретения является создание когенерационной установки, обладающей высокой энергетической эффективностью и работающей в условиях быстроизменяющейся нагрузки, позволяющей производить экологически безопасную утилизацию различных промышленных отходов органического происхождения с использованием теплоты этого процесса для производства электроэнергии.
Когенерационная установка содержит двигатель Стирлинга с электрогенератором на одном валу, гидролинии, систему охлаждения двигателя Стирлинга с насосом, камеру сгорания двигателя Стирлинга, теплообменник для передачи тепловой энергии потребителям, теплообменники утилизации теплоты систем охлаждения двигателя Стирлинга, отработанных газов, газификатор, магистраль генераторного газа, магистраль отработанных газов, двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором на одном валу с ним, систему его охлаждения с насосом, тепловой насос абсорбционного типа, насос системы утилизации теплоты, состоящей из теплообменников утилизации теплоты двигателя внутреннего сгорания и двигателя Стирлинга, отработанных газов, теплообменника для передачи теплоты потребителям, вентиль, при этом насос системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания соединен с теплообменником утилизации его теплоты, а насос системы утилизации теплоты последовательно соединен при помощи гидролиний с теплообменниками этой системы и нагревателем двигателя Стирлинга, при этом отработанные газы двигателя внутреннего сгорания по магистрали отработанных газов подводятся к теплообменнику утилизации их теплоты, после которого направляются в камеру сгорания двигателя Стирлинга, соединенную с его нагревателем, к которой, кроме этого, по магистрали генераторного газа подводится газ из газификатора, утилизирующего промышленные отходы органического происхождения, отработанные газы из камеры сгорания двигателя Стирлинга поступают к абсорбционному тепловому насосу, выполняющему роль кондиционера машинного зала, в котором установлена когенерационная установка, при этом тепловая энергия, вырабатываемая тепловым насосом, тоже подводится к нагревателю двигателя Стирлинга, а система охлаждения двигателя Стирлинга посредством гидролиний соединена с насосом этой системы и теплообменником утилизации теплоты двигателя внутреннего сгорания.
На чертеже изображена схема когенерационной установки.
Когенерационная установка содержит ДВС 1, соединенный с электрогенератором 2, насос 3 системы охлаждения ДВС, теплообменник 4 утилизации теплоты системы охлаждения ДВС, теплообменник 5 утилизации теплоты отработанных газов, теплообменник 6 для передачи теплоты потребителям, нагреватель 7 двигателя Стирлинга, двигатель Стирлинга 8, охладитель 9 двигателя Стирлинга, электрогенератор 10, установленный на одном валу с двигателем Стирлинга, насос 11 системы охлаждения двигателя Стирлинга, насос 12 системы утилизации теплоты, абсорбционный тепловой насос 13, вентиль 14, камеру сгорания 15 двигателя Стирлинга, газификатор 16, магистраль 17 отработанных газов, магистраль генераторного газа 18, гидролинию 19 системы утилизации теплоты, гидролинию 20 системы охлаждения двигателя Стирлинга, гидролинию 21 абсорбционного теплового насоса, гидролинию 22 системы охлаждения ДВС.
Когенерационная установка работает следующим образом.
При работе ДВС 1 (см. чертеж) электрогенератор 2 вырабатывает электроэнергию, которая предназначена для потребителей. Насос 3 системы охлаждения ДВС подает охлаждающую жидкость по гидролинии 22 через систему охлаждения ДВС к теплообменнику 4 утилизации его теплоты, а отработанные газы по магистрали 17 поступают к теплообменнику 5 утилизации их теплоты. В теплообменниках 4 и 5 утилизации происходит передача теплоты потоку жидкости, подаваемому к ним по гидролиниям 19 насосом 12 системы утилизации теплоты. Затем поток жидкости направляется к теплообменнику для передачи теплоты потребителям 6, а после него по гидролинии 19 к нагревателю 7 двигателя Стирлинга (где участвует в нагреве его рабочего тела), после которого она вновь поступает на вход насоса 12 системы утилизации теплоты. В теплообменнике 6 для передачи теплоты потребителю происходит нагрев жидкости, поступающей от потребителя тепловой энергии, расход которой регулируется вентилем 14. В случае отсутствия необходимости в снабжении тепловой энергией вентиль 14 полностью перекрывает поток жидкости от потребителя тепловой энергии. Отработанные газы по их магистрали 17 после теплообменника утилизации их теплоты направляются в камеру сгорания 15 двигателя Стирлинга 8, к которой, кроме этого, по магистрали генераторного газа 18 поступает поток этого газа из газификатора 16, утилизирующего промышленные отходы органического происхождения. В камере сгорания происходит сжигание генераторного газа и отработанных газов. Причем конструкция камеры сгорания обеспечивает сжигание генераторного и отработанных газов с низким содержанием в них оксидов азота, обеспечивая тем самым высокие экологические характеристики когенерационной установки. Теплота, выделяющаяся в камере сгорания 15, поступает к нагревателю двигателя Стирлинга 7. Используя теплоту камеры сгорания 15 и теплоту жидкости, поступающей от теплообменника 6, двигатель Стирлинга вырабатывает дополнительную электроэнергию посредством электрогенератора 10. После камеры сгорания 15 двигателя Стирлинга 8 отработанные газы по их магистрали 17 поступают к абсорбционному тепловому насосу 13, выполняющему в данном случае роль кондиционера машинного зала, в котором установлена когенерационная установка. Кондиционирование машинного зала, в данном случае, необходимо для обеспечения температуры окружающего воздуха в нем на уровне 20…25°С. Связано это с тем, что при температурах окружающего воздуха выше 25°С происходит интенсивный нагрев воздуха во впускной системе ДВС на 30…50°С, что ведет к ухудшению условий наполнения цилиндров последнего и, как следствие, к снижению его эффективных показателей. Тепловая энергия, вырабатываемая тепловым насосом 13, передается посредством гидролинии 21 нагревателю двигателя Стирлинга для ее преобразования в механическую работу. Для охлаждения двигателя Стирлинга предусмотрена система охлаждения. Данная система включает в себя гидролинии 20, насос 11 системы охлаждения двигателя Стирлинга и его охладитель 9. При работе насоса 11 системы охлаждения двигателя Стирлинга охлаждающая жидкость поступает по гидролиниям 20 к теплообменнику 4 для утилизации теплоты ДВС, где происходит ее охлаждение потоком жидкости, подаваемым насосом 12 системы утилизации теплоты.
Заявленная когенерационная установка может быть использована в качестве мини ТЭЦ, производящей тепловую и электрическую энергию для нужд промышленных предприятий или отдельных жилых районов. Применение ее позволит максимально повысить эффективность использования теплоты сгорания топлива, а также утилизировать промышленные отходы органического происхождения с выработкой теплоты от этого процесса для производства дополнительной тепловой и электрической энергии.
Claims (1)
- Когенерационная установка, содержащая двигатель Стирлинга с электрогенератором на одном валу, гидролинии, систему охлаждения двигателя Стирлинга с насосом, камеру сгорания двигателя Стирлинга, теплообменник для передачи тепловой энергии потребителям, теплообменники утилизации теплоты систем охлаждения двигателя Стирлинга, отработанных газов, газификатор, магистраль генераторного газа, магистраль отработанных газов, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором на одном валу с ним, систему его охлаждения с насосом, тепловой насос абсорбционного типа, насос системы утилизации теплоты, состоящей из теплообменников утилизации теплоты двигателя внутреннего сгорания и двигателя Стирлинга, отработанных газов, теплообменника для передачи теплоты потребителям, вентиль, при этом насос системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания соединен с теплообменником утилизации его теплоты, а насос системы утилизации теплоты последовательно соединен при помощи гидролиний с теплообменниками этой системы и нагревателем двигателя Стирлинга, при этом отработанные газы двигателя внутреннего сгорания по магистрали отработанных газов подводятся к теплообменнику утилизации их теплоты, после которого направляются в камеру сгорания двигателя Стирлинга, соединенную с его нагревателем, к которой, кроме этого, по магистрали генераторного газа подводится газ из газификатора, утилизирующего промышленные отходы органического происхождения, отработанные газы из камеры сгорания двигателя Стирлинга поступают к абсорбционному тепловому насосу, выполняющему роль кондиционера машинного зала, в котором установлена когенерационная установка, при этом тепловая энергия, вырабатываемая тепловым насосом, тоже подводится к нагревателю двигателя Стирлинга, а система охлаждения двигателя Стирлинга посредством гидролиний соединена с насосом этой системы и теплообменником утилизации теплоты двигателя внутреннего сгорания.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010118930/06A RU2440504C1 (ru) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Когенерационная установка с двигателем внутреннего сгорания и двигателем стирлинга |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010118930/06A RU2440504C1 (ru) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Когенерационная установка с двигателем внутреннего сгорания и двигателем стирлинга |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010118930A RU2010118930A (ru) | 2011-11-27 |
RU2440504C1 true RU2440504C1 (ru) | 2012-01-20 |
Family
ID=45317403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010118930/06A RU2440504C1 (ru) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Когенерационная установка с двигателем внутреннего сгорания и двигателем стирлинга |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2440504C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2520796C2 (ru) * | 2012-07-31 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" | Когенерационная установка |
WO2020144395A1 (en) * | 2019-01-11 | 2020-07-16 | Volter Oy | A method and a combined heat and power plant for producing heat energy and electricity |
RU2741168C1 (ru) * | 2019-12-26 | 2021-01-22 | Публичное акционерное общество "Протон-Пермские моторы" (ПАО "Протон-ПМ") | Двигатель Стирлинга с регулируемой выходной мощностью |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA033778B1 (ru) * | 2017-11-20 | 2019-11-25 | Non Profit Joint Stock Company Almaty Univ Of Power Engineering And Telecommunications | Геотермальная полигенерационная установка |
-
2010
- 2010-05-11 RU RU2010118930/06A patent/RU2440504C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2520796C2 (ru) * | 2012-07-31 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" | Когенерационная установка |
WO2020144395A1 (en) * | 2019-01-11 | 2020-07-16 | Volter Oy | A method and a combined heat and power plant for producing heat energy and electricity |
RU2741168C1 (ru) * | 2019-12-26 | 2021-01-22 | Публичное акционерное общество "Протон-Пермские моторы" (ПАО "Протон-ПМ") | Двигатель Стирлинга с регулируемой выходной мощностью |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010118930A (ru) | 2011-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20080041046A1 (en) | Engine waste heat recovery system | |
RU2399781C1 (ru) | Способ комбинированного производства электроэнергии, тепла и холода | |
RU2487305C1 (ru) | Тригенерационная установка на базе микротурбинного двигателя | |
US9030034B2 (en) | Stationary power plant, in particular a gas power plant, for generating electricity | |
Bingöl et al. | Exergy based performance analysis of high efficiency poly-generation systems for sustainable building applications | |
RU2440504C1 (ru) | Когенерационная установка с двигателем внутреннего сгорания и двигателем стирлинга | |
CN102518491A (zh) | 一种利用二氧化碳及作为循环工质的热力循环系统 | |
US20140013749A1 (en) | Waste-heat recovery system | |
US9088188B2 (en) | Waste-heat recovery system | |
RU2725583C1 (ru) | Когенерационная установка с глубокой утилизацией тепловой энергии двигателя внутреннего сгорания | |
CN103726950B (zh) | 二冲程内燃机双回路余热回收系统 | |
RU2520796C2 (ru) | Когенерационная установка | |
Luo et al. | ORC units driven by engine waste heat–a simulation study | |
CN208456701U (zh) | 一种大型商船利用燃气轮机和柴油机余热的发电系统 | |
Ighodaro et al. | Thermo-economic analysis of a heat recovery steam generator combined cycle | |
RU2630284C1 (ru) | Когенерационная установка с глубокой утилизацией тепловой энергии теплового двигателя | |
RU2164615C1 (ru) | Теплоэнергетическая установка | |
RU2163684C1 (ru) | Автономная комбинированная установка для одновременного производства электроэнергии и тепла | |
WO2007067094A1 (fr) | Installation a cogeneration munie d'un moteur stirling | |
RU2631849C1 (ru) | Силовая установка и парогазогенератор для этой силовой установки (два варианта) | |
RU223859U1 (ru) | Устройство для прямого преобразования тепловой энергии отработавших газов в электрическую энергию судовых дизелей | |
RU48366U1 (ru) | Автономная теплоэлектростанция | |
RU2758020C1 (ru) | Когенерационная установка | |
RU2162532C1 (ru) | Автономная стирлинг-установка для одновременного производства электроэнергии и тепла | |
RU2162533C1 (ru) | Автономная теплоэнергетическая система для одновременного производства электроэнергии и тепла |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150512 |