SE1251055A1 - Förfarande för att producera el samt anläggning härför och benämnd MKV hydro - Google Patents

Abstract

W120 P3SE LG/ASL SAMMANDRAG Uppfinningen avser ett forfarande for lokal och smAskalig producering av elektricitet (13) genom forbranning av fornyelsebart brAnsle samt en anlaggning (20) for genomforande av forfarandet. Enligt uppfinningen forbranner man i en panna (1) som har t.ex. olja (2) som varmeledande medium. Man liter den frAn pannan (1) ledande varmda oljan (2) etc. cirkulera genom en varmevaxlare (3) for upphettning av vatten (4) till bildande av inga. Man liter leda ing- trycket (5) till ett antal membrantankar (6, 7) eller till en kolvpump dar Angan vaxlas till vattentryck (9) och ledes till en trycktanksackumulator (10). Det sagda vattentrycket (9) driver en turbin (11) som i sin tur driver en generator (12) fOr alstrande av elektricitet (13). Returingan frin processen ledes genom en varmevaxlare och/eller en varmeaccumulatortank dar varme fOr uppvarm- ningen tages ut. Det hela benamnes MKV Hydro Tm.

Description

Den fOreliggande uppfinningen avser ett forfarande for lokal och smAskalig producering av elektricitet genom forbranning av fornyelsebart bransle samt en anlaggning for genomforande av fOrfarandet.

Det finnes en rad alternativ och lOsningar for att sjalv producera sin egen elektricitet, exempelvis genom sol, vind och vatten. Emellertid saknas effektiv och miljovanlig producering av just elektricitet for alla som elder med just fornyelsebara branslen. Forutom att erhAlla varme skall man Oven kunna producera sin egen elektricitet med samma bransle. Detta Or nAgot som fungerar bra i dag fast bara i stOrre och medelstora kraftvarmeanlaggningar dar man nyttjar Angturbiner for att driva en generator. Att helt enkelt bara forminska sAdana anlaggningar har ej visat sig vara sA effektivt, eftersom det blir dyrt, och effektiviteten sjunker markant cm man skalar ner anlagg- for att passa till mindre behov, exempelvis for husbehov. Dessutom okar risken for skada nar man nyttjar sA hoga tryck, vilket gOr att det blir en farlig och komplex anlaggning att installera i bostadshus.

HuvudandamAlet med den foreliggande uppfinningen är darfor i fOrsta hand att Astadkomma ett forfarande som bl.a. loser de ovan sagda problemen, effektivt, sakert, ekonomiskt och miljOmassigt. Dessutom Or ett andamAl att Astadkomma en anlaggning vilken Oven loser de ovan sagda problemen och som mojliggor att nyttjas vid genomforande av ett sagda forfarande.

Sagda andamAl uppnas medelst ett forfarande resp. en anlaggning enligt fOreliggande uppfinning som vasentligen kannetecknas darav, att man forbranner i 2 en panna som har olja eller annat varmebarande medium med hog kokpunkt som varmeledande medium, att man liter den frAn pannan ledande vOrmda oljan etc. cirkulera genom en varmevaxlare for upphettning av vatten eller annat medium med lagre kokpunkt On olja till bildande av gnga, att man liter leda Angtrycket till en, flera eller parvisa membrantankar eller till en kolvpump dOr Angan vOxlas till vattentryck och ledes till en trycktanksackumulator och att det sagda vattentrycket driver en turbin som i sin tur driver en generator for alstrande av elektricitet respektive, att en branslepanna innefattar cirkulationsledning fbr mottagande av olja eller annat vOrmeloOrande medium med hog kokpunkt, i alla fall med hOgre kok- punkt On vatten, och som i sin tur leder genom en Angvarmevaxlare, att en, flera eller parvisa membrantankar dar resp. membran avdelar tillhbrande membrantank i skilda utrymmen, eller en trevagslinjar kolvpump, Or anordnade/anordnad for att vaxla Angtryck till vattentryck, att i en trycktanksackumulator ackumuleras vattentrycket och att en turbin Or anordnad att drivas av sagda vattentryck och som i sin tur Or anordnad att driva en generator i vilken elektricitet Or anordnad att alstras.

Utifrgn kand teknik är iden att enkelt kunna ansluta en speciell produkt till sin egen fbrebrOnningspanna och darigenom Oven gstadkomma egen elproduktion tillsammans med sin normala varmeproduktion. Nar vOrme behbvs i huset genereras dg samtidigt elektricitet och detta gbr att man kan uppnA hog effektivitet pi anlOggningen.

Enligt fbreliggande uppfinning mbjliggOres att med sg lAgt tryck som 500 kPa (5 bar) erhAlla en tillfredsstallande elproduktion, som beroende pi vilken storlek en ifrAgavarande anlaggning som Astadkommer elproduktionen uppvisar, 3 i fOrsta hand kommer att producera det egna behovet av elektricitet men med mojlighet aven till ett visst overskott av elproduktion.

Huvudiden med uppfinningen ä.r kortfattat: att med valfritt biobransle lokalt producera el och varme, for eget behov °eh/eller for avsalu. Att i varmevaxlare med olja eller annat varmebarande medium med hog kokpunkt, i alla fall med hOgre kokpunkt an vatten, som varmebarare alstra Angtryck, som genom ventilsystem vaxelvis fyl- ler/tommer trycktankar forsedda med membran, alternativt med angdriven linjar kolvpump alstra vattentryck och med detta driva en turbin for alstring av elektricitet. ReturAngan kondenseras genom varmevaxlare och varmen avges dar till varmesystemet. Kondenserad Anga aterfores till pro- cessen.

Fordelar som uppfinningen bl.a. medfOr: Ett smAskaligt och sjalvfOrsorjande system.

Har ett arbetstryck under 1000 kPa (10 bar).

Kan omvandla alla typer av fornybara branslen till bade elekricitet och varme.

Produktionen av el och varme sker lokalt.

Belastar i mindre utstrackning eldistributionsnatet.

Att sjalv kunna pAverka sin elforsorjning.

Nedan beskrives uppfinningen med olja som 25 nyttjat varmebarande medium.

Uppfinningen beskrives i det fOljande sasom ett antal foredragna utforingsexempel, varvid hanvisas till de bifogade ritningarna, pA vilka; Fig. 1 schematiskt visar en anlaggning 30 enligt foreliggande uppfinning med de olika stegen i den process som nyttjas, 4 Fig. 2 visar anlaggningen med inringade processteg I-IV, Fig. 3 visar en kolvpump som nyttjas alternativt enligt uppfinningen, cob Fig. 4 visar mer detaljerat konstruktionen av och forfarandet med sagda kolvpump.

Ett forfarande for att Astadkomma lokal och smAskalig producering av elektricitet genom forbranfling av fornye1sebart bransle innefattar enligt forelig- gande uppfinning att man forbranner branslet i en panna 1 som har olja eller annat varmebarande medium med hog kokpunkt, i alla fall med hogre kokpunkt an vatten, som varmeledande medium. Man later darvid den frAn pannan 1 ledande varmda oljan 2 etc. cirkulera genom en varmevax- lare 3 for upphettning av vatten 4 dari till bildande av Anga. I pannan I med olja 2 etc. som medium varmes oljan 2 till cirka 1°C eller till annan lamplig temperatur under dess kokpunkt. PA grund av just detta skal anvandes olja 2, som har en kokpunkt pA narmare 300°C, i stallet fOr som tidigare anvanda vatten som ju uppvisar en vasentligt lagre kokpunkt. Detta dr steg I i processen.

Det uppstar aldrig nAgot tryck dl olja her en hogre kokpunkt an vad som anvandes i processen. I Ang- vaxlaren 3 kommer tryck pA upp till 500 kPa(5 bar) vid sagda temperatur 1°C pA oljan, att uppstA di vattnet blir till Anga. Det är just detta Angtryck som kommer att anvandas i ett steg II i processen.

Vidare 'Ater man leda det sagda Angtrycket 5 till exempelvis parvisa membrantankar 6, 7 eller till en kolvpump 8 dar Angan vaxlas till vattentryck 9 och ledes till en tryoktanksackumulator 10. Det sagda vattentrycket 9 driver darefter en turbin 11, som i sin tur driver en generator 12, for alstrande av el 13. Detta Or steg III.

Vid membrantanksutnyttjande Or parvisa parallellkopplade membrantankar 6, 7 anordnade at vaxelvis tOmma och fylla tankarna 6, 7 med vatten med hjalp av ett pa ritningarna ej narmare visat eller beskrivet ven- tilsystem. Lampligen nyttjar man sagda membrantankar 6, 7 parallellkopplade si att en pumpfunkticn erhAlles och att man darvid nyttjar detta pendlande for att lAta styra sagda ventilsystem.

Angtrycket 5 leds till en av membrantan- karna 6, 7 med membran inuti som avskiljer tankens hada sidor frAn varandra. PA den byre sidan har tanken fyllts med vatten som runnit ner frAn en tank 15 ovan. Nar Angtrycket kommer in i tanken kommer det att trycka ut vattnet. Gen= backventiler styres och tryckes vattnet till en trycktanksackumulator 10 dar vattnet och trycket ackumuleras upp.

Genom att ha tva parallellkopplade membrantankar 6, 7 far man en pumpfunktion som vaxelvis tommer och fyller tankarna genom att styra flodet till dem med ett ventilsystem. Tankarna 6,7 kan sitta fastmonterade eller vara ledade pA mitten mellan tankarna 6,7. DA viktforhAllandet mellan en full tank med vatten kommer att vaga mer an en nyligen tOmd tank med bara vattenAnga inuti, kan detta utnyttjas och tankarna kommer dl att rora sip uppat och nedAt, beroende pA vilken fas de befinner sip i processen. Detta pendlande ken di styra ventilsystemet, vilket gor att systemet Or sjalvreglerande. I annat fall sa styr man det med magnetventiler som regleras elektriskt.

Alternativt anvandes en trevagslinjar kolvpump 8 fOr att vaxla Angtrycket 5 till vattentryck 6 och med samma princip som vid membrantankarna 6, 7. I mitten av kolvpumpens 8 cylinder finnes ett utrymme 21 med 6 kolv 22 dar bara vatten kommer att vara. Utan kontakt med angtrycket 5, p1 bada sidor av detta utrymme 21 finnes tva separata utrymmen 23, 24 med kolv 25, 26 i, dar angtrycket 5 kommer att komma in. Angtrycket kommer in i ena nden och viii di trycka kolven i Angutrymmet till sitt and1age samtidigt tryckes de andra kolvarna med, di alla sitter fast pi samma kolvstang 27. Detta gor att kolven 22 i mitten trycker vattnet fran en sida till den andra och tryckes sedan ut till trycktanksackumulatorn 10. Angutrym- met pa andra sidan av vattenutrymmet tryckes ocksa i samma riktning, vilket gOr att den fOrbrukade Angan som anvants tryckes ut och vidare till en varmevaxlare 16 eller en varmvattenackumulatortank (Se punkt 4).

I ett tredje steg III, fast nu i trycktanksackumulatorn 10, ackumuleras varje sekvens av steg II i processen och bildar ett overtryck pi 500 kPa (5 bar). Varmen pA olja och angtryck foljer samma kurva. Vid 1°C fir man 500 kPa och vid 160°C fir man 600kPa. Detta vattentryck slappes sedan i ett flOde genom en tur- bin 11 som vaxlar vattentryck till ren rorelseenergi och som i sin tur driver en generator 12. Elektrisk strOm 13 ken darvid tas ut. Det fOrbrukade vattnet 14 samlas sedan upp i ett trycklost karl 15. Det Or detta vatten 14 som fyller membrantankarna 6, 7 i stag II eller linjar kolv- pump 8.

Returangan som anvants i steg II ledes in i en varmevaxlare 16 eller en varmvattensackumulatortank. Denna inga skall nu gi fran 1°C till 95-100°C fOr att sedan foras tillbaka till processen i steg I. Av 0,1 liter vatten blir det cirka 40 liter vattenanga med ett tryck av 500 kPa (5 bar) och detta kondenserade vatten kommer att injiceras till ingvaxlaren i sma doser cm cirka 1-2 dl. 7 Vid trycklOst forum blir 1 liter vatten cirka 1700 liter vattenanga. Darigenom erhalles varmvattnet 17 i hushallet. Saledes Aterfor man den Anga 5 som nyttjas att vaxelvis tomma och fylla tankar 6, 7 eller kolvpumpens 5 8 cylinder med vatten till en varmevaxlare 16 eller till en varmvattenackumulatortank, ej visad pa ritningarna, for alstrande av varme. Oljan 2, eller annat lampligt medium, i pannan 1 varmes till cirka 1°C eller annan lamplig temperatur for sagda medium.

En anlaggning 20 som lampar sig att brukas for genomforande av ett forfarande fOr lokal och smaskalig producering av elektricitet 13 genom forbranning av fornyelsebart bransle enligt foreliggande uppfinning torde delvis ha angivits i det ovan angivna, men innefattar nar- mare bestOmt en branslepanna 1 som innefattar cirkulationsledning for mottagande av olja 2, eller annat lampligt medium, och som i sin tur leder genom en Angvarmevaxlare 3. Parvisa membrantankar 6, 7 finnes, dar resp. membran avdelar tillhbrande membrantank 6, 7 i skilda utrym- men. Alternativt Or en trevagslinjar kolvpump 8 anordnad. Syftet är att vaxla angtrycket 5 till vattentryck 9. I en trycktanksackumulator 10 ackumuleras vattentrycket 9 och en turbin 11 Or anordnad att drivas av sagda vattentryck 9 och som i sin tur Or anordnad att driva en generator 12 ' vilken elektricitet 13 Or anordnad att alstras.

Ett trycklost karl 15 Or anordnat att mottaga forbrukat vatten 14 fran turbinen 11 for pafyllning till membrantankarna 6, 7 eller kolvpump 8 med sagda vat-ten. Den sagda trevagslinjara kolvpumpen 8 innefattar ett mittbelaget vattenmottagande cylinderutrymme 21 med kolv 22 och med ett pa var sida cm detta utrymme 21 belaget angcylinderutrymme 23, 24 med kolv 25, 26, samt med fOr- 8 bindande gemensam kolvstang 27. Ventiler finnes darvid men dess funktion torde forstas utan hanvisning.

Trycktanksackumulatorn 10 at anordnad att sekvensvis ackumulera vattentrycket 9 som Astadkommes i membrantankarna 6, 7 eller i den trevagslinjara kolvpumpen 8. Ett av angmottagningsutrymmena 23,24 leder till en varmevaxlare 16 eller en varmvattenackumulatortank for varmeaistring 17.

Beskaffenhet och funktion av uppfinningen 10 torde klart ha framgatt av det ovan angivna och det pa ritningarna visade.

Uppfinningen at naturligtvis inte begransad till de oven beskrivna och pa de bifogade rit- ningarna visade utforandena. Modifieringar ar mojliga, sarskilt oar det galler de olika delarnas beskaffenhet, eller genom anvandande av likvardig teknik, utan att man frangar skyddsomrAdet for uppfinningen, sasom den definieras i patentkraven. 9

Claims (10)

W120 P3SE TKVASL PAT ENTKRAV

1. Forfarande fOr lokal och smaskalig producering av elektricitet (13) genom forbranning av fornyelsebart bransle, kannetecknat darav, att man forbranner i en panna (1) som har olja (2) eller annat varmebarande medium med hog kokpunkt som varmeledande medium, att man liter den frin pannan (1) ledande varmda oljan (2) etc. cirkulera genom en varmevaxlare (3) for upphettning av vatten (4) till bildande av inga, att man liter leda ingtrycket (5) till en, flera eller parvisa membrantankar (6, 7) eller till en kolvpump (8) dar Angan vaxlas till vattentryck (9) och ledes till en trycktanksackumulator (10) och att det sagda vattentrycket (9) driver en turbin (11) som i sin tur driver en generator (12) for alstrande av elektricitet (13).

2. Forfarande enligt patentkrav 1, kanneteck20 nat darav, att man nyttjar parvisa parallellkopplade membrantankar (6, 7) som vaxelvis tommer och fyller tankarna (6, 7) med vatten med hjalp av ett ventilsystem.

3. Forfarande enligt patentkrav 2, kanneteck- nat clarav, att man nyttjar sagda membrantankar (6, 7) parallellkopplade sA att en pumpfunktion erhAlles och att man nyttjar detta pendlande for att styra sagda ventilsystem. 10

4. Farfarande enligt nagot av patentkraven 1-3, kannetecknat d&rav, att man Aterfor den Anga (5) som nyttjas att vaxelvis tomma och fylla tankarna (6, 7) eller en kolvpumps cylinder (8) med vatten till en varmevaxlare (16) eller till en varmvattenackumulatortank for alstrande av varme (17).

5. Forfarande enligt nAgot av ovan angivna patentkrav, kannetecknat darav, att oljan (2) etc. i pan-10 nan (1) varmes till en temperatur under dess kokpunkt.

6. Anlaggning (20) for genomfOrande av ett forfarande fOr lokal och smAskalig producering av elektricitet (13) genom fOrbranning av fornyelsebart bransle enligt nAgot av ovan angivna patentkrav, kannetecknad darav, att en branslepanna (1) innefattar cirkulationsledning for mottagande av olja (2) eller annat varmebarande medium med hog kokpunkt, i alla fall med hogra kokpunkt an vatten och som i sin tur leder genom en Angvarmevaxlare (3), att en, flera eller parvisa membrantankar (6, 7) dar resp. membran avdelar tillhorande membrantank (6, 7) i skilda utrymmen, eller en trevagslinjar kolvpump (8), Or anordnade/anordnad for att vaxla Angtryck (5) till vattentryck (9), att i en trycktanksackumulator (10) ackumuleras vattentrycket (9), och att en turbin (11) Or anordnad att drivas av sagda vattentryck (9) och som i sin tur Or anordnad att driva en generator (12) i vilken elektricitet (13) Or anordnad att alstras. 11

7. Anlaggning enligt oatentkrav 6, kAnneteck- nad darav, att ett trycklost karl (15) ar anordnat att mottaga fOrbrukat vatten (14) frAn turbinen (11).

8. Anlaggning enligt patentkrav 6, kAnneteck- nad ddrav, att den sagda trevagslinjara kolvpumpen (8) innefattar ett mittbelaget vattenmottandande cylinderutrymme (21) med ko1v (22) och med ett pA var sida om detta utrymme (21) belaget angdylinderutrymme (23, 24) med kolv (25, 26), samt med forbindande kolvstAng (27).

9. An1aggning enligt nAgot av patentkraven 6-8, kAnnetecknad ddrav, att trycktanksackumulatorn (10) är anordnad att sekvensvis ackumulera vattentrycket (9) som Astadkommes i sagda antal membrantankar (6, 7) eller i den trevagslinjara kolvpumpen (8).

10. An1aggning enligt nagot av patentkraven 7-9, kannetecknad ddrav, att ett av Angmottagningsutrym20 mena leder till en varmevaxlare (16) eller en varmvattenackumulatortank for varmealstring. '5!d LE. 9[, oL lama `././411101ere," "fff, Z LZ E