SE416835B - Anordning for atervinning av verme ifran avgaser - Google Patents

Anordning for atervinning av verme ifran avgaser

Info

Publication number
SE416835B
SE416835B SE7803174A SE7803174A SE416835B SE 416835 B SE416835 B SE 416835B SE 7803174 A SE7803174 A SE 7803174A SE 7803174 A SE7803174 A SE 7803174A SE 416835 B SE416835 B SE 416835B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
pressure
feed water
steam
low
preheater
Prior art date
Application number
SE7803174A
Other languages
English (en)
Other versions
SE7803174L (sv
Inventor
K Nagashima
T Yamada
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Ind Ltd
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 Mitsubishi Heavy Ind Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Publication of SE7803174L publication Critical patent/SE7803174L/sv
Publication of SE416835B publication Critical patent/SE416835B/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • 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
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system

Landscapes

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

Description

40. '1803174-'7 ' 2 effekt medan ångtrycket reduceras måste man öka den värmemängd som återvinnas, ty i och med att ångtrycket går ned reduceras även cykelns termiska verkningsgrad. Vad beträffar ångan för allmänbruk behöver man vid oförändrat energibehov ej öka den återvunna värme- mängden även om ångtrycket reduceras. Det problem kända anordningarna varit förknippade är betingat ånga, för vilka kraven är olika, måste tas ut vid Vid de tidigare kända anordningarna för återvinning av värme ur avgaserna är det följaktligen omöjligt att öka alstringen av elektrisk energi över ett stort område genom att helt enkelt reglera ångtrycket, och detta medför att denna typ av värmeåtervinningsanord- varmed de tidigare av att två slags samma tryck. ning har en tendens att vara ekonomiskt oacceptabel pâ fartyg som är försedda med huvudmaskineri för medelhög eller låg utgângseffekt.
Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en anordning för återvinning av värme ur avgaserna från ett fartygshuvudmaskíneri, *vid vilken anordning alstring av elektrisk energi 1 en turbogenerator ökas i förhållande till vad som kan åstadkommas vid värmeåtervin- ningsanordningar enligt den tidigare kända tekniken.
Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en anordning för återvinning av värme ur avgaserna från fartygs- huvudmaskiner_vid vilken anordning vid samma genereringsförhållanden avgasvärmeväxlaren kan utföras mera kompakt och framställas till lägre kostnad än motsvarande anordningar enligt den tidigare kända tekniken.
Vid en anordning av det inledningsvis nämnda slaget uppnår man de nämnda ändamålen enligt uppfinningen genom ett arrangemang som uppvisar de i den kännetecknande delen av patentkravet 1 angivna särdragen. j Uppfinningen uppvisar sålunda följande särdrag. (1) Trycket i det matarvatten som tillföras till en avgasvärme- växlare regleras medelst en tryckregulatoranordning för att åstad- komma en källa för högtrycks-matarvatten och en källa för lågtrycks- matarvatten. Det inre av avgasvärmeväxlaren är indelat i en hög- trycks-ånggeneratorsektion till vilken högtrycksmatarvatten till- föres och en lågtrycks-ånggeneratorsektion till vilken lågtrycks- matarvatten tillföras. Den högtrycksånga som alstras i högtrycks- ånggeneratorsektionen används såsom ånga för att driva en ângturbin, under det att den lågtrycksånga som alstras i lâgtrycksånggenerator- sektionen används för allmänbruk, och en làgtrycksångseparerings- anordning är anordnad i ledningen för lågtrycksånga för allmänbruk, H0 a '7803174-7 i vilken anordning kondenserat vatten avskiljes och därefter blandas med det matarvatten som tillföres till avgas-värmeväxlaren i en primär matarvatten-förvärmare. (2) Utöver det ovannämnda särdraget (1) finns en sekundär matarvattenförvärmare för att åstadkomma värmeväxling mellan matar- vattnet och den överskottsånga vid högt tryck som uttages från hög- trycksångledningen liksom även överskottsånga vid lågt tryck som uttages från ångledningen för ånga för allmänbruk, detta för att åstadkomma effektiv utnyttjning av båda slagen ånga.
Ovannämnda och ytterligare särdrag hos uppfinningen kommer att framgå av följande beskrivning i anslutning till bifogade ritning med fig. 1 - 8. §ig¿_l visar ett systemschema över en tidigare känd anordning för återvinning av värme ur avgaser. Pig. 2 visar diagram över prestanda för den tidigare kända anordningcn. Pi . 3 visar ett systemschema liknande fig. 1 men avseende en föredragen utföringsform av uppfinningen. Pig. N är ett systemschema liknande fig. 3, vilket avser en annan föredragen utföringsform av uppfin- ningen. Fig. 5 till 8 är diagram som visar prestanda för anordningar- na enligt uppfinningen.
Innan en detaljerad redogörelse lämnas över de föredragna ut- föringsformerna av uppfinningen skall ett exempel på tidigare kända anordningar för återvinning av avgaser beskrivas i anslutning till fig. 1 och 2.
I enlighet med vad som visas i fig. 1 består en avgasvärmeväxla- re av en förvärmningssektion 011, en ångbildningssektion 012 och en överhettningssektion 013. Ånga från värmeväxlaren 01 tillföres till en ångturbin 02 till vilken en generator är direktkopplad. Ånga från ångturbinen 02 matas därefter via en kondensor 0%, en kondensatpump 05, en matarvattcnpump 06 och en matarvattenförvärmare 07 till en matarvattentank 08.
Avgaser A som avges från ett huvudmaskineri, exempelvis en dieselmotor (ej visad) införas i avgasvärmeväxlaren 01, och efter det att dessa avgaser har undergått värmeväxling med matarvattnet W, som införes från matarvattentanken 08 via matarvattenförvärmaren 07 medelst en matarvattenpump 06, föres de ut i fria luften. Närmare bestämt går matarvattnet W, som i viss mån har förvärmts i matar- vattenförvärmaren 07, in i förvärmningssektionen 011 í avgasvärme- växlaren 01 för att upphettas genom värmeutbyte med avgaserna A, vilkas temperatur är högre än temperaturen i förvärmningssektionens 011 inre, och övergår till mättad ånga. En del SA av den mättade ånga H0 7803174-7 ~+ som alstrats i ångbildningssektionen 012 tillföres till en anord- ning eller ett instrument, exempelvis en bränsleförvärmare som drivs av allmänbruk-ånga, under det att den återstående mättade ångan går in i överhettaren 013 för att undergå värmeutbyte med avgaserna A, vilkas temperatur är högre än temperaturen i ångbild- ningssektionen 012, och omvandlas till överhettad ånga SB som där- efter tillföres till ångturbinen 02 för att driva denna. Den ånga ~som går ut från ångturbinen 02 kondenseras därefter i kondensorn OH, varefter kondensatet tillföres till matarvattentanken 08 via konden- satpumpen 05.
Det bör observeras att allmänbruk-ångan som har använts på. annan önskvärd plats och därefter kondenserats likaledes införes i matarvattentanken 08. Med andra ord, i de konventionella apparaterna alstras mättad ånga med ett enda tryck av avgas-värmeväxlaren 01, och en del av den alstrade ångan används som allmänbruk-ånga under det att återstoden efter överhettning används för drivning av en turbogenerator.
Man bör här lägga märke till att man för att öka alstringen av elektrisk energi i turbogeneratorn måste välja ett stort värde på kvantiteten ' (mängd återvunnet värme från avgaserna i en avgasvärmeväxlare)x(cykelns termiska verkningsgrad). _ Som framgår av fig. 2 har emellertid den konventionella anord- ningen för återvinning av värme från avgaser följande tendenser. (1) Om ångtrycket sänks i sekvensen a, b och c, så kommer den termiska verkningsgraden för cykeln att minska i enlighet med vad som visas i fig. 2(2), under det att den av ångan i avgasvärmeväxlaren 01 återvunna värmemängden kommer att öka i ordningsföljden a + b + c enligt vad som åskådliggöres i fig. 2(1). (2) Om å andra sidan cykelns termiska verkningsgrad för- bättras i riktningen c + b + a 'enligt vad som visas i fig. 2(2) genom ökning av ångtrycket i ordningsföljden c + b + a, så kommer den återvunna värmemängden att redueeras i ordningsföljden c + b + a i enlighet med vad som visas i fig.{2(1). p Det optimala ângtrycket, vid vilket alstringen av elektrisk energi i turbogeneratorn blir maximum, kan sålunda uppnås genom att man reglerar ângtrycket i enlighet med vad som åskådliggöres i fig. 2(3). I den ovan beskrivna tidigare kända anordningen är det emeller- tid omöjligt att öka alstringen av elektrisk energi inom ett stort område genom att enbart reglera ångtrycket, och denna typ av värmeäter- 40 f¿ S 7803174-7 vinníngsanordning har därför en tendens att bli ekonomiskt oacceptabel på fartyg som är utrustade med huvudmaskineri för medel- hög till låg uteffckt, ehuru den ekonomiskt kan användas på fartyg utrustade med huvudmaskíneri för hög effekt.
Hänvisning göres nu till fig. 3. I en där visad fürcdragon ut- föringsform av anordningen enligt uppfinningen finns en ángturbin 2, till vilken en generator 3 är direktkopplad, en kondensor N, en kondensatpump 5, en matarvattenpump 6, en matarvattentank 8 och en anordning eller ett instrument 9 som använder för allmänbruk avsedd ånga, och anordningen och funktíonssättet för dessa komponenter är desamma som för de ovan i anslutning till beskrivningen av den kon- ventionella tekniken beskrivna. Ett kondensor/ejektor~arrangemang 19 är även anordnat i denna utföringsform till vilken kondensat till- föres från pumpen 5.
En avgas-värmeväxlare 1 är anordnad, vilken innefattar en primär förvärmare 11, en lågtryck-ånggenerator 1?, en sekundär förvärmare 1H, en högtryck-ånggenerator 15 samt en överhettare 13. En tryckreglerings- anordning 10 är anordnad i en matarvattenutloppsledning från den primära förvärmaren 11; denna anordning kan utgöras av en reducerings- ventil såsom enligt figuren eller också en hjälppump etc. Vid drift tillföres avgaser A som avgår från ett huvudmaskineri, exempelvis en dieselmotor (ej visad) till avgas-värmeväxlaren 1 och passerar L tur och ordning genom överhettaren 13, högtryck-ånggeneratorn 12 och den primära förvärmaren 11. Efter det att de undergått värmeut- byte med det matarvatten eller den ånga som går genom dessa respektive komponenter går de ut i den omgivande atmosfären.
En lågtryck-ångavskiljare 16 är anordnad vid äng-utloppet från lågtryck-ånggeneratorn 12, i vilken kondenserat vatten wb avskiljes från den för allmänbruk avsedda ångan B. En högtryck-ángavskiljare 17 är anordnad i en högtryck-ângledning som förbinder högtryck-ång- generatorn 15 med överhettaren 13, i vilken avskiljare vatten avskiljes från högtrycksàngan C, och en cirkulationsvattenpump 18 är anordnad för att bringa det kondenserade vattnet från avskiljaren att cirkulera från avskiljaren genom högtryck-ânggeneratorn 15. En primär matar- vatten-förvärmare 7 är anordnad i matarvattenledningen som förbinder matarvattentanken 8 med avgas-värmeväxlaren 1, till vilken förvärmare det kondenserade vattnet Wb från lâgtrycks-ángavskiljaren 16 till- föres.
Redogörelse skall nu mera i detalj lämnas för verkningssättet för den ovan beskrivna värmeåtervinníngsanordningen. Matarvatten W, 40 7803174-'7 ß som tillföres under tryck från matarvattentanken 8 genom den primära matarvatten-förvärmaren 7 medelst matarvattenpumpen 6, tillföres till den primära förvärmaren 11 i avgas-värmeväxlaren 1. Matarvattnet W i förvärmaren 11 uppvärmes därefter till en temperatur nära mätt- ningstemperaturen, motsvarande det tryck som är på förhand inställt medelst tryckregleringsanordningen 10, genom värmeutbyte med avgaserna A, varefter en del av det uppvärmda matarvattnet Wh via tryckregle- ringsanordningen 10, där dess tryck reduceras, till lågtryck-ånggene~ ratorn 12, och den andra (ej reglerade) delen av Wh tillföres till den sekundära förvärmaren 1H. (Arbetssättet för systemet är i enlighet med vad som ovan beskrivits i det fall att en reduceringsventil används såsom tryckregleringsanordningen 10. Om istället en tryck- höjande hjälppump används som tryckregleringsanordningen 10 så kommer en del av matarvattnet W att matas till den sekundära förvärmaren när dess tryck ökas medelst tryckregleringsanordningcn 10, och den återstående delen Wh tillföres till lågtryck-ånggeneratorn 12)~ I lågtryck-ånggeneratorn 12 kommer matarvattnet W, som självfallet befinner sig under lågt tryck, att undergâ värmeutbyte med avgaserna A som är vid en högre temperatur än temperaturen i den primära för- värmaren 11, och därigenom alstras lägtrycksånga B. Denna lâgtrycks- ånga B införes i lågtryck-ångavskiljaren 16, där kondensat Wb av- skiljes, varefter det tillföres till den anordning eller det instru- ment 9 i vilken allmänbruk-ånga används. Därefter återgår den till matarvattentanken 8. Kondensatet Wb, som har hög temperatur, till- föres till den primära matarvatten-förvärmaren 7, där det blandas med matarvatten W som tillföres direkt från matarvattentanken 8; därigenom kan matarvattnets W temperatur höjas. Q Cirkulationstaktförhâllandet i lågtryck-ângsystemet, varmed förstås cirkulationstakten för kondensatet Wb dividerad med ström- ningstakten för matarvattnet W, vilket förhållande i det följande kommer att kallas cirkulationsförhållandet, är entydigt korrelerat med matarvattentemperaturen på utloppet från den primära matarvatten- förvärmaren 7. I den i fig. 3 visade föredragna utföringsformen kan man för ett cirkulationsförhâllande av 1/R till 1/5 erhålla en matarvattentemperatur i området 90°C - 110°C. Å andra sidan kommer det högtrycks-matarvatten Wh som passerar förbi tryckregleringsanordningen 10 att införas i den sekundära förvärmaren 14, och efter det att detta matarvatten har uppvärmts till en temperatur nära mättningstemperaturen motsvarande det tryck som är förhandsinställt av tryckregleringsanordningen 10 genom H0 'f 7803174-7 värmeutbyte med avgaserna A går det in i högtrycks-ångseparatorn 17, där en del av ångan avskiljcs. Därefter tillföres högtrycksmatrrvatt- net under tryck till högtrycksånggeneratorn 15 medelst cirkulations- vattenpumpen 18. I högtrycks-ânggeneratorn 15 undergår högtiycks- -matarvattnet Wh vörmeutväxling med avgaserna A vid en tempe~atur som är ännu högre än temperaturen i den sekundära förvärmaren 14, och sålunda kan mättad högtrycksånga C alstras. Denna mättade ånga C återmatas till högtrycks-ångavskiljaren 17 via en cirkulations- ledning som förbinder högtrycks-ánggeneratorn 15 med högtrycks~ång- avskiljaren 17. Efter det att kondensatet har avskilts i högtrycks- -ångavskiljaren 17, tillföres den mättade ångan till överhettaren 13, där den omvandlas till överhettad ånga D av hög temperatur och högt tryck genom värmeutbyte med avgaserna A vid den högsta temperatur som alstras av huvudmaskineriet och tillföres därefter till ângturbi- nen 2 för att driva denna. En shuntledning förbinder ledningen för överhettad ånga D med ejektorn hos anordningen 19.
Det bör observeras att kondensatet, som är avskilt från den mättade ångan C i högtrycks-ângavskiljaren 17, blandas med det ovannämnda högtrycksmatarvattnet Wh och att dessa tillsammans cirkuleras medelst cirkulatíonsvattenpumpen 18 genom den nämnda cirkulationsledningen och genom högtrycks~ånggeneratorn 15.
I fig. H visas en annan föredragen utföringsform av en anord- ning enligt uppfinningen, vilken utföringsform skiljer sig från den i fig. 3 visade därigenom att det dessutom finns dels högtrycks- -ångtryckregleringsanordningar 21a och 2|b för reglering av den till ângturbinen 2 tillförda högtrycksångans D tryck, och dels lågtrycks- -ångtrycksregleringsanordningar 22a och 22b för att reglera trycket i allmänbruk-ångan B, en sekundär matarvattenförvärmare 25 för att upphetta matarvattnet W med överskottsånga som är uttagen för hög- trycks- och lågtrycksångtrycksregulatorerna, högtrycks- och låg- trycksångavskiljarevattennivåregulatorer 23a, 23b, 2Ha'och 2Hb för att styra vattennivåerna i högtrycks-ângavskiljaren 17 resp. låg- trycks-ängavskiljaren 16 samt en shuntventil 26. I anordningen enligt fig. R detekteras närmare bestämt trycket i allmänbruk-ångan B i lâgtrycks-ángavskiljaren 16 medelst tryckdetektorn 22b för aktivering av tryckregleringsventilen 22a, så att denna ventil 22a när trycket ifråga överstiger ett förutbestämt värde automatiskt öppnas för att tillföra överskottsângan E till den sekundära matarvattenförvärmaren . Även ifråga om högtrycksângan D kan detta tryck styras medelst tryckdetektorn 21b och tryckregleringsventilen 21a, och överskotts- ' H0 7803174-7 8 ångan F tillföres till den sekundära matarvattenförvärmaren 25.
Dessutom kan vattennivån i lågtrycks-ångavskiljaren 16 hållas i ett förutbestämt läge med hjälp av vattennivådetektorn 2Ub för detektering av vattennivån och vattennivå-reglerventilen Zua vilken som svar på den till dess ingång tillförda detckteradc signalen för vattennivån automatiskt öppnar och stänger ledningen för kondcnsatet Wb, och vidare hålles även vattennivån i högtrycks~ångavskiljaren 17 i ett förutbestämt läge, likaledes medelst en vattennivådetektor 23b och en vattennivåreglerventil 23a. Den sekundära matarvattenförvärmaren är en konventionell värmeväxlare, i vilken matarvattnet W och överskottsångan E och P matas från ledningen för allmänbruk-ånga B resp. ledningen för högtrycksângan D. Shuntventilen 26 är anordnad att öppnas för att ansluta shuntledningen G för att tillföra hög- - trycksânga D till systemet för allmänbrukånga B i händelse förbruk- ningen av allmänbruk-ånga har blivit stor.
Vid denna andra föredragna utföringsform kan ej endast det ovannämnda cirkulationsförhållandet regleras medelst tryckreglerings- ventilen 2Ua utan dessutom kan trycket i högtrycksângan D och allmänbruk-ångan B, cirkulationstakten för kondensatet i högtrycks- ånggeneratorn 15 och shunt-takten för högtrycksångan till systemet för allmänbruk-ångan fritt regleras.
Som ovan beskrivits kan man vid anordningen enligt uppfinningen åstadkomma all tillförsel och utmatning av vatten till och från avgas- värmeväxlaren, cirkulation av lågtrycks-matarvatten genom lågtrycks- ånggeneratorsektionen, cirkulationen av högtrycksmatarvatten genom högtrycks-ånggeneratorsektionen etc. medelst två matarvattenpumpar, nämligen lågtrycks-matarvattenpumpen 6 och högtrycksmatarvattenpumpen 18.
Allmänt sett ligger trycket i högtrycksångan D i omrâdet ca 0,5 - 1 MPa, under det att trycket i lágtrycksângan B ligger i området sa 0,2 - 0,3 MPa.
I det föregående har föredragna utföringsformer av anordningen enligt uppfinningen beskrivits ganska detaljerat. Nu skall fördelarna med uppfinningen i förhållande till de tidigare kända anordningarna beskrivas utförligare.
Kraven på ånga dels för att driva en turbogenerator och dels för allmänbruk åskådliggöres i fig. 5. Av fig. 5(1) framgår att man när det gäller ånga för drivning av en turbogenerator för att erhålla samma effekt när ångtrycket P2 reduceras måste öka den återvunna värmemängden Q1. Detta beror på att den termiska verkningsgraden för H0 9 7803174-7 1 cykeln minskas i och med att ångtrycket reduceras, vilket är ett för Rankin-cykeln karaktäristiskt fenomen. När det å andra sidan gäller ångan för allmänbruk, framgår av fig. 5(2) att man för att uträtta samma arbete ej behöver öka den återvunna värmemängden Q2 ens när ångtrycket P2 reduceras. Det problem varmed de tidigare kända anordningarna är behäftade är att två slags ånga, för vilka kraven är olika, skall tas ut vid samma tryck.
I det fall att den värmemängd Q2 som erfordras för allmänbruk- -ånga (fig. 5(2)) är mycket mindre än den värmemängd Q1 som erfordras för alstring av ånga för att driva en turbogenerator (fig. 5(1)), kan man bortse från det ovan nämnda problemet, men i det fall att Q1/Q2 = 2"” 4 måste problemet ifråga beaktas.
För att öka den värmemängd som återvinnes ur avgaserna måste man sänka mättningstemperaturen genom att välja ett lägre ångtryck.
Men om man endast sänker ángtrycket utan att vidta nägra andra åt- gärder, så kommer detta att medföra ökning av ångturbinens 2 storlek och man får en ytterligare minskning av den alstrade elektriska effekten. _ Pig. 6 och 7 visar en jämförelse mellan sätten för åter- ena sidan'anordningen n vinning av värme ur de varma avgaserna mellan a enligt uppfinningen och å andra sidan den tidigare kända anordningen.
I dessa figurer representerar bokstaven a anordningen enligt uppfin- ningen under det att bokstaven b representerar den tidigare kända tekniken. Index 1 representerar vidare den mängd värme som används i form av ånga för drivning av en turbogenerator, under det att index 2 representerar den värmemüngd som används i form av ånga för allmänbruk.
Pig. 6 visar ett exempel på jämförelse mellan den maximala återvunna värmemängden vid ansökningsföremålet och vid den kända anordningen. Det framgår utan vidare av figuren ifråga att den återvunna värmemängden vid ansökningsföremålet är ökad med 20 - 50% i förhållande till den tidigare kända anordníngen. I de fall som gjorts till föremål för jämförelse innebär den nämnda ökningen i den totalt återvunna värmemängden en ökning av den alstrade elektriska effekten, eftersom den värmemängd som skall återvinnas i form av ånga för allmänbruk är väsentligen densamma vid ansökningsföremålet som vid den tidigare kända anordningen (az = bz).
Pig. 7 visar temperaturskillnaderna mellan avgaserna och den alstrade ångan vid anordningen enligt uppfinningen (heldragen linje a) och vid den tidigare kända anordningen (strcckad linje b) under 40 -_ 'z-áoswa-v w antagande att den totala från avgaserna återvunna värmemängden är densamma (summan av värmet för ångan som driver turbogeneratorn och värmet för ångan för allmänbruk är densamma). Eftersom anordningen enligt uppfinningen (a) gör det möjligt att välja temperaturskillnaden mellan avgaserna och den alstrade ångan större än vad som är möjligt vid den tidigare kända anordningen (b), kan värmeöverföringsarean i avgas-värmeväxlaren 1 enligt vad som framgår av figuren ifråga väljas mindre.
Pig. 8 visar sambandet mellan alstringen av elektrisk effekt och värmeöverföringsarean i avgas-värmeväxlaren vid å ena sidan upp- finningen (a) och å andra sidan den kända anordningen (b), varvid värdena har beräknats på grundval av experimentella resultat vid användning av en 2-takts dieselmotor med en märkeffekt av 17.u00 SHP som huvudmaskineri. Som framgår av det i denna figur visade exemplet kan värmeöverföringsarean vid anordningen enligt uppfinningen (a) om den alstrade elektriska effekten sättes lika med 1,0 reduceras med ca 30% i förhållande till den tidigare kända anordningen (b).
Som framgår av den ovan lämnade beskrivningen erbjuder ansök- ningsföremålet följande fördelar i förhållande till den tidigare kända anordningen. (1) Eftersom ånggeneratorscktionen i avgasvärmeväxlaren är indelad i en högtrycksånggeneratorsektion för alstring av högtryeks- ånga för drivning av en ångturbin igen turbogenerator och en låg- trycksånggeneratorsektion för alstring av lågtrycksånga för allmän- bruk och eftersom trycket hos det matarvatten som tillföres till dessa två ånggeneratorsektioner är reglerbart medelst tryckregleringsanord- ningar, kan ånga av relativt högt tryck och av relativt lågt tryck motsvarande de tryck som är förhandsinställda medelst tryckregleríngs~ anordningar alstras i vålavvägda proportioner, varvid högtrycksångan används för drivning av ångturbinen i turbogeneratorn under det att lågtrycksängan används såsom ånga för allmänbruk, varigenom en ökning av den totalt återvunna värmemängden ur avgaserna kan åstad- kommas. r (2) Eftersom en lâgtrycksångavskiljningsanordning är anordnad i ledningen för lågtrycksånga för allmänbruk för avskiljning av kondensat från lågtrycksângan i avskiljningsanordningen och eftersom detta kondensat är blandat med matarvatten som tillföres till en av- gasvärmeväxlare i en primär vattenförvärmare, kan förvärmning av matarvattnet åstadkommas helt enkelt genom att man blandar varmt kondensat med matarvatten, detta till skillnad från vad som är fallet

Claims (3)

10 15 20 11_ 7803174-7 vid den tidigare kända värmeväxlaren. Följaktligen kan upp till 100% av värmet i det mättade vattnet avges till matarvattnet, och själva den primära matarvattenförvärmaren kan tillverkas till låg kostnad. (3) Eftersom det dessutom, utöver nämnda primära matarvatten- förvärmare finns en sekundär matarvattenförvårmare 1 vilken matar- vatten uppvärmes av överskottsànga som är uttagen av ångtrycksregula- toranordningar från en högtrycksángledning resp. från en lágtrycks- ångledning för ånga som är avsedd för allmänbruk utöver värmet i det mättade vattnet pâ lâgtryckssidan, kan värmet i överskottsàngan såväl på högtryckssidan som på lâgtryckssidan användas effektivt, varjämte trycken i högtrycks- och lågtrycksångledningarna alltid kan hållas vid korrekta värden medelst ångtrycksregulatorerna. Det är därför möjligt att ytterligare öka värmeåtervinningen, detta utöver de under (1) och (2) angivna fördelarna. Det är sålunda möjligt att tack vare uppfinningen förbättra produktionen av elektrisk energi i turbogeneratorn i jämförelse med den typ av anordning som tidigare har använts för återvinning av värme ur avgaser. Därtill kommer, att eftersom värmeövergången i avgasvärmeväxlaren kan göras mindre än i den tidigare kända anord- ningen, förutsatt att produktionen av elektrisk energi är densamma i de båda anordningarna, så kan avgas-värmeväxlaren göras lättare och mindre skrymmande, varför kostnaden för dess tillverkning kan ned- bringas. PATENTKRAV
1. Anordning för återvinning av värme från avgaser från huvud- maskiner på fartyg, vilken anordning är av det slag som innehåller en avgasförvärmare (01) för värmeutbyte mellan å ena sidan från huvud- maskineriet avgivna avgaser (A) och å andra sidan från en matarvatten- tank (08) avgivet matarvatten (W) och är k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en tryckregulatoranordning (10) för att reglera matarvattentrycket för âstadkommande av matarvattenkällor med rela- tivt sett högt tryck och lågt tryck, att avgasförvärmaren (01) inne- fattar dels en högtrycks-ånggeneratorsektion (15) som är anordnad att tillföras matarvatten (W) under högt tryck för alstring av hög- trycksánga för att driva en ângturbin, dels en lâgtrycks-ånggenerator- sektion (12) som är anordnad att tillföras matarvatten under lågt tryck för alstring av ånga för allmänbruk, dvs. för andra ändamål 'än drivning av högtrycksturbinen, att en lâgtrycks-ångseparatoran- ordning (16) är anordnad vid utloppet från lâgtrycks-ânggenerator- sektionen (12) för att skilja kondensat från nämnda för allmänbruk 7803174-7 12 v.- avsedda ånga, samt att en primär matarvattensförvärmare (7) är anordnad i en ledning som förbinder matarvattentanken (8) med låg- trycks~ânggeneratorsektionen (12) för att blanda det i lâgtrycks~ång- separatoranordningen avskilda kondensatet med det matarvatten som tillföres från matarvattentanken (8) till avgasvärmeväxlaren (1) och därigenom förvärma matarvattnet (W).
2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar dels en lågtrycks-ångtrycksregulator (22a, 22b) för reglering av trycket i ledningen för ånga för allmänbruk, dels en nögtrycks-ângtrycksregulatoranordning (21a, 21b) för att reglera trycket i högtrycksångledningen till ângturbinen, samt en sekundär matarvattenförvärmare (25) i vilken värmeväxling åstadkommes mellan det matarvatten som införes i densamma genom nämnda primära matar- vattenförvärmare (7) och lågtrycks-överskottsänga som är uttagen av lågtrycks-ångtrycksregleringsanordningen (22a, 22b) samt högtrycks- -överskottsånga som är uttagen av nämnda högtrycks-ångtrycksreglcrings- anordning (21a, 21b).
3. Anordning enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att en lâgtrycksmatarvattenpump (6) är anordnad i den matarvatten- ledning som förbinder den primära matarvattenförvärmaren (7) med lågtrycks-ånggeneratorsektionen 5 avgas-värmeväxlaren (1) för att tillföra matarvatten under tryck från den primära matarvattenför- värmaren till lågtrycksánggeneratorsektionen i avgasvärmeväxlaren och därigenom cirkulera matarvattnet genom lågtrycks-ånggenerator- sektionen (12), lågtrycksângseparatorn (16) och den primära matarvat- tenförvärmaren (7), varjämte en högtrycks-matarvattenpump (18) är anordnad i högtrycks-matarvattensinloppsledningen för högtryck-ång- generatorsektionen (15) för att cirkulera matarvattnet genom högtrycks-ânggeneratorsektionen (15), varigenom tillförseln av matarvatten från matarvattentanken (8) till avgasvärmeväxlaren (1), cirkulationen av lågtrycksmatarvatten genom lågtrycks-ånggenerator- sektionen (12) samt cirkulationen av högtrycksmatarvatten genom hög- trycksånggeneratorsektionen (15) kan åstadkommas medelst nämnda två matarvattenpumpar (6, 18). ANFÖRDA PUBLIKATIONER:
SE7803174A 1977-04-19 1978-03-20 Anordning for atervinning av verme ifran avgaser SE416835B (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4503277A JPS53129749A (en) 1977-04-19 1977-04-19 Exhaust heat recovery unit for ship motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7803174L SE7803174L (sv) 1978-10-20
SE416835B true SE416835B (sv) 1981-02-09

Family

ID=12707989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7803174A SE416835B (sv) 1977-04-19 1978-03-20 Anordning for atervinning av verme ifran avgaser

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4214450A (sv)
JP (1) JPS53129749A (sv)
DE (1) DE2816636C3 (sv)
DK (1) DK152448C (sv)
GB (1) GB1592636A (sv)
SE (1) SE416835B (sv)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994015074A1 (en) * 1992-12-23 1994-07-07 Abb Carbon Ab Method and device for partial-load operation of a once-through boiler

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55112809A (en) * 1979-02-21 1980-09-01 Hitachi Ltd Method of running combined-cycle power plant and controller therefor
DE3137379C2 (de) * 1980-12-23 1985-11-14 Saarbergwerke AG, 6600 Saarbrücken Verfahren zur Versorgung von Fernwärmenetzen mit Wärme uns einem Wärmekraftwerk
DE3234679A1 (de) * 1982-09-18 1983-06-16 Heinz Dipl.-Ing.(FH) 7406 Mössingen Hutzenlaub Verbundtriebwerk aus prinzipiell unterschiedlichen waermekraftmaschinen
JPS6088806A (ja) * 1983-10-21 1985-05-18 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 内燃機関の廃熱回収装置
DE3836463C2 (de) * 1988-10-26 1998-09-10 Ruhrgas Ag Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme eines Prozesses
US5095693A (en) * 1989-08-04 1992-03-17 United Technologies Corporation High-efficiency gas turbine engine
US5640842A (en) * 1995-06-07 1997-06-24 Bronicki; Lucien Y. Seasonally configurable combined cycle cogeneration plant with an organic bottoming cycle
US5865369A (en) * 1995-10-23 1999-02-02 Fisher; Gerald Recycling high pressure steam for heating purposes
DE19939289C1 (de) * 1999-08-19 2000-10-05 Mak Motoren Gmbh & Co Kg Verfahren und Einrichtung zur Aufbereitung von Gasgemischen
JP4151814B2 (ja) * 1999-11-04 2008-09-17 本田技研工業株式会社 エンジンの排熱回収装置
US6357235B1 (en) * 2000-03-02 2002-03-19 Cacumen Ltda. Power generation system and method
US6415866B1 (en) * 2000-03-07 2002-07-09 Benton F. Baugh Thermal operating module with scavenger system
US20060112693A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-01 Sundel Timothy N Method and apparatus for power generation using waste heat
US7121906B2 (en) * 2004-11-30 2006-10-17 Carrier Corporation Method and apparatus for decreasing marine vessel power plant exhaust temperature
EP2159385A1 (de) * 2007-06-25 2010-03-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Dampferzeugers
DE102007033611B4 (de) * 2007-07-17 2009-05-07 Amovis Gmbh Anordnung zur Abgaswärmenutzung
AT506077B1 (de) * 2008-01-29 2009-06-15 Andritz Ag Maschf Abwärmenutzung in der trockenpartie von papiermaschinen
DE102008008637B4 (de) 2008-02-12 2017-01-05 Man Diesel & Turbo Se Kondensationsdampfturbine mit Füllstandsfassungseinrichtung und Verfahren zur Regelung des Füllstandes
AU2009251592A1 (en) * 2008-04-04 2009-12-03 Owl Power Company, Inc. Waste recovery cogenerator
US20100005775A1 (en) 2008-05-28 2010-01-14 John Kipping Combined cycle powered railway locomotive
US8763404B2 (en) 2008-12-31 2014-07-01 Rolls-Royce Corporation Systems, apparatuses, and methods of harnessing thermal energy of gas turbine engines
ITMI20090039A1 (it) * 2009-01-19 2010-07-20 Franco Finocchiaro Procedimento e sistema per la generazione di energia utilizzante sorgenti di calore liquide e o gassose a bordo di unita navali
US9464539B2 (en) 2010-12-17 2016-10-11 Samsung Heavy Ind. Co., Ltd Waste heat recovery device for a marine vessel
WO2012081854A2 (ko) * 2010-12-17 2012-06-21 삼성중공업주식회사 선박용 폐열회수장치
CN103649648A (zh) * 2011-06-30 2014-03-19 巴布考克日立株式会社 太阳能锅炉以及使用了该太阳能锅炉的太阳能发电设备
CN102720600A (zh) * 2012-06-28 2012-10-10 宝鸡石油机械有限责任公司 石油钻机余热发电系统
FR2999644B1 (fr) * 2012-12-19 2015-03-13 Electricite De France Procede de commande d'une centrale thermique au moyen de soupapes reglantes
CN103111172B (zh) * 2013-01-15 2015-05-13 大连海事大学 一种船舶主机余热回收和尾气处理系统及方法
EP3049719B1 (en) * 2013-09-26 2018-12-26 Nooter/Eriksen, Inc. Heat exchanging system and method for a heat recovery steam generator
KR101825316B1 (ko) 2014-03-05 2018-02-02 지멘스 악티엔게젤샤프트 플래시 탱크 구조
CN104405461B (zh) * 2014-10-13 2016-02-03 中信重工机械股份有限公司 一种有机工质朗肯循环余热发电系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB738286A (en) * 1952-08-25 1955-10-12 Babcock & Wilcox Ltd Improvements in or relating to vapour generators and to a method of operation thereof
DE1209811B (de) * 1961-03-30 1966-01-27 Bbc Brown Boveri & Cie Kombinierte Gasturbinen-Dampfkraft-Anlage
DE1201612B (de) * 1962-06-01 1965-09-23 Siemens Ag Gasturbinen-Heizkraftanlage
US3990230A (en) * 1973-11-16 1976-11-09 Hitachi, Ltd. Method for controlling steam turbine and device therefor in composite plant equipped with steam turbine and gas turbine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994015074A1 (en) * 1992-12-23 1994-07-07 Abb Carbon Ab Method and device for partial-load operation of a once-through boiler

Also Published As

Publication number Publication date
DE2816636B2 (de) 1981-01-29
US4214450A (en) 1980-07-29
JPS53129749A (en) 1978-11-13
GB1592636A (en) 1981-07-08
DE2816636C3 (de) 1981-09-03
SE7803174L (sv) 1978-10-20
DE2816636A1 (de) 1978-10-26
DK152448B (da) 1988-02-29
DK152448C (da) 1988-08-01
JPS5431126B2 (sv) 1979-10-04
DK172278A (da) 1978-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE416835B (sv) Anordning for atervinning av verme ifran avgaser
US4729217A (en) Combined gas/steam power station plant
US4250704A (en) Combined gas-steam power plant with a fuel gasification device
KR920009576B1 (ko) 내연 기관의 폐열 회수장치
DE69828423T2 (de) Hybrides elektrisches krafterzeugungssystem
US5133298A (en) Method and arrangement for effecting heat energy recovery from the exhaust gases of a diesel engine
US4873829A (en) Steam power plant
EP1069282B1 (en) Dual-pressure steam injection partial-regeneration-cycle gas turbine system
US4274256A (en) Turbine power plant with back pressure turbine
US4163365A (en) Method for regulating a power plant containing a gas turbine assembly and apparatus for the performance of the aforesaid method
US3756023A (en) Heat recovery steam generator employing means for preventing economizer steaming
JPH06248974A (ja) 部分再生式二流体ガスタービン
US2592749A (en) Gas turbine engine associated with a gas producer under pressure
US6301873B2 (en) Gas turbine and steam turbine installation
EP0902168B1 (en) Method and arrangement for a combi power plant
US4545208A (en) Method of operating an industrial furnace
SE517779C2 (sv) Turbininrättning och metod för att driva en turbininrättning
KR102153769B1 (ko) 선박의 폐열회수 시스템
KR820000996B1 (ko) 선박용 원동기의 배기 가스열 회수장치
JPH01237325A (ja) 動力プラント
KR880000050B1 (ko) 폐열 회수장치
JPS60261908A (ja) 内燃機関の廃熱回収装置
JPS5916641Y2 (ja) デイ−ゼル機関における排ガスエコノマイザ給水予熱装置
JP2002106804A (ja) 変圧貫流ボイラの給水流量制御装置
US3283506A (en) Ship's propulsion plant

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7803174-7

Effective date: 19890426

Format of ref document f/p: F