SE455965B - Sett och apparat for vermeatervinning ur avfallsenergi - Google Patents

Description

10 455 965 2 för att slipa träflis till fin massa med exempelvis en uteffekt av mer än 100 ton per dag. Extremt stora kvantiteter avfallsenergi alstras till följd av om- vandlingen av den elektriska kraft, som driver motorerna och som omvandlas till mekaniskt arbete och därefter till termisk energi i form av ånga. Ångan ledes genom ett rör, som innehåller flis före dettas införsel i en primär raffinör för mjukgöring av flisen och för att därmed underlätta raffineringsoperationen.

Flisen defibreras vanligen mellan ett par stora åt motsatta håll roterande skivor. Det värme, som alstras under raffineringsoperationen, vilken utföres i ett slutet område, ventileras till det fria medelst en utloppsledning. Ehuru vissa försök har gjorts att åter- föra små delar av den ventilerade ångan till ovannämnda ångbehandlingsrör, vari flisen ursprungligen upphettas och mjukgöres, kan övervägande delen av värmeenergin icke återvinnas och förloras därför.

Kortfattad beskrivning av uppfinningen Föreliggande uppfinning innefattar ett sätt och en apparat för återvinning av avfallsenergi genom användning av ett arbetsfluidum, vilket avleder värmeenergi ur avfallsenergi, som typiskt avges från en anläggning vid utförande av en tillverkningsprocess. Arbetsfluidets energinivå ökas ytterligare genom kompression. Arbets- fluidets energi användes sedan för åstadkommande av ånga vid en temperatur och ett tryck, som gör ångan synnerligen fördelaktig för användning i många applikationer.

Avfallsenergi från två olika ställen i den mekaniska processens apparater och tillgänglig vid samma eller olika energinivåer användes för att öka nämnda arbets- fluidums energi genom användning av separata, av varandra oberoende evaporatorer. Arbetsfluidet passerar från en evaporator till en första kompressor och sedan till en kyltank, dvs en kylare för kylning eller reglering av överhettad ånga, för kylning av arbetsfluidet. Arbets- fluidet från den andra evaporatorn passerar direkt till en andra kompressor. Arbetsfluidet från kondensorns ut- 455 965 . 3 gång passerar till en kyltank. Kyltanken kyler arbets- fluidet (som är i form av överhettad ånga) då detta inkommer i kylanordningen och justerar automatiskt nivå- regleringen mellan vätska/ång-faserna däri, och tillåter de första och andra kompressorerna, som arbetar under reglering av en gemensam primär drivanordning, att ar- beta vid högst olika temperatur- och trycknivåer och upptaga olika massaflödesförhållanden av arbetsfluidet.

Den ovan beskrivna tekniken isolerar totalt tre huvudbeståndsdelar av systemet, nämligen avfallsenergi- tillförsel, det intermediära arbetsfluidet och den därme- delst alstrade ångan, för att åstadkomma en uteffekt i form av en icke förorenad energi i form av ånga vid temperaturer och tryck, som hittills icke varit möjliga att uppnå medelst konventionella återvinningstekniker.

Arbetsfluidet kan absorbera energi vid höga ar- betstemperaturer, som förorsakar nedbrytning av kompo- nenter. Dessa komponenter förekommer emellertid i så små mängder att varje nedbrytande effekt på system- komponenterna och operationseffektiviteten undvikes.

Ovannämnda tekniker kan användas för att återvinna avfallsenergi från en enda avfallsenergikälla genom att utelämna en av nämnda evaporatorer. Typiskt användes en kompressor för varje evaporator och en kompressor kan elimineras för varje eliminerad evaporator. Alter- nativt kan ett flertal kompressorer användas för upp- rätthâllande av arbetstryckets trycknivåer över en enda kompressors förmåga.

Ovan beskrivna tekniker kan användas för att återvinna avfallsenergi, som erhålles i ett flertal industriella system. Som ett annat utförande av upp- finningen utnyttjas avfallsenergi i form av upphettad luft, som kommer från en papperstorkanordning tillsam- mans med ett annat arbetsfluidum för att alstra ånga.

Andra nya tekniker för att förbättra utförande- koefficienten användes, t ex tryckreduceringsorgan för att alstra kraft för oberoende användning, ett multipel- arrangemang av värmeväxlare och slingor för arbetsfluidum 455 965 4 (kylmedel) för att ändra den utgående energins nivå relativt den ingående avfallsenergin, reglering av till- förseln av avfallsenergi, reglering av tillförseln av tillsatsånga med avfallsånga för att bibehålla egen- skaperna av systemets uteffekt konstanta, reglering, avlägsning och ersättning av arbetsfluidet (t ex kyl- medlet) från en slinga för arbetsfluidum (kylmedel) i enlighet med dess sönderfallsförhållande under användning, åstadkommande medel i värmeväxlare för underkylning av arbetsfluidet (kylmedlet). Ändamål med uppfinningen och kortfattad beskrivning av figurerna Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett nytt sätt och en ny apparat för avfallsenergiåtervinning för att alstra energi antingen för återanvändning i den tillverkningsenhet, som alstrar avfallsenergin eller för användning i andra applikationer eller bådadera.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett nytt sätt och en apparat för återvinning av avfalls- energi, varvid energin från den källa, som alstrar avfallsenergin överföres till ett utgående arbetsfludium med hjälp av ett mellanliggande arbetsfluidum.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett nytt sätt och en apparat för återvinning av avfallsenergi, som erhålles från termomekaniska massa- tillverkningssystem och liknande med hjälp av ett arbetsfluidum, som överför avfallsenergi med hög effek- tivitet till ett utgående arbetsfluidum.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett nytt sätt och en apparat för återvinning av avfallsenergi, som erhålles från termomekaniska massatillverkningssystem och liknande med hjälp av ett arbetsfluidum, som överför avfallsenergi med hög effektivitet till ett utgående arbetsfluidum.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett nytt sätt och en apparat för återvinning av avfalls- energi från termomekaniska massaframställningssystem och liknande, där energin i form av värme överföres till 33 455 965 ett utgående arbetsfluidum medelst ett mellanfluidum, varvid den ingående energin, mellanfluidet och det ut- gående arbetsfluidet är fysikaliskt isolerade från varandra.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett nytt sätt och en apparat för återvinning av avfallsenergi från tvâ eller flera källor under ut- nyttjande av en mellanliggande kyltankanordning, som är anordnad mellan ett par drivna kompressoranordningar, vilka tillåter arbetsfluidet att passera genom sagda kompressoranordningar för påverkan vid signifikativt olika temperatur- och trycknivåer.

Dessa och andra ändamål, som kommer att framgå av efterföljande beskrivning, har uppnåtts genom att det enligt uppfinningen har ástadkommits ett sätt för värme- àtervinning av det slag som anges i efterföljande patent- krav l och i föredragna utföringsformer i patentkrav 2-5.

Vidare har det enligt uppfinningen åstadkommits en apparat för återvinning av avfallsenergi av det slag som anges i efterföljande patentkrav 6 och i föredragna utföringsformer i patentkrav 7-18.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas under hänvisning till bifogade ritningar. Fig. l visar i form av ett förenklat kopplingsschema en avfallsvärme- energikälla i form av ett termomekaniskt massaframställ- ningssystem. Fig. 2 visar i form av ett förenklat block- schema ett avfallsvärmeåtervinningssystem, som är fram- ställt i enlighet med principerna enligt uppfinningen.

Fig. 2a åskådliggör i form av ett förenklat blockschema kraftalstrande apparater, som kan ersätta expansions- ventilen eller -ventilerna i utförandena enligt fig. 2, och 3. Fig. 3 visar i detalj och i form av ett block- schema ett TMP-system av det i fig. 1 visade slaget men användande blott en enda kondensor. Fig. 4 visar i form av ett förenklat blockschema en kondensor, vilken kan användas i något av systemen enligt fig. 2-3 för underkylning av arbetsfluidet (kylmedel), som passerar genom kondensorn. Fig. 5 visar i form av ett blockschema l5 .30 455 965 6 en värmeväxlaranordning och medel för att selektivt in- koppla eller frånkoppla värmeväxlare från arrangemanget i enlighet med förändringar i inniváerna och/eller ut- energikraven. Fig. 6 visar i form av ett förenklat block- schema en evaporator för användning i något av systemen enligt fig. 2-3 för att reglera arbetsfluidets (dvs kylmedlets) flöde i enlighet med variationer och/eller avbrott av avfallsenergi, som avges till evaporatorn.

Pig. 7 visar i form av ett förenklat blockschema ett nedblåsningssystem för användning vid antingen borttag- ning och/eller påfyllning av ett arbetsfluidum, som användes i energiàtervinningssystemet.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Såsom förut påpekats är föreliggande uppfinning ytterst fördelaktig för användning vid återvinning av avfallsenergi, i synnerhet från system, som alstrar enorma kvantiteter avfallsenergi. Ett sådant system är ett termomekaniskt massaframställningssystem 10 enligt fig. 1, innefattande ett ångrör l2, som har ett inlopp l2a, vilket upptager träflis, som vanligen med fördel sållats för eliminering av flis större än en förutbestämd storlek, varvid flisen utsatts för ett vattenbad för avlägsning av främmande material, såsom sand. Flisen inkommer i ângröret 12, innehållande ånga vid ett tryck, som överstiger atmosfärstrycket, i och för upphettning och mjukgöring av flisen.

Flisen utsättes för ångan under en kort tidsperiod, vanligen mindre än nâgra minuter och förskjutes sedan medelst en skruvtransportör l2b via en mellanliggande ledning 14 till en primär raffinör 16. Den primära raffinören består vanligen av en elektrisk drivmotor 16, som har en märkeffekt av storleksordningen tusen till tiotusen hästkrafter, vilken motor l6a användes för att åstadkomma relativ rörelse mellan ett par slipskivor l6c för slipning och defibrering av spånen till förutbestämd finhet. Skruvtransportören 16b matar flisen till området mellan paret av skivor l6c för att undgå slipning, vil- ken operation sker i ett slutet område, varigenom ånga 455 965 7 alstras vid en trycknivá väl över atmosfärstrycket. Angan avges till det fria medelst ett utlopp l8. En del av ångan, som annars skulle ventilerats till det fria, avledes via en ledning l8a till ångbehandlingsröret 12 och eliminerar behovet av varje tillsatsânga då väl systemet 10 uppnått stabil operation.

Den defibrerade flisen överföres sedan medelst en led- ning 20 till en cyklon 22, som har ett huvudsakligen ko- niskt organ (vilket för enkelhets skull icke visas). De defibrerade flisen och ångan inkommer längs en linje, som är en tangent till det koniska organets avsmalnande väggar, varigenom ångan och de defibrerade spànen bringas att rote- ra med hög hastighet för att sålunda bibringa det tynge ma- terialet (den defibrerade träflisen) en centrifugalkraft, varigenom det lättare massmaterialet (ångan) kan avges till det fria via en ledning 24. Ledningarna 18 och 24 träffas i 24a. Avfallsenergi avges vid 25 i form av ånga vid ett hög- re tryck än atmosfärstrycket. Det tyngre materialet avskil- jes fràn det lättare i cyklonen 22 på grund av centrifugal- krafterna och passerar därefter nedåt längs det koniska or- ganet och genom ledningen 26 till en andra raffinör 28, som exempelvis kan vara likadan som den primära raffinören 12. Skruvtransportören 26a matar defibrerad flis från cyklonen 22 längs ledningen 26. Efter ytterligare raf- finering i raffinören 28 passerar den resulterande massan genom ledningen 30 till en åtkomstlåda 32.

Fig. 2 visar i form av ett förenklat blockschema ett avfallsenergiåtervinningssystem 40, som är utfört enligt principerna för föreliggande uppfinning och inne- fattar en kondensor 42, evaporatorer 44 och 46, kompres- sorer 48 och 50, som drives medelst en gemensam driv- motor 52 samt en kyltank 54. Förorenad ånga med lågt tryck blandad med luft och erhållen från àtkomstlàdans 32 ventilationsöppning 34 inkommer i evaporatorn 44 via ett inlopp 44a och passerar över energiöverförings- organ (icke visade) som transporterar systemets arbets- fluidum, som passerar över energiöverföringsorganet (icke Visade) hos evaporatorn 44 i inloppet 44b och lämnar evaporatorns 44 spolar och rör sig från utloppet 455 965 8 44c genom ledningen 56 till inloppet hos den första kompressorn 48. Kompressorns-48utfluidum passerar genom ledningen 58 till en kylares 54 ânginlopp 54a. Arbets- fluidet, som exempelvis kan vara ett köldmedium i form av överhettad ånga, inkommer i det parti av kylaren 54, som innehåller arbetsfluidets vätskefas, vilken tjänar till att kyla arbetsfluidets ångfas av skäl, som närmare framgår av det följande. Reglerorgan 60 injicerar ar- betsfluidum (köldmedium) i vätskefas i kylaren 54 för att partiellt kyla ångan i tanken 54 under förångning av det ytterligare arbetsfluidet i vätskefas.

Arbetsfluidets vätskefas passerar genom ledningen 64. En del av arbetsfluidets vätskefas rör sig genom ledningen 64 och passerar ledningen 66 och inkommer i ett inlopp 46a till en med fallande film arbetande evaporator 46. Den återstående delen av arbetsfluidet i vätskefas rör sig genom en ledning 68 och en ju- sterbar expansionsventil 70, vilken reducerar arbets- fluidets tryck, då det passerar ventilen 70 och inkommer i evaporatorns 44 inlopp 44b.

Evaporatorn 46 är likadan som evaporatorn 44 och är försedd med energiöverföringsytor (för enkelhets skull icke visade), av vilka ytor arbetsfluidet passerar en vid förflyttning från inloppet 46a till utloppet 46b i evaporatorn 46. Avfallsånga från exempelvis ledningen 25 inkommer i evaporatorn 46 vid 46c och passerar över nämnda ytor och lämnar evaporatorn 46 i utloppet 46d.

Utloppet 46b på evaporatorn 46 är kopplat till den andra kompressorns 50 ingång via en ledning 73. Det i kyl- tanken 54 befintliga arbetsfluidets ångfas passerar genom ledningen 72 och går samman med arbetsfluidet, som passerar genom ledningen 73 efter avgivning från evaporatorn 46. Arbetsfluidet utkommer från kompressorn 50 och passerar genom ledningen 74 till kondensorns 42 inlopp.

Värmeâtervinningssystemet enligt fig. 2 arbetar på följande sätt.

Arbetsfluidets tryck reduceras medelst expansions- ventilen 70, som bringar arbetsfluidet att inträda i 455 965 9 vätske/gasfas då det inkommer i evaporatorn 44.

Lågtrycksånga blandad med luft och erhâllen från den termomekaniska uppslagarens (TMP) åtkomstlåda 34 (se ledningen 34, fig. 1) överför sin energi (i form av värme) till arbetsfluidet. Arbetsfluidets temperatur och tryck bibehålles i huvudsak konstanta i evaporatorns 44 inlopp och utlopp. Arbetsfluidets entalpi ökas emellertid signifikant på grund av fasförändringen.

Arbetsfluidet undergår ett första komprimerings- steg genom att passera en kompressor 48, som signifikant ökar arbetsfluidets temperatur och tryck medan blott en ringa ökning av dess entalpi åstadkommes. Det över- hettade arbetsfluidet inkommer sedan i kyltanken 54, där det kyles. Arbetsfluidets tryck bibehålles i huvud- sak konstant då det rör sig mellan den första kompressorns 48 utloppsände och den andra kompressorns 50 inloppsände genom kylaren 54 under det att det undergår en reduktion med avseende på temperatur och entalpi. Den andra kom- pressorn 50 ökar signifikant det från kylaren 54 och evaporatorn 46 erhållna arbetsfluidets temperatur och tryck och avger arbetsfluidet till kondensorn 42.

Arbetsfluidet överför sin energi till varmvatten, som inkommer i inloppet 42c och som avges antingen från en färskvattenkälla eller från en i systemet anordnad, icke visad kondensatretur, där ren ånga användes. Det genom kondensatorn 42 passerande heta färskvattnets temperatur och tryck bibehålles i huvudsak konstant. vattnets entalpi ökar emellertid signifikant. Den ånga, som alstras till följd av kondensationen av arbets- fluidet då detta passerar genom kondensorn 42, kan användas 1 någon av ett stort antal applikationer, såsom papperstorktrummor och papperstorkhuvar t ex och i andra applikationer, som erfordrar ånga vid ett tryck av storleksordningen 50 PSIA eller högre.

Arbetsfluidet, är i vätskefas, passerar från ledningen 76 genom ex- som lämnar kondensorn 42 och nu pansionsventilen 78, vilken reducerar arbetsfluidets tryck. Arbetsfluidet i vätskefas inkommer i tanken 54 via reglerorganet 60 för att kyla arbetsfluidet i ångfasen, 455 965 vilka samverkar för att förånga ytterligare arbetsfluidum, som införes i tanken 54 via reglerorganet 60.

Kyltanken 54 tillåter kompressorerna 48 och 50, som gemensamt drives medelst motorn 52, att påverka arbets- fluider, som har olika temperatur och trycknivåer utan att förorsaka obalanstillstând i systemet. Kompressorerna 48 och 50 kan också drivas medelst separata primära drivorgan utan att påverka fördelarna med uppfinningen.

Denna teknik tillåter att kompressorernas 48 och 50 massaflödesförhållanden i hög grad skiljer sig från varandra för att~tillåta evaporatorerna 44 och 48 att hantera avfallsenergi från källor, vilkas temperatur- och trycknivåer signifikant skiljer sig från varandra.

Dessutom utnyttjas vid avfallsenergiåtervinningen ett arbetsfluidum, som kan verka vid temperaturer väl över 127°C och upp till maximala arbetstemperaturer över 204°C utan att utsättas för någon signifikant nedbryt- ning, varigenom omvandlingen av avfallsenergin till ånga vid trycknivåer och operationseffektiviteter som hittills icke kunnat uppnås medelst konventionell teknik möjliggöres. Avfallsenergikällorna kan vara kopplade till andra evaporatorer än de ovan beskrivna, om så önskas, inom ramen för föreliggande uppfinning.

Arrangemanget enligt fig. 2 kan modifieras för applikationer, vari avfallsenergin erhålles från en enda källa genom utelämnande av evaporatorn 46 och av- ledning av allt arbetsfluidum i vätskefas, som erhålles från kylanordningen 54, till ledningen 68 och därpå till evaporatorn 44. Evaporatorn 44, kompressorn 48 och kylanordningen 54 kan justeras för att upptaga den specifika typ av avfallsenergi, som upptages av evapora- torn 44.

Utförandet enligt fig. 2 kan modifieras på annat sätt. Exempelvis placeras företrädesvis kylaren 54 relativt evaporatorn 46 så, att vätskenivån i evaporatorn 46 är på högre höjd än vätskenivån i kylaren 54 för åstadkommande av erforderliga trycknivåer. Enligt ett annat alternativ kan en pump 71 placeras i ledningen 64 p 455 965 ll för att åstadkomma och bibehålla den erforderliga tryckdifferentialen mellan vätskorna i evaporatorn 46 och kylaren 54.

Expansionsventilen 70 i fig. 2 kan ersättas med en turbin eller fluidummotor 82 enligt fig. 2a för att upptaga arbetsfluidet i inloppet 82a och avge fluidet genom dess utlopp 82b till evaporatorns 44 inlopp.

Fluidnmmotorn 82 alstrar sålunda kraft i sin utgångs- axel 820, vilken kraft kan användas till en värmepumps kompressor eller tillföra kraft till någon last i när- heten av utrustningen. Denna ersättning ökar systemets köldfaktor (COP) på grund av den kraft, som uttages från turbinen 82.

Arbetsfluidet (köldmedlet), som lämnar kondensorn 42'i fig. 2 t ex är typiskt nära ett mättat vätske- tillstånd. Genom användning av kylare och fuktig luft, som förekommer i kretsloppet för energiåtervinnings- cykeln eller annan avloppsström, är det möjligt att underkyla arbetsfluidet (köldmedlet), som lämnar kon- densorn, varigenom man i hög grad ökar köldfaktorn i cykeln eftersom arbetet per viktenhet arbetsfluidum (köldmedel) för komprimering bibehålles oförändrat medan det värme, som avlägsnas per viktenhet i konden- sorn ökar. Köldfaktorn ökar vidare eftersom antalet viktenheter arbetsfluidum också reduceras. Om fig. 4 betraktas i detalj, där samma element som i fig. 2 och 4 betecknas med samma hänvisningsbeteckningar, komprimerar kompressorn 50 arbetsfluidet (köldmedlet), som avges därtill medelst ledningen 73 och tillför det komprime- rade arbetsfluidet kondensorn 42 via ledningen 74.

Arbetsfluidet (köldmedlet), som inkommer vid 42a, över- för sin energi via överföringsytan 42e till kondensatet, som inkommer vid 42c för att alstra ånga, vilken uppträder i utloppet 42d. Kondensorn 42'är segmenterad, så att ett parti 42f därav är skilt från det återstående partiet av kondensorn 42'och anordnat med inlopp 42g, som upptager avfallsenergi, t ex från avfallsenergiströmmen eller vid 42g inkommande fuktig luft, vilken är inrättad att ab- sorbera värmeenergi från arbetsfluidet (köldmedlet) över l0 455 965 12 överföringspartiet 42e' och därefter passera ut ur kondensorn 42'via utloppet 42h. Arbetsfluidet (köldmedlet) underkyles sålunda just innan det lämnar kondensorn 42' vid 42b och inkommer i ledningen 76, varigenom köldfaktorn ökar avsevärt eftersom arbetet per viktenhet, åstadkommet medelst arbetsfluidet (köldmedlet) vid komprimering är detsamma medan det värme, som avlägsnas per viktenhet av kondensorn ökar. Sålunda kan kondensorarrangemanget 42' enligt fig. 5 ersätta kondensorn 42 i fig. 2, vilket medför en ökning av COP.

Fig. 5 visar ett arrangemang av värmeväxlarenheter 86, 94, 108, vilka är kopplade till varandra på ett sätt, som närmare skall beskrivas i det följande, och vilka selektivt kan inkopplas i eller urkopplas från arrange- manget i enlighet med variationer av systemets temperatur- nivåer i och för optimering av systemets funktion vid sådana nivåer.

Med hänvisning till arrangemanget enligt fig. 5 är en evaporator 86 inkopplad i den köldmedelsslinga 87, som har lägst tryck och som består av en ledning 88, en kompressor 90, en ledning 92, en evaporator 94, en ledning 96, en expansionsventil 98 och en ledning 100, varvid ett lämpligt arbetsfluidum (köldmedel) cirkuleras i denna slutna slinga. Temperaturen och trycket hos arbetsfluidet, som lämnar evaporatorn 86 och inströmmar i kompressorn 90 och den energi, som alstras därmed, överföres till ett annat arbetsfluidum i värmeväxlaren 94.

Det kondenserade arbetsfluidet (köldmedlet), som lämnar värmeväxlaren 94 via ledningen 96 strypes sedan medelst ventilen 98 innan det återgår till evaporatorn 86, som upptager avfallsenergi i inloppet 86a. Denna energi överföres till arbetsfluidet (köldmedlet) och därefter utströmmar avfallsenergibäraren, t ex ångan, från eva- poratorn 86 vid 86b. Arbetsfluidet (köldmedlet) inkommer i evaporatorn 86 vid 86c och lämnar evaporatorn 86 via utloppet 86ä. Det komprimerade arbetsfluidet passerar ledningen 92 och inkommer i värmeväxlaren 94 via inloppet 94a och lämnar värmeväxlaren 94 via utloppet 94b. ' 455 965 13 En krets 101 för ett andra arbetsfluidum (köldmedel) består av en värmeväxlare 94, en ledning 102, en kom- pressor 104, en ledning 106, en värmeväxlare 108, en ledning 110, en strypventil 112 och en ledning 114.

Denna slutna slinga eller krets 101 kan innehålla ett köldmedel, som företrädesvis skiljer sig från köldmedlet i den förstnämnda slingan 87. Samma serie processer som beskrivits med hänvisning till slingan 87 utföres i den andra slingan 101. Slingorna 87, 101 tillåter användning av ett flertal köldmedel för att optimera funktionen vid olika temperaturnivåer. Ytterligare slingor kan användas. Värmeväxlaren 108 kan exempelvis i sin tur bilda en del av en tredje sluten slinga 131, vilken för enkelhets skull blott visas som om den innefattade ledningarna 116 och 118 samt ventilerna 128, 130.

Ett synnerligen fördelaktigt drag med multipel- stegarrangemanget enligt fig. 5 är att värmeväxlarenheten 94, som innefattar tvâ av varandra oberoende sling- passager för arbetsfluidum (köldmedel) jämte inlopp 94c och 94d för upptagning av ett tredje arbetsfluidum.

Exempelvis kan slingan 101 avaktiveras genom frånkoppling av kompressorn 104 och stängning av ventilen 112. Ven- tilerna 120 och 122 öppnas sedan för att tillåta till- försel av kondensat via ventilen 120 till värmeväxlaren 94, som överför energi från fluidec i slingan 87 till kondensatet, som inkommer vid 94c. Värmeväxlaren 94 avger ånga i utloppet 94d över ventilen 122. Ventiler 120 och 122 kan manövreras antingen manuellt eller automatiskt. Ovanstående arrangemang tillåter ângalstring vid ett lägre tryck genom frånkoppling av den andra slingan 101 och/eller vid högre tryck genom återinkoppling av den andra slutna slingan 101 genom stängning av ven- tilerna 120 och 122, öppning av ventilen 125, tillslag- ning av turbinen 104, öppning av ventilerna 124 och 126 och stängning av ventilerna 128 och 130. En tredje slinga kan åstadkommas genom stängning av ventilerna 124 och 126 och öppning av ventilerna 128 och 130 samt l5 455 965' 14 koppling av ledningarna 116 och 118 till en tredje sluten slinga, som är i huvudsak identisk med de slutna slingorna 87 och 101. Arrangemanget enligt fig. 5 är synnerligen flexibelt eftersom ånga kan alstras vid en eller flera olika trycknivåer antingen separat eller samtidigt utan någon skadlig inverkan på köldfaktorn.

Sålunda kan båda slingorna eller kretsarna 87 och 101 fullständigas och ånga alstras medelst värmeväxlarna 94 och 108 helt enkelt genom öppning av paren av ven- tiler l20-122 och 124-126 för åstadkommande av ånga med tvâ olika tryck.

Det inses vidare, att ett annat fluidum än konden- sat kan ledas genom ledningen 94c i värmeväxlaren 94.

Flödet genom värmeväxlaren 108 verkar på i huvudsak samma sätt som det i värmeväxlaren 94. Ledningar 118 och 116 styr flödet av arbetsfluidum (köldmedel) till ett tredje stegs slutna krets 131, om så önskas. Det skall vidare noteras, att arbetsfluidet i slingan med högst tryck kan vara vatten, i vilket fall kondensorn i denna slinga kan utelämnas, varvid vätska kan matas in i kondensorn i slingan med det näst lägsta trycket och högtrycksånga erhållas från kompressorns utlopp.

Kondensorn 108 i slingan 101 kan exempelvis elimineras, varvid vätska tillföres kondensorns 94 inlopp 94e och högtrycksánga uttages från kompressorns 104 utlopp.

Fig. 6 visar ett arrangemang för att kompensera för variationer i den avfallsenergi, som avges till återvinningssystemet. I det fall den avfallsenergi, som är tillgänglig i ledningen 134 för avgivning till eva- poratorn136, varierar kommer utgångsförhållandena i ledningen 142 att variera. För att lösa detta problem är arrangemanget 133 enligt fig. 6 anordnat med en extra ledning 144 för att upptaga ånga från en icke visad tillsatskälla, t ex en panna. En temperaturkännare 146, som är kopplad till ledningen 142, reglerar auto- matiskt ventilen 148 för att reglera tillförseln av tillsatsånga i den extra ledningen 144 för blandning med avfallsångströmmen, som tillföres ledningen 134, 455 965 som en funktion av graden av överhettning av arbets- fluidet (köldmedlet) i ledningen 142.

Såsom förut beskrivits måste energiâtervinnings- systemet, vilket användes för återvinning av avfalls- energi från exempelvis ett TMP-system, kunna arbeta kontinuerligt på dag-till-dag-bas. Eftersom arbets- fluidet (köldmedlet) utsättes för höga temperaturnivåer under systemets operation kan emellertid arbetsfluidet (köldmedlet) nedbrytas eller på annat sätt bilda reak- tionsprodukter med materialen, som är i beröring med arbetsfluidet.

Fig. 7 visar ett utsläppssystem 150, vilket kan vara antingen manuellt eller automatiskt, för använd- ning vid uttagning av fluidum från arbetsfluidet (köld- medlet) på antingen kontinuerlig eller intermittent bas.

Arrangemanget enligt fig. 7 visar en arbetsfluidum- (köldmedels-) ledning 152. En tank 156 är kopplad till ledningen 152 medelst en ledning 158. En ventil l54 kan öppnas periodiskt med intervaller, som bestämmes av erfarenheten med systemet för att sålunda avlägsna fluidum från ledningen 152, vilket ansamlas i tanken 156.

Då ventilen 154 stänges kan tankens 156 innehåll avlägs- nas.

Systemet kan arbeta automatiskt genom att en över- vakningsanordning 160 anordnas, vilken automatiskt öppnar ventilen l54 då en uppmätt mängd av en nedbryt- ningsprodukt förekommer i det använda arbetsfluidet.

Arbetsfluidum kan också tillföras ledningen 152 med hjälp av en förrâdstank 162, vilken är kopplad till ledningen 152 medelst en ledning 164. En ventil 166 kan öppnas för tillförsel av ytterligare arbetsfluidum till ledningen 152. Ytterligare arbetsfluidum kan tillföras automatiskt genom anordnande av en övervakningsanordning 168, som avkänner förekomsten av ett förutbestämt till- stånd, t ex den mängd arbetsfluidum, som avlägsnats och tillförts tanken 156. anordningen 166 vara kopplad till övervakningsanordningen 160.

Som ett alternativ kan ventil- 455 965 16 Fig. 3 visar ett alternativt avfallsâtervinnings- system 170, som bildar ovannämnda modifikation av systemet enligt fig. 2, varvid blott en enda evaporator användes. Där så är lämpligt har varandra motsvarande element samma hänvisningsbeteckningar.

En fliscyklon 172 mottager flis, som blåses från ett förråd och passerar en mätanordning 174 för av- givning på en transportör 176 för slutlig tillförsel till en tvätt-dränage-låda 178. Den fuktade flisen avges sedan till en matarskruv 180. Flisen blandas med behandlad ånga, som tillföres medelst ledningen 182 till en roterande matarventil 184, på vilket ställe flisen och den behandlade ångan blandas. Flisen in- kommer i ângbehandlingsröret 12 och transporteras längs detta medelst skruvtransportören l2b, som drives medelst en motor 186, vars drivskiva l86a är kopplad till skruvtransportörens drivskiva 190 medelst en rem 188.

Raffinören 16 i det första steget defibrerar träflisen på förut beskrivet sätt. Det defibrerade materialet passerar genom blåsventiler 192 och en ledning 194 och inkommer i cyklonen 22, som fungerar på förut beskrivet sätt. Skruvtransportören 26 avger det defibrerade ma- terialet till ett andra, icke-tryckförsatt raffinör- steg 28. Det defibrerade materialet passerar sedan genom ledningen 30 och inkommer i åtkomstlådan 32. Ångan, som tillförts ångbehandlingsröret 12, vilket också före- kommer i raffinören 16 i det första steget, ledningen 194 och cyklonen 22 ventileras medelst ledningar 18 och 24 på samma sätt som förut beskrivits. Ventilen 196 kan stängas eller öppnas till varje önskat ventilregler- läge för att reglera trycknivâerna hos ångan i ångbe- handlingsröret 12 och cyklonen 22. Avfallsângan passerar genom ledningen 25 och inkommer i evaporatorns 45 inlopp 45c. Avfallsângan passerar över värmeöverföringsorganen 45e i evaporatorn 45, som kan vara en evaporator av typen fallande film, i vilken arbetsfluidet (köldmedlet) i det nedre partiet av evaporatorn 45 passerar genom ut- loppet 459 och avges medelst pumpen 197 till den övre änden av evaporatorn 45, där arbetsfluidet (köldmedlet) 455 965 17 bringas att strömma över värmeöverföringsytorna hos organen 45e. Ventilen 198 användes för att reglera den flödesmängd per tidsenhet, med vilken arbetsfluidet cirkuleras. Avfallsångan utströmmar från evaporatorn 45 via utloppet 45d, där den avges till det fria via en ledning 200.

Ledningen 76 i den slutna kretsen för arbetsfluidet (köldmedlet) är kopplad till evaporatorn 45 via inloppet 45a och utkommer vid utloppsöppningen 45b. En stryp- Ventil 206 reglerar den mängd köldmedel, som inkommer i evaporatorn 45. En nivâöverförare 208 avkänner arbets- fluidets (köldmedlets) nivå i evaporatorn 45 och åstad- kommer en signal till nivåinstrumentet 210, som åstadkommer en visuellt observerbar angivelse av arbetsfluidets nivå och automatiskt reglerar strypventilen 206 via ledningen 2l0a för att reglera flödeshastigheten därigenom.

Arbetsfluidet (köldmedlet) i ångfasen utkommer genom ledningen 56 och inkommer i kompressorns 48 första steg.

Det komprimerade köldmedlet inkommer sedan i kylaren 54 för kylning och undergâr komprimering i ett andra steg medelst kompressorn 50. Det från det andra kompressor- steget 50 utströmmande medlet inkommer i inloppet 42e till kondensorn 42, som också kan vara av typen fallande film. Arbetsfluidet överför sin värmeenergi till det matarvatten, som tillföres via ledningen 212, ventilen 214, tanken 219 och inloppet 42c. Arbetsfluiaet överför sin energi till matarvattnet för att alstra ånga i utloppet 42d. Arbetsfluidet passerar från utloppet 42b hos kondensorn 42 till arbetsfluidets utjämningsbehâllare 232, där det avges via ledningen 76 samtidigt till eva- poratorn 44 och kylaren 54. Arbetsfluidets strömnings- hastighet genom ledningen 78 regleras medelst en tem- peraturindikator 222, vars utgång 224a är kopplad till en temperaturindikerande regleranordning 224, som har ett utlopp 224a för justering av strypventilen 226.

Tanken 219 tjänstgör såsom en mellanliggande förrâdstank, varifrån matarvatten cirkuleras genom kondensorn 42 medelst pumpen 238, varvid strömningshas- tigheten regleras medelst reglerventilen 240. Arbets- 455 965 18 fluidet, som erhålles från kondensorn 42, har sålunda de dubbla funktionerna av att tillföra arbetsfluidum för evaporatorn 44, som överför avfallsenergi därtill, och åstadkommer arbetsfluidum för kylning av det över- hettade arbetsfluidet, som komprimeras medelst det första kompressorsteget 48.

Det i föregående beskrivning angivna kan modifie- ras, förändras och ersättas och i vissa fall kan vissa drag av uppfinningen användas utan motsvarande använd- ning av andra drag. Sålunda inses det att efterföljande patentkrav är så breda. att de täcker hela uppfinnings- idén.

Claims (18)

10 15 20 25 30 455 965 19 PATENTKRAV

1. Sätt för värmeâtervinning, k ä n n e t e c k - n a t därav, att arbetsfluidum matas till en första gren (68), att arbetsfluidumet i den första grenen förángas (44) medelst en àngkälla (34) för avfallsenergí för ökning av energin hos det föràngade arbetsfluidumet i den första grenen, att det förångade arbetsfluidumet i den första grenen komprimeras (48), att det komprime- rade arbetsfluidumet kyls (54), att det ursprungligen komprimerade och kylda arbetsfluidumet komprimeras (50), att det sistnämnda komprimerade arbetsfluidumet kondenseras (42) genom överföring av energin till ett andra arbetsfluidum, vars energi ökas betydligt för att alstra ånga vid en temperatur och ett tryck, som överstiger ångkällans temperatur och tryck, och att det sistnämnda kondenserade arbetsfluidumet används för att kyla (76, 60) det komprimerade arbetsfluidumet.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att ett gemensamt tillflöde (64) av arbetsfluidum uppdelas i första och andra grenar (68, 66), att ar- betsfluidumet i de första och andra grenarna förångas (44, 46) medelst första och andra av varandra oberoende avfallsvärmekällor (44a, 46c) för att öka energin hos de föràngade arbetsfluiderna i var och en av gre- narna, att arbetsfluidumet, som föràngats i den andra grenen, sammanförs (73) med det kylda arbetsfluidumet (72), att de sammanförda arbetsfluiderna komprimeras (50) och att dessa komprimerade arbetsfluider konden- seras (42) genom överföring av energin till ett andra arbetsfluidum (42c), vars energi väsentligt ökas (42d).

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att det kondenserade arbetsfluidumet (42b) används för kylning (60) av det ursprungligen komprime- rade arbetsfluidumet för att reducera volymen hos det fluidum som tillförs för komprimering. 10 15 20 25 30 35 rsororganet (50) och för mottagning av 455 965 20

4. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att mängden arbetsfluidum i vätskefas regleras (54) för kompensation av skillnaderna mellan de i de första och andra grenarna (68, 66) förångade ar- betsfluidernas massaströmningshastigheter.

5. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att trycket (78) av det kondenserade arbetsflui- dumet reduceras och att det kondenserade arbetsfluidumet därefter används för kylning (60) av det ursprungligen komprimerade arbetsfluidumet för att reducera volymen av det fluidum som avges för komprimering.

6. Apparat för återvinning av avfallsenergi, t ex i form av ånga från åtminstone en källa (34), k äin n e t e c k n a d av ett ledningsorgan (64) för upptagning av arbetsfluidum, ett evaporatororgan (44) för upptagning av avfallsenergin, ett organ (68) för avgivning av arbetsfluidumet från nämnda lednings- organ till evaporatororganet för överföring av energi från avfallsvärmekällan till arbetsfluidumet, ett första kompressororgan (48) för komprimering av arbets- fluidum, som avges från evaporatororganet (44), ett andra kompressororgan (50), ett kylorgan (54) för kylning av arbetsfluidum, som komprimerats medelst det första kompressororganet (48) för avgivning av arbetsfluidum i àngfas till det andra kompressororga- net (50), ett kondensororgan (42) för mottagning av det komprimerade arbetsfluidumet från det andra kompres- ett andra arbets- fluidum (42c) för överföring av energi från det först- nämnda arbetsfluidumet till det andra arbetsfluidumet för att alstra ånga vid en temperatur och ett tryck, som överstiger avfallsvärmekällans (34) temperatur och tryck, varvid kondensororganet (42) kondenserar det förstnämnda arbetsfluidumet till det andra arbets- fluidumet, och ett organ (76) för tillförsel av det medelst kondensororganet (42) kondenserade arbetsflui- dumet till kylorganet. _ - 10 15 20 25 30 35 455 965 2l

7. Apparat enligt krav 6, vilken är avsedd för värmeâtervinning från första och andra av varandra oberoende källor (44a, 46c), k ä n n e t e c k n a d av första och andra evaporatororgan (44, 46) för för- ángning av ett arbetsfluidum svarande mot de första och andra av varandra oberoende avfallsenergikällorna, och organ (66, 68) för samtidig avgivning av arbets- fluidum från nämnda ledningsorgan till de första och andra evaporatororganen.

8. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a d därav, att det andra arbetsfluidumet (42c) är vatten.

9. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a d därav, att det förstnämnda arbetsfluidumet har förmåga att arbeta utan nämnvärt avbrott för bild- ning av mättad ånga vid en temperatur av storleksord- ningen 204°C.

10. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a d av ånga/vätska-reglernivàorgan (60) för regle- ring av balansen mellan vätska och ånga i kylorganen.

ll. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a d av organ (78) för reglering av hastigheten av flödet hos arbetsfluidumet i vätskefas till till- förselorganen.

12. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a d av strypventilorgan (70), som är kopplade mellan nämnda ledningsorgan (64) och nämnda första evapora- tororgan (44) för reducering av trycket hos arbets- fluidumet när det inkommer i nämnda första evaporator- organ.

13. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a d av turbinorgan (82), som är kopplade mellan nämnda ledningsorgan och det första evaporatororganet för reducering av trycket hos arbetsfluidumet när det inkommer i det första evaporatororganet.

14. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a d av en turbinanorflning (82), vilken är kopplad 10 15 20 25 30 455 965 22 mellan ledningsorganet och det första evaporatororganet för att reducera trycket av det kondenserade arbets- fluidumet, som lämnar kylorganet och inkommer i led- ningsorganet.

15. Apparat enligt krav ll, k ä n n e t e c k - n a d av pumporgan (71) för ökning av trycket hos det kondenserade arbetsfluidumet innan det inkommer i kylorganet.

16. Apparat enligt krav ll, k ä n n e t e c k - n a d av organ för att upprätthålla nivån av arbets- fluidum i kylorganet (54) relativt evaporatororganet (46) för upprätthållande av önskad tryckskillnad för att säkerställa flödet av arbetsfluidum till kompressor- organet.

17. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a d därav, att nämnda källa för avfallsenergi in- begriper ett system (l0) för defibrering av träflis genom användning av mekanisk och/eller kemisk energi och har ett flertal avfallsenergikällor (16, 28) med olika termiska egenskaper och organ (25, 34) för avled- ning av avfallsenergi, som i annat fall bortventíleras från utvalda avfallsenergikällor till det första respek- tive andra evaporatororganet.

18. Apparat enligt krav 6, k ä n n e t e c k - n a d därav, att nämnda organ (76) för avgivning av kondenserat arbetsfluidum från kondensororganet (42) till kylorganen omfattar tryckreduceringsorgan (78), inbegripande en turbin eller fluidummotor (82) med inloppsorgan (82a) och utloppsorgan (82b) för mottagning av kylfluidumet samt en utgångsaxel (820), som roterar som svar på fluidumflödet därigenom för kraftmatning till en kompressor eller annan last.