DD202922A1

DD202922A1 - Verfahren zur maximalen rueckgewinnung und verwertung der verdichtungswaerme beim betrieb von verdichtern mit und ohne gleichzeitiger verringerung der verdichtungsarbeit bzw. der erhoehung der durchsatzleistung

Info

Publication number: DD202922A1
Application number: DD23389881A
Authority: DD
Inventors: Alfred Voelzer; Hubert Kallmeyer; Rudolf Hage; Heinz Eberlein; Joachim Sprung; Horst Schnitzlein; Hubertus Deckert
Original assignee: Alfred Voelzer; Hubert Kallmeyer; Rudolf Hage; Heinz Eberlein; Joachim Sprung; Horst Schnitzlein; Hubertus Deckert
Priority date: 1981-10-05
Filing date: 1981-10-05
Publication date: 1983-10-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur maximalen Rueckgewinnung und Verwertung der Verdichtungswaerme beim Betrieb von Verdichtern mit und ohne gleichzeitiger Verringerung der Verdichtungsarbeit bzw. der Erhoehung der Durchsatzleistung. Dabei werden in einer Verdichtungsstufe oder mehreren Verdichtungsstufen eines o. mehrerer Verdichter heizmedien- und kaeltemittelbeaufschlagte Waermeuebertrager angeordnet, die vom jeweilig zu verdichtenden u./o. verdichtetem Gas durchstroemt werden u. die einen o. mehrere Waermeverbraucher mit Heizenergie unterschiedlicher Parameter versorgen und eine Verringerung des spezifischen Energieverbrauchs fuer Verdichtung und Heizwaermeabgabe bewirken. Die Waermeverbraucher werden ueber zusaetzliche rekuperative Waermeuebertrager und ueber Absorptions- oder Kompressionsanlagen versorgt. Letztere kuehlen gleichzeitig den zu verdichtenden Gasstrom bzw. bei ausschliesslichem Kaeltebetrieb nur diesen. Durch Anordnung einer Kompressionswaermepumpe im technologischen Kuehlkreislauf ist ebenfalls eine Waermeabgabe an Verbraucher moeglich.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur maximalen Rückgewinnung und Verwertung der Verdichtungswärme beim Betrieb von Verdichtern mit und ohne gleichzeitiger Verringerung der Verdichtungsarbeit bzw. der Erhöhung der Durchsatzleistung.

Anwendungsgebiet der Erfindung ^;.

Die erfindungsgemäße Lösung findet Anwendung bei ein- und mehrstufigen Verdichtern mit Wärmeübertragern, in denen sowohl dem zu verdichtenden als auch dem verdichteten Gas Wärme entzogen wird. Dadurch tritt eine Reduzierung der Verdichtungsarbeit bz"w. bei gleicher Verdichtungsarbeit eine Erhöhung der Durchsatzleistung ein, und Energie für Heizwärmeprozesse mit in bestimmten Grenzen wählbaren Pärarae" tern wird zusätzlich bereitgestellt. :

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei den bisher bekannten Verfahren der Wärmerückgewinnung bei Verdichtem wird die Verdichtungswärme entweder über Kühlkreisläufe in Anergie überführt oder rekuperativ teilweise genutzt. Bezüglich der Reduzierung der Enthalpie des angesaugten Gases werden einfache Kühlkreisläufe ohne weitere Nutzung der entzogenen Wärme genannt. Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Anordnungen und Einrichtungen zur möglichst vollständigen Verdichtungswärmenutzung und der Reduzierung der Verdichtungsarbeit bzw. Erhöhung der Durchsatzleistung in ein- und mehrstufigen Verdichtern. Der zusätzliche Effekt der Erfindung besteht darin, daß bei gleichzeitiger Senkung des spezifischen Energieverbrauches des Verdichters eine Nutzung der Sekundärenergie Wärme in Heizwärmeprozessen mit gleichen oder unterschiedlichen Heizmedienparametern möglich ist.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, im Verdichterbetrieb mit Anordnungen und Einrichtungen zur Viürmerückgewinnung, in denen dem zu verdichtenden Gas Wärme zwecks Senkung der jeweiligen Stufeneintrittstemperatur entzogen und damit Verdichtungsarbeit eingespart bzw. die Durchsatzleistung erhöht wird und aus dem Verdichteten Gas rekuperativ Wärme über gesonderte üeizmedienkreisläufe oder einen komplexen Heizmedienkreislauf mit maximaler Temperaturspreizung oder über Heizmedienkreisläufe und dem technologischen Kühlkreislauf ausgekoppelt wird. Die Realisierung erfolgt erfindungsgemäß durch die Anordnung kühlmittelbeaufschlagter Wärmeübertrager vor der jeweiligen Verdichtungsstufe, die die Eintrittstemperatur des Gases in die betreffende Verdichtungsstufe unter die bisher üblichen Betriebswerte absenken. Die Wärmemengen können über Absorptions- und Kompressionsanlagen abgeführt werden.

Desweiteren wird dem verdichteten Gas Verdichtungwärme durch heizmedien- and/oder kühlmittelbeaufschlagte Wärmeübertrager entzogen. Die Erfindung sieht hier &en Einsatz eines Wärmeübertragers als Austreiber einer Absorptionsanlage und neben dem jeweils vorhandenen technologischen Kühlkreislauf zusätzliche recuperative Wärmeübertrager zur Speisung von Bedarfsträgern an Heizwärme vor. Aus dem technologischen Kühlsystem kann mit einer Kompressionsanlage weitere Verdichtungswärrae genutzt werden. Für den Betriebsfall der maximalen Senkung der Verdichtungsarbeit bzw. Steigerung der Durchsatzleistung wird die Absorptionsanlage als reine Kälteanlage betrieben.

Für den Betriebsfall einer Abgabe von Heizwärme aus der Absorptions anlage ist diese als Absorptionswärmepurape in der Betriebsart Wärme Kältekopplung zu betreiben.

Diese Anordnungen können eine oder mehrere Verdichtungsstufen und eine oder mehrere Verdichteranlagen umfassen. Sowohl bei Einsatz von Absorptionsanlagen als auch Kompressionsanlagen fungieren die Wärmeübertrager, die vom zu verdichtenden Gas durchströmt werden, als Verdampfer.

Mit diesen Schaltungen sind getrennte Heizkreisläufe mit unterschiedlichen Parametern (aus Wärmepumpenkreislauf und rekuperativera Kreislauf), aber auch durch Kopplung der Systeme ein Heizkreislauf

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mit einheitlichen Parametern möglich. Bei Anwendung der Erfindung in mehreren Verdichtungsstufen oder in mehreren Verdichteranlagen kann auch eine Zusamraenführung der Heizkreisläufe erfolgen. Sind Zwischenkreisläufe für Verdampfer und Austreiber erforderlich, so lassen sich diese in den einzelnen Stufen ebenfalls koppeln. Die für eine oder mehrere Verdichterstufen bzw. eine oder mehrere Verdichteranlagen zu wählende Anordnung(Absorptionsanlage, Kompressionsanlage, zusätzlich rekuperative Wärmeübertrager) ist variabel. Ausführungsbeispiele

In den Figuren 1...4 wird die erfindungsgemäße Lösung in Gründvarianten erläutert.

Figur 1 zeigt die Grundvariante Absorptionswärmepumpe und zusätzliche rekuperative Verdichtungswärmenutzung· für eine Verdichtungsstufe. . .

Das angesaugte Gas tritt mit der Temperatur ti in den Verdampfer 1 der Absorptionswärmepumpe 4 ein, wird auf die Temperatur t~' abgekühlt und tritt in den Verdichter 2 ein. Das verdichtete Gas gelangt mit der Temperatur t' in den Austreiber 3 der Absorptionswärmepumpe A- und kühlt sich auf tf/ ab. Im zusätzlichen rekuperativen Warrae-Übertrager 5 erfolgt eine Gasabkühlung auf t"'. Danach wird im technologischen Kühlkreislauf 6 das verdichtete Gas auf die erforderliche Endteraperatur oder bei mehrstufigen Anlagen auf die für den folgenden Verdampfer optimale Eintrittstemperatur abgekühlt. Die in 1 und 3 ausgekoppelte Wärmeenergie und die durch die Absorptionswärmepumpe 4 im Temperaturniveau angehobene Wärmeenergie wird dem Verbraucher 7 und die in zusätzlichen rekuperativen Wärmeübertrager 5 zurückgewonnene dem Verbraucher 8 zugeführt. Bei entsprechenden Anforderungen sind Zwischenkreisläufe in 1, 3 und 5 möglich. Bei gleichem Temperaturniveau von 7 und 8 können die beiden Heizkreisläufe gekoppelt werden. Dgl. trifft auch auf die folgenden Figuren 2...4 zu. Falls eine maximale Senkung der Verdichtungsarbeit bzw. Steigerung der Durchsatzleistung erreicht werden soll, ist die Absorptions· anlage als Kälteanlage ohne den Verbraucher 7 zu betreiben. Dgl. gilt auch für die Figuren 2 und 3.

In Figur 2 wird die Grundvariante mit Anordnung des Austreibers 3, des Wärmeverbrauchers 8 und des zusätzlichen rekuperativen Wärmeübertragers 5 in einem gemeinsamen Kreislauf dargestellt.

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Figur 3 zeigt die Grundvariante mit Abkühlung des angesaugten Gases durch eine Kompressionswärmepumpe 11 und einer separaten Verdichtungswärmenutzung durch den zusätzlichen rekuperativen Wärmeübertrager 5.

In Figur 4- wird die Grundvariante mit Anordnung des zusätzlichen rekuperativen Wärmeübertragers 5 zur Verdichtungsv/ärmenutzung und anschließender Nutzung der Wärme des technologischen Kühlkreislaufes 6 durch eine Kompressionswärmepumpe 11 aufgezeigt.

Claims

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Erfindungsanspruch

Verfahren zur maximalen Rückgewinnung und Verwertung der Verdichtungswärme beim Betrieb von Verdichtern mit und ohne gleichzeitiger Senkung der Verdichtungsarbeit bzw. Erhöhung der Durchsatzleistung,bei dem in einer Verdichtungsstufe oder mehreren Verdichtungsstufen sowohl in den jeweilig zu verdichtenden und/oder in den verdichteten Gasströmen heizmedien- und kältemittelbeaufschlagte 'Wärmeliper·- trager angeordnet sind, die einen oder mehrere Wärmeverbraucher mit Heizenergie unterschiedlicher Parameter versorgen und eine Verrin**gerung des spezifischen Energieverbrauchs für Verdichtung undHeizwärmeabgabe bewirken, -

gekennzeichnet dadurch, '

daß bei ein- oder mehrstufigen Verdichtern vor und nach bzw. nur vor oder nur nach einer Verdichtungsstufe oder mehreren Verdichtungsstufen von einem oder mehreren Verdichtern Wärmeübertrager angeord net sind, die zur Kühlung des Gasstromes und zur Verdichtungswärmenutzung dienen, wobei Wärmeverbraucher über zusätzliche rekuperative Wärmeübertrager und gleichzeitig durch Absorptions- oder Kompressionsanlagen weitere Verbraucher versorgen und der zu verdichtendeGasstrom gekühlt oder bei ausschließlichem Kältebetrieb lediglich der zu verdichtende Gasstrom gekühlt wird, dabei auch die Anordnung eines gemeinsamen Heizmedienkreislaufes mittels vom Gas durchströmter rekuperativer Wärmeübertrager, Austreiber und Verbraucher erfolgen kann oder die Wärme des technologischen Kühlkreislaufes über dieAnordnung einer Kompressionswärmepumpe für Wärmeabgabe an Verbraucher verwendet wird.

Hierzu.. JL Seiten Zeichnungen