DE19845739A1 - Wärmekraftwerk mit Flüssigkeits/Gas-Lösung, insbesondere Wasser/Ammoniak-Lösung - Google Patents
Wärmekraftwerk mit Flüssigkeits/Gas-Lösung, insbesondere Wasser/Ammoniak-LösungInfo
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Abstract
Es wird ein Wärmekraftwerk mit Flüssigkeits/Gas-Lösung, insbesondere Wasser/Ammoniak-Lösung vorgeschlagen, DOLLAR A - mit mindestens einem einen Wärmetauscher (4) aufweisenden Sammelbehälter (1) zur Aufnahme einer Flüssigkeits/Gas-Lösung (2), DOLLAR A - mit mindestens zwei jeweils einen Wärmetauscher (13, 33) aufweisenden Druckbehältern (10, 30), die zulaufseitig mit dem Sammelbehälter (1) und ablaufseitig mit einem Pufferbehälter (22) mit integriertem Wärmetauscher (26) zum Nachheizen der Flüssigkeits/Gas-Lösung (2) verbunden sind, DOLLAR A - mit einer einen elektrischen Generator (19) antreibenden Flüssigkeitsturbine (18), die hochdruckseitig an den Pufferbehälter (22) und niederdruckseitig an den Sammelbehälter (1) angeschlossen ist, DOLLAR A - wobei die Wärmetauscher (13, 33) der Druckbehälter (10, 30) mit einem die Flüssigkeits/Gas-Lösung (2) abwechselnd aufheizenden Medium, der Wärmetauscher (26) des Pufferbehälters (22) mit einem die Flüssigkeits/Gas-Lösung (2) bedarfsweise aufheizenden Medium und der Wärmetauscher (4) des Sammelbehälters (1) mit einem die Flüssigkeits/Gas-Lösung (2) abkühlenden Medium beaufschlagt werden.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmekraftwerk mit Flüssigkeits/Gas-Lösung,
insbesondere Wasser/Ammoniak-Lösung.
Bei vielen thermischen Prozessen (Industrieprozesse, Kraftwerke) fallen zum Teil
beträchtliche Wärmemengen an, die aufgrund relativ niedriger Temperaturen für die
Stromerzeugung (beispielsweise über eine Dampfturbine) nicht genutzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmekraftwerk mit Flüssigkeits/Gas-
Lösung, insbesondere Wasser/Ammoniak-Lösung anzugeben, das zur Nutzung von
Wärmeenergie auf niedrigem Temperaturniveau - vorzugsweise im Bereich 100°C
bis 150°C - geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wärmekraftwerk mit Flüssig
keits/Gas-Lösung, insbesondere Wasser/Ammoniak-Lösung,
- - mit mindestens einem einen Wärmetauscher aufweisenden Sammelbehäl ter zur Aufnahme einer Flüssigkeits/Gas-Lösung,
- - mit mindestens zwei jeweils einen Wärmetauscher aufweisenden Druckbe
hältern, die zulaufseitig mit dem Sammelbehälter und ablaufseitig mit einem Puffer
behälter mit integriertem Wärmetauscher zum Nachheizen der Flüssigkeits/Gas-
Lösung verbunden sind,
mit einer einen elektrischen Generator antreibenden Flüssigkeitsturbine, die hochdruckseitig an den Pufferbehälter und niederdruckseitig an den Sammelbehälter angeschlossen ist, - - wobei die Wärmetauscher der Druckbehälter mit einem die Flüssig keits/Gas-Lösung abwechselnd aufheizenden Medium, der Wärmetauscher des Pufferbehälters mit einem die Flüssigkeits/Gas-Lösung bedarfsweise aufheizenden Medium und der Wärmetauscher des Sammelbehälters mit einem die Flüssig keits/Gas-Lösung abkühlenden Medium beaufschlagt werden.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Ge
samt-Wirkungsgrad thermischer Prozesse gesteigert wird. Das vorgeschlagene
Wärmekraftwerk kann auch in Verbindung mit Sonnenkollektoranlagen betrieben
werden und ist in diesem Anwendungsfall auch bei kleineren Leistungen interessant.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh
rungsbeispiele erläutert.
In der Figur ist eine Grundanordnung des Wärmekraftwerkes dargestellt. Es ist ein
Sammelbehälter 1 zur Aufnahme einer Flüssigkeits/Gas-Lösung 2 zu erkennen. Bei
dieser Flüssigkeits/Gas-Lösung 2 handelt es sich vorzugsweise um in Wasser gelö
stes Ammoniak. Oberhalb der Flüssigkeits/Gas-Lösung 2 befindet sich Gas 3 im
Sammelbehälter 1. Innerhalb des Sammelbehälters 1 ist ein Wärmetauscher 4 an
geordnet, welcher zur Abkühlung der Flüssigkeits/Gas-Lösung 2 dient und einen
Zulauf 5 für Kühlwasser sowie einen entsprechenden Ablauf 6 aufweist.
Im unteren Bereich ist der Sammelbehälter 1 mit einem Ablauf 7 versehen. Durch
diesen Ablauf 7 und eine daran angeschlossene Leitung 8 fördert eine Pumpe 9 be
darfsweise die Flüssigkeits/Gas-Lösung 2 in einen Druckbehälter 10 über dessen
Zulauf 11. Der Ablauf 12 des Druckbehälters 10 ist über eine Leitung 16, ein ein
stellbares Ventil 17, einen Leitungsverbinder 39, einen Pufferbehälter 22 mit zulauf
seitiger Pumpe 21, Zulauf 23 und Ablauf 24 und eine Leitung 25 sowie ein einstellba
res Ventil 17 mit einer Flüssigkeitsturbine 18, insbesondere Wasserturbine, verbun
den, welche andererseits an den Zulauf 20 des Sammelbehälters 1 angeschlossen
ist und einen elektrischen Generator 19 antreibt.
Zur Einbindung mindestens eines zusätzlichen Druckbehälters 30 in das Anlagen
schema besitzt die Leitung 8 einen Abzweig für die Zuführung der Flüssigkeits/Gas-
Lösung zum Zulauf 31 des Druckbehälters 30, was bedarfsweise über eine eigene
Pumpe 29 erfolgt. Der Ablauf 32 des Druckbehälters 30 ist über eine Leitung 36 und
ein einstellbares Ventil 38 an den Leitungsverbinder 39 angeschlossen, der die
Flüssigkeits/Gas-Lösungsströme aus den Druckbehältern 10, 30 über die Pumpe 21
dem Pufferbehälter 22 zuführt.
Im Druckbehälter 10 ist ein Wärmetauscher 13 angeordnet, welcher zur Erhitzung
der Flüssigkeits/Gas-Lösung 2 dient und einen Zulauf 14 für Heißwasser sowie einen
entsprechenden Ablauf 15 aufweist. In gleicher Art und Weise weist der Druckbehäl
ter 30 einen Wärmetauscher 33 auf, welcher einen Zulauf 34 für Heißwasser sowie
einen entsprechenden Ablauf 35 aufweist.
Der Pufferbehälter 22 weist einen Wärmetauscher 26 auf, welcher einen Zulauf 27
für Heißwasser sowie einen entsprechenden Ablauf 28 aufweist.
Da beide Wärmetauscher 13, 33 vorzugsweise aus einer gemeinsamen Wärmequel
le (Heißwasser) gespeist werden, sind Umschalteinrichtungen 40 bzw. 41 für den
gemeinsamen Zulauf 42 für Heißwasser bzw. den gemeinsamen Ablauf 43 für Heiß
wasser vorzusehen. Diese Umschalteinrichtungen 40, 41 sind andererseits mit den
beiden Wärmetauschern 13, 33 verbunden. Der Wärmetauscher 26 wird vorzugs
weise ebenfalls von der gemeinsamen Wärmequelle beaufschlagt.
Für die Rückführung von Gas 3 aus den Druckbehältern 10 bzw. 30 zum Sammel
behälter 1 sind Gasrückführungen 44 bzw. 45 vorgesehen.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des vorgeschlagenen Wärmekraftwerks mit
Flüssigkeits/Gas-Lösung, insbesondere Wasser/Ammoniak-Lösung beschrieben.
Ammoniak kann in Wasser gelöst werden, wobei die maximale Menge stark tempe
raturabhängig ist. Durch Erhitzen dieser abwechselnd mittels der Pumpen 9 und 29
in die Druckbehälter 10 geförderten Flüssigkeits/Gas-Lösung 2 entweicht ein Teil des
gelösten Ammoniaks und setzt die Lösung 2 unter Druck. Die unter Druck stehende
Flüssigkeits/Gas-Lösung 2 wird abwechselnd über die Leitungen 16 bzw. 36, die
Ventile 37 bzw. 38 und die Pumpe 21 dem Pufferbehälter 22 zugeleitet. Die Rück
führung des Gases zum Sammelbehälter 1 erfolgt über die ventilgesteuerten Gas
rückführungen 44, 45. Der Pufferbehälter 22 mit integriertem Wärmetauscher 26 hat
in erster Linie die Aufgabe, einen möglichst kontinuierlichen Flüssigkeits/Gas-
Lösungsstrom zu gewährleisten und dient bedarfsweise zur Nachheizung der Flüs
sigkeits/Gas-Lösung 2.
Dieser derart erzeugte kontinuierliche Flüssigkeits/Gas-Lösungsstrom wird über das
einstellbare Ventil 17 der Flüssigkeitsturbine 18 zugeleitet und dort entspannt, wobei
der Flüssigkeits/Gas-Lösungsstrom für die Leistung/Spannungsregelung des ange
triebenen Generators 19 mittels des Ventils 17 gesteuert/geregelt werden kann.
Rückschlagventile in den Zuläufen der Druckbehälter 10, 30 und im Zulauf des Puf
ferspeichers 22 verhindern eine direkte Rückströmung der unter Druck stehenden
Flüssigkeits/Gas-Lösung 2 in Richtung Sammelbehälter 1 während des Aufheizens
der Flüssigkeits/Gas-Lösung 2.
Beim Entspannungsprozeß in der Flüssigkeitsturbine 18 verdampfen zusätzliche
Anteile des Gases und über die Verdampfungswärme wird auch die Flüssig
keits/Gas-Lösung 2 um einige Grad abgekühlt.
Die über den Zulauf 20 in den Sammelbehälter 1 eintretende Flüssigkeits/Gas-
Lösung 2 sowie das Gas 3 sind fast drucklos und werden mit Hilfe des Wärmetau
schers 4 abgekühlt. Als Kühlmedium dient dabei beispielsweise Fluß- oder Meer
wasser. Durch den Abkühlungsprozeß bedingt löst sich das Gas verstärkt in der
Flüssigkeit.
Das am gemeinsamen Zulauf 42 bzw. gemeinsamen Ablauf 43 verfügbare Heißwas
ser wird mittels der Umschalteinrichtungen 40, 41 abwechselnd den beiden Wärme
tauschern 13, 33 zugeleitet. In Abhängigkeit der aktuellen Druckverhältnisse inner
halb der beiden Druckbehälter 10, 30 stellen die Ventile 37, 38 die aktuellen Flüssig
keits/Gas-Lösungsströme von den Druckbehältern 10, 30 zum Pufferbehälter 22 ein.
Die Pumpe 21 unterstützt diese Flüssigkeits/Gas-Lösungsströme. Die Steue
rung/Regelung der Umschalteinrichtungen 40, 41 erfolgt ebenfalls in Abhängigkeit
der durch geeignete Sensoren erfaßten aktuellen Druckverhältnisse innerhalb der
Druckbehälter 10, 30.
Allgemein kann das den Zuläufen 14, 27, 34 der Wärmetauscher 13, 26, 33 zuzufüh
rende Heißwasser durch größere oder auch kleinere Sonnenkollektoranlagen
und/oder durch Restwärmenutzung von Industrieprozessen und/oder durch Rest
wärmenutzung von Diesel- oder Gasmotorkraftwerken gewonnen werden.
Claims (6)
1. Wärmekraftwerk mit Flüssigkeits/Gas-Lösung, insbesondere Was
ser/Ammoniak-Lösung,
- 1. mit mindestens einem einen Wärmetauscher (4) aufweisenden Sammelbe hälter (1) zur Aufnahme einer Flüssigkeits/Gas-Lösung (2),
- 2. mit mindestens zwei jeweils einen Wärmetauscher (13, 33) aufweisenden
Druckbehältern (10, 30), die zulaufseitig mit dem Sammelbehälter (1) und ablaufsei
tig mit einem Pufferbehälter (22) mit integriertem Wärmetauscher (26) zum Nachhei
zen der Flüssigkeits/Gas-Lösung (2) verbunden sind,
mit einer einen elektrischen Generator (19) antreibenden Flüssigkeitsturbine (18), die hochdruckseitig an den Pufferbehälter (22) und niederdruckseitig an den Sammelbehälter (1) angeschlossen ist, - 3. wobei die Wärmetauscher (13, 33) der Druckbehälter (10, 30) mit einem die Flüssigkeits/Gas-Lösung (2) abwechselnd aufheizenden Medium, der Wärmetau scher (26) des Pufferbehälters (22) mit einem die Flüssigkeits/Gas-Lösung (2) be darfsweise aufheizenden Medium und der Wärmetauscher (4) des Sammelbehälters (1) mit einem die Flüssigkeits/Gas-Lösung (2) abkühlenden Medium beaufschlagt werden.
2. Wärmekraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der
Flüssigkeitsturbine (18) ein einstellbares Ventil (17) angeordnet ist.
3. Wärmekraftwerk nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß nach den Druckbehältern (10, 30) jeweils einstellbare Ventile (37, 38) angeord
net sind.
4. Wärmekraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß zulaufseitig an den Druckbehältern (10, 30) jeweils eine Pumpe
(9, 29) angeordnet ist.
5. Wärmekraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Pufferbehälter (22) zulaufseitig mit einer Pumpe (21) verse
hen ist.
6. Wärmekraftwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Wärmetauscher (13, 33) über Umschalteinrichtungen (40, 41)
abwechselnd mit dem die Flüssigkeits/Gas-Lösung (2) aufheizenden Medium beauf
schlagbar sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998145739 DE19845739A1 (de) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | Wärmekraftwerk mit Flüssigkeits/Gas-Lösung, insbesondere Wasser/Ammoniak-Lösung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998145739 DE19845739A1 (de) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | Wärmekraftwerk mit Flüssigkeits/Gas-Lösung, insbesondere Wasser/Ammoniak-Lösung |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19845739A1 true DE19845739A1 (de) | 2000-04-06 |
Family
ID=7883405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998145739 Withdrawn DE19845739A1 (de) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | Wärmekraftwerk mit Flüssigkeits/Gas-Lösung, insbesondere Wasser/Ammoniak-Lösung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19845739A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009066171A3 (en) * | 2007-11-23 | 2010-04-15 | Christoph Schwienbacher | Method and apparatus for recovering energy from driving engines |
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1998
- 1998-10-05 DE DE1998145739 patent/DE19845739A1/de not_active Withdrawn
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