DE2617396A1 - Heat pump utilising waste heat of power station - also utilises waste heat from oil or gas driven IC engine - Google Patents

Heat pump utilising waste heat of power station - also utilises waste heat from oil or gas driven IC engine

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Abstract

A heat pump (2) is supplied with low grade heat from a district heating power station. (2). The input can be supplemented by heat (7) drawn from the atmos. or from river water or the soil. The heat pump is driven by an internal combustion engine powered by oil or gas (6) and the heat (13) rejected by the cooling water of the engine is added to the heat pump input. The heat (12) rejected to the heat pump condenser is also added to the heat pump input. The heat pump can also derive input from the contents of thermal stores (3, 4) and from a peak load boiler (5). The output (15) of the peak load boiler and the output of the heat pump feed a room heating system (10).

Description

Wärmepumpen- bzw. Ein- oder Mehr-Komponentenspeicher- Heat pump or single or multi-component storage tank

Kombination in Verbindung mit Kesseln, Abhitzekesseln, KHKW-Anlagen, Motoren usw. Combination in connection with boilers, waste heat boilers, CHP plants, Engines etc.

Wärmepumpen sind außer zur Beheizung der verschiedensten Objekte auch zur Wärmerückgewinnung z.B. von sonst nicht mehr nutzbarer Abwärme aus Duschwasser usw. bekannt. Es ist ferner bekannt, daß durch den Antrieb mittels Verbrennungskraftmaschinen anstelle von Elektromotoren verschiedene Vorteile erreicht werden können (vergl. Patentanmeldung P 25 30 503.7).Heat pumps are not only used to heat a wide variety of objects for heat recovery, e.g. from waste heat from shower water that is otherwise no longer usable etc. known. It is also known that by being driven by internal combustion engines instead of electric motors, various advantages can be achieved (cf. Patent application P 25 30 503.7).

Mit der im folgenden vorgeschlagenen Kombination soll vor allem die Nutzung der Abwärme und der Abgaswärme von Kesseln, Abhitzekesseln, KHKW-Anlagen (vergl. hierzu auch Patentanmeldung P 25 oo 641.1), Motoren, Turbinen usw. erreicht und die hierzu erforderlichen Geräte sinnvoll in die Ursprungsanlagen eingefügt werden.With the combination proposed in the following, the Use of waste heat and exhaust heat from boilers, waste heat boilers, CHP systems (See also patent application P 25 oo 641.1), engines, turbines, etc. achieved and the devices required for this were sensibly inserted into the original systems will.

Gemäß der beigefügten Prinzipskizze ist die Wärmepumpe 2 in der Lage, sowohl aus einem Medium (7) als auch sonst wegen des niedrigen Niveaus nicht mehr nutzbare Wärme aus der Abwärme eines KHKW (1), eines Spitzenkessels (5) oder eines Speichers (3 bzw. 3 + 4) zu entnehmen und auf das Nutzwärmeniveau ( 10 ) zu bringen.According to the attached schematic diagram, the heat pump 2 is able to either from a medium (7) or otherwise because of the low level Usable heat from the waste heat of a CHP (1), a peak boiler (5) or a Store (3 or 3 + 4) and bring it to the useful heat level (10).

Die zum Betrieb der Wärme pumpe 0 erforderliche Energie (z.B. Öl oder Gas) wird hierbei in den Teilströmen 12 + 13 genutzt und die Verlustwärme g im EingangskreiS ( 01/0) zugeführt.The energy required to operate the heat pump 0 (e.g. oil or Gas) is used in the partial flows 12 + 13 and the heat loss g in the input circuit (01/0) supplied.

Auch beim Betrieb z.B. von Zwei-Komponentenspeichern (z.B.Even when operating, for example, two-component storage systems (e.g.

CaCl2 . NH, + 6NH) beim Laden (z.B. Abkühlen des beim Laden entstehenden gasförmigen Ammoniaks auf Umgebungstemperatur und damit Verflüssigung desselben) kann die sonst schwer nutzbare Teilwärme vom Wärmepumpenkreis aufgenommen werden. Beim Entladen genügt bei verschiedenen Zwei-Komponenten-Systemen die Verlustwärme der Wärmepumpe (die dann nicht in ihren Eingangskreis integriert wird), um die Entladung aufrechtzuerhalten.CaCl2. NH, + 6NH) during charging (e.g. cooling of the gaseous ammonia to ambient temperature and thus liquefaction of the same) can the otherwise difficult to use Partial heat absorbed by the heat pump circuit will. When discharging, the heat loss is sufficient with various two-component systems the heat pump (which is then not integrated into its input circuit) to discharge maintain.

Insgesamt ordnet sich ein System einer oder mehrerer Wärmepumpen sinnvoll in eine Kombination aus KHKW-Anlagen, Speichern und Spitzenkesseln ein und gestattet eine optimale Primärenergienutzung.Overall, a system of one or more heat pumps makes sense in a combination of CHP plants, storage tanks and peak boilers and permitted an optimal use of primary energy.

Die in KHKW-Anlagen, Kesseln usw.- ohne Wärmepumpe(n) nicht oder nur schwer nutzbare Fortwärme kann ferner in Verbindung mit Ein- oder Mehr-Komponentenspeichern dazu dienen, den Entladevorgang dieser Speicher aufrechtzuerhalten und damit sonst notwendige Wärmeenergie eines höheren Temperaturniveaus zu sparenThose in CHP plants, boilers etc. - without heat pump (s) not or only Difficult-to-use waste heat can also be used in conjunction with single or multi-component storage serve to maintain the discharge process of this memory and thus otherwise to save necessary thermal energy at a higher temperature level

Claims (4)

Patentans prüche Anspruch 1.1 Kombination zur Nutzung der Abgaswärme und der Abwärme von Kesseln, Abhitzekesseln, KHKW-Anlagen, Motoren, Turbinen usw., bestehend aus einer oder mehreren Wärmepumpen, die direkt oder indirekt von gas- oder leicht- oder schwerölgespeisten Dieselmotoren, Gas- oder Öl turbinen angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Betrieb der die Wärmepumpe(n) antreibenden Verbrennungsmaschinen anfallende Verlustwärme in den Eingang kreis der Wärmepumpe(n) integriert wird.Patent claims Claim 1.1 Combination for using the exhaust gas heat and the waste heat from boilers, waste heat boilers, CHP systems, engines, turbines, etc. or oil turbines are driven, characterized in that the heat loss occurring during the operation of the internal combustion engine driving the heat pump (s) is integrated into the input circuit of the heat pump (s). 1.2 Kombination nach Anspruch 1.1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe(n) wahlweise die Wärme aus der Abgaswärme oder Abwärme von Kesseln, Abhitzekesseln, KHKW-Anlagen, Motoren, Turbinen usw. 1.2 combination according to claim 1.1, characterized in that the Heat pump (s) optionally the heat from the exhaust gas heat or waste heat from boilers, waste heat boilers, CHP plants, engines, turbines, etc. und/oder wahlweise ganz oder teilweise einem anderen Medium (z.B. Luft, Wasser, Erdreich usw.) entnehmen. and / or optionally in whole or in part another medium (e.g. Air, water, soil, etc.). 1.3 Kombination nach Anspruch 1.1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeentzug auf der kalten Seite der Wärmepumpe(n) trocken bis zu Temperaturen von Oo C erfolgt. 1.3 combination according to claim 1.1, characterized in that the Heat extraction on the cold side of the heat pump (s) dry up to temperatures of Oo C is done. 1.4 Kombination nach Anspruch 1.1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeentzug auf der kalten Seite der Wärmepumpe(n) unter Zuführung von geeigneten Stoffen (z.B. Wasser) zur Bindung von Staub, Abgasschadstoffen, Ruß usw. bis zu Temperaturen von Oo C erfolgt, 1.5 Kombination nach Anspruch 1.1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeentzug auf der kalten Seite der Wärmepumpe(n) trocken bis zum "Ausfrieren" von Schad- und ähnlichen Stoffen bis zu Temperaturen auch unter Oo C erfolgt. 1.4 Combination according to claim 1.1, characterized in that the Heat extraction on the cold side of the heat pump (s) with the supply of suitable ones Substances (e.g. water) to bind dust, exhaust pollutants, soot, etc. up to Temperatures of Oo C takes place, 1.5 combination according to claim 1.1, characterized in that the heat extraction on the cold side of the heat pump (s) dry up to the "freezing out" of pollutants and similar substances up to temperatures also takes place under Oo C. 1.6 Kombination nach Anspruch 1.1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeentzug auf der kalten Seite der Wärmepumpe(n) unter Zuführung von geeigneten Stoffen (z.B. Wasser) hinter (nach) der kalten Wärmepumpenseite bis zu Temperaturen auch unter Oo C derart erfolgt, daß der zugeführte Stoff fein verteilt ausfriert und die Schadstoffe bzw. 1.6 Combination according to claim 1.1, characterized in that the Heat extraction on the cold side of the heat pump (s) with the supply of suitable ones Substances (e.g. water) behind (after) the cold heat pump side up to temperatures also takes place under Oo C in such a way that the supplied substance freezes out in finely divided form and the pollutants or die zu eliminierenden Stoffe bindet, aber eine Vereisung oder andere Beeinträchtigungen der kalten Seite der Wärmepumpe(n) vermieden wird. the substances to be eliminated binds, but an icing or other Impairment of the cold side of the heat pump (s) is avoided. Anspruch 2 2.1 Kombination zur Nutzung der Abgaswärme und der Abwärme von KHKW-Anlagen, bestehend aus einer oder mehreren Wärmepumpen, die direkt oder indirekt von gas- oder leicht- oder schwerölgespeisten Dieselmotoren, Gas- oder Ölturbinen angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme aus Strahlung, Abgas usw. der Wandler (z.B. Getriebe) usu, der KHKW-Anlage in den Eingangskreis der Wärmepumpe(n) integriert wird.Claim 2 2.1 Combination for using the exhaust gas heat and the waste heat of CHP systems, consisting of one or more heat pumps that operate directly or indirectly from gas or light or heavy oil diesel engines, gas or Oil turbines are driven, characterized in that the waste heat from radiation, Exhaust gas etc. the converter (e.g. gearbox) usu, the CHP plant in the input circuit the heat pump (s) is integrated. 2.2 Kombination nach Anspruch 2.1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wärmetauscher-Abhitzekessel-Kombinationen gemäß Patentanmeldung P 24 58 252.5 und Patentanmeldung P 25 oo 592.9 die Nutzung der Restwärme unter looO C durch die Wärmepumpe(n) erfolgt. 2.2 combination according to claim 2.1, characterized in that at Heat exchanger-waste-heat boiler combinations according to patent application P 24 58 252.5 and Patent application P 25 oo 592.9 the use of the residual heat below looO C by the heat pump (s) he follows. 2.3 Kombination nach Anspruch 2.1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung der durch die Wärmepumpe(n) gewonnenen Wärme im Primärrücklauf der KKKW-Anlage oder einer andern Stelle mit niedrigem Temperaturniveau erfolgt, um bei diesem niedrigen Temperaturniveau eine höhere Leistungsziffer der Wärmepumpe(n) zu erzielen.2.3 Combination according to claim 2.1, characterized in that the Feeding in of the heat obtained by the heat pump (s) in the primary return of the NPP system or another place with a low temperature level takes place at this low Temperature level to achieve a higher coefficient of performance of the heat pump (s). 2.4 Kombination nach Anspruch 2.1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung der Wärmepumpe(n) (Wärmeentzug) wahlweise gemäß 2.1, 2.2 und 2.3 und/ oder ganz oder teilweise durch ein anderes Medium (z.B. Luft, Wasser, Erdreich usw.) erfolgt.2.4 Combination according to claim 2.1, characterized in that the Actuation of the heat pump (s) (heat extraction) optionally according to 2.1, 2.2 and 2.3 and / or in whole or in part by another medium (e.g. air, water, soil etc.) takes place. 2.5 Kombination nach Anspruch 2.1, dadurch gekennzeichnet, - daß die kalte Seite der Wärmepumpe(n) genutzt wird, um die für die Verbrennungsmaschinen der KHKW-Anlage erforderliche Verbrennungsluft auf ein möglichst niedriges Temperaturniveau zu bringen.2.5 Combination according to claim 2.1, characterized in that - that the cold side of the heat pump (s) is used for the combustion engines Combustion air required by the CHP plant to the lowest possible temperature level bring to. 2.6 Kombination nach Anspruch 2.1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelung der vom KHKW geforderten Wärmelast dadurch erfolgt, daß die Wärmepumpe(n) allein, das KHKW allein oder die Wärmepumpe(n) mit dem I(HKW betrieben werden.2.6 Combination according to claim 2.1, characterized in that a The heat load required by the CHP is regulated by the heat pump (s) alone, the KHKW alone or the heat pump (s) can be operated with the I (HKW). 2.7 Kombination nach Anspruch 2.1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine fUr die Wärmepumpe(n) wahlweise im Bereich des KHKW auf den (die) Generator(en) oder auf die Wärmepumpe(n) wirkt, um eine elektrische Lastspitze mit zu decken.2.7 Combination according to claim 2.1, characterized in that the Drive machine for the heat pump (s) optionally in the area of the CHP on the Generator (s) or the heat pump (s) acts to handle an electrical load spike cover up. Anspruch 3 3.1 Kombination zur Nutzung der Abgaswärme und der Abwärme von KHKW-Anlagen einschließlich Spitzenkesselanlagen, bestehend aus einer oder mehreren Wärmepumpen, die direkt oder indirekt von gas-oder leicht- oder schwerölgespeisten Dieselmotoren, Gas- oder Ölturbinen angetrieben werden und einem oder mehreren Ein- oder Mehr-Komponenten-Wärmespeichern (z.B. Kaliumfluoridtetrahydratsystem mit Nutzung der Schmelzwärme oder CaCls . NH3 + 6NH3 usw.), dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung der in dem (den) Speicher(n) gespeicherten Wärme durch Einleitung von sonst nur über Wärmepumpen nutzbarer niedriger Temperatur (verlust)wärme aus KHXW-Anlagen, Wärmepumpen oder Spitzenkesseln erfolgt (vergl. Prinzipskizze 22 23 24 ).Claim 3 3.1 Combination for using the exhaust heat and the waste heat of CHP systems including peak boiler systems, consisting of one or more Heat pumps that are directly or indirectly fed by gas or light or heavy oil Diesel engines, gas or oil turbines are driven and one or more single or multi-component heat storage (e.g. potassium fluoride tetrahydrate system with use the heat of fusion or CaCls. NH3 + 6NH3 etc.), characterized in that the Discharge of the heat stored in the storage tank (s) by introducing otherwise only usable low temperature (loss) heat from KHXW systems via heat pumps, Heat pumps or peak boilers takes place (see schematic diagram 22 23 24). 3.2 Kombination nach Anspruch ).1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die vorgesehenen Wärmespeicher (gemäß Prinzipskizze 0 + 4) ) zum Bezug von Wärme als Transportwärme eingerichtet sind. 3.2 Combination according to claim) .1, characterized in that the or the provided heat storage (according to the schematic diagram 0 + 4)) to obtain Heat are set up as transport heat. 3.3 Kombination nach Anspruch 3.1 und 3.2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Speichern entstehende Nichtspeicherwärme (Strahlungswärme, Verlustwärme usw. oder bei Zwei- oder Mehr-Komponentenspeichern als Reaktionswärme anfallende Wärme) in den Wärmepumpe peneingangskreis zurückgeführt wird. 3.3 Combination according to claim 3.1 and 3.2, characterized in that that non-storage heat generated during storage (radiant heat, heat loss etc. or in the case of two- or more-component accumulators as heat of reaction Heat) is fed back into the heat pump input circuit. 3.4 Kombination nach Anspruch 3.1, 3.2 und 3.3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente 1 2 3 bzw. 3 + 4, 5 gemäß Prinzipskizze in folgender Weise wahlweise betrieben werden können: 3.4.1 0 allein mit 3.4.2 + 1 ganz oder teilweise mit 3.4.3 2 + 1 + 3 bzw. 3 + 4 mit 3 bzw. 3 + 4 im Ladebetrieb 3.4.4 2 + 1 + 3 bzw. 3 + 4 mit 3 bzw. 3 + 4 im Entladebetrieb 3.4.5 3.4.2 + 3.4.6 3.4.3 + 5 mit Ladung von 1, 2 oder 5 3.4.7 3.4.3 + 5 mit Entladung unter Nutzung der Abwärme aus 1, 2 oder 5 zur Entladung 3.4.8 3 bzw. 0 + 0 allein mit oder 1 oder unter Ladung durch 2 oder oder 5 oder und Entladung unter Nutzung von 16 oder 17 oder 18 bzw. Kombinationen davon Anspruch 4 4.1 Kombination von Ein- oder Mehr- Komponentenspeichern in Verbindung mit Kesseln, KHKW-Anlagen, Motoren usw., dadurch gekennzeichnet, daß die sonst nicht oder nur schwer nutzbare Fortwärme der Kessel, KHKW-Anlagen, Motoren usw. zur Aufrechterhaltung der Entladung der Speicher genutzt wird. 3.4 Combination according to claim 3.1, 3.2 and 3.3, characterized in that that the elements 1 2 3 or 3 + 4, 5 according to the schematic diagram in the following way optionally can be operated: 3.4.1 0 alone with 3.4.2 + 1 in whole or in part with 3.4.3 2 + 1 + 3 or 3 + 4 with 3 or 3 + 4 in loading mode 3.4.4 2 + 1 + 3 or 3 + 4 with 3 or 3 + 4 in unloading mode 3.4.5 3.4.2 + 3.4.6 3.4.3 + 5 with loading of 1, 2 or 5 3.4.7 3.4.3 + 5 with discharge using the waste heat from 1, 2 or 5 for discharge 3.4.8 3 or 0 + 0 alone with or 1 or under charge with 2 or or 5 or and discharge using 16 or 17 or 18 or combinations of that Claim 4 4.1 Combination of single or multi-component memories in connection with boilers, CHP systems, engines, etc., characterized in that the heat from the boilers, CHP systems and engines that is otherwise difficult or impossible to use etc. is used to maintain the discharge of the memory. 4.2 Kombination nach Anspruch 4.1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die vorgesehenen Wärmespeicher (gemäß Prinzipskizze 0 + 0) zum Bezug von Wärme als Transportwärme eingerichtet sind. 4.2 combination according to claim 4.1, characterized in that the or the provided heat storage (according to the schematic diagram 0 + 0) for drawing off heat are set up as transport heat. 4.3 Kombination nach Anspruch 4.1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Speichern entstehende Nichtspeicherwärme (Strahlungswärme, Verlustwärme usw. 4.3 Combination according to claim 4.1, characterized in that when Store resulting non-storage heat (radiant heat, heat loss, etc. oder bei Zwei- oder Mehr-Komponentenspeichern als Reaktionswärme anfallende Wärme) in einen Wärmepumpenkreis integriert wird. or in the case of two- or more-component storage systems as the heat of reaction accruing heat) is integrated into a heat pump circuit.
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