DK153239B

DK153239B - Fremgangsmaade til genindvinding af energi i en kraftgenerator samt en kraftgenerator til brug ved fremgangsmaaden

Info

Publication number: DK153239B
Application number: DK134983A
Authority: DK
Inventors: Pierre Louis Gilbert Bonnaud
Original assignee: Semt
Priority date: 1982-04-02
Filing date: 1983-03-24
Publication date: 1988-06-27
Also published as: US4513572A; SU1258330A3; NO156878C; NO156878B; FI831075L; EP0091356B1; FI70298C; DK134983D0; JPS58185908A; BR8301692A; KR840004477A; DE3363706D1; NO831148L; YU77783A; DK153239C; DK134983A; ES521115A0; FI70298B; FR2524559A1; EP0091356A1

Description

i

DK 153239B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til genindvinding af energi i et kraftgeneratorsystem af typen, som omfatter en forbrændingsmotor, især en dieselmotor, og en ladeluftkompressor, der, ved sin nedenstrøms side, er forbundet med motorens lufttilførselsfordeler-5 kasse, og som er fast sammenkoblet med en udstødsgasdrevet turbine, der, ved sin opstrøms side, er forbundet med motorens udstødssamlekas-se. Den foreliggende opfindelse angår ligeledes en kraftgenerator, der er beregnet til brug ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse.

10

Der kendes, navnlig fra fransk patentskrift FR-A-2.353.715, et kraftgeneratorsystem af den ovenfor beskrevne type, hvori der for at genvinde spildvarmen anvendes en dampgenerator for et hjælpefluid, der opvarmes ved hjælp af udstødsgasserne fra drivturbinen for motorens lade-15 luftkompressor, hvilken generator især anvendes ved store motorbelastninger.

Der kendes endvidere, navnlig fra europæisk patentskrift EP-A-0038232 et system af samme type, som indledningsvis omtalt, og hvori der des-20 uden udtages en mængde afledet komprimeret luft mellem kompressoren og motoren fra den totale komprimerede luftmængde, der er fortrængt af kompressoren, og hvor denne mængde føjes til udstødsgasserne, før gasserne forlader turbinen. Der anvendes en forvarmer for den afledede komprimerede luftmængde, som er direkte opvarmet ved hjælp af udstøds-25 gasser fra turbinen, hvilken forvarmer især anvendes ved små motorbelastninger.

Sidstnævnte system udviser alligevel en ulempe, idet der indføres et tryktab i motorens udstødskreds, hvilket er skadeligt for dennes ydel-30 se og navnlig for dens virkningsgrad.

Desuden gør arrangementet af det i EP-A-0038232 beskrevne system det vanskeligt, hvis ikke umuligt, at indkorporere en hjælpedampgenerator, for eksempel som den i det franske patentskrift FR-A-2.353-715 beskrev-35 ne, da en stor del af gasenergien forbruges i forvarmeren for den komprimerede luft.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at afhjælpe ovennævnte ulemper, idet der tilvejebringes en fremgangsmåde til genindvinding af 2

DK 153239 B

energi i et kraftgeneratorsystem, der omfatter en forbrændingsmotor, især en dieselmotor, en ladeluftkompressor, der, ved sin nedenstrøms side, er forbundet med motorens lufttiIførselsfordelerkasse, og som er fast sammenkoblet med en udstødsgasdrevet turbine, der, ved sin op-5 strøms side, er forbundet med motorens udstødssamlekasse, hvorhos en afledet komprimeret luftmængde, mellem kompressoren og motoren, udtages af den totale komprimerede luftmængde, der fortrænges af kompressoren, hvilken afledet mængde tilføres til udstødsgasserne før gasserne forlader turbinen, kendetegnet ved, at gasserne, der forlader turbinen, 10 fungerer som opvarmende fluid i en hjælpefluiddampgenerator, der, ved sin nedenstrøms side ved siden med opvarmet fluid, er forbundet med en hjælpedampturbine, at de således af hjælpefluid dannede dampe, ved små motorbelastninger, forvarmer den afledede komprimerede luftmængde, før dampen indføres i hjælpedåmpturbinen, og at hjælpefluiddampene, ved 15 store motorbelastninger, kun føder hjælpedåmpturbinen.

Grænsen mellem små og store motorbelastninger kan være cirka 50% af motorens maksimale belastning.

20 Den foreliggende opfindelse angår ligeledes en kraftgenerator til brug ved ovennævnte fremgangsmåde og af typen, der omfatter en forbrændingsmotor, fortrinsvis en dieselmotor, en ladeluftkompressor der, ved sin nedenstrøms side, er forbundet med motorens tilførselsfordelerkasse, og som er sammenkoblet med en udstødsgasdrevet turbine, der, ved sin 25 opstrøms side, er forbundet med motorens udstødssamlekasse, med en permanent åben afgreningsledning, der forbinder en strømningsledning for komprimeret luft fra kompressoren, med en strømningskanal for udstødsgasser, samt en energigenindvindingsindretning, kendetegnet ved, at energigenindvindingsindretningen omfatter en hjælpefluiddampgenera-30 tor, der, ved sin opstrøms side ved siden med opvarmende fluid, er forbundet med turbinens gasafgang, og som, ved sin nedenstrøms side ved siden med opvarmet fluid, er forbundet med en hjælpedampturbine samt en varmeveksler, der gennemløbes af afgreningsledningen, og som er indskudt i hjælpedampledningen, der forbinder hjælpedampgeneratorens 35 afgang med hjælpedampturbinens tilgang, at en afgreningsledning er tilsluttet til hjælpedampledningen opstrøms for og nedenstrøms for varmeveksleren, og at en tovejsventil er tilvejebragt ved afgrenings-ledningens opstrøms ende.

3

DK 153239 B

Opfindelsen vil forstås bedre, og andre mål, karakteristika, detaljer og fordele vil fremgå klart af den detaljerede beskrivelse, som herefter gives under henvisning til den skematiske tegning, der som et ikke begrænsende eksempel viser et synoptisk funktionsdiagram for en speci-5 fik foretrukken udførelsesform for opfindelsen.

Kraftgeneratoren, der er vist i tegningen, omfatter en forbrændingsmotor 1, især en dieselmotor, og f.eks. med seks cylindre 2, en kompressor 3, der er beregnet til trykladning af luft, og som, ved sin op-10 strøms side, er forbundet med motorens tilførselsfordelerkasse 4, og som ved hjælp af en aksel 10 er forbundet med en udstødsgasdrevet turbine 5, som, ved sin opstrøms side, er forbundet med motorens udstødssaml ekasse 6. En afgreningsledning 7 forbinder en strømningsledning 8 for komprimeret luft fra kompressoren 3 med en strømningskanal 9 for 15 udstødsgasser. Afgreningsledningen 7 er fortrinsvis tilsluttet opstrøms for en køler 23 for den komprimerede luft.

En indretning 11 for energigenindvinding ifølge den foreliggende opfindelse omfatter en dampgenerator 13 for hjælpefluid, f.eks. vand, og 20 som, ved sin opstrøms side ved siden med opvarmende fluid, er forbundet med turbinens gasafgang ved hjælp af en ledning 14, og som, ved sin nedenstrøms side ved siden med opvarmet fluid, er forbundet med en hjælpedampturbine 15 ved hjælp af en ledning 16. Dampgeneratoren 13 består f.eks. af en fluidbeholder 17, som af hensyn til væskeforsynin-25 gen er forbundet med en kedel 18 ved hjælp af en ledning 20, hvor der fortrinsvis er indskudt en pumpe 19, en returledning 25, der er tilvejebragt for at føre dampen tilbage til beholderen 17, idet en anden ledning 21 fører dampen fra beholderen 17 til ledningen 16, som forbinder dampgeneratoren med hjælpedampgeneratoren 15, hvilken ledning 21 30 fortrinsvis passerer gennem kedlen 18.

Energigenindvindingsindretningen 11 ifølge opfindelsen omfatter desuden en varmeveksler 12, der passeres af afgreningsledningen 7, og som er indskudt i hjælpedampledningen 16, som forbinder hjælpedampgeneratoren 35 13's afgang med hjælpedampturbinen 15's tilgang.

I et kraftgeneratorsystem af den type, hvori en afledet mængde komprimeret luft, mellem kompressoren 3 og motoren 1, udtages af den totale komprimerede luftmængde, der er fortrængt af kompressoren, og tilføres

DK 153239 B

4 til udstødsgasserne, før gassernes afgang fra turbinen 5, vil gasserne, der forlader turbinen 5, således fungere som opvarmende fluid i hjælpe-fluiddampgeneratoren 13, der, ved sin nedenstrøms side, er forbundet med hjælpedampturbinen 15. Den således af hjælpefluidet dannede damp 5 forvarmer den afledede komprimerede luftmængde, før dampen føres ind i hjælpedampturbinen 15. .

En afgreningsledning 22 kan fordelagtigt tilsluttes til hjælpedampled-ningen. 16 opstrøms for og nedenstrøms for varmeveksleren 12 og tilveje-10 - bringe en tovejsventil 24 ved afgreningsledningen 22's opstrømsende på en sådan måde, at afgreningsledningen åbnes, når den primære ledning, der passerer varmeveksleren 12, lukkes og omvendt. Ved små motorbelastninger forvarmer hjælpefluiddampen således den afledede komprimerede luftmængde, før dampen føres ind i hjælpedampturbinen 15 (afgrenings-15 ledningen 22 er altså lukket), medens hjælpefluiddampen ved store motorbelastninger kun forsyner hjælpedampturbinen 15 (afgreningsledningen 22 er således åben, medens den primære ledning, der passerer gennem varmeveksleren 12, er lukket). Grænsen mellem små og store motorbelastninger er f.eks. 50% af motorens maksimale belastning.

20 25 30 35

Claims

1. Fremgangsmåde til genindvinding af energi i et kraftgeneratorsystem, der omfatter en forbrændingsmotor (1), især en dieselmotor, en lade- 5 luftkompressor (3), der ved sin nedenstrøms side, er forbundet med motorens lufttiIførselsfordelerkasse (4), og som er fast sammenkoblet med en udstødsgasdrevet turbine (5), der, ved sin opstrøms side, er forbundet med motorens idstødssamlekasse (6), hvorhos en afledet komprimeret luftmængde, mellem kompressoren og motoren, udtages af den 10 totale komprimerede luftmængde, der fortrænges af kompressoren, hvilken afledet mængde tilføres til udstødsgasserne, før gasserne forlader turbinen, kendetegnet ved, at gasserne, der forlader turbinen, fungerer som opvarmende fluid i en hjælpefluiddampgenerator (13), der, ved sin nedenstrøms side ved siden med opvarmet fluid, er forbun-15 det med en hjælpedampturbine (15), at de således af hjælpefluidet dannede dampe, ved små motorbelastninger, forvarmer den afledede komprimerede luftmængde, før dampen indføres i hjælpedampturbinen, og at hjæl-pefluiddampene, ved store motorbelastninger, kun føder hjælpedampturbinen (15). 20

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at grænsen mellem små og store motorbelastninger er cirka 50% af motorens maksimale belastning.

3. Kraftgenerator til brag ved en fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-2 og af typen, der omfatter en forbrændingsmotor (1), fortrinsvis en dieselmotor, en ladeluftkompressor (3), der, ved sin nedenstrøms side, er forbundet med motorens tilførselsfordelerkas-se (4), og som er sammenkoblet med en udstødsgasdrevet turbine (5), 30 der, ved sin opstrøms side, er forbundet med motorens udstødssamlekas-se (6), med en permanent åben afgreningsledning (7), der forbinder en strømningsledning (8) for komprimeret luft fra kompressoren (3), med en strømningskanal (9) for udstødsgasser, samt en energigenindvindingsindretning (11), kendetegnet ved, at energigenindvindings-35 indretningen (11) omfatter en hjælpefluiddampgenerator (13), der, ved sin opstrøms side ved siden med opvarmende fluid, er forbundet med turbinens gasafgang, og som, ved sin nedenstrøms side ved siden med opvarmet fluid, er forbundet med en hjælpedampturbine (15) samt en varmeveksler (12), der gennemløbes af afgreningsledningen (7), og som DK 153239B er indskudt i hjælpedampledningen (16), der forbinder hjælpedampgenera-torens (13) afgang med hjælpedampturbinens (15) tilgang, at en afgre-ningsledning (22) er tilsluttet til hjælpedampledningen (16) opstrøms for og nedenstrøms for varmeveksleren (12), og at en tovejsventil (24) 5 er tilvejebragt ved afgreningsledningens (22) opstrøms ende. 10 15 20 25 30 35