NL1016886C2 - Method for operating a heat / power device as well as a pump-less high-pressure heat / power device. - Google Patents
Method for operating a heat / power device as well as a pump-less high-pressure heat / power device. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1016886C2 NL1016886C2 NL1016886A NL1016886A NL1016886C2 NL 1016886 C2 NL1016886 C2 NL 1016886C2 NL 1016886 A NL1016886 A NL 1016886A NL 1016886 A NL1016886 A NL 1016886A NL 1016886 C2 NL1016886 C2 NL 1016886C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- reservoir
- heat
- pressure vapor
- pressure
- vapor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
- F01K17/02—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
- F22D11/00—Feed-water supply not provided for in other main groups
- F22D11/02—Arrangements of feed-water pumps
- F22D11/06—Arrangements of feed-water pumps for returning condensate to boiler
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/0009—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters of the reduced pressure or vacuum steam type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
Titel: Werkwijze voor het bedrijven van een warmte/kracht-inrichting alsmede een pomploze hoge-druk-warmte/kracht-inrichtingTitle: Method for operating a combined heat and power plant and a pump-less high-pressure heat / power plant
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bedrijven van een warmte/kracht-inrichting omvattende een hogedruk-dampreservoir en een condensor-reservoir voorzien van een warmtewisselaar, waarbij het hogedruk-dampreservoir met een eerste fluïdumverbinding is verbonden 5 met het condensor-reservoir, waarbij in de fluïdumverbinding een energie-omzetinrichting is opgenomen voor het althans ten dele omzetten van de energie die zich bevindt in de onder hoge druk staande damp, in een andere energievorm, zoals bijvoorbeeld mechanische energie of een plaatselijke onderdruk, waarbij de werkwijze tenminste de volgende stap in een warmte-10 opwekkingsfase van de warmte/kracht-inrichting omvat: • het toevoeren van warmte aan een medium in vloeistofvorm dat zich in het hogedruk-dampreservoir bevindt en het transporteren van het medium in dampvorm van het hogedruk-dampreservoir door de eerste fluïdumverbinding via de de energie-omzetinrichting naar het 15 condensor-reservoir, waarna het medium tegen de warmtewisselaar condenseert, waarbij de door de warmtewisselaar op genomen condensatiewarmte wordt afgevoerd naar een warmteverbruikend proces.The invention relates to a method for operating a combined heat and power device comprising a high-pressure vapor reservoir and a condenser reservoir provided with a heat exchanger, the high-pressure vapor reservoir being connected to the condenser reservoir with a first fluid connection, wherein in the fluid connection an energy-converting device is included for at least partially converting the energy contained in the high-pressure vapor into another energy form, such as, for example, mechanical energy or a local negative pressure, the method comprising at least the following step in a heat generation phase of the cogeneration device comprises: supplying heat to a liquid-containing medium contained in the high-pressure vapor reservoir and transporting the vapor-rich medium from the high-pressure vapor reservoir through the first fluid connection via the energy converter to the condenser reservoir, after which the medium condenses against the heat exchanger, the condensation heat taken up by the heat exchanger being discharged to a heat-consuming process.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een warmte/kracht-20 inrichting omvattende een hogedruk-dampreservoir, een verwarmingsbron voor het verwarmen van zich het hogedruk-dampreservoir bevindend medium en een condensor-reservoir, waarbij het hogedruk-dampreservoir via een eerste fluïdumverbinding met het condensor-reservoir is verbonden en waarbij het hogedruk-dampreservoir en het condensor-reservoir zijn 25 ingericht om een medium in dampvorm en vloeistofvorm te omvatten, waarbij het condensor-reservoir is voorzien van een warmtewisselaar ten behoeve van het afvoeren van de door condensatie van damp vrijkomendeThe invention also relates to a combined heat and power device comprising a high-pressure vapor reservoir, a heating source for heating medium located at the high-pressure vapor reservoir and a condenser reservoir, the high-pressure vapor reservoir being connected to the condenser via a first fluid connection reservoir is connected and wherein the high-pressure vapor reservoir and the condenser reservoir are adapted to comprise a medium in vapor form and liquid form, wherein the condenser reservoir is provided with a heat exchanger for discharging the vapor released by condensation of vapor
- < \ <*> r'N- <\ <*> r'N
' i V’k - ¾ 2 warmte naar een warmte verbruikend proces, waarbij in de eerste fluïdum verbinding een energie-omzetinrichting is op genomen voor het althans ten dele omzetten van de energie die zich bevindt in de onder hoge druk staande damp, in een andere energievorm, zoals bijvoorbeeld 5 mechanische energie of een plaatselijk vacuüm.Heat to a heat-consuming process, wherein an energy converting device is included in the first fluid connection for converting, at least in part, the energy contained in the high-pressure vapor into a other energy form, such as for example mechanical energy or a local vacuum.
Een dergelijke werkwijze en inrichting zijn uit de praktijk bekend, bijvoorbeeld voor gebruik in warmte/kracht-centrales waarbij met behulp van de energie-omzetinrichting elektriciteit wordt opgewekt en waarbij de warmte wordt gebruikt voor het verwarmen van processen en gebouwen. Bij 10 deze bekende inrichtingen wordt tijdens het bedrijf het medium in vloeibare vorm in het hogedruk-dampreservoir continu aangevuld met behulp van een voedingspomp. Hiervoor worden hogedrukpompen gebruikt omdat het water tegen de druk die heerst in het hogedruk-dampreservoir moet worden toegevoerd. Voor toepassing van een warmte/kracht-inrichting in een 15 woonhuis of een klein kantoor, waarbij veelal een thermisch vermogen van minder dan ca. 20 kW volstaat, moet om een redelijk rendement te verkrijgen met zeer hoge drukken in het hogedruk-dampreservoir worden gewerkt. Hierbij kan worden gedacht aan drukken van 30 bar en meer, bij voorkeur meer dan 50 bar. Voor dergelijke drukken zijn geen kleine 20 hogedrukpompen beschikbaar. Meertraps-centrifugaalpompen zijn voor deze kleine capaciteiten niet voorhanden en plunjerpompen zijn duur en zijn aan slijtage onderhevig en veroorzaken geluid.Such a method and device are known from practice, for example for use in combined heat and power plants in which electricity is generated with the aid of the energy-converting device and in which the heat is used for heating processes and buildings. In these known devices, during operation the medium in liquid form in the high-pressure vapor reservoir is continuously replenished with the aid of a feed pump. High-pressure pumps are used for this because the water must be supplied against the pressure in the high-pressure vapor reservoir. For the application of a combined heat and power device in a house or a small office, where a thermal power of less than approx. 20 kW is usually sufficient, it is necessary to work with very high pressures in the high-pressure vapor reservoir to obtain a reasonable efficiency. . Consideration can be given here to pressures of 30 bar and more, preferably more than 50 bar. Small high-pressure pumps are not available for such pressures. Multi-stage centrifugal pumps are not available for these small capacities and plunger pumps are expensive and subject to wear and noise.
De uitvinding beoogt aan het genoemde probleem tegemoet te komen en voorziet daartoe in een werkwijze die gekenmerkt wordt doordat 25 tussen opeenvolgende warmte-opwekkingsfasen, in een hogedruk-dampreservoir-vulfase, tenminste de volgende stap wordt uitgevoerd: • het zodanig verhogen van de druk in het condensor-reservoir door het stopzetten van het afvoeren van condensatiewarmte via de warmtewisselaar in het condensor-reservoir en/of verlagen van de druk 30 in het hogedruk-dampreservoir door het stoppen van het verhitten van 3 het medium in het hogedruk-dampreservoir en het actief koelen van het zich in dampvorm bevindende medium in het dampreservoir, dat het medium in vloeistofvorm vanuit het condensor-reservoir terugstroomt naar het hogedruk-dampreservoir.The invention has for its object to obviate the above-mentioned problem and for this purpose provides a method which is characterized in that at least the following step is carried out between successive heat generation phases, in a high-pressure vapor reservoir filling phase: the condenser reservoir by stopping the removal of condensation heat via the heat exchanger in the condenser reservoir and / or reducing the pressure in the high-pressure vapor reservoir by stopping the heating of the medium in the high-pressure vapor reservoir and the actively cooling the vapor-containing medium in the vapor reservoir, which medium flows back from the condenser reservoir in liquid form to the high-pressure vapor reservoir.
5 Op deze wijze is het mogelijk om het hogedruk-dampreservoir te vullen met het medium in vloeistofvorm zonder dat gebruik wordt gemaakt van een hogedrukpomp. De werkwijze volgens de uitvinding omvat dus twee fasen: een warmte-opwekkingsfase en een hogedruk-dampreservoir-vulfase.In this way it is possible to fill the high-pressure vapor reservoir with the medium in liquid form without using a high-pressure pump. The method according to the invention thus comprises two phases: a heat generation phase and a high-pressure vapor reservoir filling phase.
In de warmte-opwekkingsfase van de warmte/kracht-inrichting 10 wordt het medium in vloeistofvorm in het hogedruk-dampreservoir verdampt en vervolgens in dampvorm getransporteerd naar het condensor-reservoir. In de energie-omzetinrichting wordt de energie die zich in de hete damp onder hoge druk bevindt in een andere vorm van energie omgezet, zoals bijvoorbeeld mechanische energie met behulp van een stoommachine 15 of stoomturbine of in een plaatselijk vacuüm met behulp van een ejector.In the heat generation phase of the cogeneration device 10, the medium is evaporated in liquid form in the high-pressure vapor reservoir and then transported in vapor form to the condenser reservoir. In the energy converter, the energy contained in the hot vapor under high pressure is converted into another form of energy, such as, for example, mechanical energy with the aid of a steam engine or steam turbine or in a local vacuum with the aid of an ejector.
Het medium in dampvorm condenseert tegen een warmtewisselaar in het condensor-reservoir, de daarbij door de warmtewisselaar opgenomen condensatie-warmte wordt uit het condensor-reservoir afgevoerd naar een warmteverbruikend proces.The medium in vapor form condenses against a heat exchanger in the condenser reservoir, the condensation heat absorbed thereby by the heat exchanger is discharged from the condenser reservoir to a heat-consuming process.
20 In de hogedruk-dampreservoir-vulfase wordt het hogedruk- dampreservoir gevuld met medium in vloeistofvorm. Hiertoe wordt medium in vloeistofvorm uit het condensor-reservoir teruggevoerd naar het hogedruk-dampreservoir. Dit wordt volgens de uitvinding bereikt door het verhogen van de druk in het condensor-reservoir door het stoppen van de 25 afvoer van warmte in het condensor-reservoir en/of door het verlagen van de druk in het hogedruk-dampreservoir door het stoppen van het verhitten van het medium in het hogedruk-dampreservoir en het actief koelen van het zich in dampvorm bevindende medium in het dampreservoir. Hierdoor ontstaat er een onderdruk in het hogedrukdampreservoir en zal het medium 30 in vloeistofvorm vanzelf vanuit het condensor-reservoir naar het hogedruk-In the high-pressure vapor reservoir filling phase, the high-pressure vapor reservoir is filled with medium in liquid form. To this end, medium in liquid form is returned from the condenser reservoir to the high-pressure vapor reservoir. This is achieved according to the invention by increasing the pressure in the condenser reservoir by stopping the heat dissipation in the condenser reservoir and / or by reducing the pressure in the high-pressure vapor reservoir by stopping the heating the medium in the high pressure vapor reservoir and actively cooling the vaporised medium in the vapor reservoir. As a result, an underpressure is created in the high-pressure vapor reservoir and the medium 30 will automatically flow from the condenser reservoir to the high-pressure reservoir
„ I"I
‘ V" w 4 dampreservoir stromen. De afgevoerde condensatiewarmte uit het hogedruk-dampreservoir kan hierbij naar een warmteverbruikend proces worden gevoerd."V" w 4 vapor reservoir flows. The condensed heat discharged from the high-pressure vapor reservoir can be fed to a heat-consuming process.
De hogedruk-dampreservoir-vulfase kan worden gestart nadat het 5 medium in vloeistofvorm in het hogedruk-dampreservoir een vooraf bepaald minimum niveau heeft bereikt. Het bereiken van het minimum niveau kan worden gesignaleerd door een waarschuwingsinrichting die vervolgens een "minimum-niveau signaal" afgeeft aan de warmte/kracht-inrichting.The high pressure vapor reservoir filling phase can be started after the medium in liquid form in the high pressure vapor reservoir has reached a predetermined minimum level. Reaching the minimum level can be signaled by a warning device which then outputs a "minimum level signal" to the heat / power device.
Zoals hiervoor reeds is aangegeven kan de energie-omzetinrichting 10 een ejector omvatten met behulp waarvan de in de, onder hoge druk staande damp op geslagen energie wordt omgezet in een plaatselijke onderdruk met behulp van een ejecteur of thermocompressor. Daarbij vormt het hogedruk-dampreservoir een primaire dampbron.As has already been indicated above, the energy-converting device 10 may comprise an ejector with the aid of which the energy stored in the high-pressure vapor is converted into a local underpressure with the aid of an ejector or thermocompressor. The high-pressure vapor reservoir thereby forms a primary vapor source.
Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kan de 15 plaatselijke onderdruk in de ejecteur worden gebruikt voor het aanzuigen van damp uit een secondaire dampbron , zoals bijvoorbeeld een verdampingswarmtewisselaar die is opgesteld in een rookgaskanaal, in de bodem, op het dak in de vorm van een zonnecollector, in een ventilatieluchtkanaal voor het ontrekken van warmte aan afgewerkte 20 ventilatielucht of voor het koelen van toe te voeren verse ventilatielucht.According to a further elaboration of the invention, the local underpressure in the ejector can be used for sucking in vapor from a secondary vapor source, such as, for example, an evaporative heat exchanger arranged in a flue gas duct, in the bottom, on the roof in the form of a solar collector, in a ventilation air duct for extracting heat from spent ventilation air or for cooling fresh ventilation air to be supplied.
Met deze laatste optie wordt derhalve een airconditioning verkregen. Aldus kan er medium in dampvorm worden aangezogen dat reeds een zekere restwarmte bezit. Het aangezogen medium wordt verder verwarmd door het te mengen met medium in dampvorm afkomstig van de primaire dampbron, 25 en het aldus verkregen dampmengsel condenseert in het condensor-reservoir bij hogere druk en temperatuur dan die van de secondaire dampbron. Zodoende kan duurzame energie afkomstig van de secundaire dampbron door de warmte/kracht-inrichting worden benut, zonder dat gebruik gemaakt dient te worden van hulpenergie en/of verdere 30 hulpmiddelen. Immers, er is geen elektriciteit nodig voor het draaiende TGI ja 5 houden van een pomp. Indien de secondaire dampbron voor koeldoeleinden wordt gebruikt, bijvoorbeeld voor airconditioning zal de opgenomen en de door verbranding gegenereerde warmte moeten worden afgevoerd, bijvoorbeeld door deze af te geven aan de buitenlucht.An air conditioning is therefore obtained with the latter option. Thus, medium in vapor form can be drawn in which already has a certain residual heat. The aspirated medium is further heated by mixing it with medium in vapor form from the primary vapor source, and the thus-obtained vapor mixture condenses in the condenser reservoir at a higher pressure and temperature than that of the secondary vapor source. Sustainable energy from the secondary vapor source can thus be utilized by the combined heat and power device, without the use of auxiliary energy and / or further aids. After all, no electricity is needed for the running TGI yes to keep a pump running. If the secondary vapor source is used for cooling purposes, for example for air conditioning, the absorbed and the heat generated by combustion will have to be removed, for example by releasing it to the outside air.
5 De hiervoor genoemde werkwijzen kunnen worden toegepast in warmte/kracht-inrichtingen ten behoeve het leveren van warmte aan centrale verwarmingsinstallaties en voor het ontrekken van warmte in airconditioninginstallaties voor huishoudens en kantoren.The aforementioned methods can be applied in combined heat and power devices for supplying heat to central heating installations and for extracting heat in air conditioning installations for households and offices.
De warmte/kracht-inrichting van het in de aanhef beschreven type 10 wordt volgens de uitvinding gekenmerkt door een tweede fluïdum verbinding die zich tussen het condensor-reservoir en het hogedruk-dampreservoir uitstrekt, waarbij in de tweede fluïdumverbinding een terugslagklep is aangebracht die stroming van medium vanaf het hogedruk-dampreservoir naar het condensor-reservoir verhindert, waarbij ten behoeve van het 15 transport van het medium in vloeistofvorm vanuit het condensor-reservoir naar het hogedruk-dampreservoir de inrichting is voorzien van een besturing die is ingericht voor het periodiek verhogen van de druk in het condensor-reservoir door het stopzetten van het afvoeren van condensatiewarmte via de warmtewisselaar in het condensor-reservoir en/of 20 verlagen van de druk in het hogedruk-dampreservoir door het stoppen van het verhitten van het medium in het hogedruk-dampreservoir en het actief koelen van het zich in dampvorm bevindende medium in het dampreservoir, dat het medium in vloeistofvorm vanuit het condensor-reservoir via de tweede fluïdumverbinding terugstroomt naar het hogedruk-dampreservoir. 25 De warmte/kracht-inrichting volgens de uitvinding maakt derhalve geen gebruik van een pomp voor het terugvoeren van medium in vloeistofvorm vanuit het condensor-reservoir naar het hogedruk-dampreservoir. Dit is met name van belang voor kleinere damp- en stoomsystemen waarbij met een dampdruk wordt gewerkt van 30 bar en 6 hoger omdat voor dergelijke systemen geen geschikte hoge-druk voedingpomp beschikbaar is.According to the invention, the cogeneration device of the type 10 described in the preamble is characterized by a second fluid connection extending between the condenser reservoir and the high-pressure vapor reservoir, wherein a non-return valve is arranged in the second fluid connection that medium from the high-pressure vapor reservoir to the condenser reservoir, wherein for the purpose of transporting the medium in liquid form from the condenser reservoir to the high-pressure vapor reservoir, the device is provided with a control adapted to periodically increase the pressure in the condenser reservoir by stopping the removal of condensation heat via the heat exchanger in the condenser reservoir and / or reducing the pressure in the high-pressure vapor reservoir by stopping the heating of the medium in the high-pressure vapor reservoir and actively cooling the vaporized medium in the vapor reservoir, that is medium in liquid form flows back from the condenser reservoir via the second fluid connection to the high-pressure vapor reservoir. The cogeneration device according to the invention therefore does not use a pump for returning medium in liquid form from the condenser reservoir to the high-pressure vapor reservoir. This is particularly important for smaller vapor and steam systems where a vapor pressure of 30 bar and 6 higher is used because no suitable high-pressure feed pump is available for such systems.
De warmte/kracht-inrichting wordt volgens een nadere uitwerking van de uitvinding gekenmerkt doordat de eerste verbinding ook is voorzien 5 van een terugslagklep, waarbij, in gebruik, de terugslagklep in de eerste verbinding zich in gesloten toestand bevindt indien de dampdruk in het condensor-reservoir hoger is dan de dampdruk in het hogedruk-dampreservoir. Indien de dampdruk in het condensor-reservoir hoger is dan de dampdruk in het hogedruk-dampreservoir kan het medium in 10 vloeistofVorm uitsluitend door de tweede fluïdumverbinding van het condensor-reservoir naar het hogedruk-dampreservoir terugstromen.According to a further elaboration of the invention, the cogeneration device is characterized in that the first connection is also provided with a non-return valve, wherein, in use, the non-return valve in the first connection is in the closed state if the vapor pressure in the condenser reservoir is higher than the vapor pressure in the high pressure vapor reservoir. If the vapor pressure in the condenser reservoir is higher than the vapor pressure in the high-pressure vapor reservoir, the medium can flow back in liquid form only through the second fluid connection from the condenser reservoir to the high-pressure vapor reservoir.
In een verder uitgewerkte uitvoeringsvorm van de warmte/kracht-inrichting volgens de uitvinding is in het hogedruk-dampreservoir een warmtewisselaar opgesteld voor het afvoeren van condensatiewarmte naar 15 een warmteverbruikend proces. Hierdoor kan de warmte/kracht-inrichting gedurende een beperkte tijd tegelijkertijd condensatiewarmte via de warmtewisselaar in het hogedruk-dampreservoir en condenstiewarmte via de warmtewisselaar in het condensor-reservoir afvoeren naar een warmteverbruikende proces. Aldus kan een relatief hoog thermisch 20 vermogen door de warmte/kracht-inrichting worden geleverd.In a further elaborated embodiment of the cogeneration device according to the invention, a heat exchanger is arranged in the high-pressure vapor reservoir for discharging condensation heat to a heat-consuming process. As a result, the heat / power device can simultaneously dissipate condensation heat via the heat exchanger in the high-pressure vapor reservoir for a limited time and condensation heat via the heat exchanger in the condenser reservoir to a heat-consuming process. A relatively high thermal power can thus be supplied by the combined heat and power device.
Een nog verder uitgewerkte uitvoeringsvorm van de warmte/kracht-inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de warmte/kracht-inrichting een circuit omvat voor een vloeistof voor het warmtetransport van de warmte/kracht-inrichting naar het 25 warmteverbruikende proces, welk circuit is voorzien van een kleppensysteem, waarbij, in gebruik, in een eerste stand van het kleppensysteem vloeistof in het circuit door de warmtewisselaar in het condensor-reservoir stroomt, waarbij nauwelijks of geen vloeistof door de warmtewisselaar in het hogedruk-dampreservoir stroomt, en waarbij in een 30 tweede stand van het kleppensysteem vloeistof in het circuit door de 7 warmtewisselaar in het hogedruk-dampreservoir stroomt en nauwelijks of geen vloeistof door de warmtewisselaar in het condensor-reservoir stroomt.A still further elaborated embodiment of the heat / power device according to the invention is characterized in that the heat / power device comprises a circuit for a liquid for heat transport from the heat / power device to the heat-consuming process, which circuit is provided of a valve system, wherein, in use, in a first position of the valve system, liquid in the circuit flows through the heat exchanger in the condenser reservoir, wherein hardly or no liquid flows through the heat exchanger in the high-pressure vapor reservoir, and wherein in a second position of the valve system liquid in the circuit flows through the heat exchanger in the high-pressure vapor reservoir and hardly any or no liquid flows through the heat exchanger in the condenser reservoir.
Volgens nog een nadere uitwerking kan in een derde stand van het kleppensysteem vloeistof in het circuit door de warmtewisselaar van het 5 hogedruk-dampreservoir stromen, waarbij tevens vloeistof in het circuit door de warmtewisselaar van de condensor-reservoir kan stromen.According to yet a further elaboration, in a third position of the valve system, liquid in the circuit can flow through the heat exchanger of the high-pressure vapor reservoir, while liquid in the circuit can also flow through the heat exchanger of the condenser reservoir.
De eerste stand van het kleppensysteem kan worden gebruikt in de warmte-opwekkingsfase van de warmte/kracht-inrichting en de tweede stand van het kleppensysteem kan gebruikt worden in de hogedruk-10 dampreservoir-vulfase. Verder is het mogelijk om het kleppensysteem in de derde stand in te stellen teneinde met ingeschakelde brander een maximaal vermogen te leveren in een warmte-opwekkingsfase.The first position of the valve system can be used in the heat generation phase of the cogeneration device and the second position of the valve system can be used in the high pressure vapor reservoir filling phase. Furthermore, it is possible to set the valve system in the third position in order to provide a maximum power in a heat generation phase with the burner switched on.
Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kan de energie-omzetinrichting een stoommachine, een stoomturbine of een ejecteur of 15 thermocompressor zijn, waarbij in het geval van een ejecteur deze via een damptoevoerleiding is aangesloten op een secondaire dampbron zoals een verdampingswarmtewisselaar of een zonnecollector.According to a further elaboration of the invention, the energy-converting device can be a steam engine, a steam turbine or an ejector or thermocompressor, wherein in the case of an ejector it is connected via a vapor supply line to a secondary vapor source such as an evaporative heat exchanger or a solar collector.
Een nader uitgewerkte uitvoeringsvorm van een warmte/kracht-inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het hogedruk-20 dampreservoir is voorzien van middelen voor het afgeven van een signaal voor het bereiken van een vooraf bepaald minimumniveau van het medium in vloeistofvorm in het hogedruk-dampreservoir.A further elaborated embodiment of a combined heat and power device according to the invention is characterized in that the high-pressure vapor reservoir is provided with means for issuing a signal for achieving a predetermined minimum level of the medium in liquid form in the high-pressure vapor reservoir .
Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kan de warmte/kracht-inrichting worden gekenmerkt door een tweede hogedruk-25 dampreservoir en een tweede condensorreservoir, die via een derde fluïdumverbinding waarin de energie-omzetinrichting is opgenomen met elkaar zijn verbonden, waarbij een vierde fluïdumverbinding zich tussen het tweede condensor-reservoir en het hogedruk-dampreservoir uitstrekt, waarbij in de vierde fluïdumverbinding een terugslagklep is aangebracht 30 die stroming van medium vanaf het tweede hogedruk-damp naar het tweede Λ,..; 8 condensor-reservoir verhindert, waarbij de besturing is ingericht om, in gebruik, tijdens het genereren van damp in het eerste hogedruk-dampreservoir het tweede hogedruk-dampreservoir te vullen vanuit het tweede condensor-reservoir en om tijdens het genereren van damp in het 5 tweede hogedruk-dampreservoir het eerste hogedruk-dampreservoir te vullen vanuit het eerste condensor-reservoir, zodanig dat continu damp onder hoge druk beschikbaar is voor het bekrachtigen van de energie-omzetinrichting. Met een dergelijke inrichting is derhalve continue omgezette energie, zoals elektriciteit, mechanische arbeid of plaatselijke 10 onderdruk beschikbaar zonder dat daarvoor het gebruik van een hogedrukpomp noodzakelijk is.According to a further elaboration of the invention, the cogeneration device can be characterized by a second high-pressure vapor reservoir and a second condenser reservoir, which are connected to each other via a third fluid connection in which the energy-converting device is incorporated, wherein a fourth fluid connection is extending between the second condenser reservoir and the high-pressure vapor reservoir, wherein a non-return valve is arranged in the fourth fluid connection, which flow of medium from the second high-pressure vapor to the second. 8 prevents condenser reservoir, wherein the control is arranged, in use, during the generation of vapor in the first high-pressure vapor reservoir to fill the second high-pressure vapor reservoir from the second condenser reservoir and to during the generation of vapor in the second high-pressure vapor reservoir to fill the first high-pressure vapor reservoir from the first condenser reservoir such that continuous high-pressure vapor is available for energizing the energy converter. With such a device, therefore, continuously converted energy, such as electricity, mechanical work or local underpressure, is available without the use of a high-pressure pump being necessary for this.
Bovendien behoeven in het dampvoerende leidingstelsel geen bedienbare kleppen aanwezig te zijn, om de inrichting volgens de uitvinding te laten functioneren. Het gebruik van dergelijke bedienbare 15 hogedrukkleppen is ongewenst in verband met dé hoge kosten van dergelijke kleppen.Moreover, no operable valves need to be present in the vapor-carrying pipe system in order for the device according to the invention to function. The use of such operable high-pressure valves is undesirable in view of the high cost of such valves.
De uitvinding zal thans nader worden toe gelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont: figuur 1 schematisch een eerste uitvoeringsvorm van een 20 warmte/kracht-inrichting; figuur 2 schematisch een tweede uitvoeringsvorm van een warmte/kracht-inrichting volgens de uitvinding; en figuur 3 een warmte/kracht-inrichting volgens de uitvinding, waarbij de warmte/kracht-inrichting is voorzien van een ejecteur.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Herein: figure 1 schematically shows a first embodiment of a cogeneration device; Fig. 2 schematically shows a second embodiment of a combined heat and power device according to the invention; and figure 3 shows a heat / power device according to the invention, wherein the heat / power device is provided with an ejector.
25 Figuur 1 toont een warmte/kracht-inrichting volgens de uitvinding.Figure 1 shows a combined heat and power device according to the invention.
De getoonde warmte/kracht-inrichting omvat een hogedruk-dampreservoir 1 dat is ingericht voor het omvatten van een medium in vloeistofvorm ML en een medium in dampvorm MD. De warmte/kracht-inrichting is verder voorzien van een verwarmingsbron 2 voor het verwarmen van het hogedruk-30 dampreservoir 1. De verwarmingsbron 2 is in dit voorbeeld een gasbrander.The cogeneration device shown comprises a high-pressure vapor reservoir 1 which is adapted to comprise a medium in liquid form ML and a medium in vapor form MD. The cogeneration device is furthermore provided with a heating source 2 for heating the high-pressure vapor reservoir 1. In this example, the heating source 2 is a gas burner.
? : x , ·· „ λ > Ύ1) \.? : x, ·· „λ> Ύ1) \.
V·· .·· ^ 9V ··. ·· ^ 9
Het moge duidelijk zijn dat ook een andere verwarmingsbron kan worden toegepast, bijvoorbeeld een elektrisch verwarmingselement. Het hogedruk-dampreservoir 1 is via een eerste fluïdumverbinding 3 verbonden met een energie-omzetinrichting 4 en een condensor-reservoir 5. De 5 fluïdumverbinding 3 is voorzien van een terugslapklep 6. Deze terugslagklep 6 voorkomt dat het medium vanuit het condensor-reservoir 5 door de energie-omzetinrichting 4 naar het hogedruk-dampreservoir 1 terugstroomt als de druk in het condensor-reservoir 5 hoger is dan de druk in het hogedruk-dampreservoir 1. Het condensor-reservoir 5 is verder via 10 een tweede fluïdumverbinding 7 verbonden met het hogedruk- dampreservoir 1. De tweede fluïdumverbinding 7 is voorzien van een terugslagklep 8 om te verhinderen dat medium door de tweede fluïdumverbinding 3 vanuit het hogedruk-dampreservoir 1 naar het condensor-reservoir 5 stroomt wanneer de druk in het hogedruk-15 dampreservoir 1 hoger is dan de druk in het condensor-reservoir 5.It will be clear that another heating source can also be used, for example an electric heating element. The high-pressure vapor reservoir 1 is connected via a first fluid connection 3 to an energy converting device 4 and a condenser reservoir 5. The fluid connection 3 is provided with a non-return valve 6. This non-return valve 6 prevents the medium from coming from the condenser reservoir 5 through the energy converter 4 flows back to the high-pressure vapor reservoir 1 if the pressure in the condenser reservoir 5 is higher than the pressure in the high-pressure vapor reservoir 1. The condenser reservoir 5 is furthermore connected to the high-pressure via a second fluid connection 7 - vapor reservoir 1. The second fluid connection 7 is provided with a non-return valve 8 to prevent medium from flowing through the second fluid connection 3 from the high-pressure vapor reservoir 1 to the condenser reservoir 5 when the pressure in the high-pressure vapor reservoir 1 is higher than the pressure in the condenser reservoir 5.
Hieronder wordt de warmte-opwekkingsfase beschreven, waarin, in bedrijf, de warmte/kracht-inrichting warmte opwekt en afvoert naar een warmteverbruikend proces. In de warmte-opwekkingsfase verwarmt de gasbrander 2 het medium in het hogedruk-dampreservoir 1 waardoor 20 medium in vloeistofvorm ML in het hogedruk-dampreservoir 1 verdampt. Hierdoor zal de dampdruk in het hogedruk-dampreservoir 1 stijgen. Dit heeft tot gevolg dat medium MD in dampvorm via de eerste fluïdumverbinding 3 door de energie-omzetinrichting 4 naar het condensor-reservoir 5 stroomt. In het condensor-reservoir 5 zal dit medium in 25 dampvorm condenseren tegen de in het condensor-reservoir opgenomen warmtewisselaar 9. Het condensaat wordt vervolgens opgevangen in het condensor-reservoir 5 en de vrijgekomen condensatiewarmte wordt via de warmtewisselaar 9 opgenomen. De warmtewisselaar 9 is aangesloten op een leiding 10 van een circuit waarin een vloeistof wordt rondgepompt door een 30 circulatiepomp 11. De warmtewisselaar 9 geeft de opgenomen <i o ,Λ 10 condensatiewarmte af aan de vloeistof in het circuit waarna de condensatiewarmte in het circuit wordt getransporteerd naar een warmtewisselaar 12. De warmtewisselaar 12 geeft de getransporteerde condensatiewarmte af aan een tweede circuit 13. Dit tweede circuit 13 voert 5 de condensatiewarmte tenslotte af naar een warmteverbruikend proces. Opgemerkt zij dat de leiding 10 ook deel kan uitmaken van het verwarmingscircuit van een woning of kantoor, zodat de warmtewisselaar 12 en het circuit 13 kan komen te vervallen.The heat generation phase is described below, in which, in operation, the heat / power device generates heat and dissipates it to a heat-consuming process. In the heat generation phase, the gas burner 2 heats the medium in the high-pressure vapor reservoir 1, whereby medium in liquid form ML in the high-pressure vapor reservoir 1 evaporates. As a result, the vapor pressure in the high-pressure vapor reservoir 1 will rise. This has the consequence that medium MD flows in vapor form via the first fluid connection 3 through the energy converter 4 to the condenser reservoir 5. In the condenser reservoir 5 this medium will condense in vapor form against the heat exchanger 9 contained in the condenser reservoir. The condensate is then collected in the condenser reservoir 5 and the condensation heat released is taken up via the heat exchanger 9. The heat exchanger 9 is connected to a pipe 10 of a circuit in which a liquid is pumped around by a circulation pump 11. The heat exchanger 9 supplies the absorbed condensation heat to the liquid in the circuit, after which the condensation heat is transported in the circuit to a heat exchanger 12. The heat exchanger 12 delivers the transported condensation heat to a second circuit 13. This second circuit 13 finally discharges the condensation heat to a heat-consuming process. It is noted that the pipe 10 can also form part of the heating circuit of a home or office, so that the heat exchanger 12 and the circuit 13 can be omitted.
Het circuit van de warmte/kracht-inrichting in figuur 1 omvat een 10 driewegklep 14 die drie standen kent. Tevens is er een warmtewisselaar 15 op het circuit aangesloten. De warmtewisselaar 15 is in het hogedruk-dampreservoir 1 opgenomen. Wanneer de circulatiepomp 11 is ingeschakeld dan stroomt in een eerste stand van de driewegklep 14 vloeistof in het circuit door de warmtewisselaar 9 terwijl er geen vloeistof door de 15 warmtewisselaar 15 stroomt. In de tweede stand van de driewegklep 14 stroomt er vloeistof in het circuit door de warmtewisselaar 15 terwijl er geen vloeistof door de warmtewisselaar 9 stroomt. De derde stand van de driewegklep 14 is een stand waarbij er zowel vloeistof door de warmtewisselaar 9 als door de warmtewisselaar 15 stroomt.The circuit of the cogeneration device in figure 1 comprises a three-way valve 14 which has three positions. A heat exchanger 15 is also connected to the circuit. The heat exchanger 15 is accommodated in the high-pressure vapor reservoir 1. When the circulation pump 11 is switched on, liquid flows in the circuit through the heat exchanger 9 in a first position of the three-way valve 14, while no liquid flows through the heat exchanger 15. In the second position of the three-way valve 14, liquid flows in the circuit through the heat exchanger 15, while no liquid flows through the heat exchanger 9. The third position of the three-way valve 14 is a position in which liquid flows both through the heat exchanger 9 and through the heat exchanger 15.
20 In de beschreven warmte-opwekkingsfase neemt het niveau van het medium in vloeistofvorm ML af, terwijl het niveau van het medium in vloeistofvorm ML in het condens-reservoir 5 stijgt. Zodra het niveau van het medium in vloeistofvorm ML in het hogedruk-dampreservoir 1 onder een bepaald minimumniveau komt zal dit gesignaleerd worden door de niveau-25 sensor 16. Hierop zal de warmte-opwekkingsfase worden gestaakt, waarna de hogedruk-dampreservoir-vulfase wordt gestart.In the heat generation phase described, the level of the medium in liquid form ML decreases, while the level of the medium in liquid form ML in the condensation tank 5 rises. As soon as the level of the medium in liquid form ML in the high pressure vapor reservoir 1 falls below a certain minimum level, this will be signaled by the level sensor 16. The heat generation phase will then be stopped, after which the high pressure vapor reservoir filling phase will be started. .
In de hogedruk-dampreservoir-vulfase wordt de gasbrander 2 uitgeschakeld, zodat er minder medium in vloeistofvorm ML verdampt in het hogedruk-dampreservoir 1. Verder zal de driewegklep 14 in de tweede 30 stand worden ingesteld zodat de afvoer van de condensatiewarmte via de 't' i : | 11 warmtewisselaar 9 wordt gestaakt waardoor de druk zal oplopen. Tevens wordt de circulatiepomp 11 een korte tijd uitgeschakeld. Daarna wordt de circulatiepomp 11 weer ingeschakeld en wordt de afvoer van de condensatiewarmte via de warmtewisselaar 15 in het hogedruk-5 dampreservoir 1 gestart. Als gevolg van deze maatregelen zal de druk in het hogedruk-dampreservoir 1 snel afnemen. Op het moment dat de druk in het condensor-reservoir 5 hoger is dan de druk in het hogedruk-dampreservoir 1 zal er medium in vloeistofvorm ML via de tweede fluïdumverbinding 7 door de terugslagklep 8 stromen vanuit het condensor-reservoir 5 naar het 10 hogedruk-dampreservoir 1. Hierdoor zal het hogedruk-dampreservoir 1 worden gevuld met medium in vloeistofvorm ML terwijl het condensor-reservoir 5 worden geledigd. Zodra het hogedruk-dampreservoir 1 voldoende is gevuld met het medium in vloeistofvorm ML zal de hogedruk-dampreservoir-vulfase worden gestopt. De warmte/kracht-inrichting kan 15 vervolgens overschakelen naar de warmte-opwekkingsfase waarbij warmte wordt geleverd aan het tweede circuit 13 en energie wordt omgezet in de energie-omzetinrichting 4.In the high-pressure vapor reservoir filling phase the gas burner 2 is switched off, so that less medium in liquid form ML evaporates in the high-pressure vapor reservoir 1. Furthermore, the three-way valve 14 will be set in the second position so that the discharge of the condensation heat via the 'i: | 11 heat exchanger 9 is stopped, so that the pressure will rise. The circulation pump 11 is also switched off for a short time. The circulation pump 11 is then switched on again and the discharge of the condensation heat via the heat exchanger 15 in the high-pressure vapor reservoir 1 is started. As a result of these measures, the pressure in the high-pressure vapor reservoir 1 will decrease rapidly. At the moment that the pressure in the condenser reservoir 5 is higher than the pressure in the high-pressure vapor reservoir 1, medium in liquid form ML will flow via the second fluid connection 7 through the non-return valve 8 from the condenser reservoir 5 to the high-pressure reservoir. vapor reservoir 1. As a result, the high-pressure vapor reservoir 1 will be filled with medium in liquid form ML while the condenser reservoir 5 is emptied. As soon as the high-pressure vapor reservoir 1 is sufficiently filled with the medium in liquid form ML, the high-pressure vapor reservoir filling phase will be stopped. The heat / power device can then switch to the heat generation phase where heat is supplied to the second circuit 13 and energy is converted to the energy converting device 4.
Wanneer de driewegklep 14 in de derde stand wordt geschakeld dan zal er, als de warmte/kracht-inrichting in bedrijf is, tegelijkertijd 20 condensatiewarmte via de warmtewisselaar 9 en condensatiewarmte via de warmtewisselaar 15 worden afgevoerd. Hierdoor kan de warmte/kracht-inrichting in figuur 1 kortstondig een relatief hoog vermogen aan warmte aan een warmteverbruikend proces leveren.When the three-way valve 14 is switched to the third position, condensation heat will be discharged via the heat exchanger 9 and condensation heat via the heat exchanger 15 simultaneously when the heat / power device is in operation. As a result, the heat / power device in Figure 1 can briefly supply a relatively high capacity of heat to a heat-consuming process.
De energie-omzetinrichting 4 die in de warmte/kracht-inrichting is 25 opgenomen wordt aangedreven door het medium dat, in de warmte- opwekkingsfase, in dampvorm via de eerste fluïdumverbinding 3 naar het condensor-reservoir 5 stroomt. De energie-omzetinrichting 4 kan een stoommachine, een stoomturbine, een ejecteur of thermocompressor of een dergelijk door expansie van de damp bekrachtigd apparaat zijn of een 30 combinatie daarvan. Met behulp van een stoommachine of een stoomturbine 10 i jK s 12 kan bijvoorbeeld elektrische stroom worden opgewekt of kan er rechtstreeks een machine, bijvoorbeeld een waterpomp of compressor, worden aangedreven. Aldus wordt met de energie-omzetinrichting thermische energie in mechanische energie omgezet.The energy converting device 4 included in the combined heat and power device is driven by the medium which, in the heat generation phase, flows in vapor form via the first fluid connection 3 to the condenser reservoir 5. The energy conversion device 4 can be a steam engine, a steam turbine, an ejector or a thermocompressor or a similar device powered by expansion of the vapor or a combination thereof. With the aid of a steam engine or a steam turbine 10, for example, electrical power can be generated or a machine, for example a water pump or compressor, can be driven directly. Thermal energy is thus converted into mechanical energy with the energy converter.
5 In figuur 2 is een andere uitvoeringsvorm van de warmte/kracht- inrichting volgens de uitvinding getoond. Voor delen die overeenkomen met de delen van de warmte/kracht-inrichting in figuur 1 zijn identieke verwijzingsnummers gehanteerd. De warmte/kracht-inrichting in figuur 2 is een micro-warmte/krachtsysteem dat zich afwisselend bevindt in een 10 warmte-opwekkingsfase en een hogedruk-dampreservoir-vulfase, zoals reeds is beschreven in relatie met figuur 1. In de warmte/kracht-inrichting van figuur 2 is de energie-omzetinrichting een turbine 41 waarmee, in de warmte-opwekkingsfase, stromingsenergie van het medium dat in dampvorm via de fluïdumverbinding 3 door de turbine 41 stroomt wordt 15 omgezet in mechanische energie. Vervolgens wordt deze mechanische energie in een aan de turbine gekoppelde generator 17 omgezet in elektriciteit die via de kabel 18 aan het elektriciteitsnet wordt toegevoerd. Nadat het medium in dampvorm in de turbine 41 is geëxpandeerd stroomt het medium naar het condensor-reservoir 5 waar het onder afgifte van 20 condensatiewarmte aan de warmtewisselaar 9 condenseert.Figure 2 shows another embodiment of the combined heat and power device according to the invention. Identical reference numbers are used for parts corresponding to the parts of the cogeneration device in Figure 1. The heat / power device in Figure 2 is a micro heat / power system that is alternately in a heat generation phase and a high pressure vapor reservoir filling phase, as has already been described in relation to Figure 1. In the heat / power system device of figure 2, the energy converting device is a turbine 41 with which, in the heat generation phase, flow energy of the medium which flows through the fluid connection 3 through the fluid connection 3 through the turbine 41 is converted into mechanical energy. This mechanical energy is then converted in a generator 17 coupled to the turbine into electricity which is supplied to the electricity grid via the cable 18. After the medium has been expanded in vapor form in the turbine 41, the medium flows to the condenser reservoir 5 where it condenses with heat from condensation on the heat exchanger 9.
In de verwarmingsinichting in figuur 2 wordt de restwarmte van de rookgassen R van de gasbrander 2 benut zodat een optimaal rendement van de inrichting wordt verkregen. Dit wordt bereikt door deze rookgassen R langs een warmtewisselaar 19 en een warmtewisselaar 20 van het circuit 25 te laten stromen. Zodoende wordt de vloeistof in het circuit na-verwarmd. Door de rookgassen R, zoals in figuur 2 getoond, in de warmtewisselaar 20 in tegenstroom met het koudste water van een aanvoerleiding van het circuit te koelen kan een zeer gunstig rendement worden bereikt.In the heating device in Figure 2, the residual heat from the flue gases R from the gas burner 2 is utilized so that an optimum efficiency of the device is obtained. This is achieved by flowing these flue gases R along a heat exchanger 19 and a heat exchanger 20 of the circuit 25. The liquid in the circuit is thus reheated. A very favorable efficiency can be achieved by cooling the flue gases R, as shown in Figure 2, in the heat exchanger 20 in countercurrent with the coldest water from a supply pipe to the circuit.
Opgemerkt zij dat de regelbare driewegklep 14 uit figuur 1 in figuur 2 is 1 ·* 13 vervangen door twee losse regelkleppen 14A, 14B waarmee eenzelfde driestandenregeling kan worden gerealiseerd.It is noted that the adjustable three-way valve 14 from figure 1 in figure 2 has been replaced by two separate control valves 14A, 14B with which the same three-position control can be realized.
Bij het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 3 hebben overeenkomstige onderdelen weer dezelfde verwijzingscijfers gekregen als in figuren 1 en 2.In the exemplary embodiment of Figure 3, corresponding parts have again been given the same reference numerals as in Figures 1 and 2.
5 De energie-omzetinrichting 4 is in dit voorbeeld uitgevoerd als een ejecteur 411.The energy conversion device 4 is in this example designed as an ejector 411.
Het hogedruk-dampreservoir 1 is een primaire dampbron die kan worden verwarmd door de verwarmingsbron 2. De verwarmingsbron 2 kan bijvoorbeeld een gasbrander zijn of elektrisch verwarmingselement. Op het 10 drukreservoir 1 is een ejecteur 411 aangesloten die uitmondt in een venturi 21. De venturi 21 is voorzien van een divergerend gedeelte 2111 en een convergerend gedeelte 211. In de uitgang van het divergerende gedeelte 2111 of stroomafwaarts daarvan is een als condensor 9 uitgevoerde warmtewisselaar 9 opgesteld. In gebruik zal er damp afkomstig van het 15 druk-reservoir 1 (primaire dampbron) met hoge snelheid via de ejecteur 411 door het convergerende deel 211 van de venturi 21 stromen. Deze hoge stroomsnelheid creëert een onderdruk in een gebied in de venturi waarop een damptoevoerleiding 22 is aangesloten. De damptoevoerleiding 22 is in dit geval aangesloten op twee secundaire dampbronnen 23 en 24. Door de 20 gegenereerde onderdruk wordt damp afkomstig van de secundaire dampbronnen 23 en 24 aangezogen naar de venturi 21. Deze aangezogen damp zal vervolgens in de venturi 21 en in het condensor-reservoir 5 mengen met damp afkomstig van het druk-reservoir 1 (primaire dampbron). Door de toename van de druk in het divergerende deel 2111 van de venturi 25 21 zal de temperatuur van het dampmengsel stijgen. Het mengsel zal daarna tegen de warmtewisselaar 9 condenseren waarbij de vrijkomende condensatiewarmte door de warmtewisselaar 9 wordt opgenomen. De door de warmtewisselaar 9 opgenomen condensatiewarmte wordt aan een circuit 10 afgegeven, waarna het circuit 10 de warmte transporteert naar een 30 warmteverbruikend proces.The high pressure vapor reservoir 1 is a primary vapor source that can be heated by the heating source 2. The heating source 2 can be, for example, a gas burner or electric heating element. Connected to the pressure reservoir 1 is an ejector 411 which flows into a venturi 21. The venturi 21 is provided with a diverging portion 2111 and a converging portion 211. At the output of the diverging portion 2111 or downstream thereof, a condenser 9 is designed heat exchanger 9 arranged. In use, vapor from the pressure reservoir 1 (primary vapor source) will flow through the converging portion 211 of the venturi 21 at high speed through the ejector 411. This high flow velocity creates an underpressure in an area in the venturi to which a vapor supply line 22 is connected. The vapor supply line 22 is in this case connected to two secondary vapor sources 23 and 24. Vapor from the secondary vapor sources 23 and 24 generated by the underpressure is sucked into the venturi 21. This aspirated vapor will then enter the venturi 21 and into the condenser. mixing reservoir 5 with vapor from the pressure reservoir 1 (primary vapor source). Due to the increase in pressure in the diverging part 2111 of the venturi 21, the temperature of the vapor mixture will rise. The mixture will then condense against the heat exchanger 9, the condensation heat released being absorbed by the heat exchanger 9. The condensation heat absorbed by the heat exchanger 9 is supplied to a circuit 10, whereafter the circuit 10 transports the heat to a heat-consuming process.
i1 \.· .i1 \. ·.
1414
De temperatuur van de te condenseren damp in het condensor-reservoir 5 kan bijvoorbeeld 20-40 °C hoger bggen dan de temperatuur van de damp in de secundaire dampbronnen 23, 24. Dit betekent dat de damp afkomstig van de secundaire dampbronnen 23 en 24 (door deze te 5 comprimeren in het divergerende deel 2111 van de venturi 21) zodanig verwarmd wordt dat de restwarmte van deze damp door de warmte/kracht-inrichting kan worden benut.For example, the temperature of the vapor to be condensed in the condenser reservoir 5 may be 20-40 ° C higher than the temperature of the vapor in the secondary vapor sources 23, 24. This means that the vapor from the secondary vapor sources 23 and 24 ( by compressing it in the diverging part 2111 of the venturi 21), it is heated in such a way that the residual heat of this vapor can be utilized by the heat / power device.
De vrijgekomen condensatiewarmte wordt vanuit het condensor-reservoir 5 naar het warmteverbruikend proces gevoerd via het circuit 10.The released condensation heat is fed from the condenser reservoir 5 to the heat-consuming process via the circuit 10.
10 Hiervoor maakt een primaire leiding van de warmtewisselaar 9 deel uit van het circuit 10. In het circuit 10 wordt een vloeistof rondgepompt door een circulatiepomp 11, zodat de door de vloeistof opgenomen condensatiewarmte in de warmtewisselaar 9 door het circuit 10 wordt getransporteerd. Veelal zal de condensatiewarmte worden afgevoerd naar een centrale 15 verwarmingsinstallatie voor het verwarmen van huizen of kantoren. Andere mogelijke toepassingen zijn bijvoorbeeld het verwarmen van tapwater of proceswater ten behoeve van een chemisch proces.For this purpose, a primary line of the heat exchanger 9 forms part of the circuit 10. In the circuit 10, a liquid is pumped around by a circulation pump 11, so that the condensation heat absorbed by the liquid in the heat exchanger 9 is transported through the circuit 10. The condensation heat will often be dissipated to a central heating installation for heating houses or offices. Other possible applications are, for example, heating tap water or process water for a chemical process.
De eerste secundaire dampbron 23 is een zonnecollector die is ingericht om medium in vloeistofvorm te verdampen. Hiervoor wordt zonne-20 energie 5 door de zonne-collector 23 opgevangen. De gegenereerde damp wordt door de ejecteur 411 via de damptoevoerleiding 22 naar het condensor-reservoir 5 gezogen. Zodoende kan de warmte/kracht-inrichting restenergie (duurzame energie) benutten zonder dat gebruik hoeft te worden gemaakt van hulpenergie en hulppompen.The first secondary vapor source 23 is a solar collector which is arranged to evaporate medium in liquid form. For this purpose solar energy 5 is collected by the solar collector 23. The generated vapor is sucked by the ejector 411 via the vapor supply line 22 to the condenser reservoir 5. In this way, the combined heat and power plant can use residual energy (renewable energy) without the use of auxiliary energy and auxiliary pumps.
25 De tweede dampbron 24 is een warmtewisselaar die in thermisch contact staat met rookgassen R van de gasbrander 2 die via het afvoerkanaal 25 worden afgevoerd. Met behulp van de op genomen warmte uit de rookgassen R wordt medium in vloeistofVorm ML in de dampbron 24 verdampt, waarna de damp MD via de damptoevoerleiding 221 naar de 30 warmtewisselaar 9 in het condensor-reservoir 5 wordt gevoerd. De n ·; .< ......The second vapor source 24 is a heat exchanger in thermal contact with flue gases R from the gas burner 2 which are discharged via the discharge channel 25. With the aid of the absorbed heat from the flue gases R, medium in liquid form ML is evaporated in the vapor source 24, whereafter the vapor MD is fed via the vapor supply line 221 to the heat exchanger 9 in the condenser reservoir 5. Pine tree ·; . <......
i ü ί 15 rookgassen R van de gasbrander 2 kunnen hierbij tot onder de condensatie -temperatuur worden afgekoeld voor het bereiken van een gunstig rendement. Eventueel condensaat in het afvoerkanaal 25 wordt via een sifon 26 afgevoerd.In this case, flue gases R from the gas burner 2 can be cooled to below the condensation temperature in order to achieve a favorable efficiency. Any condensate in the discharge channel 25 is discharged via a siphon 26.
5 De warmte/kracht-inrichting in figuur 3 is verder voorzien van een fluïdum verbinding 27, 271 tussen het condensor-reservoir 5 en de secundaire dampbronnen 23 en 24. Via deze fluïdumverbinding 27, 271 kunnen de secundaire dampbronnen 23 en 24 van medium in vloeistofvorm ML worden voorzien, waarna dit medium vervolgens in de respectieve 10 dampbronnen kan verdampen.The cogeneration device in Figure 3 is further provided with a fluid connection 27, 271 between the condenser reservoir 5 and the secondary vapor sources 23 and 24. Via this fluid connection 27, 271 the secondary vapor sources 23 and 24 of medium can liquid form ML can be provided, after which this medium can subsequently evaporate in the respective vapor sources.
Voor een goede werking van de warmte/kracht-inrichtingen is het nodig dat lucht en andere niet-condenseerbare gassen uit de verwarmingsinstallatie worden verwijderd. Het condensor-reservoir 5 is daartoe voorzien van een ontgasklep 28. Eventueel kan de warmte/kracht-15 inrichting automatisch worden ontgast met behulp van de ejecteur 411 zonder gebruik te maken van hulpapparatuur.For proper operation of the heat and power devices, it is necessary that air and other non-condensable gases are removed from the heating installation. To this end, the condenser reservoir 5 is provided with a degassing valve 28. Optionally, the heat / power device can be degassed automatically with the aid of the ejector 411 without using auxiliary equipment.
In de warmte/kracht-inrichting volgens de uitvinding kunnen diverse vloeistoffen, of mengsels van vloeistoffen, als medium worden gebruikt. Hierbij kan bijvoorbeeeld worden gedacht aan alcohol of propaan. 20 Het gebruik van andere vloeistoffen is eveneens mogelijk als voldaan is aan de eis dat deze vloeistoffen in het gewenste temperatuurgebied een bruikbare dampdruk en dampvolume hebben. Bij gebruik van water als medium zullen de dampdrukken in het hogedruk-dampreservoir 1 en in het condensor-reservoir 5 meestal lager zijn dan 1 bar absoluut, overeenkomend 25 met een temperatuur van 100 °C, zodat deze processen bij gedeeltelijk vacuüm zullen plaatsvinden.Various liquids, or mixtures of liquids, can be used as medium in the cogeneration device according to the invention. For example, alcohol or propane. The use of other liquids is also possible if the requirement is met that these liquids have a usable vapor pressure and volume in the desired temperature range. When water is used as the medium, the vapor pressures in the high-pressure vapor reservoir 1 and in the condenser reservoir 5 will usually be lower than 1 bar absolute, corresponding to a temperature of 100 ° C, so that these processes will take place under partial vacuum.
De uitvinding is beschreven aan de hand van enkele voorkeursuitvoeringsvormen. Er zijn echter, zoals voor een vakman evident is, diverse uitvoeringsvormen mogelijk die eveneens binnen het kader van 30 de uitvinding vallen. Tenslotte wordt opgemerkt dat het ook mogelijk is om Λ ^ . i '·..«· ..'ΆΥ; 16 een samenstel te gebruiken van twee warmte/kracht-inrichtingen volgens de uitvinding. Het is hierbij mogelijk om deze warmte/kracht-inrichtingen zodanig te laten samenwerken dat wanneer de ene warmte/kracht-inrichting zich in de warmte-opwekkingsfase bevindt de andere zich in de 5 hogedruk-dampreservoir-vulfase bevindt. Het is daarbij voordelig dat beide warmte/kracht-inrichtingen een enkele energie-omzetinrichting delen, zodat dit veelal dure onderdeel niet dubbel behoeft te worden uitgevoerd. Hiermee is het mogelijk om met een warmte/kracht-inrichting volgens de uitvinding continu warmte te leveren aan warmteverbruikende processen en/of om met 10 een warmte/krachtsysteem volgens de uitvinding continu thermische energie in mechanische energie om te zetten.The invention has been described with reference to a few preferred embodiments. However, as is evident to a person skilled in the art, various embodiments are possible which also fall within the scope of the invention. Finally, it is noted that it is also possible to Λ ^. i '· .. «· ..' ΆΥ; 16 to use an assembly of two cogeneration devices according to the invention. It is possible here for these heat / power devices to work together such that when one heat / power device is in the heat generation phase, the other is in the high-pressure vapor reservoir filling phase. It is thereby advantageous that both heat and power devices share a single energy conversion device, so that this often expensive component does not have to be of double design. This makes it possible to continuously supply heat to heat-consuming processes with a heat / power device according to the invention and / or to convert thermal energy into mechanical energy continuously using a heat / power system according to the invention.
• - è,• - e,
Claims (21)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1016886A NL1016886C2 (en) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | Method for operating a heat / power device as well as a pump-less high-pressure heat / power device. |
| EP01204927A EP1217293A1 (en) | 2000-12-15 | 2001-12-17 | Method for operating a total energy apparatus, and pumpless high pressure total energy apparatus |
| US10/023,102 US20020074106A1 (en) | 2000-12-15 | 2001-12-17 | Method for operating a total energy apparatus, and pumpless high-pressure total energy apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1016886A NL1016886C2 (en) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | Method for operating a heat / power device as well as a pump-less high-pressure heat / power device. |
| NL1016886 | 2000-12-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1016886C2 true NL1016886C2 (en) | 2002-06-18 |
Family
ID=19772587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1016886A NL1016886C2 (en) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | Method for operating a heat / power device as well as a pump-less high-pressure heat / power device. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020074106A1 (en) |
| EP (1) | EP1217293A1 (en) |
| NL (1) | NL1016886C2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT503167B1 (en) * | 2006-02-06 | 2007-10-15 | Siegfried Prugner | Device for converting thermal energy in flowing force and further into motion or electrical energy, has two containers, in which both containers are partly filled with fluid |
| US8226800B2 (en) * | 2008-12-15 | 2012-07-24 | Water Desalination International, Inc. | Water desalination system |
| US8702013B2 (en) * | 2010-02-18 | 2014-04-22 | Igor Zhadanovsky | Vapor vacuum heating systems and integration with condensing vacuum boilers |
| CN102531007A (en) * | 2010-12-26 | 2012-07-04 | 中铝国际技术发展有限公司 | Whole plant live steam condensed water heat energy recycling device of aluminum oxide production |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3820334A (en) * | 1972-07-28 | 1974-06-28 | Transelektro Magyar Villamossa | Heating power plants |
| WO1979000202A1 (en) * | 1977-10-12 | 1979-04-19 | T Chen | Method and apparatus for feeding condensate to a high pressure vapor generator |
| GB2156956A (en) * | 1984-03-23 | 1985-10-16 | Tokyo Gas Co Ltd | Steam heating equipment |
-
2000
- 2000-12-15 NL NL1016886A patent/NL1016886C2/en not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-12-17 US US10/023,102 patent/US20020074106A1/en not_active Abandoned
- 2001-12-17 EP EP01204927A patent/EP1217293A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3820334A (en) * | 1972-07-28 | 1974-06-28 | Transelektro Magyar Villamossa | Heating power plants |
| WO1979000202A1 (en) * | 1977-10-12 | 1979-04-19 | T Chen | Method and apparatus for feeding condensate to a high pressure vapor generator |
| GB2156956A (en) * | 1984-03-23 | 1985-10-16 | Tokyo Gas Co Ltd | Steam heating equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020074106A1 (en) | 2002-06-20 |
| EP1217293A1 (en) | 2002-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2485331C2 (en) | Method and device for conversion of thermal energy of low-temperature source of heat into mechanical energy | |
| US8196406B2 (en) | Conversion of heat into mechanical energy by means of a jet compressor | |
| RU2200850C2 (en) | Gas-and steam-turbine plant and method of its operation | |
| JP4668189B2 (en) | Method for improving efficiency of gas turbine equipment and gas turbine equipment | |
| CN109073301B (en) | Heat pump with a heterogeneous gas collection chamber, method for operating a heat pump and method for producing a heat pump | |
| CN109154457B (en) | Heat pump system having two stages, method for operating a heat pump system and method for producing a heat pump system | |
| ITFI20120273A1 (en) | "A CONCENTRATED SOLAR THERMAL POWER PLANT AND METHOD" | |
| NL1016886C2 (en) | Method for operating a heat / power device as well as a pump-less high-pressure heat / power device. | |
| MX2014009150A (en) | Water/steam cycle and method for operating the same. | |
| KR101499810B1 (en) | Hybrid type condenser system | |
| US6397596B1 (en) | Self contained generation system using waste heat as an energy source | |
| CN113272527B (en) | Heat pump device and district heating network comprising a heat pump device | |
| JP5605557B2 (en) | Heat pump steam generator | |
| US10921031B2 (en) | Heat pump with a gas trap, method for operating with a gas trap, and method for producing a heat pump with a gas trap | |
| CN101881189A (en) | Steam turbine power system and assembling method thereof | |
| US20120267066A1 (en) | Heat pipe, heat pipe system, and related method for long distance | |
| CN114641452A (en) | Cogeneration turbine for power generation and seawater desalination | |
| JP2004237136A (en) | Evaporation apparatus using cogeneration equipment | |
| JP2003120513A (en) | Geothermal power generation device | |
| RU2504666C1 (en) | Power plant | |
| US20230193792A1 (en) | Closed loop steam engine assembly with feedback features and method of operation | |
| RU91598U1 (en) | HEAT ELECTRIC STATION | |
| DK179079B1 (en) | Heat pump | |
| FI92104C (en) | Mass storage demolition arrangement | |
| WO2016056896A1 (en) | Assembly for combined electrical power and distilled water generation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20080701 |