Wärmekraftanlage. Die Erfindung betrifft eine Wärmekraft anlage, in der mindestens der grössere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittels, vorzugs weise Luft, einen Kreislauf beschreibt und durch äussere Wärmezufuhr in einem Erhitzer mittelbar zu erhitzen ist.
Bei solchen Wärmekraftanlagen haben die den Erhitzer verlassenden Rauchgase noch eine verhältnismässig hohe Temperatur (zum Beispiel 500 C), was damit zusammenhängt, dass das in den Erhitzer zurückströmende und in diesem wieder zu erhitzende Arbeitsmittel ebenfalls noch eine verhältnismässig hohe Temperatur (zum Beispiel<B>350'C)</B> hat. Um diesen Verhältnissen Rechnung zu tragen, ist schon vorgeschlagen worden, in Anlagen der eingangs erwähnten Art die Abwärme der Rauchgase zum Vorwärmen der dem Erhitzer zuzuführenden Verbrennungsluft zu verwen den.
Da aber diese Luft beispielsweise beim Vorsehen einer Rostfeuerung nicht über ein bestimmtes Mass (etwa 150-200 C) erhitzt werden darf, so kann in einem solchen Fall die in den aus dem Erhitzer abziehenden Rauchgasen noch enthaltene Abwärme nicht in so weitgehender Weise ausgenutzt werden, wie es für die Erzielung eines guten thermi schen Wirkungsgrades der Gesamtanlage wünschenswert wäre.
Bei Anlagen der in Frage kommenden Art wird das den Kreislauf beschreibende Arbeitsmittel vorzugsweise in mindestens einem Verdichter auf höheren Druck gebracht, dann durch äussere Wärmezufuhr erhitzt und hierauf in mindestens einer Turbine unter äusserer Leistungsabgabe expandieren gelas sen. Damit die Verdichter eine geringe Lei stungsaufnahme aufweisen, wird das Ar beitsmittel vor dem Eintritt in dieselben zweckmässig vorgekühlt und im Verlaufe der Verdichtung auch noch zwischengekühlt, so dass im Vor- und in den Zwischenkühlern weitere Abwärme anfällt.
Hier handelt es sich jedoch um Abwärme verhältnismässig tiefer Temperatur (zum Beispiel 50 C), so dass sie für viele Heizzwecke nicht mehr ver wendbar ist.
Zweck der Erfindung ist nun, eine Wärme kraftanlage der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche einmal die Abwärme der Rauchgase möglichst weitgehend auszunutzen und ferner sonstige anfallende Abwärme ver hältnismässig tiefer Temperatur noch für die meisten Heizzwecke zu verwenden ermöglicht.
Zu diesem Behufe nimmt in einer -Wärme kraftanlage gemäss der Erfindung ein einen Nebenkreislauf beschreibender Hilfswärme- träger vorerst mindestens einen Teil der in der Anlage anfallenden Abwärme von tie ferer Temperatur als im Erhitzer anfällt. auf, und anschliessend wird dieser Hilfswärme- träger noch im Erhitzer durch Abwärme des selben weiter erwärmt, um dann die so auf genommenen Abwärmen in einem Wärme verbraucher wieder abzugeben.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes in vereinfachter Darstellungs weise veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Wärmekraftanlage, in wel cher ein Hilfswärmeträger (Kühlwasser) in einem Vorkühler eines Verdichters anfallende Abwärme und ferner einen Teil der in den Rauchgasen des Erhitzers enthaltenen Ab wärme aufnimmt, und Fig. 2 eine Wärmekraftanlage, in wel cher der Hilfswärmeträger auch noch die in Zwischenkühlern eines mehrgehäusigen Ver dichters anfallende Abwärme aufnimmt.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den Erhitzer einer Wärmekraftanlage, in welcher als Arbeits mittel dienende Luft einen geschlossenen Kreislauf beschreibt. Dieser Luft ist im Er hitzer 1 äussere Wärme zuzuführen, zu wol- chem Zwecke sie ein im Brennraum des Er hitzers 1 angeordnetes Rohrsystem 2 durch strömt.
Die darin erhitzte Luft durchströmt dann den Hochdruckteil 3 und den Nieder druckteil 4 einer zweigehäusigen Turbine, wo sie sich unter Leistungsabgabe entspannt, und gelangt hierauf in einen Wärmeaustau- scher 5, wo sie Wärme an die von einem zwei- gehäusigen Verdichter 7, 8 kommende und nach dem Rohrsystem 2 strömende Luft ab gibt.
Nach der Abgabe von Wärme i,n Wärmeaustauscher 5 gelangt die Luft über einen Vorkühler 6 in den Niederdruckteil 7 und dann in den Hochdruckteil 8 des Ver dichters, wo sie wieder auf höheren Druck gebracht wird. Die so verdichtete Luft _ge- langt schliesslich über den Wärmeaustauscher 5, wo sie, wie bereits erwähnt, Wärme auf nimmt, in das Rohrsystem ? des Erhitzars 1 zurück, womit der Kreislauf durchlaufen ist. Die Turbine 3, 4 treibt den Verdichter 7, 8 und einen Generator 9 an, der Nutzlei stung nach aussen abgibt.
Um die im Vorkühler 6 anfallende Ab wärme und die in den aus dem Erhitzer 1 abziehenden Rauchgasen enthaltene Ab wärme, welche zur Erhitzung des den Kreis lauf beschreibenden Luft nicht mehr ver wendbar ist, bestmöglich auszunützen, ist in der Anlage noch ein von einem Hilfs- wärmeträ.ger, vorzugsweise Wasser, durch laufener Nebenkreislauf vorgesehen. In diesen Nebenkreislauf ist der Vorkühler 6 einge schaltet, wo der Hilfswärmeträger anfallende Abwärme aufnimmt.
Von hier gelangt der Hilfswärmeträger durch eine Leitung 10 in ein Rohrsystem 11, welches im Abgaskanal l' des Erhitzers 1 angeordnet ist. Im Wärme austausch mit den Rauchgasen nimmt hier der Hilfswärmeträger weitere Abwärme auf. Dieser gibt dann die auf die beschriebene Weise aufgenommenen Abwärmemengen in einem Wärmeverbraucher 12 ab und gelangt anschliessend wieder in den Vorkühler 6, wo mit der Nebenkreislauf durchlaufen ist.
Bei der beschriebenen Anlage nimmt der Hilfswärmeträger einmal die im Vorkühler 6 anfallende Abwärme verhältnismässig tiefer Temperatur (zum Beispiel von 50-75 C) auf, und er wird sodann im Rohrsystem 11 durch die Abwärme der Rauchgase weiter erhitzt, zum Beispiel auf 200 C. Der Grad, auf den der Hilfswärmeträger im Rohrsystem 11 zu erhitzen ist und somit auch der Be trag, um den durch das Rohrsystem 11 den Rauchgasen Abwärme zu entziehen ist, hängt ganz vom Wärmebedarf im Wärmeverbrau- eher 12 ab.
Auf alle Fälle bietet aber der be schriebene Nebenkreislauf die Möglichkeit, anfallende Abwärme niederer Temperatur noch für Heizzwecke auszunutzen, indem sich der Hilfswärmeträger anschliessend im Rohr system 11 durch Ausnutzen der Abwärme der Rauchgase noch auf die Temperatur brin gen lässt, die im Wärmeverbraucher 12 be nötigt wird. Anderseits ermöglicht der Nebenkreislauf die Abwärme der Rauchgase im Erhitzer 1 selbst bezw. in seinem Abzug kanal weitgehend auszunutzen.
Letzteres kann so weit betrieben werden, dass die Rück gewinnung von Rauchgasabwärme in einem Vorwärmer für die Verbrennungsluft ent behrlich wird, oder dass dieser Vorwärmer wenigstens nicht allzu gross zu bemessen ist, indem die Wirtschaftlichkeit einer Anlage nach der Erfindung auch noch gut ausfällt, wenn die Verbrennungsluft weniger hoch vorgewärmt wird als bisher.
Das bedingt dann wiederum den Vorteil, dass sich im Brennraum des Erhitzers 1 weniger hohe Heizgastemperaturen einstellen. Mit Hilfe des Nebenkreislaufes lassen sich somit in der Anlage anfallende Abwärmen in höchst zweckmässiger Weise ausnutzen.
In Fig. 2, in der sich entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen belegt sind wie in Fig. 1, ist der Verdichter dreigehäusig ausgebildet; die drei Verdichtergehäuse sind mit den Bezugszeichen 7, 8 und 14 belegt und die drei Verdichterläufer werden von einer gemeinsamen Welle 13 getragen. Zwi schen den Verdichterteilen 8 und 7 bezw. 7 und 14 ist je ein Zwischenkühler 15 bezw. 16 angeordnet.
Diese Zwischenkühler 15 und 16 sind nun auch in den Kreislauf des Hilfs- wärmeträgers eingeschaltet, welcher Ab wärme im Vorkühler 6 und im Rohrsystem 11 aufnimmt, um sie im Wärmeverbraucher 12 wieder abzugeben. Der aus letzterem aus tretende Hilfswärmeträger strömt dem Vor kühler 6 und den Zwischenkühlern 15, 16 durch parallel geschaltete Leitungen zu. 17 bezeichnet einen Verbrennungsluftvorwärmer, welcher dazu dient, dieVerbrennungsluft vor zuwärmen und somit die Rauchgase des Er- hitzers noch weitgehend abzukühlen.
Das Rohrsystem 11 ist zwischen die Heizflächen 17 und 2 geschaltet.
Die Erfindung lässt sich mit gleich guter Wirkung sowohl bei Anlagen anwenden, deren Erhitzer mit Rostfeuerung ausgestattet sind, als auch bei Erhitzern mit Kohlenstaub- und Ölfeuerung.