CZ307476B6 - Zařízení pro využití kompresního tepla - Google Patents
Zařízení pro využití kompresního tepla Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307476B6 CZ307476B6 CZ2017-185A CZ2017185A CZ307476B6 CZ 307476 B6 CZ307476 B6 CZ 307476B6 CZ 2017185 A CZ2017185 A CZ 2017185A CZ 307476 B6 CZ307476 B6 CZ 307476B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- water
- water pipe
- steam
- expander
- cooler
- Prior art date
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 title claims description 21
- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 182
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 18
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 50
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 13
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Zařízení s kompresorem a vodními chladiči komprimovaného plynu má na vodní chladiče připojen primární expandér (6) s parním výstupem, na který je připojena parní turbína (8) s připojeným elektrickým generátorem (9) a parním kondenzátorem (10). Mezi primárním expandérem (6) a parní turbínou (8) je zařazen přehřívák (11) páry a za ním přídavný expandér (13). Mezi kompresorovými stupni jsou vodní chladiče a případně předřazený chladič. S výhodou je obsažen akumulátor horké vody. Zařízení je dále vybaveno regulačním ventilem (12), uzavíracími armaturami, regulačními armaturami, vodním potrubím a parním potrubím (7).
Description
Oblast techniky
Vynález se týká oblasti energetiky. Je navrženo zařízení pro využití kompresního tepla, vytvořené vyřešením efektivnějšího zapojení prvků před parní turbínou s elektrickým generátorem.
Dosavadní stav techniky
Současná zařízení pro využití kompresního tepla jsou uspořádána pro možnost využít teplo z chlazení komprimovaného plynu pro tepelné výměníky. K chlazení komprimovaného plynu se nejčastěji používá voda. Tato zařízení zahrnují alespoň jednu napájecí nádrž, vodní potrubí pro přívod chladicí vody, alespoň jedno čerpadlo, alespoň jeden kompresor, alespoň jeden plynový chladič pro chlazení komprimovaného plynu, opatřený vodním vstupem a vodním výstupem a plynovým vstupem a plynovým výstupem, přičemž vodní přívod plynového chladiče je připojen na čerpadlo.
Jsou známé vícestupňové kompresory, které jsou pro zvýšení své účinnosti vybaveny chladiči komprimovaného plynu mezi jednotlivými kompresními stupni. K. chlazení komprimovaného plynu se obvykle používá voda. Může se ale použít i jiné vhodné chladicí médium. U některých aplikací kompresorů se požaduje, vzhledem k technologickému využití stlačeného plynu, snížit teplotu vzduchu na výstupu z kompresoru, a i v tomto případě se na výstup z kompresoru zařazuje chladič.
Výše uvedená zařízení mají nevýhodu v tom, že neumožňují využít teplo z chlazení komprimovaného plynu pro pohon parní turbíny. Tato nevýhoda je způsobena tím, že dosud nebylo vyřešeno zapojení, v němž by byl zařazen chladič pro chlazení komprimovaného plynu před parní turbínu s elektrickým generátorem tak, aby teplo z chladiče pro chlazení komprimovaného plynu mohlo být efektivně odváděno k přívodu pro parní turbínu.
V dokumentu US 2005/0235625 je popsáno zařízení pro využití odpadního tepla kompresorů, využívající teplo z chlazení komprimovaného plynu pro parní generátor, zapojený před parní turbínou s elektrickým generátorem a kondenzátorem. Zařízení zahrnuje vícestupňový kompresor, nebo několik v sérii zapojených kompresorů, kde mezi jednotlivými kompresorovými stupni nebo kompresory jsou na plynovém potrubí zapojeny vodní chladiče, zde uvedené jako mezichladič a dochlazovač. Zařízení zahrnuje nutný vodní přívod, vodní potrubí a čerpadlo pro zajištění proudění vody ve vodním potrubí. Uvedený US dokument uvádí možnost využití tepla z chlazení komprimovaného plynu alternativně pro dva typy parního generátoru, pro vysokotlaký parní generátor a pro nízkotlaký parní generátor. V obou případech je uvedena podmínka, že generátor musí být opatřen předehřívačem napájecí vody, výpamíkem přehřívákem, kondenzátorem, odplyňovacím zařízením a čerpadlem pro dopravu napájecí vody dané parní turbíny.
První alternativa podle US 2005/0235625 uvádí možnost využít teplo z komprese plynu pro vysokotlaký parní generátor v klasickém uspořádání. Zařízení obsahuje kromě parní turbíny ještě i plynovou turbínu s vlastní spalovací komorou, přičemž za plynovou turbínou je připojena pomocná spalovací jednotka. Plynová turbína je zde určena pro pohon kompresoru. V zařízení se nachází parní generátor, který je připojený na pomocnou spalovací jednotku a je rozdělen na vysokotlakou část a nízkotlakou část, která každá má předehřívač napájecí vody, sběrný buben páry, výparník a přehřívák. Dochlazovač je na vodním potrubí zapojen v sérii za mezichladičem. Vodní potrubí z mezichladiče obsahující vodu, ohřátou kompresním teplem, je připojeno na předehřívač napájecí vody, který je umístěn v kanálu naplněném horkými spalinami přivedenými
- 1 CZ 307476 B6 od pomocné spalovací jednotky, tzv. spalinovém tahu. V předehřívači se teplem, přivedeným z komprimovaného plynu, voda ohřeje, a odtud ohřátá voda proudí do sběrného bubnu, připojeného za předehřívačem. Ze sběrného bubnu vede další vodní potrubí do výparníku a parní potrubí do přehřívače, odkud je vedeno do parní turbíny. Přehříváky i výparníky parního generátoru jsou rovněž umístěny ve spalinovém tahu. V tomto zařízení je teplo z komprese kompresního plynu využito pro výrobu elektřiny málo efektivně, protože slouží pouze pro předehřátí vody, přiváděné do předehříváku parního generátoru, přičemž hlavní ohřev, umožňující výrobu páry, je nutno zajišťovat topením ve spalovací jednotce. Přítomnost spalovací jednotky představuje zátěž pro životní prostředí a technologickou zátěž. Je nutné zajišťovat mnoho procesů spojených s přítomností přídavné spalovací jednotky před parním generátorem, jako přívod paliva pro topení, přívod vzduchu umožňujícího spalování, čištění spalin podle ekologických předpisů před vypouštěním do ovzduší aj.
Druhá alternativa podle US 2005/0235625 uvádí možnost využít teplo z komprese plynu pro nízkotlaký parní generátor. Je zde předveden parní generátor, který sestává z výparníků, přehříváků páry a sběrného parního bubnu. Výparníky a přehříváky jsou po jednom od každého umístěny přímo v mezichladiči a dochlazovači.
U obou alternativ zařízení podle US 2005/0235625 je zařízení následkem nutné přítomnosti parního generátoru značně konstrukčně složité. Vyžaduje pro instalaci relativně velký prostor a jeho pořízení je ekonomicky náročné. Přítomnost mnoha prvků, jež jsou součástí parního generátoru, znamená potřebu časté a náročné údržby. Z důvodu přítomnosti parního generátoru je nutné kompresor uvádět do provozu složitými a časově náročnými postupy, což prakticky znemožňuje použít toto zařízení u kompresorů s požadovaným častým a rychlým startem. Další nevýhodou je, že zařízení podle US 2005/0235625 umožňují teplo získané chlazením komprimovaného plynu využít pouze pro výrobu elektřiny a neumožňují kogenerační výrobu tepla a elektřiny. Zejména v lokalitách s potřebou odběru teplaje tato nevýhoda značná, protože pro odběr tepla musí být tyto lokality vybaveny přídavnými nebo samostatnými náročnými systémy a zařízením, což vyžaduje další náklady, další prostory a další potřebné technické a personální vybavení.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody odstraňuje ve značné míře vynález. Je navrženo zařízení pro využití kompresního tepla, zahrnující alespoň jednu napájecí nádrž, vodní potrubí pro přívod chladicí vody, alespoň jedno čerpadlo, alespoň jeden kompresor, alespoň jeden vodní chladič pro chlazení komprimovaného plynu, zapojený na plynovém potrubí a opatřený vodním vstupem a vodním výstupem a plynovým vstupem a plynovým výstupem, přičemž vodní přívod plynového chladiče je připojen na čerpadlo. Podstatou nového řešení je, že před parní turbínou s elektrickým generátorem jsou zapojeny dva expandéry, primární expandér a přídavný expandér, zapojené následovně. Primární expandér je připojen k vodnímu potrubí za vodním výstupem alespoň jednoho z obsažených vodních chladičů pro chlazení komprimovaného plynu, na z primárního expandéru vystupujícím parním potrubí je před parní turbínou zařazen přehřívák páry s vodním vstupem a vodním výstupem, přičemž vodní vstup přehříváků je připojen připojovací větví k vodnímu potrubí nacházejícímu se před primárním expandérem, a tento přehřívák má na vodní výstup připojen přídavný expandér mající parní výstup připojený k parnímu potrubí v úseku mezi primárním expandérem a přehřívákem.
Připojovací větev před přehřívákem je s výhodou opatřena alespoň jedním regulačním ventilem pro nastavení průtoku vody přes přehřívák.
Přehřívák má s výhodou na vodní výstup připojen přídavný expandér mající parní výstup, jenž je připojen k parnímu potrubí v úseku mezi primárním expandérem a přehřívákem.
-2CZ 307476 B6
V případě, že zařízení zahrnuje vícestupňový kompresor z alespoň dvou kompresorových stupňů a mezi jednotlivými kompresorovými stupni jsou zapojeny na plynovém potrubí vodní chladiče, tak s výhodou je před alespoň jeden z obsažených vodních chladičů předřazen v sérii připojený předřazený chladič, rovněž vodní, a tento předřazený chladič má
- vodní vstup, připojený jednak k vodnímu výstupu z vodního chladiče patřícího některému z předchozích kompresorových stupňů a jednak k výstupu chladiče, k němuž je tento předřazený chladič sériově připojen,
- vodní výstup, připojený k vodnímu vstupu primárního expandéru.
Navržené zařízení může mít s výhodou před primárním expandérem zapojen alespoň jeden akumulátor horké vody, mající horní část a dolní část, každou opatřenou jedním připojovacím hrdlem pro připojení k vodnímu potrubí, z toho výše situovaným horním hrdlem pro horní část a níže situovaným dolním hrdlem pro dolní část akumulátoru, kde
- horní hrdlo je připojeno horním vodním potrubím k úseku vodního potrubí pro přívod vody do primárního expandéru,
- dolní hrdlo je připojeno dolním vodním potrubím k úseku vodního potrubí mezi čerpadlem a prvním chladičovým přípojem v zařízení, přičemž jako dolní vodní potrubí se rozumí takové potrubí, které je vůči hornímu vodnímu potrubí níže situované.
Zařízení pro využití kompresního tepla podle předchozího odstavce má s výhodou horní vodní potrubí i dolní vodní potrubí opatřena uzavíracími armaturami, přičemž
- úsek vodního potrubí mezi přípojem horního vodního potrubí a přípojem připojovací větve je opatřen regulační armaturou
- nejbližší úsek vodního potrubí za přípojem dolního potrubí je rovněž opatřen regulační armaturou,
- k dolnímu vodnímu potrubí je před jeho uzavírací armaturou připojeno odváděči potrubí, opatřené další uzavírací armaturou a připojené k napájecí nádrži.
Zařízení podle vynálezu je konstrukčně podstatně jednodušší než dosavadní zařízení s parními generátory. Umožňuje podstatně jednodušeji a ekonomičtěji, než dosavadní zařízení, využít kompresní teplo, získané v chladiči chlazením komprimovaného plynu chladicí kapalinou, nejen pro pohon parní turbíny s elektrickým generátorem, ale kromě toho i pro dodávku tepla. Dalšími výhodami zařízení podle vynálezu je, že v něm mohou být použity i kompresory s častým a rychlým startem a že zařízení lze zhotovit jako inovaci dosavadních kompresorových stanic přístavbou k dosavadním kompresorům. Jednou z největších výhod zařízení podle vynálezu je dále to, že umožňuje měnit způsob využití kompresního tepla podle velikosti odběru elektřiny, a to tak, že při nižším odběru elektřiny je možno část ohřáté chladicí kapaliny akumulovat v akumulátoru a využít později, v případě potřeby zvýšené výroby elektřiny.
Objasnění výkresů
Vynález je blíže objasněn pomocí výkresů, kde znázorňují:
Obr. 1 schéma části zařízení představující detail připojení primárního expandéru a přehříváku páry s přídavným expandérem před plynovou turbínou. Písmeny A, B jsou znázorněna kontaktní místa pro připojení k různým okruhům znázorněným na následujících obrázcích, na nichž jsou naznačena odpovídající místa pro připojení rovněž písmeny A, B. Celek při spojení A-A a B-B pak představuje různé varianty zařízení.
Obr. 2 schéma příkladného okruhu zařízení, vhodného pro připojení části zařízení znázorněné na obrázku Obr. 1
Obr. 3 schéma příkladného okruhu s vícestupňovým kompresorem, vodními chladiči a předřazeným chladičem, vhodného pro připojení části zařízení znázorněné na obrázku Obr. 1
-3 CZ 307476 B6
Obr. 4 schéma okruhu s vícestupňovým kompresorem, vodními chladiči, hlavním expandérem a přehřívákem páry i s akumulátorem horké vody, vhodného pro připojení části zařízení znázorněné na obrázku Obr. 1.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příkladem nejlepšího provedení vynálezu je zařízení pro využití kompresního tepla podle Obr. 1 až 4.
Základní schéma navrženého zařízení ukazuje Obr. 1. spolu s obrázkem Obr. 2. Je předvedeno zařízení pro využití kompresního tepla, využívající jako chladicí médium vodu. Zahrnuje napájecí nádrž i jako zdroj chladicí vody, vodní potrubí 2 pro přívod chladicí vody do prvků zařízení a čerpadlo 3. Stěžejním prvkem zařízení je třístupňový kompresor zahrnující tři kompresorové stupně 41, 42, 43, propojené plynovým potrubím 4, a na plynovém potrubí 4 zapojené tři vodní chladiče 51, 52, 53 pro chlazení komprimovaného plynu, opatřené vodním vstupem a vodním výstupem a plynovým vstupem a plynovým výstupem. Čerpadlo 3 se nachází na vodním potrubí 2 před přívody vodních chladičů 51, 52, 53 pro chlazení komprimovaného plynu. Alespoň jeden z obsažených vodních chladičů 51, 52, 53 pro chlazení komprimovaného plynu má na svůj vodní výstup připojen primární expandér 6. Podle obrázku Obr. 2 je primární expandér 6 připojen na vodním potrubí 2 za vodním výstupem z druhého a třetího vodního chladiče 52, 53 pro chlazení komprimovaného plynu a má parní výstup do parního potrubí 7, na jehož konci je připojena parní turbína 8 s elektrickým generátorem 9 a parním kondenzátorem 10. Pro funkci takto zapojeného zařízení je potřeba, aby pro parní turbínu 8 o vstupním tlaku páry, který označíme například jako hodnotu x, bylo do zařízení zvoleno čerpadlo 3 o výstupním tlaku větším než x.
V případě, že je zvolen více než třístupňový kompresor znázorněný ve zde uvedeném příkladu, pak je úměrně větší i počet vodních chladičů 51, 52 mezi kompresorovými stupni 41, 42, 43.
Mezi primárním expandérem 6 a parní turbínou 8 je na parním potrubí 7 zařazen přehřívák 11 páry s vodním vstupem a vodním výstupem, tedy připojený na vodní potrubí 2, přičemž vodní vstup přehříváku lije připojen připojovací větví 200 k vodnímu potrubí 2 nacházejícímu se před primárním expandérem 6. Připojovací větev 200 před přehřívákem H je opatřena alespoň jedním regulačním ventilem 12, přičemž tento regulační ventil 12 je při provozním stavu zařízení v poloze nastavené na takový průtok vody přes přehřívák 11, který je potřebný pro ohřev páry na vstupní teplotu parní turbíny 8. Přehřívák H má na svůj vodní výstup připojen přídavný expandér 13, mající parní výstup, jenž je připojen k parnímu potrubí 7 v úseku mezi primárním expandérem 6 a přehřívákem 11.
Obr. 3 ukazuje další variantu zařízení v případě, že zařízení zahrnuje vícestupňový kompresor z několika kompresorových stupňů 44, 42, 43 a mezi jednotlivými kompresorovými stupni 44, 42, 43 jsou zapojeny na plynovém potrubí 4 vodní chladiče 51, 52. Zde je předvedena možnost, že před alespoň jedním z obsažených vodních chladičů 51, 52, 53 je předřazen v sérii připojený předřazený chladič J_5, rovněž vodní, tedy zapojený současně na vodním potrubí 2, a tento předřazený chladič 15 má
- vodní vstup připojený jednak k vodnímu výstupu z prvního vodního chladiče 51 jakožto chladiče patřícího předchozímu, prvnímu kompresorovému stupni 41, a jednak k výstupu vodního chladiče 52, k němuž je tento předřazený chladič j_5 sériově připojen,
- vodní výstup připojený prostřednictvím vodního potrubí 2 k vodnímu vstupu primárního expandéru 6.
Obr. 4 pak ukazuje schéma zařízení podle vynálezu vylepšené tím, že ještě před primárním expandérem 6 je připojen akumulátor 16 horké vody, mající horní část a dolní část, každou
-4CZ 307476 B6 opatřenou jedním připojovacím hrdlem 17, 18 pro připojení k vodnímu potrubí 2. Z toho výše situované, nacházející se v oblasti horní části, bude nadále označováno jako horní hrdlo 17 a níže situované jako dolním hrdlo 18, určené pro dolní část akumulátoru 16. Horní hrdlo 17 je připojeno horním vodním potrubím 201 k úseku vodního potrubí 2 pro přívod vody do primárního expandéru 6. Dolní hrdlo 18 je připojeno dolním vodním potrubím 202 k úseku vodního potrubí 2 mezi čerpadlem 3 a prvním chladičovým přípojem v zařízení, tedy v tomto případě před přípojem prvního vodního chladiče 51 pro chlazení komprimovaného plynu. Jako dolní vodní potrubí 202 se zde rozumí takové potrubí, které je vůči hornímu vodnímu potrubí 201 situované níže, tedy jde o polohy pouze vůči sobě navzájem výše/níže, nikoliv striktně v zařízení nahoře nebo dole.
Horní vodní potrubí 201 i dolní vodní potrubí 202 jsou obě opatřena uzavíracími armaturami J_9, 20. Úsek vodního potrubí 2 mezi přípojem horního vodního potrubí 201 a přípojem připojovací větve 200 je opatřen regulační armaturou 2E Nejbližší úsek vodního potrubí 2 za přípojem dolního vodního potrubí 202 je opatřen další regulační armaturou 22. K dolnímu vodnímu potrubí 202 je před jeho uzavírací armaturou 20 připojeno odváděči vodní potrubí 203, opatřené další uzavírací armaturou 23 a připojené k napájecí nádrži 1.
Kompresor je opatřen běžnými prvky, jako sacím potrubím 24 a výtlačným potrubím 25.
Při provozu zařízení podle sloučených obrázků Obr. 1 a Obr. 2 nasává kompresor plyn sacím potrubím 24 a plyn, komprimovaný v prvním kompresorovém stupni 41, se ochladí v prvním vodním chladiči 51 na požadovanou teplotu před druhým kompresorovým stupněm 42. Po stlačení na vyšší tlak ve druhém kompresorovém stupni 42 se plyn ochladí ve druhém vodním chladiči 52 na požadovanou teplotu před posledním, třetím kompresorovým stupněm 43. Na teplotu požadovanou ve výtlačném potrubí 25 se komprimovaný plyn ochladí ve třetím vodním chladiči 53. Pro chlazení komprimovaného plynu ve vodních chladičích 51, 52, 53 se používá jako chladicí kapalina voda. Případně lze použít jinou chladicí kapalinu. Zdrojem chladicí vody pro vodní chladiče 51, 52, 53 je napájecí nádrž 1, přičemž potřebná cirkulace vody je zajišťována čerpadlem 3. Tlak na výstupu čerpadla 3 se volí takový, aby se zajistil požadovaný tlak před primárním expandérem 6. Množství chladicí vody se napájecím čerpadlem 3 reguluje tak, aby se na výstupu z druhého a třetího vodního chladiče 52, 53 dosáhla teplota vody odpovídající saturační teplotě při tlaku v primárním expandéru 6. Ohřátá voda se z prvního vodního chladiče 51 odvádí vodním potrubím 2 k dalšímu využití, nebo pokud tato možnost není, tak se teplo maří, například do vzduchu, a ochlazená voda se vede zpět do napájecí nádrže 1. Ohřátá voda z druhého a třetího vodního chladiče 52, 53 se přivádí do primárního expandéru 6, v němž expanduje na tlak potřebný pro dosažení tlaku před parní turbínou 8 s elektrickým generátorem 9. Pára uvolněná při expanzi v primárním expandéru 6, se parním potrubím 7 vede přes přehřívák 11 do parní turbíny 8, v níž se při expanzi této páry vyrobí elektřina. Expandovaná pára kondenzuje v parním kondenzátoru 10 a v něm vzniklý kondenzát se shromažďuje v napájecí nádrži J_. Voda, odloučená v primárním expandéru 6 se vodním potrubím 2 odvádí k dalšímu využití, a pokud tato možnost není, tak se teplo maří, například do vzduchu, a ochlazená voda se pak vede zpět do napájecí nádrže i. Množství odváděné vody se vhodně reguluje, například podle hladiny vody v primárním expandéru 6. Při odběru vody pro další využití se odebraná voda doplňuje do napájecí nádrže I z na obrázku neznázoměného vnějšího zdroje, a stejně se doplňuje i ztrátová voda z okruhu.
Výhodou zařízení podle obrázku Obr. 1 a Obr. 2 je, že umožňuje využít část kompresního tepla stlačeného plynu k výrobě elektřiny s použitím expandérů 6, 13, což podstatně zjednodušuje konstrukční a výrobní náročnost zařízení a jeho nákladovost, a podstatně zjednodušuje procesy, takže kompresní teplo získané z komprese plynuje využito ekonomičtěji, než dosavadní zařízení vyrábějící elektřinu. Další výhodou je, že pokud je v dané lokalitě zájem o odběr tepla, lze pro dodávku tepla využít další část kompresního tepla, a to ve formě ohřáté chladicí vody odváděné z prvního vodního chladiče 51, nebo ohřáté vody odváděné z primárního expandéru 6 a přídavného expandéru 13. Další část kompresního teplaje využita pro zvýšení teploty páry před
-5 CZ 307476 B6 parní turbínou 8. a takto se zvýší množství elektřiny vyrobené na parní turbíně 8. Zařízení umožňuje využití ještě další části tepla, nacházejícího se v horké vodě a získaného z kompresního tepla stlačeného plynu. Využitím tohoto tepla v uvedeném příkladném provedení pro výrobu syté páry se po přehřátí v přehříváku 11 páry dosáhne další zvýšení výroby elektřiny na parní turbíně 8.
Výhodou úpravy zařízení podle obrázku Obr. 3 je, že pro výrobu horké vody, která se přivádí do primárního expandéru 6, se využije kompresní teplo všech tří kompresorových stupňů 41, 42, 43 a v primárním expandéru 6 se získá více páry pro parní turbínu 8, a zvětší se tak její elektrický výkon.
Výhodou zařízení podle obrázku Obr. 4 je, že teplo v horké vodě, které nelze využít pro výrobu elektřiny na parní turbíně 8 v době provozu kompresoru, se akumuluje v akumulátoru 16, a lze je odtud čerpat v jinou dobu, v případě potřeby zvýšené výroby elektřiny. Dodávka elektřiny vyrobené parní turbínou 8 tak není závislá na okamžitém výkonu kompresoru.
Claims (5)
1. Zařízení pro využití kompresního tepla, zahrnující parní turbínu (8) s elektrickým generátorem (9), alespoň jednu napájecí nádrž (1), vodní potrubí (2) pro přívod chladicí vody, alespoň jedno čerpadlo (3), alespoň jeden kompresor, alespoň jeden vodní chladič (51, 52, 53) pro chlazení komprimovaného plynu vodou, zapojený na plynovém potrubí (4) a opatřený vodním vstupem a vodním výstupem a plynovým vstupem a plynovým výstupem, přičemž vodní přívod vodního chladiče (51, 52, 53) pro chlazení komprimovaného plynuje připojen na čerpadlo (3), vyznačující se tím, že před parní turbínou (8) s elektrickým generátorem (9) jsou zapojeny dva expandéry (6, 13), primární expandér (6) a přídavný expandér (13), zapojené tak, že primární expandér (6) je připojen k vodnímu potrubí (2) za vodním výstupem alespoň jednoho z obsažených vodních chladičů (51, 52, 53) pro chlazení komprimovaného plynu, přičemž na z primárního expandéru (6) vystupujícím parním potrubí (7) je před parní turbínou (8) zařazen přehřívák (11) páry s vodním vstupem a vodním výstupem, a přičemž vodní vstup přehříváku (11) je připojen připojovací větví (200) k vodnímu potrubí (2) nacházejícímu se před primárním expandérem (6), a tento přehřívák (11) má na vodní výstup připojen přídavný expandér (13) mající parní výstup, jenž je připojen k parnímu potrubí (7) v úseku mezi primárním expandérem (6) a přehřívákem (11).
2. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároku 1, vyznačující se tím, že připojovací větev (200) před přehřívákem (11) je opatřena alespoň jedním regulačním ventilem (12) pro nastavení průtoku vody přes přehřívák (11).
3. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároku 1, vyznačující se tím, že v případě, že zařízení zahrnuje vícestupňový kompresor z alespoň dvou kompresorových stupňů (41, 42 43) a mezi jednotlivými kompresorovými stupni (41, 42, 43) jsou zapojeny na plynovém potrubí (4) vodní chladiče (51, 52) zapojené na vodním potrubí (2), přičemž před alespoň jedním z takto obsažených vodních chladičů (51, 52) je předřazen v sérii připojený předřazený chladič (15), rovněž vodní, a tento předřazený chladič (15) má
-6CZ 307476 B6
- vodní vstup, připojený jednak k vodnímu výstupu z vodního chladiče (51, 52) patřícího některému z předchozích kompresorových stupňů (41), a jednak k výstupu vodního chladiče (52), k němuž je tento předřazený chladič (15) sériově připojen; a
- vodní výstup, připojený k vodnímu vstupu primárního expandéru (6).
4. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároku 1, vyznačující se tím, že před primárním expandérem (6) je zapojen alespoň jeden akumulátor (16) horké vody, mající homí část a dolní část, každou opatřenou jedním připojovacím hrdlem (17, 18) pro připojení k vodnímu potrubí (2), z toho výše situovaným horním hrdlem (17) pro homí část a níže situovaným dolním hrdlem (18) pro dolní část akumulátoru (16), kde
- horní hrdlo (17) je připojeno horním vodním potrubím (201) k úseku vodního potrubí (2) pro přívod vody do primárního expandéru (2); a
- dolní hrdlo (18) je připojeno dolním vodním potrubím (202) k úseku vodního potrubí (2) mezi čerpadlem (3) a prvním chladičovým přípojem v zařízení, přičemž jako dolní vodní potrubí (202) se rozumí takové potrubí, které je vůči hornímu vodnímu potrubí (201) níže situované.
5. Zařízení pro využití kompresního tepla podle nároku 4, vyznačující se tím, že homí vodní potrubí (201) i dolní vodní potrubí (202) jsou opatřena uzavíracími armaturami (19, 20), přičemž
- úsek vodního (2) potrubí mezi přípojem horního vodního potrubí (201) a přípojem připojovací větve (200) je opatřen regulační armaturou (21);
- nejbližší úsek vodního potrubí (2) za přípojem dolního vodního potrubí (202) je opatřen další regulační armaturou (22); a
- k dolnímu vodnímu potrubí (202) je před jeho uzavírací armaturou (20) připojeno odváděči vodní potrubí (203), opatřené uzavírací armaturou (23) a připojené k napájecí nádrži (1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-185A CZ2017185A3 (cs) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Zařízení pro využití kompresního tepla |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-185A CZ2017185A3 (cs) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Zařízení pro využití kompresního tepla |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ307476B6 true CZ307476B6 (cs) | 2018-10-03 |
| CZ2017185A3 CZ2017185A3 (cs) | 2018-10-03 |
Family
ID=63668694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2017-185A CZ2017185A3 (cs) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Zařízení pro využití kompresního tepla |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2017185A3 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309062B6 (cs) * | 2020-07-09 | 2022-01-05 | Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava | Horkovodní akumulátor, soustava pro akumulaci a způsob akumulace elektrické energie |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2535504A1 (de) * | 1975-08-08 | 1977-02-17 | Linde Ag | Verfahren zur kuehlung von kompressorstufen |
| DE3134843A1 (de) * | 1980-12-15 | 1982-08-12 | Veb Kombinat Pumpen Und Verdichter, Ddr 4020 Halle | Einrichtung zur nutzbarmachung der abwaerme von verdichtern |
| US20050235625A1 (en) * | 2004-04-27 | 2005-10-27 | Bernd Gericke | Device for utilizing the waste heat of compressors |
| CZ2009384A3 (cs) * | 2009-06-16 | 2010-12-29 | Topol@Jan | Zpusob distribuce kompresního tepla od lineárních kompresoru |
| CN105840261A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-10 | 华电电力科学研究院 | 一种回收空压机余热发电的系统及该系统的运行方法 |
| CN205807902U (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-14 | 杭州华电双冠能源科技有限公司 | 一种利用空压机余热进行供能蓄能的系统 |
| CN106438440A (zh) * | 2016-07-01 | 2017-02-22 | 大唐双鸭山热电有限公司 | 离心式空压机余热回收系统 |
-
2017
- 2017-03-31 CZ CZ2017-185A patent/CZ2017185A3/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2535504A1 (de) * | 1975-08-08 | 1977-02-17 | Linde Ag | Verfahren zur kuehlung von kompressorstufen |
| DE3134843A1 (de) * | 1980-12-15 | 1982-08-12 | Veb Kombinat Pumpen Und Verdichter, Ddr 4020 Halle | Einrichtung zur nutzbarmachung der abwaerme von verdichtern |
| US20050235625A1 (en) * | 2004-04-27 | 2005-10-27 | Bernd Gericke | Device for utilizing the waste heat of compressors |
| CZ2009384A3 (cs) * | 2009-06-16 | 2010-12-29 | Topol@Jan | Zpusob distribuce kompresního tepla od lineárních kompresoru |
| CN105840261A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-10 | 华电电力科学研究院 | 一种回收空压机余热发电的系统及该系统的运行方法 |
| CN205807902U (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-14 | 杭州华电双冠能源科技有限公司 | 一种利用空压机余热进行供能蓄能的系统 |
| CN106438440A (zh) * | 2016-07-01 | 2017-02-22 | 大唐双鸭山热电有限公司 | 离心式空压机余热回收系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| (Integrierte Abwärmenutzung in Pipeline-Verdichterstationen. Teil 2: Dampfturbinen und Dampferzeugerbauarten; B. Gericke; VGB PowerTech Vol. 82, No. 3, ISSN: 1435-3199) 2002 * |
| (Možnosti úspor energie při výrobě, rozvodu a spotřebě stlačeného vzduchu v České republice; Kamil Kolarčík, Mojmír Vrtek; https://www.tc.cz/files/istec_publications/moznosti-uspor-energie.pdf) 2002 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309062B6 (cs) * | 2020-07-09 | 2022-01-05 | Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava | Horkovodní akumulátor, soustava pro akumulaci a způsob akumulace elektrické energie |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2017185A3 (cs) | 2018-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2416729C2 (ru) | Устройство для утилизации отходящего тепла компрессоров | |
| CN108643980B (zh) | 超高压缸和高中压缸均带有附加回热级的二次再热机组 | |
| JP4676284B2 (ja) | 蒸気タービンプラントの廃熱回収設備 | |
| KR20140064704A (ko) | 병렬 사이클 열 기관 | |
| US20170298866A1 (en) | Method and apparatus for cogeneration power plant waste heat source utilization by incorporated water source high temperature heat pump | |
| JP2012007762A (ja) | ドレン回収設備 | |
| CN102575531A (zh) | 用于生成高压蒸汽的方法和系统 | |
| CN109312635B (zh) | 冷凝物再循环 | |
| CN103582743B (zh) | 联合循环发电设备 | |
| CN203476412U (zh) | 一种基于ncb机组的新型高效供热系统 | |
| JP4070821B2 (ja) | ガス・蒸気タービン設備とこの設備におけるガスタービンの冷却媒体の冷却方法 | |
| JP4172914B2 (ja) | ガス・蒸気複合タービン設備 | |
| AU2014200595B2 (en) | Steam power plant with a second low-pressure turbine and an additional condensing system | |
| KR101935637B1 (ko) | 복합화력발전시스템 | |
| JP4999992B2 (ja) | ガスタービン複合発電システム | |
| CN103201464B (zh) | 具有可变的蒸汽馈入的蒸汽轮机设备 | |
| US7033420B2 (en) | Process and apparatus for the thermal degassing of the working medium of a two-phase process | |
| JP2003106163A (ja) | ガス・空気複合タービン設備並びに原動所とその運転方法 | |
| CZ307476B6 (cs) | Zařízení pro využití kompresního tepla | |
| JP4794229B2 (ja) | ガスタービン発電装置及びガスタービン複合発電システム | |
| EP3234480A1 (en) | Refrigeration and heating system | |
| CZ31301U1 (cs) | Zařízení pro využití kompresního tepla | |
| KR20140115714A (ko) | 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템 | |
| CN110578931B (zh) | 一种利用凝结水改进暖风器调节一二次风温的系统和方法 | |
| KR101559728B1 (ko) | 열병합 발전설비 냉각시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220331 |