RS50517B - Postupak i instalacija za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa - Google Patents

Postupak i instalacija za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa

Info

Publication number
RS50517B
RS50517B RSP-2007/0042A RSP20070042A RS50517B RS 50517 B RS50517 B RS 50517B RS P20070042 A RSP20070042 A RS P20070042A RS 50517 B RS50517 B RS 50517B
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
working fluid
expanded
vapor phase
liquid
pressure
Prior art date
Application number
RSP-2007/0042A
Other languages
English (en)
Inventor
Jörg LENGERT
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=34964640&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RS50517(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of RS50517B publication Critical patent/RS50517B/sr

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
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
    • F01K25/065—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids with an absorption fluid remaining at least partly in the liquid state, e.g. water for ammonia
    • 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
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)

Abstract

Postupak za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa, naznačen time, što obuhvata sledeće fazne korake:- potiskivanje putem pumpanja tečnog radnog fluida (13) radi povećanja pritiska i formiranje tečnog radnog fluida sa povišenim pritiskom (14)- zagrevanje i delimično isparavanje tečnog radnog fluida sa povišenim pritiskom (14) pomoću toplote dobijene delimičnom kondenzacijom ekspandiranog radnog fluida (12) i formiranje prvi put delimično uparenog radnog fluida (15) i delimično kondenzovanog ekspandiranog radnog fluida 12a;- dalje isparavanje delimično uparenog radnog fluida (15) sa toplotom koja se dobija od eksternog toplotnog izvora (20) i stvaranje po drugi put delimično uparenog radnog fluida (18);- izdvajanje tečne faze (19) i parne faze (10) iz drugi put delimično uparenog radnog fluida (18);- ekspandiranje parne faze (10) u turbini, čime se njena energija pretvara u koristan rad i na izlazu turbine se formira ekspandirana (rasterećena) parna faza (11);- mešanje tečne faze (19) sa ekspandiranom parnom fazom (11) i formiranje ekspandiranog radnog fluida (12);- potpuno kondenzovanje delimično kondenzovanog ekspandiranog radnog fluida (12a) i obrazovanje tečnog radnog fluida (13). Prijava sadrži još 13 patentnih zahteva.

Description

Pronalazak se odnosi na postupak i uređaj (instalaciju) za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa shodno patentnom zahtevu I. odnosno patentnom zahtevu 8.
Stanje Tehnike
Termocentrale koriste termodinamičke kružne procese za pretvaranje toplote u mehaničku odnosno električnu energiju. Slična termocentrala i termodinamički kružni proces pojavljuju se u dokumentu EP 1070830 A. Konvencionalne termocentrale proizvode toplotu pomoću sagorevanja gorivih materija, pre svega, fosilnih energenata: uglja, nafte i gasa. Kružni proces se kod njih, na primer, odvija na bazi poznatog klasičnogRankine -kružnog procesa sa vodom kao radnim sredstvom - fluidom. Visoka taČka ključanja vode umanjuje mogućnost korišćenja vode u ove svrhe i činije neatraktivnom i neisplativom za ove namene, pre svega ako se toplota koristi iz toplotnih izvora koji imaju temperaturu od 100°C do 200°C, na primer geotermalne tečnosti ili kao otpadna toplota u nekom procesu sagorevanja.
Za korišćenje toplote iz toplotnih izvora sa relativno niskim temperaturama razvijene su poslednjih godina različite tehnologije, koje omogućavaju, da se ova toplota pretvori u mehaničku odnosno električnu energiju sa dobrim stepenom iskorišćenja. PoredRankine-kružnog procesa sa organskim radnim sredstvom ( organic rankine cycle ORC ) izdvaja se, pre svega, takozvaniKalina- kružni proces, pomoću koga se ostvaruje bolji stepen iskorišćenja u odnosu na klasičanRankine- proces. "Na baziKalina- kružnog procesa razvijeni su posebni kružni tokovi za različite primene. Ovi kružni tokovi koriste kao radni fluid umesto vode mešavinu dve materije (na primer amonijak i voda ), pri čemu se ovde koristi neizotermička promena ključanja i kondenzovanja mešavine, čime se postiže veći stepen ovog kružnog toka u odnosu naRankine- kružni tok.
Za dobro iskorišćenje toplote iz toplotnih izvora sa temperaturama od 100°C do 140°C, najčešće se upotrebljavaKalina~kružni tok KCS 34 ( Kalina Cycle Svstem 34 ), koji je, na primer, primenjen u geotermalnoj centrali Husavik na Islandu. Kod ovog kružnog toka ( vidi takode sliku 3.) upumpava se u prvi izmenjivač toplote (HE2) tečni radni fluid, gđe se on zagreva uz pomoć delimičnog kondenzovanja ekspandiranog radnog fluida. Tako zagrejani radni fluid se dalje zagreva toplotom oduzetom od tečne faze delimično uparenog radnog fluida, koji se time rashlađuje i na kraju radni fluid u trećem izmenjivaču toplote (HE4) prihvata toplotu, koja je preneta iz eksternog toplotnog izvora (na primer geotermalna tečnost), čime se izvrši njegovo delimično isparavanje (na primer 14-18% od ukupne tečne mase). Nakon ovoga se u separatoru od delimično uparenog radnog fluida vrši razdvajanje tečne i parne faze.
Tako proizvedena i razdvojena para uvodi se u turbinu gde ona ekspandira i njena energija se koristi za proizvodnju struje. Tečna faza se sprovodi kroz drugi izmenjivač toplote (si. 3, HE3) i koristi se za dalje zagrevanje zagrejanog radnog fluida. U mešač se uvode tečna faza i ekspandirana parna faza, gde se one spajaju i obrazuju već zagrejani ekspandirani (rasterećeni) radni fluid. Ekspandirani radni fluid se potom delimično kondenzuje u prvom izmenjivaču toplote i konačno se potpuno kondenzuje u kondenzatoru, tako da se na kraju proizvodi tečni radni fluid, koji je pomenut na početku procesa i time se kružni tok zatvara.
Opis pronalaska
Polazeći od ovog poznatog kružnog procesa zadatak datog pronalaska je definisanje postupka i uređaja za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa, koji sa indentičnim toplotnim izvorom, istom temperaturom rashladne vode i, u suštini, istim troškovima ulaganja u uređaj kao kod poznatog KCS 34 uređaja, ostvaruje najmanje jednak ili čak veći stepen iskorišćenja kružnog procesa za dobijanje mehaničkog rada ili električne energije. Pri tome se postupak i uređaj karakterišu manjom kompleksnošću u odnosu na poznati postupak i uređaj.
Rešenje definisanja postupka ostvaruje se shodno pronalasku putem postupka prema patentnom zahtevu 1. Prednosti postupka su predmet zahteva 2 do 7. Rešenje definisanja uređaja ostvaruje se shodno pronalasku pomoću uređaja prema patentnom zahtevu 8. Prednosti uređaja su predmet zahteva 9 do 14.
Shodno pronalasku, tečni radni fluid koji je pod pritiskom, uz pomoć delimične kondenzacije ekspandiranog radnog fluida, ne samo da se zagreva, već i delimično isparava. Ovo se omogućava time što se, u poređenju sa pomenutim poznatim kružnim tokom KCS 34, ne upotrebljava drugi izmenjivač toplote (si. 3, HE3), pa se na taj način ne vrši prenos toplote sa tečne faze delimično uparenog radnog fluida za dalje zagrevanje odnosno za delimično isparavanje zagrejanog radnog fluida. Time se od tečne faze oduzima manje toplote nego u procesu KCS 34, pa se zatim taj višak toplote u izmenjivaču toplote (HE2) koristi za bolje zagrevanje i delimično isparavanje tečnog radnog fluida sa povišenim pritiskom, putem delimične kondenzacije ekspandiranog radnog fluida.
Pomoću odgovarajućeg podešavanja i povećanja površina za odvođenje toplote kod upotrebljenog izmenjivača toplote i optimiziranjem drugih parametara kružnog toka, moguće je da se stepen iskorišćenja kružnog toka za stvaranje mehaničke i/ili električne energije u poređenju sa poznatim kružnim tokom ne samo zadrži na istoj vrednosti, nego i da se znatno poveća. Troškovi za povećanje zagrevnih površina se mogu, ukoliko se vrši adaptacija postojećeg izmenjivača toplote, znatno kompenzovati kroz smanjenje puta, usled izostavljanja drugog izmenjivača toplote i kroz pojednostavljenje izvedbe cevovoda, tako da cena uređaja u suštini ostaje ista.
Zahvaljujući izostavljanju drugog izmenjivača toplote, koji je naveden na početku, odnosno ne vršenju prenosa toplote sa tečne faze do prvog delimično uparenog radnog fluida, postupak i uređaj izvedeni shodno predloženom pronalasku odlikuju se znatno manjom kompleksnošću u odnosu na poznati proces urađen prema trenutnom tehničkom nivou.
Povoljnost delimičnog isparavanja tečnog radnog fluida koji je pod pritiskom pomoću delimične kondenzacije ekspandiranog radnog fluida ogleda se u tome, što je pritisak tako proizvedene parne faze manji od 24 bar i, što je veoma značajno, znatno manji nego kod do sada poznatih kružnih tokova, gde pritisak ima uobičajenu vrednost od 33 bar, Time se može znatno sniziti ukupni nivo pritiska u kružnom toku, čime se opet - shodno tome - snižava temperatura ključanja radnog fluida.
Kako je shodno pronalasku pritisak parne faze pri ulasku u turbinu samo tri puta veći od pritiska ekspadirane parne faze na izlazu turbine, ostvaruje se mogućnost primene konvencionalne jednostepene ekspanzione turbine. Takve ekspanzione turbine postižuStepen iskorišćenja do 88% i time mogu znatno povećati stepen korisnosti kružnog toka u odnosu na poznate kružne tokove, gde se kod maksimalnih pritisaka od naprimer 33 bar sa višestepenom ekspanzionom turbinom postiže stepen iskorišćenja od oko 75%. Gubitak stepena korisnosti kružnog toka, koji nastaje zbog smanjenja ukupnog nivoa pritiska u kružnom toku odnosno manjeg pritiska na ulazu i izlazu ekspanzione turbine, nadoknađuje se, kroz bolji stepen iskorišćenja turbine, kroz mogućnost povećanja protoka radnog fluida i shodno tome ostvarenu mogućnost da se upotrebljenoj termalnoj vodi oduzme više toplotne energije, čime se stepen korisnosti čak i povećava.
Pri korišćenju konvencionalne jednostepene turbine cena uređaja je niža u odnosu na uređaj sa dvostepenom turbinom, a cena je znatno viša kada se koristi specijalna izvedba turbine za iskorišćenje pare sa visokom diferencijom pritiska.
U skladu sa pronalaskom, u ovom procesu se kao radni fluid koristi mešavina više materija. Prednost je data višekomponentnim mešavinama, a posebno dvokomponentnoj mešavini. Naročito je povoljna mešavina amonijak - voda. Na osnovu neizotermičke promene ključanja i kondenzovanja ove mešavine može se postići izuzetno veliki stepen korisnosti kružnog toka.
Korist koja se ostvaruje dobijanjem energije iz geotermalnih tečnosti, naročito pomoću termalne vode odnosno mogućnosti korišćenja toplotne energije iz geotermalnih izvora, je naročito ekološki podobna. Kao izvor toplote moguće je takođe koristiti zagrejane otpadne gasove (dimne gasove) od gasne i/ili parne turbine ili toplotu koja se oslobađa u procesnoj industriji (na primer kod proizvodnje čelika).
Visoki stepen korisnosti kružnog toka može se ostvarit, ako se koristi toplotni izvor sa temperaturom od 100°C do 200°C, a naročito od 100°C do 140°C.
Pronalazak, kao i ostale prednosti prezentiranog pronalaska u skladu sa karakteristikama zahteva, bliže su objašnjeni u sledećem tekstu na osnovu primera izvođenja pokazanim na priloženim slikama. Na njima je prikazano: Slika 1 šema uređaja, izvedena u skladu sa pronalaskom, za izvođenje
termodinamičkog kružnog procesa u uprošćenom, šematskom prikazu; Slika 2 proračun kružnog toka za uređaj pikazan na slici 1;
Slika 3 šema poznatog uređaja u skladu sa trenutnim stanjem tehnike za izvođenje
termodinamičkog kružnog procesa u uprošćenom, šematskom prikazu; Slika 4 proračun kružnog toka za uređaj prikazan na slici 3.
Na slici I prikazana je uređaj 1 za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa gde je naznačen (rekuperativan) izmenjivač toplote HE4, kome je primarna strana ispunjena vrelom termalnom vodom 20 (nije Šematski prikazano proticanje vode iz geotermalnog izvora) i sekundarna strana, koja je sjedne strane povezana sa izmenjivačem toplote HE2, a s druge strane sa separatorom 4. Separator 4 služi da iz delimično uparenog radnog fluida izdvoji parnu fazu od tečne faze. Strana separatora 4 na kojoj izlazi para je spojena sa turbinom 2. Turbina 2 je na izlaznoj strani spojena sa mešačem 5, koji je pak spojen sa stranom separatora 4 na kojoj izlazi tečna faza. Izlazna strana mešača 5 je spojena sa sekundarnom stranom (rekuperativog) izmenjivača toplote HE2, koji je svojom primarnom stranom spojen sa kondenzatora HE1, kroz čiju sekundarnu stranu protiče rashladna voda 25. Kondenzator HE1 je na primarno izlaznoj strani spojen, preko rezervoara kondenzata i preko pumpe 3, sa primarnom stranom izmenjivača toplote HE2. Primarna strana izmenjivača toplote HE2 je dalje spojena sa već pomenutim izmenjivačem toplote HE4.
Kao radni fluid u uređaju l upotrebljava se dvokomponentna mešavina vode i amonijaka, gde je iskorišćena neizotermička promena isparavanja i kondenzovanja mešavine. Radni fluid je posle kondenzatora HE1 u tečnom stanju i predstavlja tečni radni fluid 13. Uz pomoć pumpe 3 se kroz pumpanje tečnom radnom fluidu 13 podiže pritisak, pa se tako stvara tečni radni fluid sa natpritiskom 14.
Tečni radni fluid sa pritiskom 14 se uvodi u primarni deo izmenjivača toplote HE2 i on se, pomoću toplote oduzete od ekspandiranog radnog fluida 12, koji struji kroz sekudamu stranu izmenjivača toplote HE2, zagreva i delimično ispari, tako da se u primarnoj strani izmenjivača toplote HE2 ostvaruje prvo isparavanje radnog fluida, odnosno - proizvodi se prvi put delimično upareni radni fluid 15, a na sekundarnoj strani delimično kondenzovani, ekspandirani radni fluid 12a. Udeo pare u ovom prvi put delimično uparenom radnom fluidu iznosi oko 15%.
Posle prvog delimičnog uparivanja radni fluid 15 se, bez dodatnog zagrevanja, uvodi u sekundarnu stranu izmenjivača toplote HE4.
Kroz primarnu stranu izmenjivača toplote HE4 struji vrela termalna voda 20. U izmenjivaču toplote HE4 se prvi put delimično upareni radni fluid 15 zagreva i u njemu se vrši dalje isparavnje pomoću toplote oduzete od vrele termalne vode i tako će se oformiti po drugi put delimično upareni radni fluid 18. Ovaj po drugi put delimično upareni radni fluid 18 se vodi kroz separator 4, u kome se iz delimično uparenog radnog fluida 18 razdvaja parna faza 10 od tečne faze 19. Parna faza 10 se uvodi u turbinu 2 gde ona ekspandira i njena energija se pretvara u koristan rad, na primer pomoću generatora pretvara u struju, a iz turbine izlazi faza ekspandirane (rasterećene, bez pritiska) pare 11.
U mešaču 5 se ekspadirana parna faza 11 i tečna faza 19, koja je izdvojena u separatoru 4, ponovo sjedinjuju i obrazuju takozvani ekspandirani radni fluid 12.
Ovde nije predviđeno namensko prenošenje toplote iz tečne faze 19 do prvi put delimično uparenog radnog fluida 15, na primer pomoću posebnog specijalnog izmenjivača toplote. Time je postignuto da delimično upareni radni fluid 15 pokazuje u suštini istu temperaturu kao i posle njegove proizvodnje putem delimične kondenzacije ekspandiranog radnog fluida 12. Pod pojmom " u suštini ista temperatura" podrazumeva se da razlika temperature iznosi nekoliko kelvina i da je na primer zbog lakog rashlađivanja prvi put delimično uparenog radnog fluida, koji napušta izmenjivač toplote HE2, prouzrokovan manji pad temperature kao posledica gubitka toplote u cevovodu do izmenjivača toplote HE4.
Ekspandirani radni fluid 12 se u izmenjivaču toplote HE2 delimično kondenzuje i stvara se delimično kondenzovani ekspandirani radni fluid 12a. U daljem toku se delimično kondenzovani ekspandirani radni fluid 12a pri prolasku kroz kondenzator HE1 potpuno kondenzuje uz pomoć struje rashladne vode 25 i tako oduzeta toplota odvodi se iz kondenzatora preko rashladne vode 26.
Na slici 2 je predstavljen proračun kružnog toka za uređaj, koja služi za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa, koji je u suštini prezentiran na slici I prikazom uređaja 1 koji je još dodatno snabdeven ventilom 27. Kao bitan uslov za proračun prihvata se procentualna koncentracija amonijaka u vodi koja iznosi 95% ( kod tečnog, u potpunosti kondenzovanog radnog fluida) i temperatura termalne vode 20 koja iznosi 120°C sa protokom od 141.8 kg/s. Temperatura rashladne vode 25 iznosi 9.4°C. Kako je prikazano na slikama 1 i2,nije predviđena promena koncentracije amonijaka da bi se povećao stepen korisnosti ciklusa, bez obzira što su pri odvajanju parne faze od tečne faze posle prenosa toplote sa eksternog izvora toplote u obe faze prisutne različite koncentracije amonijaka.
Tabela 1 pokazuje rezultate proračuna za nekoliko odabranih struja kružnog toka, pri čemu su snage izmenjivača toplote izabrane saobrazno tabeli 2.
Temperatura prvi put delimično uparenog radnog fluida 15 pri ulasku u izmenjivač toplote HE4 iznosi 53,52°C i istovetna je temperaturi pri napuštanju izmenjivača toplote HE2. Pod ovim uslovima turbina 2 proizvodi električnu snagu od 4033 kW.
Pritisak parne faze 10 pri ulasku u turbinu 2 iznosi 22,3 bar, a pritisak ekspandirane parne faze pri izlasku iz turbine 2 iznosi 7,158 bar. Na osnovu datog ulaznog pritiska od 22,3 bar i koeficijenta širenja pritiska između pritiska parne faze pre i posle turbine 2 koji iznosi oko 3,1, kao turbina 2 se može upotrebiti konvencionalna jednostepena turbina sa visokim stepenom iskorišćenja. To daje izuzetno povoljne rezultate i prednosti u odnosu: cena +-* stepen iskorišćenja.
Slika 3 prikazuje šemu uređaja 30, nešto izmenjenu u odnosu na predhodno izložen uređaj sa slike 1, za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa, urađenu u skladu sa trenutnim stanjem tehnike sa oznakom KCS 34 (Kalina Cycle Svstem 34). Kako bi se ovaj poznati uređaj 30 bolje uporedio sa uređajem urađenim shodno pronalasku, datom na slici 1, odgovarajuće komponente i strujanja su obeležene istim oznakama na obe šeme. Uređaj 30 razlikuje se od uređaja urađenog u skladu sa pronalaskom sa slike 1 u jednom dodatku: između primarnih strana izmenjivača toplote HE2 i izmenjivača toplote HE4 i sekundarnih strana separatora 4 i mešača 5 umetnut je izmenjivač toplote HE3. Uz pomoć toplote oduzete od ekspandiranog radnog fluida 12 kroz njegovu delimičnu kondenzaciju u izmenjivaču toplote HE2 vrši se zagrevanje tečnog radnog fluida 14 koji je sa povećanim pritiskom i time se formira zagrejani (tečni) radni fluid 15, Zagrejani radni fluid 15 se zatim zagreva u izmenjivaču toplote HE3 pomoću toplote oduzete od tečne faze 19 i formira se nadalje zagrejani radni fluid 15a.
Na slici 4 je predstavljen proračun kružnog toka za poznat uređaj urađen u skladu sa trenutnim tehničkim nivoom, koja u suštini odgovara uređaj 30 prikazan na slici 3 i koji je dodatno snabdeven ventilom 27. Kao polazni uslov za proračun uzima se da koncentracija amonijaka u vodi iznosi 89,2% i - kao u slučaju proračuna kružnog procesa datog na slici 2 - da temperatura struje termalne vode 20 iznosi 120°C. kao i protok od 141,8 kg/s. Temperatura rashladne vode 25 iznosi 9,4°C.
Tabela 3 pokazuje rezultate proračuna za nekoliko odabranih tokova kružnog procesa, pri čemu su snage izmenjivača toplote izabrane shodno tabeli 4.
Pri ovom procesu proizvodnja električne snage iznosi samo 3818 kW, Ostvarena električna snaga, kod kružnog toka urađenog u skladu sa pronalaskom, prikazanog na slikama 1 i 2, je 5,6% veća od električne snage ostvarene poznatim kružnim procesom urađenim u skladu sa trenutnim tehničkim nivoom, prikazanim na slikama 3 i 4.
Zagrejani radni fluid 15, koji napušta izmenjivač toplote HE2 sa temperaturom od 39°C, se dalje zagreva u izmenjivaču toplote HE3 na 48,87°C, uz pomoć toplote oduzete od tečne faze 19, i tako zagrejan se uvodi u izmenjivač toplote HE4 kao radni fluid 15a.
Dok je u posmatranom slučaju poznatog kružnog procesa temperatura izlazne termalne vode 22 prilično visoka i iznosi 70,46°C, temperatura izlazne termalne vode 22 u slučaju kružnog procesa urađenog shodno pronalasku prema slici 2 je samo 57,45°C. Iz ovoga se može zaključiti da se u slučaju patentiranog kružnog procesa iz termalne vode izvlači znatno više toplotne energije.
Na osnovu pritiska parne faze 10 na ulazu u turbinu 2 od 32,41 bar i koeficijenta širenja pare između pritiska parne faze 10 na ulazu turbine 2 i pritiska ekspandirane pare 11 na izlazu iz turbine 2 koji iznosi 4,8, ne može se u ovom slučaju poznatog kružnog toka prema slici 4 upotrebiti konvencionalna jednostepena turbina. Ovde se moraju koristiti ili dve jednostepene konvencionalne turbine postavljene jedna iza druge ili samo jedna turbina ali specijalne izvedbe prilagođena za visoke pritiske i koeficijent ekspandiranja veći od 4. U oba slučaja to iziskuje veće troškove u poređenju sa jednom jedinom konvencionalnom jednostepenom turbinom i daje manji opšti stepen korisnosti.
U osnovi povećanje snage izmenjivača toplote i povećanje grejne površine za 28,5% ( kod uređaja urađenog shodno pronalasku) ima za posledicu odgovarajuće povećanje investicionog ulaganja. Ovo povećanje cene može se kompenzovati velikim delom pojednostavljenjem izvedbe cevovoda i izostavljanjem izmenjivača HE3, tako da ukupna cena uređaja u suštini ostaje ista.
Moguće je - kao jedna od varijanti - uklopiti posebne dodatne ventile kao što je takođe prikazano na primeru datom na slici 2.

Claims (14)

1. Postupak za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa, naznačen time, što obuhvata siedeće fazne korake: - potiskivanje putem pumpanja tečnog radnog fluida (13) radi povećanja pritiska i formiranje tečnog radnog fluida sa povišenim pritiskom (14) - zagrevanje i delimično isparavanje tečnog radnog fluida sa povišenim pritiskom (14) pomoću toplote dobijene delimičnom kondenzacijom ekspandiranog radnog fluida (12) i formiranje prvi put delimično uparenog radnog fluida (15) i delimično kondenzovanog ekspandiranog radnog fluida 12a; - dalje isparavanje delimično uparenog radnog fluida (15) sa toplotom koja se dobija od eksternog toplotnog izvora (20) i stvaranje po drugi put delimično uparenog radnog fluida (18); - izdvajanje tečne faze (19) i parne faze (10) iz drugi put delimično uparenog radnog fluida (18); - ekspandiranje parne faze (10) u turbini, čime se njena energija pretvara u koristan rad i na izlazu turbine se formira ekspandirana (rasterećena) parna faza (11); mešanje tečne faze (19) sa ekspandiranom parnom fazom (11) i formiranje ekspandiranog radnog fluida (12); - potpuno kondenzovanje delimično kondenzovanog ekspandiranog radnog fluida (12a) i obrazovanje tečnog radnog fluida (13).
2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što je pritisak parne faze (10) manji od 24 bara.
3. Postupak prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time, Što je pritisak parne faze (10) tri do četiri puta veći od pritiska ekpandirane parne faze (I I).
4. Postupak prema nekom od predhodnih zahteva, naznačen time, što se kao radni fluid upotrebljva mešavina više komponenata.
5. Postupak prema zahtevu 4, naznačen time, što se kao višekomponentna mešavina upotrebljava dvokomponentna mešavina, naročito mešavina amonijak - voda.
6. Postupak prema nekom od predhodnih zahteva, naznačen time, što se kao eksterni izvor toplote (20) upotrebljava geotermalna tečnost, naročito vrela termalna voda.
7. Postupak prema nekom od predhodnih zahteva, naznačen time, što je temperatura eksternog izvora toplote (20) od 100°C do 140°C.
8. Uređaj za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa, podešen za sprovođenje postupka prema predhodnim zahtevima, naznačen time, što sadrži siedeće neophodne elemente: - jednu pumpu (3) za pumpanje tečnog radnog fluida (13) za povećanje pritiska i formiranje tečnog radnog fluida sa povećanim pritiskom (14); - prvi izmenjivač toplote (HE2) za proizvodnju prvog delimično uparenog radnog fluida (15) putem zagrevanja i delimično isparavanje tečnog radnog fluida sa povećanim pritiskom (14) pomoću toplote dobijene kondenzacijom ekspandiranog radnog fluida (12); - drugi izmenjivač toplote (HE4) za proizvodnju drugi put delimično uparenog radnog fluida (18) putem daljeg isparavanja prvi put delimično uparenog radnog fluida (15) pomoću toplote, koja je dobijena i preneta od eksternog izvora toplote (20); separator za razdvajanje tečne faze (19) i parne faze (10) od drugi put delimično uparenog radnog fluida (18); - neki uređaj (2), tačnije turbina, za ekspanziju parne faze (10), pretvaranje njene energije u koristan rad i proizvodnju ekspandirane parne faze (11); - mešač (5) za mešanje tečne faze (19) sa ekspandiranom parnom fazom (11) i formiranje ekspandiranog radnog fluida (12); - treći izmenjivač toplote (HE1) za potpunu kondenzaciju delimično kondenzovanog ekspandiranog radnog fluida (12a) i proizvodnju tečnog radnog fluida (13).
9. Uređaj prema zahtevu 8, naznačen time, što je pritisak parne faze (10) manji od 24 bara.
10. Uređaj prema nekom od zahteva 8 ili 9, naznačen time, što je pritisak parne faze (10) tri do četiri puta veći od pritiska ekpandirane parne faze (11).
11. Uređaj prema nekom od zahteva 8 do 10, naznačen time, što se kao radni fluid upotrebljava mešavina više komponenata.
12. Uređaj prema zahtevu 11, naznačen time, što se kao višekomponentna mešavina upotrebljava dvokomponentna mešavina, posebno mešavina amonijak - voda.
13. Uređaj prema nekom od zahteva 8 do 12, naznačen time, što se kao eksterni izvor toplote (20) koristi nekageotermalna tečnost, posebno vrela termalna voda.
14. Uređaj prema zahtevima od 8 do 13, naznačen time, što je temperatura eksternog izvora toplote (20) od 100°C do 140°C.
RSP-2007/0042A 2004-04-16 2005-04-13 Postupak i instalacija za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa RS50517B (sr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004018627 2004-04-16
PCT/EP2005/051617 WO2005100755A1 (de) 2004-04-16 2005-04-13 Verfahren und vorrichtung zur ausführung eines thermodynamischen kreisprozesses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS50517B true RS50517B (sr) 2010-05-07

Family

ID=34964640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RSP-2007/0042A RS50517B (sr) 2004-04-16 2005-04-13 Postupak i instalacija za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa

Country Status (21)

Country Link
US (1) US8272217B2 (sr)
EP (1) EP1613841B1 (sr)
CN (1) CN1993536B (sr)
AT (1) ATE348946T1 (sr)
AU (1) AU2005233321B2 (sr)
CA (1) CA2562836C (sr)
CY (1) CY1106002T1 (sr)
DE (2) DE502005000242D1 (sr)
DK (1) DK1613841T3 (sr)
ES (1) ES2278377T3 (sr)
HR (1) HRP20070089T3 (sr)
ME (1) ME01101B (sr)
MX (1) MXPA06011948A (sr)
NO (1) NO324542B1 (sr)
NZ (1) NZ550556A (sr)
PL (1) PL1613841T3 (sr)
PT (1) PT1613841E (sr)
RS (1) RS50517B (sr)
RU (2) RU2006140382A (sr)
SI (1) SI1613841T1 (sr)
WO (1) WO2005100755A1 (sr)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479727C2 (ru) * 2007-08-31 2013-04-20 Сименс Акциенгезелльшафт Способ и устройство для преобразования тепловой энергии в механическую энергию
DE102007041457B4 (de) * 2007-08-31 2009-09-10 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung der Wärmeenergie einer Niedertemperatur-Wärmequelle in mechanische Energie
DE102007042541B4 (de) * 2007-09-07 2009-08-13 Gross, Johannes, Dipl.-Ing. Anlage zur Energiegewinnung mittels einer Dampfkrafteinrichtung und Verfahren dazu
DE102008045450B4 (de) * 2008-02-01 2010-08-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines thermodynamischen Kreislaufes sowie thermodynamischer Kreislauf
CN101552488B (zh) * 2008-04-03 2011-01-26 苏庆泉 备用电源系统及其供电方法
WO2009155754A1 (zh) * 2008-06-24 2009-12-30 Guan Li 一种用于微冷凝发电的汽水往复加热、冷却内循环泵系给水装置
DK2138678T3 (en) * 2008-06-25 2016-04-18 Siemens Ag Energy storage system and method for the storage and supply of energy
ITMI20090039A1 (it) * 2009-01-19 2010-07-20 Franco Finocchiaro Procedimento e sistema per la generazione di energia utilizzante sorgenti di calore liquide e o gassose a bordo di unita navali
DE102009034580A1 (de) 2009-07-24 2011-02-03 Mtu Onsite Energy Gmbh Einrichtung zur Bereitstellung von Energie
US20110100009A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Nuovo Pignone S.P.A. Heat Exchanger for Direct Evaporation in Organic Rankine Cycle Systems and Method
US8418466B1 (en) * 2009-12-23 2013-04-16 David Hardgrave Thermodynamic amplifier cycle system and method
US20120006024A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Energent Corporation Multi-component two-phase power cycle
US9638175B2 (en) * 2012-10-18 2017-05-02 Alexander I. Kalina Power systems utilizing two or more heat source streams and methods for making and using same
DE102013227061A1 (de) * 2013-12-23 2015-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Abtrennung von Wasser aus einem Wasser enthaltenden Fluidgemisch
CN104454053A (zh) * 2014-11-28 2015-03-25 天津大学 一种高效的氨水发电系统
CN104929708B (zh) * 2015-06-24 2016-09-21 张高佐 一种利用混合组分工质的低温热源热电转换系统及方法
US9745871B2 (en) * 2015-08-24 2017-08-29 Saudi Arabian Oil Company Kalina cycle based conversion of gas processing plant waste heat into power
US9816401B2 (en) 2015-08-24 2017-11-14 Saudi Arabian Oil Company Modified Goswami cycle based conversion of gas processing plant waste heat into power and cooling
CN105888757B (zh) * 2016-06-23 2017-04-12 中国石油大学(华东) 一种闭式循环发电装置
DE102017125355B3 (de) * 2017-10-29 2019-01-10 Carmen Lindner Verfahren und Anordnung zur Umwandlung von Wärme in kinetische Energie
SE541522C2 (en) * 2018-02-05 2019-10-29 Climeon Ab System and method for waste heat recovery in steel production facilities
BE1026296B9 (nl) * 2018-05-23 2020-02-24 Bart Gios Absorptiesysteem met gesloten cyclus en werkwijze voor het afkoelen en genereren van stroom
CN109139160A (zh) * 2018-09-17 2019-01-04 上海柯来浦能源科技有限公司 一种氢气混合工质发电系统
GB2581770B (en) * 2019-01-14 2023-01-18 Gas Expansion Motors Ltd Engine
DE102019207957A1 (de) 2019-05-29 2020-12-03 Thyssenkrupp Ag Vorrichtung und Verfahren zur Nutzung von Niedertemperaturwärme durch Auskoppeln der Niedertemperaturwärme aus Prozessgas sowie Verwendung
US11493029B2 (en) 2021-04-02 2022-11-08 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US11480074B1 (en) 2021-04-02 2022-10-25 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods utilizing gas temperature as a power source
US11421663B1 (en) 2021-04-02 2022-08-23 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power in an organic Rankine cycle operation
US11255315B1 (en) 2021-04-02 2022-02-22 Ice Thermal Harvesting, Llc Controller for controlling generation of geothermal power in an organic Rankine cycle operation during hydrocarbon production
US11486370B2 (en) 2021-04-02 2022-11-01 Ice Thermal Harvesting, Llc Modular mobile heat generation unit for generation of geothermal power in organic Rankine cycle operations
US11293414B1 (en) 2021-04-02 2022-04-05 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power in an organic rankine cycle operation
US11359576B1 (en) 2021-04-02 2022-06-14 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods utilizing gas temperature as a power source
US11592009B2 (en) 2021-04-02 2023-02-28 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US11644015B2 (en) 2021-04-02 2023-05-09 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US12312981B2 (en) 2021-04-02 2025-05-27 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods utilizing gas temperature as a power source
HUP2200394A1 (hu) 2022-10-04 2024-04-28 Balazs Szabo Hõerõmû
US12534990B2 (en) 2022-12-29 2026-01-27 Ice Thermal Harvesting, Llc Power generation assemblies for hydraulic fracturing systems and methods
US12180861B1 (en) 2022-12-30 2024-12-31 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods to utilize heat carriers in conversion of thermal energy

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU375452A1 (ru) 1971-04-21 1973-03-23 Геотермальная энергетнческая установка
JPH0794815B2 (ja) * 1993-09-22 1995-10-11 佐賀大学長 温度差発電装置
US5440882A (en) 1993-11-03 1995-08-15 Exergy, Inc. Method and apparatus for converting heat from geothermal liquid and geothermal steam to electric power
JP3011669B2 (ja) 1997-01-21 2000-02-21 株式会社東芝 混合媒体サイクル発電システム
US5953918A (en) * 1998-02-05 1999-09-21 Exergy, Inc. Method and apparatus of converting heat to useful energy
JP3091860B1 (ja) * 1999-05-31 2000-09-25 春男 上原 吸収器
US6829895B2 (en) * 2002-09-12 2004-12-14 Kalex, Llc Geothermal system
US6820421B2 (en) 2002-09-23 2004-11-23 Kalex, Llc Low temperature geothermal system

Also Published As

Publication number Publication date
ES2278377T3 (es) 2007-08-01
US8272217B2 (en) 2012-09-25
DE502005000242D1 (de) 2007-02-01
CA2562836C (en) 2010-03-23
NZ550556A (en) 2011-01-28
PT1613841E (pt) 2007-02-28
HRP20070089T3 (en) 2007-05-31
PL1613841T3 (pl) 2007-05-31
EP1613841A1 (de) 2006-01-11
CN1993536A (zh) 2007-07-04
ATE348946T1 (de) 2007-01-15
WO2005100755A1 (de) 2005-10-27
SI1613841T1 (sl) 2007-06-30
MXPA06011948A (es) 2007-01-16
CA2562836A1 (en) 2005-10-27
NO20065267L (no) 2006-11-16
DE102005017183A1 (de) 2005-12-01
AU2005233321A1 (en) 2005-10-27
NO324542B1 (no) 2007-11-19
US20070022753A1 (en) 2007-02-01
RU2006140382A (ru) 2008-05-27
DK1613841T3 (da) 2007-04-30
CN1993536B (zh) 2011-09-14
ME01101B (me) 2013-03-20
CY1106002T1 (el) 2011-04-06
EP1613841B1 (de) 2006-12-20
RU95358U1 (ru) 2010-06-27
AU2005233321B2 (en) 2009-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RS50517B (sr) Postupak i instalacija za izvođenje termodinamičkog kružnog procesa
CA2713799C (en) Method for operating a thermodynamic circuit, as well as a thermodynamic circuit
JP4388067B2 (ja) 熱力学サイクルの実施方法と装置
Srivastava et al. Techno-economic and 4E comparisons of various thermodynamic power cycles for low-medium grade heat recovery
RU2552481C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2560503C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
Aboelwafa et al. Organic Rankine cycle and steam Rankine cycle for waste heat recovery in a cement plant in Egypt: a comparative case study
RU2562736C1 (ru) Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией
RU2560502C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2560505C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2562745C1 (ru) Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией
RU2560500C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2560514C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2564748C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2560504C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2564470C2 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2562506C2 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2560605C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2568348C2 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2569292C1 (ru) Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией
RU140399U1 (ru) Тепловая электрическая станция
RU2560498C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2560499C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2560496C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU140382U1 (ru) Тепловая электрическая станция