FI114560B - Menetelmä suljetun höyryvoimalaprosessin hyötysuhteen parantamiseksi - Google Patents
Menetelmä suljetun höyryvoimalaprosessin hyötysuhteen parantamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI114560B FI114560B FI20035167A FI20035167A FI114560B FI 114560 B FI114560 B FI 114560B FI 20035167 A FI20035167 A FI 20035167A FI 20035167 A FI20035167 A FI 20035167A FI 114560 B FI114560 B FI 114560B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- flow
- water
- condensation
- additive
- meadow
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 114
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims description 28
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 title claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 106
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 15
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 12
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 abstract 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 7
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005184 irreversible process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002835 noble gases Chemical class 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- 238000004326 stimulated echo acquisition mode for imaging Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/26—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means being integral with the element
-
- 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
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
- F28B1/02—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using water or other liquid as the cooling medium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Geometry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
1 1 4560
MENETELMÄ SULJETUN HÖYRYVOIMALAPRO SE S S IN HYÖTYSUHTEEN PARANTAMISEKSI
Keksinnön kohteena on menetelmä suljetun höyryvoimalaprosessin 5 hyötysuhteen parantamiseksi, jossa menetelmässä: prosessiin kuuluu puhdasta vesihöyryä käyttävä, korkeapaineinen tulistusprosessi ja jonka vesihöyry lauhdutetaan paineessa, joka on olennaisesti alhaisempi kuin ilmakehän paine, ja ίο - vesihöyryvirtauksesta ja prosessissa kaasumaisena säilyvän lisäaineen virtauksesta synnytetään sekoitus- ja tulistus-prosesseilla korkeaan lämpötilaan tulistettu seosvirtaus, ja sanottu seosvirtaus paisutetaan mekaanista energiaa tuot- 15 tavassa paisutusprosessissa, ja valtaosa sanotusta paisutusprosessista poistuvan seosvir-tauksen vesihöyrystä lauhdutetaan lauhdutusprosessissa, ja sanotusta lauhdutusprosessista poistuva lauhde ja lisäaine kierrätetään sanotussa suljetussa höyryvoimalaprosessissa.
20 Höyryvoimaloissa käytetty Rankine-kierto lähtee ylikriittisestä paineesta n. 580° lämpötilassa. Lauhduttamalla höyry n. 30° :ssa lämpöenergia voidaan hyödyntää tehokkaasti näiden lämpötilojen välisellä alueella. Kun polttoprosessissa vapautuva lämpö 25 on käytettävissä huomattavasti korkeammassa lämpötilassa, suuri osa tästä energiasta jää muuntamatta mekaaniseksi työksi. Tähän epäkohtaan kiinnitetään entistä enemmän huomiota nyt, kun lämpövoimaloiden hiilidioksidipäästöjä pyritään vähentämään.
30 Suosittu ratkaisu on Rankine-kierron lämpötila-alueen yläpuolel-‘•y’ le sijoitettu "topping"-kierto eli huippu-kierto, joka luovuttaa | jätelämpönsä Rankine-kiertoon. Yleisesti käytetyissä kombivoima- : : loissa tämä huippukierto on avoin kaasuturbiinikierto. Tällaista prosessia kuvataan mm. julkaisussa US-6338241.
* ·
Julkaisussa DE-3605466 avoin kaasuturbiinikierto korvataan suljetulla prosessilla, jossa käytetään inerttiä kaasua, kuten 35 2 114560 typpeä tai hiilidioksidia, edullisesti kuitenkin jalokaasua kuten xenonia. Tämä kaasu kuumennetaan epäsuorasti, paisutetaan ja sen jätelämpö siirretään lämmönvaihtimessa toiseen kiertoon, jossa käytetään vettä tai muuta väliainetta.
5 K. Weinzierlin artikkelissa (K. Weinzierl, New Concepts for Coal-Fired Power Stations, VGB Conference "Power Plant Engineering 2000", German Federal Ministry of Economy) esitetään prosessi, jonka suljetussa huippukierrossa käytetään kaliumit) höyryä lämpötilavälillä 820° C - 520° C .
Useissa ratkaisuissa käytetään huippukierrossa kahden eri väliaineen seosta. Esimerkkinä tästä on STIG (Steam Injection Gas Turbine) -prosessi, jossa avoimessa kierrossa toimivan kaasuturbiinin tulovirtaukseen lisätään höyryä. Tätä prosessia kuvataan mm. julkaisussa US-6446440.
Tällaiseen seosväliainetta käyttävään avokiertoprosessiin voidaan liittää lauhdutin, kuten julkaisussa US-2832194 kuvataan. Siinä korkeapainehöyryturbiinin menovirtaus johdetaan polttokammioon, johon syötetään myös ilmaa ja polttoainetta. Syntyvä höyryn ja palokaasujen seos virtaa matalapaineturbiinin kautta lauhduttimeen, joka on varustettu laitteilla tiivistymät-tömien kaasujen poistamiseksi.
Julkaisun US-4841721 prosessissa lähes kriittisessä tilassa olevaa 245 bar/3710 vettä syötetään painepolttoprosessiin, josta syntyvä palokaasujen ja höyryn seos paisutetaan korkea- ja " matalapaineturbiineissa. Jälkimmäisen menovirtauksen vesihöyry lauhdutetaan lähellä normaalipainetta toimivassa lauhduttimessa, : : : jossa lauhtumislämpö siirretään Freon-ll:a käyttävään apukier- toon.
• I » I · (ti>. Tässä prosessissa avokierroksi muunnettu höyrykierto toimii * · huippukiertona, jonka jätelämpö siirretään muuta väliainetta käyttävään apukiertoon. Kun veden höyrynpaine 24°:ssa on 30 mbar 3 114560 ja höyryn tiheys vain 0,02 kg/m3 , puhdasta höyrykiertoa ei voida ulottaa olennaisesti 25° :n alapuolelle, vaikka käytettävissä olisi kylmää jäähdytysvettä. Käyttämällä apukierrossa väliainetta, jonka höyrynpaine on korkeampi kuin veden, apukier-to voidaan ulottaa tämän rajan alapuolelle, jolloin koko prosessin hyötysuhde paranee jonkin verran. Tämä on edullista alhaisessa lämpötilassa saatua lämpöä hyödynnettäessä, kuten julkaisun US-5440882 "Kalinaprosessissa", jossa hyödynnetään geotermistä lämpöä. Apukierron väliaineena käytetään tässä kahden komponentin, kuten veden ja ammoniakin, seosta. Julkaisu US-6347520 kuvaa analogista prosessia kaasuturbiinin jätelämmön hyödyntämiseksi.
Tässä yhteydessä on vielä mainittava julkaisun DE-19750589 kahdesta kierrosta koostuva prosessi. Siinä ulkopuolista lämpöä tuodaan ensimmäiseen kiertoon, jossa väliaine höyrystetään ja lauhdutetaan ja jonka jätelämpö siirretään toiseen kiertoon. Toinen kierto on kaasukierto, jonka jätelämpö palautetaan ensimmäiseen kiertoon. Julkaisussa väitetään, että esitetty prosessi voi periaatteessa muuntaa lämpöenergiaa mekaaniseksi työksi luovuttamatta jätelämpöä ympäristöön.
< · ·
Useat tässä kuvatut ratkaisut tarjoavat mahdollisuuksia hyvän , , hyötysuhteen saavuttamiseksi, mutta niiden varjopuolena on kahden kiertoprosessin monimutkaisuus ja kalleus sekä suurta • lämpövuota kiertoprosessista toiseen siirrettäessä tapahtuva entropian kasvu. Monissa ratkaisuissa käytetään lisäksi eksoottisia, myrkyllisiä tai hyvin reaktiivisia tai kalliita väliai- ···· neita. Ainoat yleiseen käyttöön päässeet tämän ryhmän ratkaisut, « * * '···’ avointa kaasuturbiinikiertoa käyttävät kombivoimalat, vaativat : kalliita lisätoimenpiteitä kiinteitä polttoaineita käytettäessä.
* · i · ;·| Tämän keksinnön kannalta mielenkiintoisia ovat ratkaisut, joissa ^ . ei käytetä apukiertoa, vaan pääkiertoa modifioidaan lisäaineel- * · la. Julkaisu US-4838027 kuvaa suljettua prosessia, jonka väliaineena on veden ja vettä vaikeammin haihtuvan lisäaineen seos.
1 1 4560 4
Molemmista aineosista koostuva höyry läpikäy ensimmäisen paisun-taprosessin ja se johdetaan sitten lämmönvaihtimeen, jossa ainakin osa lisäaineesta lauhtuu muodostaen ensimmäisen lauh-teen. Toinen lauhde muodostetaan alemmassa lämpötilassa ja molemmat lauhteet lämmitetään lämmönvaihtimessa. Näin voidaan periaatteessa saavuttaa parempi termodynaaminen hyötysuhde kuin puhdasta vettä käyttävässä Rankine-prosessissa, sillä lisäaineen höyrystymislämpö voidaan tuoda prosessiin korkeammassa lämpötilassa kuin veden höyrystymislämpö. Sovellusesimerkeissä käytetty maksimilämpötila on kuitenkin vain 380° tai 400° C, eikä patenttivaatimuksissa tai muualla julkaisussa huomioida mahdollisuutta ulottaa prosessi korkeampiin lämpötiloihin kuin mitä tunnetussa höyrytekniikassa käytetään.
Samanlainen, mutta korkeampiin lämpötiloihin sijoitettu ratkaisu kuvataan patenttijulkaisussa US A 4196594. Siinä voimalaproses-sin väliaineena käytetään jalokaasua, kuten heliumia tai argonia, johon lisätään höyryä, esim. vesihöyryä tai sinkki- tai kadmiumhöyryä, jonka polytrooppiindeksi (CP/Cv ) on alempi kuin varsinaisen väliaineen. Seoksen paisuessa voimakoneessa tämä höyry lauhtuu ja osa seoksen kaasukomponenttiin siirtyvästä lauhtumislämmöstä voidaan muuntaa mekaaniseksi työksi. Analoginen prosessi on esitetty aiemmin julkaisussa US 4106294, ja samantyyppisiä ratkaisuja esitetään mm. julkaisuissa US 4387576, : US 5038567 ja US 5754613.
Näissä ratkaisuissa on oleellista, että yksi väliaineen aineosa käy läpi energiaa vapauttavan faasimuutoksen paisuntaprosessin > ·. · aikana. Tällainen paisuntaprosessi on vesi-injektiolla varuste-tun ahdinprosessin käänteisprosessi. Kyseisessä ahdinprosessissa • ahtimen imuvirtaukseen lisätään vettä, joka höyrystyy sitoen lämpöä, jolloin prosessi on lähes isoterminen eli sen tehollinen polytrooppiindeksi on lähellä arvoa 1. Tällöin ahtimen tehontarve annetulla painesuhteella vähenee normaaliin, lähes isentroop- » · piseen ahdinprosessiin verrattuna. Vastaavasti em. julkaisuissa kuvatuissa paisuntaprosesseissa väliaineeseen lisätty apuaineen 5 114560 höyry lauhtuu pienentäen väliaineen tehollista polytrooppi-indeksiä. Tällainen prosessi tuottaa annetulla painesuhteella vähemmän mekaanista energiaa kuin normaali, lähes isentrooppinen paisuntaprosessi. Tässä keksinnössä ei tällaista paisuntaproses-sia käytetä.
Julkaisu US-5444981 kuvaa suljettua höyrykiertoa, johon lisätään kaasumaista "katalysaattoria", jonka "molekyylipaino ei ole korkeampi kuin väliaineen likimääräinen molekyylipaino", annetuissa esimerkeissä vetyä tai heliumia. Vesihöyryn ominaisuudet poikkeavat ideaalikaasun ominaisuuksista lähellä veden kriittistä pistettä, ja tällaista lisäainetta sisältävä höyry poikkeaa kyseisissä oloissa vähemmän ideaalikaasusta kuin puhdas vesihöyry. Tämä mahdollistaa periaatteessa korkeamman termodynaamisen hyötysuhteen saavuttamisen, mutta tällainen "katalysaattori" pienentää edelleen väliaineen moolimassaa ja käytännössä estää edes normaalien tulistuslämpötilojen käytön turbiiniprosessissa. Vedyn lisääminen höyrykiertoon synnyttää räjähdysvaaran ja aiheuttaa materiaaliongelmia, ja jalokaasuja käytettäessä niiden hävikki taas aiheuttaa suuria kustannuksia.
i ·
Kun normaali Rankine-kierto tarjoaa mahdollisuuden lämmön poistamiseen kierrosta lähes ideaalisissa oloissa, näillä menetelmillä voidaan merkittävästi parantaa prosessin termo-dynaamista hyötysuhdetta vain siinä tapauksessa, että ne mahdol-listavat lämmön tuonnin prosessiin korkeammassa lämpötilassa kuin normaalissa Rankine-kierrossa. Tämä on teoriassa mahdollista julkaisun US A 4196594 prosessissa, jos väliaineena käytetään ·;;; jalokaasua ja lisäaineena kadmium- tai sinkkihöyryä. Prosessia » · voidaan verrata edellä kuvattuun K. Weinzierlin kaskaadiproses- • » j : : siin, mutta se kärsii vielä suuremmista teknisistä vaikeuksista, : : kun myrkyllinen sinkki- tai kadmiumhöyry lauhtuu paisuntaproses- sissa.
Edellä todettiin, että kiinteiden polttoaineiden käyttö kaasu-turbiineissa vaatii erikoistoimenpiteitä. Esimerkkinä niistä on 6 114560 US-6148602:n kaasuturbiiniprosessi, jonka väliaineena on vesihöyryn ja hiilidioksidin seos. Siinä ilmasta erotetaan happi, josta osa käytetään kaasun tuottamiseen kiinteästä polttoaineesta. Kaasu syötetään ylipaineessa toimivaan polttimeen, johon myös johdetaan happea ja vettä ja syntyvä hiilidioksidin ja vesihöyryn seos paisutetaan kaasuturbiinissa.
Julkaisussa US-4498289 kuvataan toinen happipolttoa käyttävä kaasuturbiiniprosessi. Siinä nestemäinen tai kaasumainen polttoaine, happi ja hiilidioksidi syötetään n. 3000 psi:n (204 barin) paineessa ensimmäiseen polttimeen, josta palokaasut virtaavat ensimmäisen turbiinin kautta toiseen polttimeen. Happea ja polttoainetta lisätään ja syntyvät palokaasut virtaavat lämmönvaihtimen kautta huomattavan korkeassa paineessa, 294 psi (20 bar) toimivaan lauhduttimeen. Lauhduttimesta poistuva C02 ahdetaan 3000 psi:hin ja palautetaan ensimmäiseen polttimeen.
Kahdessa viimeksi mainitussa prosessissa käytetään väliaineena C02 :n ja vesihöyryn seosta, mutta ne kärsivät kaasutur-biinikierron luonteesta johtuvista rajoituksista. Tärkein niistä on, että vaikka prosessien huippulämpötila on korkea, niiden termodynaaminen hyötysuhde jää alhaiseksi Brayton-kierrolle omi-naisten alhaisten painesuhteiden ansiosta. Painesuhde on tyypillisesti luokkaa 10...24:1, joten esim. välillä 400...1000° ;;* · tuotu lämpö joudutaan poistamaan kierrosta n. 400° :ssa, josta * seuraa vain 31 %:n termodynaaminen hyötysuhde. Kun lämpöenergia ’···’ tuodaan systeemiin sen sisäisessä polttoprosessissa, kiinteiden polttoaineiden käyttö vaatii erikoisjärjestelyjä kuten happi- ···: polttoa huolimatta happitehtaan kustannuksista ja sen suuresta • · ’···’ energian kulutuksesta.
• · · Höyrykierto tarjoaa mahdollisuuden suuremman painesuhteen käyttöön, mutta kierron huippulämpötilan olennaisen korottamisen ] . estää se, että äänen nopeus höyryssä tulee liian suureksi.
Tehokkaissa höyry- ja kaasuturbiineissa turbiinin siivistön kehänopeus on lähellä äänen nopeutta väliaineessa, ja höyryn 7 114560 tulistuslämpötilan noustessa yli n. 600° :n tarvittavia ke-hänopeuksia ei voida saavuttaa tunnetussa turbiinitekniikassa. Höyrykierrossa käytettävät ylikriittiset paineet asettavat lisäksi tulistimille niin suuria lujuusvaatimuksia, ettei tulistuslämpötiloja voida olennaisesti korottaa kierron kor-keapaineosassa nykyisiä materiaaleja käyttäen.
Tämän keksinnön tarkoituksena on välttää edellä mainitut tunnetun tekniikan ongelmat. Keksinnön tunnusmerkilliset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa. Keksinnön mukaan hyödynnetään suljettua, rinnakkaiskierrolla varustettua Rankine-kiertoa käyttävää voimalaprosessia, jossa äänen nopeutta väliaineessa alennetaan sekoittamalla höyryyn lisäainetta, edullisesti hiilidioksidia. Hiilidioksidin ja muiden kaksi- tai useampiato-misten kaasujen edullisuus johtuu siitä, että niiden pyörimis-ja värähtelyvapausasteet heräävät korkeissa lämpötiloissa, jolloin kyseisten kaasujen ominaislämpö kasvaa. Käyttämällä tällaista seosta voidaan kierron keskipainevaiheen tulistusläm-pötilaa olennaisesti korottaa normaalissa Rankine-kierrossa käytetyistä arvoista. Tämän seurauksena matalapaineturbiinin menovirtauksen lämpötila nousee vastaavasti, ja prosessin
t · I
termodynaamisen hyötysuhteen huononeminen estetään siirtämällä tämä lämpö prosessin syöttöveteen. Valitsemalla höyryn ja lisäaineen seossuhde niin, että sanotun menovirtauksen lämpöka- ; ' · pasiteettivirtaus on lähes sama kuin siitä syntyvän lauhde- · » * • _;* vesivirtauksen, tämä esilämmitys on termodynaamisesti edullisem- ··’ paa kuin tunnetussa tekniikassa käytetty syöttöveden esilämmitys turbiinien väliottohöyryllä. Tämä lämmönsiirto voidaan myös ·- rajoittaa vain osaan sanottua menovirtausta tai osaan sanottua ’...· lauhdevesivirtausta, jolloin seossuhdetta voidaan käyttää • :*; vapausasteena koko voimalan hyötysuhdetta optimoitaessa. Tämä on I I · · edullista sovelluksissa, joissa tuotetaan sähköenergian lisäksi • I » lämpöenergiaa.
* * Tämän keksinnön prosessi poikkeaa normaalista Rankine-prosessis-ta edelleen siten, että väliaineen höyrykomponentti lauhdutetaan c 114560
O
lähes palautuvasti lauhdutuskolonnissa, jossa kaasumainen lisäaine ylläpitää vakiopainetta ja jossa eri korkeuksilla olevien lauhdeveden ja väliaineen virtauksien sekoittuminen estetään käyttämällä tehokasta, riittävän korkeata kolonniraken-netta.
Sovellusesimerkissä 1 seosvirtauksen moolisuhde on 1:1 ja lauhdutus tapahtuu 0,2 barin paineessa siten, että vesihöyryn osapaine alenee 0,1 barista 0,017 bariin ja lämpötila vastaavasti 48° :sta 15° :een. Vaikka lauhtumisen keskilämpötila on tässä n. 33° , lauhdevesi saadaan lähes 48° :n lämpötilassa.
Kuten sovellusesimerkissä 2 kuvataan, tätä "liukuvaa" lauhdutus-prosessia käyttäen voidaan lämpöenergiaa tuottaa esim. kaukoläm-mitystarpeisiin termodynaamisesti edullisemmin kuin normaalin Rankine-prosessin vakiolämpötilassa lauhtuvalla väliotto- tai vastapainehöyryllä.
Jos käytettävissä on hyvin kylmää jäähdytysvettä, prosessin hyötysuhdetta voidaan parantaa usealla prosenttiyksiköllä alentamalla lauhdutuspaine esim. 0,07 bariin. Moolisuhteella 1:1 lauhtuminen alkaa silloin 27° :ssa ja puolet vesihöyrystä lauhtuu 15,5° :een mennessä. Näin päästään alempiin lauhdutuslämpö-tiloihin kuin normaalissa Rankine-kierrossa samalla kun välty-*' * tään ongelmista, jotka aiheutuisivat höyryn alhaisesta tiheydes- • >' tä alhaisissa lämpötiloissa.
Väliaineen suuremman tiheyden ja sen korkean tulistuslämpötilan ansiosta keskipainevaiheessa voidaan edullisesti käyttää kaasu-turbiinia. Korkeassa lämpötilassa toimivien tulistimien materi- • aalina tulevat kysymykseen mm. Fe/Cr- ja Ni/Cr- seosteet, joiden ylin käyttölämpötila hapettavassa ympäristössä on 1100° - 1200° C.
Tämän keksinnön sovelluksia kuvataan alempana viitaten oheisiin kuviin: 114560 9
Kuva la esittää sovellusesimerkin 1 voimalaprosessia kaaviol-lisesti,
Kuva Ib esittää erästä lämmönvaihtimissa ja lauhduttimissa käytettyä kaksoiskolonnirakennetta.
Kuva le esittää erään toisen kaksoiskolonnirakenteen yksityiskohtia,
Kuva 2a esittää sovellusesimerkin 1 prosessin höyrykomponentin T, s -kaaviota,
Kuva 2b esittää sovellusesimerkin 1 prosessin hiilidioksidi-komponentin T, s -kaaviota,
Kuva 3 esittää sovellusesimerkin 2 CHP -voimalaprosessia, Kuva 4 esittää sovellusesimerkin 3 voimalaprosessia, jossa on kaksi seoksen tulistusvaihetta,
Kuva 5 esittää sovellusesimerkin 4 laivakoneistoprosessia. Sovellusesimerkki 1
Kuva la esittää prosessia kaaviollisesti. Korkeapaineturbiinin 2 menovirtaukseen sekoitetaan pisteessä D C02 -virtaus ja seos-virtaus välitulistetaan tulistimessa 3. Siitä seosvirtaus t · johdetaan keskipaineturbiiniin 4, matalapaineturbiiniin 5 ja lämmönsiirtimen 6 kautta lauhduttimeen 7. Lauhduttimesta poistu-: va C02 johdetaan matalapaineahtimeen 8 ja sitten jäähdyttimeen 9, jossa enin osa sen vesihöyrystä lauhtuu, ja ahtimen 10 kautta » 9 • t ,··, takaisin sekoituspisteeseen D. Lauhdutuskolonnista 7 ja jäähdyt- • · timestä 9 poistuva lauhdevesi paineistetaan ja esilämmitetään lämmönsiirtimessä 6, josta poistuva syöttövesi johdetaan höyrystys- ja tulistusputkistoon 1 ja siitä korkeapainetur- » · biiniin 2.
Lauhdutuskolonnissa 7 lauhtumislämpö on siirrettävä jäähdytysve-·;··: teen samalla kun lauhdutusprosessin sisäinen aineen- ja lämmön- vaihto neste- ja kaasufaasin välillä on pidettävä lähellä termodynaamista tasapainoa. Tässä esimerkissä käytetään ei-julkisessa suomalaisessa patenttihakemuksessa Nro 20025057 ,0 1 14560 kuvattua rakennetta (kuva Ib). Jäähdytysvesi tuodaan kolonniin 7 yhteestä 21 ja se poistuu kolonnista yhteestä 22. Vesi virtaa alaspäin putkissa 10 samalla kun rakenteet 11 ohjaavat vesivir-tauksen ruuviviivan muotoisille radoille.
Vesihöyryn ja C02:n seos tuodaan kolonniin yhteestä 23 ja se virtaa ylöspäin putkien 10 välitilassa 12 . C02 poistuu yhteestä 24 ja lauhdevesi yhteestä 25. Tilaan 12 on sijoitettu säännölliseen järjestykseen levyn tai muun muodon omaavia rakenteita 13 ohjaamaan kaasun ja nesteen virtausta. Kyseiset rakenteet muodostavat säännöllisen, kolmiulotteisen labyrintin, jossa alhaisessa paineessa oleva kaasu- ja höyryfaasi virtaa ylöspäin ja siitä syntyvä lauhdevesi virtaa alaspäin. Kolonnin lämmön-siirtopintaa voidaan lisätä käyttämällä onttoja rakenteita 14, joiden sisätila on yhteydessä sanottujen putkien 10 sisätilan kanssa (kuva le).
Yllä kuvatussa labyrintissa voidaan näille virtauksille varata riittävä poikkipinta samalla kun vastakkaisiin suuntiin virtaa-vat faasit ovat hyvässä lämmönsiirtoyhteydessä keskenään ja . putkissa 10 virtaavan jäähdytysveden kanssa. Tämä mahdollistaa vesihöyryn lähes palautuvan lauhtumisen keskimääräisessä lämpö-tilassa, joka on lähellä tunnetussa tekniikassa käytettyjä : lauhduttimen lämpötiloja. Samanlaisia rakenteita käytetään - .* lämmönsiirtimessä 6, jossa matalapaineturbiinista 5 poistuva vesihöyryn ja C02:n seos virtaa putkien 10 välitilassa 12, ja putkien 10 sisällä virtaa esilämmitettävä syöttövesi.
* » · '!!) Vesihöyry- ja hiilidioksidivirtauksien sekoittuminen on palautu- maton prosessi, jossa kunkin komponentin entropia sen kilomoolia * kohti kasvaa arvolla SSEK = - R In x, jossa x on sekoituksen ·...· "painesuhde" eli kyseisen komponentin mooliosuus seoksessa.
·;·· Tässä esimerkissä kummankin komponentin mooliosuus on 0,5, jolloin SSEK = 0,693 R = 5,76 kJ/K seoksen kilomoolia kohti.
114560 π
Kun sekoitusprosessin komponentit käyttäytyvät lähes ideaali-kaasujen tavoin, sekoitus on lähes isoterminen ja se tapahtuu tässä esimerkissä 300° :ssa.
Tämän sovellusesimerkin höyrykomponentin T, s -kaavio on esitetty kuvassa 2a Osa A-B vastaa 240 barin syöttöveden esilämmitystä lämmönsiirtimessä 6 290° : een ja osa B-C sen höyrystystä ja tulistusta 575° :een. Osa C-D vastaa sen paisuntaa kor-keapaineturbiinissa 2, josta se poistuu 30 barin paineessa 300° :ssa. Pisteessä D siihen sekoitetaan C02 -virtaus, joka on myös 30 barissa 300° :ssa. Sekoitus on esitetty isotermisenä prosessina D-E, jossa höyryn 30 barin paine alenee sen 15 barin osapaineeksi seoksessa.
Höyrykomponentin tulistusta tulistimessa 3 850° C :een kuvaa osa E-F ja sen paisuntaa keski- ja matalapaineturbiineissa osa F-G. Höyrykomponentti poistuu 0,1 barissa 300°:ssa ja se jäähdytetään lämmönsiirtimessä 6 48° :een (osa G - H) . Se siirtyy sitten lauhdutuskolonniin 7 lähes kyllästystilassa ja lauhtuu kolonnissa lämpötilavälillä 45° - 15° (osa H - A) siten, että : , puolet siitä lauhtuu lämpötilan laskiessa 33° :een, jossa veden , höyrynpaine on 0,05 bar.
; Prosessin C02 -komponentin T, s-kaavio on esitetty kuvassa 2b, ! V jossa osa A'- B' vastaa lauhdutuskolonnista 7 0,2 barin painees- * » ’ sa 15°:ssa poistuvan C02 :n ahtamista 1,5 barin paineeseen • * matalapaineahtimessa 8. Ahtimeen suihkutetaan niin paljon vettä , (ei esitetty), että siitä poistuva C02 on vesihöyryllä kylläs- » · ’i;; tynyt 55°:ssa. Osa B'~ C' vastaa tämän vesihöyryn lauhduttamista » · ’;· jäähdyttimessä 9 ja osa C'- D' vastaa C02 : n ahtamista 30 * i · V : bariin ahtimessa 10. Ahtimesta 300°:ssa poistuvan C02 :n sekoitus höyrykomponentti in pisteessä D esitetään osana D'- E' ja sen tulistus 850° C: een osana E'- F'. Sen paisumista keski-ja matalapaineturbiineissa ja esittää osa F'-G' ja sen jäähtymistä lämmönsiirtimessä 6 48° reen osa G'- H'. C02 :n lämpötila 114560 12 alenee lauhdutuskolonnissa 7 15° :een samalla kun sen osapaine kasvaa 0,2 bariin (osa H'-A').
Sovellusesimerkki 2
Kuvassa 3 on CHP -voimala, jossa on ainoastaan keskipaineturbii-ni ja jossa lauhdutin toimii säädettävässä paineessa esim. alueella 0,5 - 2 bar. Voimalan toiminta voidaan optimoida halutulle sähkö- ja lämpöteholle muuttamalla lauhdutuspainetta ja C02 :n ja vesihöyryn seoksen moolisuhdetta. Kun vesihöyryn osapaine muuttuu lauhtumisprosessin kestäessä, lauhtumislämpö vapautuu tässä ja muissa tämän keksinnön sovelluksissa olennaisella lämpötila-alueella, joten se voidaan hyödyntää esim. kaukolämmön tuotannossa paremmalla termodynaamisella hyötysuhteella kuin vakiolämpötilassa lauhtuvan vastapainehöyryn lauhtumislämpö .
Turbiinin 4 pyörimisnopeus optimoidaan prosessimuuttujien mukaan ja generaattorin 31 tuottama sähköteho siirretään verkkoon : . taajuusmuuttajalla 32. Kun C02 saadaan lauhduttimesta verra- , ,·. ten korkeassa paineessa, sen ahtaminen vaatii vähemmän tehoa eikä ahtimessa 10 tarvita vesi-injektiota.
Tässä, kuten muissakin tämän keksinnön sovelluksissa, on mahdol- > t lista vähentää annetulla teholla syntyvää savukaasuvirtausta » · * · käyttämällä polttoprosessissa happea tai hapella rikastettua , ilmaa, edullisesti patenttijulkaisussa W0 03/038359 kuvatulla • * * » I," menetelmällä. Tämä pienentää savukaasun lämpösisällön hyödyntä- • · • · misen ja siinä olevien päästöjen poistamisen vaatimaa laitteis-*.· ’ toa ja kustannuksia. C02 voidaan myös poistaa savukaasusta
·...’· taloudellisemmin, edullisesti käyttämällä patenttijulkaisussa WO
03/035221 kuvattua prosessia.
114560 13
Sovellusesimerkki 3
Kuvassa 4 esitetyssä esimerkissä vesihöyryn ja lisäaineen seos läpikäy kaksi tulistus- ja paisutusproses-sia. Korkeapainetur-biinista 2 25 bar /375° :ssa poistuvaan höyryyn sekoitetaan pisteessä D C02 -virtaus ja seos tulistetaan 750° :een. Seos poistuu keskipaineturbiinista 4 2,5 bar/3750 :ssä, tulistetaan 750° : een ja paisutetaan matalapaineturbiinissa 5 0,25 bar/3750 teen. Matalapaineturbiinista 5 poistuva seos virtaa läpi lämmön-siirtimen 6 lämmittäen syöttövettä, joka siirtyy lämmönsiirti-mestä 365° tssä höyrystimeen/tulistimeen 1. Seos poistuu läm-mönsiirtimestä 50° tssa ja siirtyy lauhdutuskolonniin 7, josta lauhdevesivirtaus palaa 48° tssa lämmönsiirtimeen 6.
C02 poistuu lauhduttimesta 0,25 bar/15° tssa ja se ahdetaan matalapaineahtimessa 8 1,2 bariin. Ahtimeen suihkutetaan niin paljon vettä, että siitä poistuva virtaus on vesihöyryllä kyllästynyt 50° tssa (ei esitetty). Vesihöyry lauhdutetaan jäähdyttimessä 9 ja C02 ahdetaan ahtimessa 10 25 bar/3650 teen ja sekoitetaan pisteessä D korkeapaineturbiinin menovirtaukseen.
* ·
Sovellusesimerkki 4t laivakoneisto I ♦ V Laivakoneistoksi sovelletussa esimerkissä (kuva 5) koneiston .! tehoa säädetään muuttamalla pääturbiinin 4 läpi kulkevaa virtausta ja turbiinin pyörimisnopeutta. Generaattori 31 syöttää , potkurimoottoria 33 taajuusmuuttajan 32 välityksellä ja aputur- ',)* biini 34 käyttää ahtimia 8 ja 9. Sähköisen tehonsiirron ansiosta > · Ί" ei takaisinottoturbiinia tarvita. Tässä, kuten muissakin esimer- v · keissä, höyryn ja apuaineen seossuhdetta voidaan säätää koneis- ton hyötysuhteen optimoimiseksi kullakin teholla. Tähän esimerk-kiin voidaan * « myös liittää esimerkissä 1 kuvattu korkeapainehöyryturbiini (ei esitetty).
114560 14 Näiden sovellusesimerkkien tarkoituksena on kuvata tämän keksinnön joitakin toteuttamisvariaatioita eikä niiden tarkoitus ole kuvata täydellisiä voimaloita. Niissä ei esim. ole kuvattu tunnettua prosessia, jossa savukaasujen lämpöä käytetään polt-toilman esilämmitykseen. Esilämmitykseen tarvittavaa energiaa voidaan vähentää ja syntyvän hiilidioksidin talteenottoa voidaan helpottaa käyttämällä poltossa happea tai hapella rikastettua ilmaa sovellusesimerkissä 2 kuvatulla tavalla.
Tämän keksinnön rinnakkaiskierrolla varustettu Rankine-prosessi tarjoaa seuraavat edut: -Rankine-prosessin hyötysuhteen parantaminen niin, että voimalan kyky käyttää kaikenlaisia polttoaineita säilyy, -mahdollisuus prosessin jälkiasentamiseen olemassa oleviin höyryvoimaloihin, -hyötysuhteen parantaminen Rankine-kierron rinnakkaiskierrolla ilman erillisen huippukierron aiheuttamaa entropian lisäystä, , -lisäaineena voidaan edullisesti käyttää hiilidioksidia, jolla _ on hyvät termodynaamiset ja kemialliset ominaisuudet ja joka on ♦ · ; . huokeaa ja lähes myrkytöntä, • · * · • · -mahdollisuus käyttää alempia lauhdutuslämpötiloja kuin normaa- * · * t lissa Rankine-kierrossa niin, että väliaineen tiheys matala- , painevaiheessa säilyy riittävänä, * · * t ;* -turbiiniprosessista poistuvan virtauksen lämmön termodynaami- sesti edullinen hyödyntäminen syöttöveden lämmitykseen ja muihin tarkoituksiin, » · -höyryn ja lisäaineen seossuhteen käyttäminen vapausasteena t ·
I I I
prosessin optimoinnissa, 114560 15 -lisäaineen paineistaminen lauhdutuskolonnissa vähentää tarvittavaa ahdintehoa ja pienentää ahtimien kokoa.
Kuten yllä olevasta kuvauksesta ja esitetyistä sovellusesimerkeistä ilmenee, tämän keksinnön toteuttamisvariaatiot ovat erittäin monipuoliset eivätkä ne näin ollen rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin.
t · » » · * · « • · » ♦ * < » · • · • i » · · » · * «
» * I
* » · • I · * X · > » • · • » » * I • · > t t · ·
Claims (9)
1. Menetelmä suljetun höyryvoimalaprosessin hyötysuhteen parantamiseksi, jossa menetelmässä: - prosessiin kuuluu puhdasta vesihöyryä käyttävä, korkeapaineinen tulistusprosessi ja jonka vesihöyry lauhdutetaan paineessa, joka on olennaisesti alhaisempi kuin ilmakehän paine, ja - vesihöyryvirtauksesta ja prosessissa kaasumaisena säilyvän lisäaineen virtauksesta synnytetään sekoitus- ja tulistusproses-seilla (D, 3) korkeaan lämpötilaan tulistettu seosvirtaus, ja - sanottu seosvirtaus paisutetaan mekaanista energiaa tuottavassa paisutusprosessissa (4, 5), ja - valtaosa sanotusta paisutusprosessista poistuvan seosvirtauk-sen vesihöyrystä lauhdutetaan lauhdutusprosessissa (7), ja - sanotusta lauhdutusprosessista poistuva lauhde ja lisäaine kierrätetään sanotussa suljetussa höyryvoimalaprosessissa, tunnettu siitä, että - sanottuna lisäaineena käytetään hiilidioksidia tai muuta inerttiä, kaksi- tai useampiatomista kaasua, joka korottaa sanotun seosvirtauksen moolimassan tunnetun tekniikan kaasutur-biineille sopivaan arvoon, ja -sanotusta paisutusprosessista (4, 5) tulistustilassa poistuva kaasumainen seosvirtaus virtaa ainakin olennaiselta osaltaan lämmönsiirtimen (6) läpi, jossa se kuumentaa sanotusta lauhdu- . tusprosessista poistuvaa lauhdetta, ja ! -sanotusta lämmönsiirtimestä (6) poistuvan seosvirtauksen « » höyrykomponentti lauhdutetaan lähes palautuvissa oloissa toimivassa lauhdutuskolonnissa (7), jossa kaasumainen lisäaine ;;; paineistuu lähelle sanotusta paisutusprosessista poistuvan *; seosvirtauksen painetta. ί.,,ί
2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että -sanotun vesihöyryvirtauksen ja lisäaineen seossuhde valitaan niin, että sanotusta paisutusprosessista (4, 5) poistuvan seosvirtauksen lämpökapasiteettivirtaus soveltuu sanotusta 114560 n lauhdutusprosessista (7) palaavan lauhdevesivirtauksen kuumentamiseen.
3. Joidenkin vaatimuksien 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että -vaatimuksessa 1 kuvattuna vesihöyryvirtauksena käytetään sanottuun höyryvoimalaprosessiin kuuluvasta, korkeassa paineessa toimivasta höyryturbiinista (2) poistuvaa höyryvirtausta.
4. Joidenkin vaatimuksien 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että -sanottuun paisutusprosessiin sisältyy yksi tai useampia välitu-listusprosesseja.
5. Joidenkin vaatimuksien 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että -vaatimuksessa 1 kuvatun seosvirtauksen vesihöyrykomponentin lauhduttamiseen käytetään säiliötä (7), johon sijoitettujen putkien (10) välitilaan (12) on sijoitettu levyn tai muun muodon omaavia rakenteita (13) säännölliseen geometriseen järjestykseen edistämään lämmön siirtoa sanotussa .· välitilassa tapahtuvan lauhtumisprosessin ja sanotuissa putkissa * * · virtaavan jäähdytysveden välillä, ja -jotka rakenteet (13) lomittuvat toisiinsa siten, että muodostuu . . säännöllisiä, kolmiulotteisia labyrinttiratoja, joita myöten • · "V sanottu seosvirtaus virtaa ylöspäin pysyen lähellä termodynaa- • · mistä tasapainoa siitä syntyvän, sanottuja ratoja myöten alas-*·* päin virtaavan lauhteen kanssa, ja -sanottu säiliö (7) siinä olevine rakenteineen (10, 13) muodos-·· taa tehokkaan, riittävän korkean kolonnirakenteen. joka estää '···* eri korkeuksilla olevien lauhdeveden ja väliaineen virtauksien j : : sekoittumisen ja niiden välisen lämmönvaihdon. • ·
6. Joidenkin vaatimuksien 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu • » · siitä, että * * -sanotut levyn tai muun muodon omaavat rakenteet (14) ovat onttoja ja niiden sisätila on yhteydessä sanottujen putkien (10) 114560 sisätilan kanssa lauhdutusprosessista jäähdytysveteen tapahtuvan lämmönsiirron tehostamiseksi.
7. Joidenkin vaatimuksien 1- 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että -sanotuille levyille tai muille rakenteille (13, 14) annetaan sellainen muoto ja/tai kallistuskulma ja/tai niiden keskinäiset etäisyydet on järjestetty siten, että ne ohjaavat lauhdutus-prosessin faasit kierreradoille.
8. Joidenkin vaatimuksien 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että -vaatimuksessa 1 mainittuihin putkiin (10), joissa lauhdutus-prosessin jäähdytysvesi virtaa, on sijoitettu kierukan tai muun muodon omaavia rakenteita (11) lauhdutusprosessin lämmönsiirron parantamiseksi.
9. Joidenkin vaatimuksien 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että -joitakin vaatimuksissa 5-8 mainittujen rakenteiden (10, 11, 13, 14) kaltaisia rakenteita käytetään vaatimuksessa 1 mainitussa lämmönsiirtimessä (6) siten, että turbiiniprosessin menovir-taus virtaa tilassa (12) ja syöttövesi virtaa vastakkaiseen suuntaan putkissa (10) . 1 1 4560
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20035167A FI114560B (fi) | 2003-10-01 | 2003-10-01 | Menetelmä suljetun höyryvoimalaprosessin hyötysuhteen parantamiseksi |
| PCT/FI2004/050141 WO2005031122A1 (en) | 2003-10-01 | 2004-10-01 | Method for improving the coefficient of efficiency in a closed steam plant process |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20035167A FI114560B (fi) | 2003-10-01 | 2003-10-01 | Menetelmä suljetun höyryvoimalaprosessin hyötysuhteen parantamiseksi |
| FI20035167 | 2003-10-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20035167A0 FI20035167A0 (fi) | 2003-10-01 |
| FI114560B true FI114560B (fi) | 2004-11-15 |
Family
ID=29226021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20035167A FI114560B (fi) | 2003-10-01 | 2003-10-01 | Menetelmä suljetun höyryvoimalaprosessin hyötysuhteen parantamiseksi |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI114560B (fi) |
| WO (1) | WO2005031122A1 (fi) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2410770B (en) * | 2004-01-06 | 2007-09-05 | Dunstan Dunstan | An improvement to two-phase flow-turbines |
| DE102007022950A1 (de) * | 2007-05-16 | 2008-11-20 | Weiss, Dieter | Verfahren zum Transport von Wärmeenergie und Vorrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens |
| IT201900015770A1 (it) * | 2019-09-06 | 2021-03-06 | Ivar Spa | Nuovo ciclo combinato seol |
| MX2022002622A (es) * | 2019-09-06 | 2022-03-25 | Ivar Spa | Nuevo ciclo termodinamico con alta recuperacion de energia. |
| IT201900015776A1 (it) * | 2019-09-06 | 2021-03-06 | Ivar Spa | Macchina termica configurata per realizzare cicli termici e metodo per realizzare cicli termici |
| FR3126152B1 (fr) * | 2021-08-16 | 2023-12-29 | Fives Cryo | Procédé de refroidissement mettant en œuvre un échangeur de chaleur et un tel échangeur de chaleur |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3619661A1 (de) * | 1986-02-20 | 1987-12-17 | Artur Richard Greul | Offener gasturbinen-prozess im zweistoffverfahren |
| DE3605466A1 (de) * | 1986-02-20 | 1987-08-27 | Artur Richard Greul | Geschlossener gasturbinen-prozess im zweistoffverfahren |
| WO2003076769A1 (de) * | 2002-03-14 | 2003-09-18 | Alstom Technology Ltd | Wärmekraftprozess |
-
2003
- 2003-10-01 FI FI20035167A patent/FI114560B/fi not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-10-01 WO PCT/FI2004/050141 patent/WO2005031122A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2005031122A1 (en) | 2005-04-07 |
| FI20035167A0 (fi) | 2003-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0505758B1 (en) | Method and apparatus for converting thermal energy into electric power | |
| EP2454454B1 (en) | Cogeneration plant and cogeneration method | |
| FI102405B (fi) | Menetelmä lämpövoimakoneen kokonaishyötyenergiatuotannon parantamiseks i ja voimalaitos, jossa on nestejäähdytteinen lämpövoimakone | |
| EP0277777B1 (en) | Power plant using co2 as a working fluid | |
| US20170058768A1 (en) | Method And Device For Storing And Recovering Energy | |
| US20100287934A1 (en) | Heat Engine System | |
| JP7741103B2 (ja) | エネルギー管理のためのプラントおよびプロセス | |
| US20030167769A1 (en) | Mixed working fluid power system with incremental vapor generation | |
| HK1045356A1 (zh) | 實現一種熱力循環的方法和設備 | |
| Invernizzi et al. | The exploitation of the physical exergy of liquid natural gas by closed power thermodynamic cycles. An overview | |
| US7980079B2 (en) | Power systems and methods for high or medium initial temperature heat sources in medium and small scale power plants | |
| JPH09177566A (ja) | 発電所のための冷却空気用冷却器 | |
| WO2011035273A2 (en) | Systems and methods for the combined production of power and heat | |
| FI114560B (fi) | Menetelmä suljetun höyryvoimalaprosessin hyötysuhteen parantamiseksi | |
| WO1995002115A1 (en) | Method for exploitation of waste thermal energy in power plants | |
| CN101529055A (zh) | 热力发动机系统 | |
| KR20240003811A (ko) | 포화수에 의한 화력발전소 석탄 보일러 배기 냉각, 배기열 회수 및 co2포집 장치와 이의 운전 방법 및 탄소 중립 운전 방법 | |
| KR20220059400A (ko) | 수소-순산소연소 가스터빈 운전방법 및 배기열 회수장치 | |
| CN101111664A (zh) | 级联功率系统 | |
| CN117015680A (zh) | 用于蒸汽裂解的方法和系统 | |
| US6357218B1 (en) | Steam generation system and method for gas turbine power augmentation | |
| WO2018096217A1 (en) | Common-medium brayton-rankine cycle process | |
| FI131342B1 (fi) | Menetelmä ja laitteisto energiahäviöiden pienentämiseksi kaasuturbiini kombilaitoksissa | |
| Romano et al. | Long-term coal gasification-based power with near-zero emissions. Part B: Zecomag and oxy-fuel IGCC cycles | |
| WO2002101206A1 (en) | Stratified vapor generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 114560 Country of ref document: FI |
|
| MA | Patent expired |