EA033778B1 - Geothermal polygeneration station - Google Patents
Geothermal polygeneration station Download PDFInfo
- Publication number
- EA033778B1 EA033778B1 EA201800008A EA201800008A EA033778B1 EA 033778 B1 EA033778 B1 EA 033778B1 EA 201800008 A EA201800008 A EA 201800008A EA 201800008 A EA201800008 A EA 201800008A EA 033778 B1 EA033778 B1 EA 033778B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- heat
- engine
- heat exchanger
- heat pump
- geothermal
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011551 heat transfer agent Substances 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
- F02G5/04—Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, к полигенерационным установкам на базе двигателя внутреннего сгорания, электрического генератора, с включением компрессионного теплового насоса и геотермального коллектора, предназначенным для использования в качестве источника энергоснабжения при одновременном производстве электроэнергии, тепла и холода для кондиционирования.The invention relates to a power system, to polygeneration plants based on an internal combustion engine, an electric generator, with the inclusion of a compression heat pump and a geothermal collector, intended for use as a power source while producing electricity, heat and cold for conditioning.
Известна когенерационная энергоустановка, содержащая двигатель, котел-утилизатор, соединенный с линией подачи выхлопных газов двигателя, теплообменник системы утилизации на выходе трубопровода воды из котла-утилизатора, теплообменник рубашки охлаждения двигателя, соединенный трубопроводом с котлом-утилизатором, образующие высокотемпературный контур, соединенный магистралью подачи воды с низкотемпературным контуром, включающим теплообменник горячего водоснабжения, причем в высокотемпературный контур введен теплообменник охлаждения масляной системы двигателя, к которому подведен трубопровод подачи воды от теплообменника системы утилизации, и из которого выведен трубопровод в теплообменник рубашки охлаждения двигателя, а в низкотемпературный контур дополнительно введен водовоздушный теплообменник охлаждения надувочного воздуха двигателя (пат. RU 55431, кл. F02G5/04, оп.10.08.2006).A known cogeneration power plant comprising an engine, a recovery boiler connected to an engine exhaust gas supply line, a heat exchanger of a recycling system at the outlet of a water pipe from a recovery boiler, an engine cooling jacket heat exchanger connected by a pipeline to a recovery boiler, forming a high temperature circuit connected by a supply line water with a low-temperature circuit, including a hot water heat exchanger, and a cooling heat exchanger is introduced into the high-temperature circuit the oil system of the engine, to which the water supply pipe from the heat exchanger of the recovery system is connected, and from which the pipe is led out to the heat exchanger of the engine cooling jacket, and an air-to-air engine air cooling heat exchanger is additionally introduced into the low-temperature circuit (Pat. RU 55431, class F02G5 / 04 Op. 08/10/2006).
Однако в данной установке используется лишь тепло выхлопных газов и тепло от рубашки охлаждения двигателя, при этом соотношение производства тепла и электричества является фиксированным. Кроме того, не предусмотрена возможность производства холода.However, in this installation, only the heat of the exhaust gases and the heat from the engine cooling jacket are used, while the ratio of heat and electricity production is fixed. In addition, the possibility of producing cold is not provided.
Установка обладает большими массогабаритными характеристиками. Ввиду большого количества теплообменного оборудования и протяженных соединительных трубопроводов увеличиваются конвективные теплопотери.The installation has large weight and size characteristics. Due to the large number of heat exchange equipment and extended connecting pipelines, convective heat losses increase.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции геотермальной полигенерационной установки, обеспечивающей возможность производства электричества, тепла и холода, увеличение производства тепла, снижение массогабаритных характеристик установки со снижением конвективных теплопотерь.The objective of the invention is to develop the design of a geothermal polygeneration plant, providing the possibility of producing electricity, heat and cold, increasing heat production, reducing the overall dimensions of the installation with reducing convective heat loss.
Для этого в полигенерационную установку, включающую двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором, теплообменник, линию подачи выхлопных газов двигателя, согласно изобретению включены соединенный при помощи текстропной передачи с валом двигателя компрессор теплового насоса и геотермальный коллектор, соединенный с испарителем теплового насоса, теплообменник выполнен многоконтурным и соединен с линией подачи выхлопных газов двигателя, с контуром циркуляции охлаждающий жидкости с рубашки охлаждения двигателя, а также с контуром циркуляции фреона компрессора теплового насоса, многоконтурный теплообменник имеет два выхода с различной температурой теплоносителя, соединенные с баком-аккумулятором и/или с системой горячего водоснабжения.To this end, in a polygeneration plant including an internal combustion engine with an electric generator, a heat exchanger, an engine exhaust gas supply line, according to the invention, a heat pump compressor and a geothermal collector connected to a heat pump evaporator connected by a text transfer to the engine shaft are included, the heat exchanger is multi-loop and connected with an engine exhaust line, with a coolant circuit from the engine cooling jacket, and also with a circuit m of circulation of the heat pump compressor freon, the multi-circuit heat exchanger has two outputs with different heat carrier temperatures, connected to the storage tank and / or to the hot water supply system.
Включение в установку компрессора теплового насоса и геотермального коллектора, соединенного с испарителем теплового насоса, позволяет значительно увеличить производство тепла, осуществлять независимое производство электричества и тепла, а в летний период осуществлять производство холода для кондиционирования.The inclusion of a heat pump and a geothermal collector in the compressor installation connected to the heat pump evaporator can significantly increase heat production, carry out independent production of electricity and heat, and in summer produce cold air conditioning.
Включение вместо нескольких теплообменников по прототипу одного многоконтурного теплообменника, используемого для утилизации тепла выхлопных газов, тепла охлаждающей жидкости с рубашки охлаждения двигателя и тепла конденсатора теплового насоса дает возможность сокращения безвозвратных конвективных тепловых потерь в окружающую среду, значительно сокращает количество и длину трубопроводов, а также обеспечивает снижение массогабаритных характеристик энергоустановки.The inclusion of instead of several heat exchangers of the prototype of one multi-circuit heat exchanger used to recover exhaust heat, heat from the engine cooling jacket and heat from the heat pump condenser makes it possible to reduce irrevocable convective heat losses to the environment, significantly reduces the number and length of pipelines, and also provides reduction in the overall dimensions of the power plant.
Конструкция предлагаемой геотермальной полигенерационной установки изображена на чертеже. Энергоустановка содержит двигатель внутреннего сгорания 1 с электрогенератором 2, при помощи текстропной передачи 3 соединенный с валом 4 двигателя 1 компрессор теплового насоса 5 и геотермальный коллектор 6, соединенный с испарителем теплового насоса 7. Трубный пучок 8 многоконтурного теплообменника 9 соединен с линией подачи выхлопных газов двигателя 10, внутренний змеевик 11 теплообменника 9 соединен с контуром циркуляции охлаждающий жидкости 12 рубашки охлаждения двигателя 1, а внешний змеевик 13 теплообменника 9 соединен с контуром циркуляции фреона 14 компрессора теплового насоса 5. Многоконтурный теплообменник 9 имеет два выхода 15,16 с различной температурой теплоносителя, соединенные через трехходовые клапаны 17,18 с баком - аккумулятором 19 и/или с системой горячего водоснабжения 20. Испаритель теплового насоса 7 соединен с фанкойлом 21 системы кондиционирования.The design of the proposed geothermal polygeneration plant is shown in the drawing. The power plant contains an internal combustion engine 1 with an electric generator 2, using a textual transmission 3, a heat pump compressor 5 connected to a motor shaft 4 and a geothermal manifold 6 connected to a heat pump evaporator 7. A pipe bundle 8 of a multi-circuit heat exchanger 9 is connected to the engine exhaust gas supply line 10, the internal coil 11 of the heat exchanger 9 is connected to the cooling circuit 12 of the cooling circuit 12 of the engine cooling jacket 1, and the external coil 13 of the heat exchanger 9 is connected to the compass circuit of Freon 14 of the heat pump compressor 5. The multi-circuit heat exchanger 9 has two outputs 15.16 with different coolant temperatures, connected via three-way valves 17.18 to the tank-accumulator 19 and / or to the hot water supply system 20. The evaporator of the heat pump 7 is connected to the fan coil 21 air conditioning systems.
Предлагаемая энергоустановка работает следующим образом.The proposed power plant operates as follows.
Химическая теплота топлива в двигателе частично преобразуется в механическую, которая в виде вращающего момента передается непосредственно на вал асинхронного электрогенератора 2 для производства электроэнергии и, одновременно, при помощи текстропной передачи 3, на шкив 22 компрессора теплового насоса 5.The chemical heat of the fuel in the engine is partially converted into mechanical heat, which is transmitted directly to the shaft of the asynchronous electric generator 2 in the form of torque to generate electricity and, at the same time, by means of textural transmission 3, to the pulley 22 of the compressor of the heat pump 5.
Охлажденный теплоноситель системы теплоснабжения направляется в бак - аккумулятор 20 и далее из нижней части бака - аккумулятора 20 подается в контур внешнего змеевика 13 многоконтурного теплообменника 9, где происходит нагрев жидкости, далее теплоноситель идет в контур внутреннего змеевика 11 многоконтурного теплообменника 9, в котором он догревается теплоносителем от контура циркуляции охлаждающей жидкости 12 с рубашки охлаждения двигателя 1, и направляется в межтрубноеThe cooled heat carrier of the heat supply system is sent to the tank - the battery 20 and then from the bottom of the tank - the battery 20 is fed to the circuit of the external coil 13 of the multi-circuit heat exchanger 9, where the liquid is heated, then the coolant goes to the circuit of the internal coil 11 of the multi-circuit heat exchanger 9, in which it is heated coolant from the coolant circuit 12 from the cooling jacket of the engine 1, and is sent to the annular
- 1 033778 пространство трубного пучка 8 многоконтурного теплообменника 9, и догревается выхлопными газами от линии подачи выхлопных газов 10 двигателя 1. Затем теплоноситель направляется в 3-хо довой разделительный клапан 17, откуда в зависимости от потребностей направляется либо в систему горячего водоснабжения 20, либо через бак-аккумулятор 19 в систему высокотемпературного теплоснабжения. Возможен частичный отбор теплоносителя через выход 16 сразу после контура внешнего змеевика 13. При низкотемпературной системе теплоснабжения теплоноситель из контура внешнего змеевика 13 направляется в 3-ходовой клапан 18, где в зависимости от потребностей подается либо в систему горячего водоснабжения 20, либо через бак аккумулятор 19 в систему низкотемпературного теплоснабжения. Пройдя отопительный контур объекта - потребителя, теплоноситель возвращается обратно в многоконтурный теплообменник 9. При отсутствии нагрузки на отопление и горячее водоснабжение для обеспечения охлаждения двигателя 1 тепло отводится в геотермальный коллектор 6, который в данном случае осуществляет роль сезонного аккумулятора тепла. Также при необходимости кондиционирования обеспечивается циркулирование теплоносителя в контуре испарителя теплового насоса 7 и теплообменника фэнкойла 21. В режиме кондиционирования геотермальный коллектор 6 отключен.- 1 033778 the space of the tube bundle 8 of the multi-circuit heat exchanger 9, and is heated by the exhaust gases from the exhaust gas supply line 10 of the engine 1. Then, the coolant is sent to a 3-way isolation valve 17, from where it is directed either to the hot water supply system 20 or through the storage tank 19 to the high-temperature heat supply system. A partial selection of the heat carrier through the outlet 16 immediately after the external coil circuit 13 is possible. With a low-temperature heat supply system, the heat carrier from the external coil circuit 13 is sent to a 3-way valve 18, where depending on the needs it is supplied either to the hot water supply system 20 or the tank 19 in the low-temperature heat supply system. Having passed the heating circuit of the consumer object, the coolant returns to the multi-circuit heat exchanger 9. If there is no load on the heating and hot water supply to ensure cooling of the engine 1, the heat is removed to the geothermal collector 6, which in this case acts as a seasonal heat accumulator. Also, if air conditioning is necessary, the coolant is circulated in the circuit of the heat pump evaporator 7 and the fan coil heat exchanger 21. In the air conditioning mode, the geothermal collector 6 is turned off.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201800008A EA033778B1 (en) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Geothermal polygeneration station |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201800008A EA033778B1 (en) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Geothermal polygeneration station |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201800008A1 EA201800008A1 (en) | 2019-05-31 |
| EA033778B1 true EA033778B1 (en) | 2019-11-25 |
Family
ID=66644977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201800008A EA033778B1 (en) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Geothermal polygeneration station |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA033778B1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3143366A1 (en) * | 1981-11-02 | 1983-05-11 | Bedia Maschinenfabrik Verwaltungs-GmbH, 5300 Bonn | Energy supply installation with a supply aggregate driven by a combustion engine, in particular with a compressor of a heat pump installation |
| SU1420319A1 (en) * | 1986-12-30 | 1988-08-30 | Ленинградское высшее военное инженерное строительное училище | Thermal power plant |
| US20080083220A1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-10 | Daniel Shichman | Space heating and cooling system having a co-generator drive a geothermal, connected heat pump |
| WO2011069263A1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-06-16 | Electromotion Energy Corporation | Synergistic energy ecosystem |
| RU2010118930A (en) * | 2010-05-11 | 2011-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический универси | COGENERATION PLANT WITH INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND STIRLING ENGINE |
| KR101734996B1 (en) * | 2016-12-28 | 2017-05-12 | (주) 다온엔지니어링 | Heat pump system driven by gas engine |
| RU174173U1 (en) * | 2017-01-09 | 2017-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | MOBILE Cogeneration Power Plant |
-
2017
- 2017-11-20 EA EA201800008A patent/EA033778B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3143366A1 (en) * | 1981-11-02 | 1983-05-11 | Bedia Maschinenfabrik Verwaltungs-GmbH, 5300 Bonn | Energy supply installation with a supply aggregate driven by a combustion engine, in particular with a compressor of a heat pump installation |
| SU1420319A1 (en) * | 1986-12-30 | 1988-08-30 | Ленинградское высшее военное инженерное строительное училище | Thermal power plant |
| US20080083220A1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-10 | Daniel Shichman | Space heating and cooling system having a co-generator drive a geothermal, connected heat pump |
| WO2011069263A1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-06-16 | Electromotion Energy Corporation | Synergistic energy ecosystem |
| RU2010118930A (en) * | 2010-05-11 | 2011-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический универси | COGENERATION PLANT WITH INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND STIRLING ENGINE |
| KR101734996B1 (en) * | 2016-12-28 | 2017-05-12 | (주) 다온엔지니어링 | Heat pump system driven by gas engine |
| RU174173U1 (en) * | 2017-01-09 | 2017-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | MOBILE Cogeneration Power Plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201800008A1 (en) | 2019-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101749116B (en) | Low-grade heat recovery system for air inlet of turbine | |
| CN110573803B (en) | Zone energy distribution system and method of providing mechanical work and heating a heat transfer fluid of a zone thermal energy circuit | |
| KR101469930B1 (en) | heating and cooling apparatus using the heat pump | |
| US9677546B2 (en) | Solar energy driven system for heating, cooling, and electrical power generation incorporating combined solar thermal and photovoltaic arrangements | |
| WO2016076809A1 (en) | Heat pump system for electric vehicles | |
| JP2019194476A (en) | Engine cooling system comprising two thermostats including closed loop of rankine cycle | |
| US10344626B2 (en) | Hybrid power generation system | |
| CN101832623B (en) | Preheating system of thermal power plant | |
| RU57434U1 (en) | DETANDER-GENERATOR UNIT | |
| EA033778B1 (en) | Geothermal polygeneration station | |
| RU2530971C1 (en) | Trigeneration plant with use of steam-gas cycle for production of electric energy and steam compressor heat pump cycle for heat and cold production | |
| CN215633192U (en) | LNG cold energy utilization device | |
| CN113309591B (en) | LNG cold energy utilization device | |
| RU57433U1 (en) | DETANDER-GENERATOR INSTALLATION | |
| CN204187888U (en) | Cogeneration cooling heating system | |
| JPH0365032A (en) | Cogeneration system | |
| RU157594U1 (en) | TRIGGER INSTALLATION | |
| CN219177806U (en) | Combined heat pump heating system | |
| RU217073U1 (en) | DEVICE FOR CONVERSING THERMAL ENERGY OF THE COOLING SYSTEM OF THE MAIN SHIP DIESEL INTO ELECTRIC ENERGY | |
| JP2016003849A (en) | Combined air-conditioning water heater | |
| CN110107368A (en) | Steam condensing method, steam and condensate system and electricity generation system | |
| RU116186U1 (en) | COGENERATION MACHINE | |
| CN211397676U (en) | Heat pipe type refrigeration power generation equipment | |
| RU2176024C2 (en) | Integrated system using liquefied gas in boiler units | |
| KR20180091613A (en) | The power plant device utilizing Organic Rankine Cycle provided with reheat engine & cooling and heating system utilizing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |