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WO2012175557A1 - Technische anlage zur gasverdichtung mittels temperatur- und druckunterschieden - Google Patents

Technische anlage zur gasverdichtung mittels temperatur- und druckunterschieden Download PDF

Info

Publication number
WO2012175557A1
WO2012175557A1 PCT/EP2012/061839 EP2012061839W WO2012175557A1 WO 2012175557 A1 WO2012175557 A1 WO 2012175557A1 EP 2012061839 W EP2012061839 W EP 2012061839W WO 2012175557 A1 WO2012175557 A1 WO 2012175557A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
pressure
heat exchanger
pressure heat
chamber
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/061839
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin DANIEL
Original Assignee
Innova Gebäudetechnik Gmbh
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
Application filed by Innova Gebäudetechnik Gmbh filed Critical Innova Gebäudetechnik Gmbh
Priority to EP12728574.0A priority Critical patent/EP2721361A1/de
Publication of WO2012175557A1 publication Critical patent/WO2012175557A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/02—Devices for producing mechanical power from solar energy using a single state working fluid
    • F03G6/04—Devices for producing mechanical power from solar energy using a single state working fluid gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/0206—Heat exchangers immersed in a large body of liquid
    • F28D1/0213—Heat exchangers immersed in a large body of liquid for heating or cooling a liquid in a tank
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/06—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with the heat-exchange conduits forming part of, or being attached to, the tank containing the body of fluid
    • 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
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Definitions

  • the invention relates to a technical system, with the gas based on temperature and pressure differences in
  • Compressor is compressible, the gas is used to drive a turbine. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a system.
  • the invention is based on the object to provide a technical system available that can be operated as energy efficient as possible while saving a pump.
  • High-pressure gas space of a first high-pressure heat exchanger via the pneumatic cylinder flows into a second high pressure heat exchanger, due to exchange of heat and cold in the High pressure heat exchangers by changing pressure rise and
  • the invention aims to ensure that the gas from the first
  • High-pressure heat exchanger is passed through the pneumatic cylinder in the second high-pressure heat exchanger, not described in Patent AT 410 966 B after pressure equalization by a pump - which consumes additional energy - must be returned, but by exchanging heat and cold at each individual high pressure heat exchanger by changing pressure increase and
  • Pressure drop of the gas is passed over the compressor.
  • High-pressure heat exchangers are connected via one line to both chambers, i. From the high-pressure heat exchangers, one line leads into the first chamber and one line into the second
  • a valve is arranged in the lines. Passing the gas between the two high pressure heat exchangers is controlled by opening and closing the valves until a
  • High-pressure heat exchanger in the other of the two chambers is performed. At the same time it can be provided that for the lifting movement of the piston gas is passed from one of the two chambers in another high-pressure heat exchanger and for the return stroke of the piston gas from the other of the two chambers is guided in this high-pressure heat exchanger.
  • Embodiment is shown.
  • the figure shows a schematic representation of the system.
  • the system consists of at least two high-pressure heat exchangers A, in the primary state of which the pressure is the same on the primary side.
  • a first heat exchanger A gas is heated, for example by solar energy, geothermal, industrial heat and the like, resulting in a pressure increase to 250 bar in this
  • Heat exchanger A leads.
  • gas is e.g. due to lower ambient temperature, cooling water,
  • the high-pressure heat exchangers A are equipped with register 3 and double jacket 2.
  • the registers 3 are fed by the energy storage, namely the hot water tank 5 and the water storage tank 6, with hot water and cold water via pipes (tertiary circulation).
  • the high-pressure gas chamber 1 (primary circuit) in the high-pressure heat exchanger A is by mutual opening and closing of valves 7, 8 via the register 3 either
  • High-pressure heat exchanger A is passed via a pneumatic cylinder 13 to the cooled high-pressure heat exchanger A. This connection is controlled by opening and closing valves 4 until the Pressure equalization takes place. Due to the gas pressure in the
  • valves 4 is switched by opening and closing of valves 4 to another heat exchanger pair, whereby the cycle begins again.
  • the movement of the piston 14 may be more detailed as follows
  • the pneumatic cylinder 13 has two through a piston 14th
  • a first high-pressure heat exchanger A gas is heated causing the gas pressure to rise
  • High-pressure heat exchanger A (e.g., in the lower left-hand corner) is simultaneously cooled by gas, whereby the gas pressure drops,
  • High-pressure heat exchanger A in the first chamber 19 leading line is opened, whereby gas at elevated pressure from the first
  • Pneumatic cylinder 13 flows and the piston 14 moves in one direction (in the figure to the right).
  • High-pressure heat exchanger A leading line open whereby lower pressure gas flows from the second chamber 20 in the second high-pressure heat exchanger A and moves the piston 14 in the same direction. After maximum stroke of the Kobens 14 in this
  • High pressure heat exchanger A leading line open whereby lower pressure gas flows from the first chamber 19 in the second high-pressure heat exchanger A and the piston 14 moves in the same direction.
  • Pressure equalization has occurred, is converted to a second pair of high pressure heat exchanger A and the piston 14 as described above moves in both directions.
  • High pressure heat exchangers A have caused a stroke and return stroke of the piston, the first pair of high-pressure heat exchangers A, the gas is heated in the second high-pressure heat exchanger A and the gas is cooled in the first high-pressure heat exchanger A.
  • valve 4 in the line leading from the second high-pressure heat exchanger A into the first chamber 19 is opened, whereby gas at elevated pressure flows from the second high-pressure heat exchanger A into the first chamber 19 of the pneumatic cylinder 13 and moves the piston 14 in one direction (in FIG. to the right) .
  • the valve 4 is in the second chamber 20 in the first
  • High pressure heat exchanger A leading line open whereby lower pressure gas flows from the second chamber 20 in the first high-pressure heat exchanger A and moves the piston 14 in the same direction. After maximum stroke of the Kobens 14 in this
  • High pressure heat exchanger A leading line open whereby lower pressure gas flows from the first chamber 19 in the first high-pressure heat exchanger A and the piston 14 moves in the same direction.
  • the plant contains at least two high-pressure heat exchangers A, in in the initial state, the pressure at the primary side is the same.
  • the gas pressure is increased by secondary and tertiary side supply of heat to 250 bar.
  • the gas pressure is reduced by secondary and tertiary side cooling.
  • the pressure difference in the two high-pressure heat exchanger causes a displacement of the piston 14 in the pneumatic cylinder, which compresses gas in a compressor 15.
  • Compression heat is transferred to a memory 9 and from there
  • the compressed gas from the compressor 15 is used to drive a turbine 17 and relaxed after leaving the turbine.
  • the strongly cooled by the relaxation gas is passed into the memory 11 and the secondary double shrouds 2 of the high-pressure vessel and vent valves 18 to the outside.

Landscapes

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer technischen Anlage wird Gas auf Basis von Temperatur- und Druckunterschieden in Hochdruckwärmetauschern (A) über einen Pneumatikzylinder (13) und Verdichter (15) Gas komprimiert, wobei das Gas zum Antrieb einer Turbine (17) genutzt wird. Das Gas, das vom Hochdruckgasraum (1) eines ersten Hochdruckwärmetauschers (A) über den Pneumatikzylinder (13) in einen zweiten Hochdruckwärmetauscher (A) geleitet wird, wird auf Grund von Austausch von Wärme und Kälte bei den Hochdruckwärmetauschern (A) durch wechselnden Druckanstieg und Druckabfall des Gases über den Pneumatikzylinder (13) geführt. Durch den Austausch von Wärme und Kälte bei jedem einzelnen Wärmetauscher (A) wird der Einsatz einer Gaspumpe hinfällig.

Description

Technische Anlage zur Gasverdichtung mittels Temperatur- und Druckunterschieden
Die Erfindung betrifft eine technische Anlage, mit der Gas auf Basis von Temperatur- und Druckunterschieden in
Hochdruckwärmetauschern über einen Pneumatikzylinder und
Verdichter komprimierbar ist, wobei das Gas zum Antrieb einer Turbine dient. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage.
Aus der US 5 259 363 und der AT 410 966 B ist eine Anlage zur Solargewinnung bekannt. Darin wird eine Vorrichtung zum
Verdichten eines Gases mittels Sonnenenergie und/oder
Umgebungswärme beschrieben, wobei ein erster Wärmetauscher auf hohem Temperaturniveau und ein zweiter Wärmetauscher auf
niedrigem Temperaturniveau und dazwischen eine Turbine zur Abgabe mechanischer Energie vorgesehen ist. Nachteilig ist dabei, dass nach erfolgtem Druckausgleich das Gas durch eine Pumpe, die zusätzlich Energie verbraucht, rückgeführt werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine technische Anlage zur Verfügung zu stellen, die möglichst energieeffizient unter Einsparung einer Pumpe betrieben werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer technischen Anlage, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Des weiteren wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale des Anspruches 6 aufweist.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Gas, das vom
Hochdruckgasraum eines ersten Hochdruckwärmetauschers über den Pneumatikzylinder in einen zweiten Hochdruckwärmetauscher strömt, auf Grund von Austausch von Wärme und Kälte bei den Hochdruckwärmetauschern durch wechselnden Druckanstieg und
Druckabfall des Gases über den Pneumatikzylinder geführt ist.
Die Erfindung zielt darauf ab, dass das Gas, das vom ersten
Hochdruckwärmetauscher über den Pneumatikzylinder in den zweiten Hochdruckwärmetauscher geleitet wird, nicht wie in Patent AT 410 966 B beschrieben nach erfolgtem Druckausgleich durch eine Pumpe - die zusätzlich Energie verbraucht - rückgeführt werden muss, sondern durch Austausch von Wärme und Kälte bei jedem einzelnen Hochdruckwärmetauscher durch wechselnden Druckanstieg und
Druckabfall des Gases über den Verdichter geführt wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist hierzu vorgesehen, dass der Pneumatikzylinder zwei durch einen Kolben getrennte Kammern aufweist und dass die
Hochdruckwärmetauscher über je eine Leitung mit beiden Kammern verbunden sind, d.h. von den Hochdruckwärmetauschern führt eine Leitung in die erste Kammer und eine Leitung in die zweite
Kammer. In den Leitungen ist jeweils ein Ventil angeordnet. Das Führen des Gases zwischen den zwei Hochdruckwärmetauschern wird durch Öffnen und Schließen der Ventile geregelt, bis ein
Druckausgleich stattfindet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, dass für eine Hubbewegung des Kolbens Gas von einem Hochdruckwärmetauscher in eine der beiden Kammern geführt wird und für die Rückhubbewegung des Kolbens Gas dieses
Hochdruckwärmetauschers in die andere der beiden Kammern geführt wird. Gleichzeitig kann vorgesehen sein, dass für die Hubbewegung des Kolbens Gas von einen der beiden Kammern in einen weiteren Hochdruckwärmetauscher geführt wird und für die Rückhubbewegung des Kolbens Gas aus der anderen der beiden Kammern in diesen Hochdruckwärmetauscher geführt wird.
Weiters wird durch eingebaute Register im Hochdruckwärmetauscher (Tertiärkreislauf) , in denen Warmwasser oder Kaltwasser
zirkuliert, das Gas im Hochdruckgasraum (Primärkreislauf) erwärmt oder abgekühlt. Zusätzlich wird dieser Effekt durch Zuführung von Heißgas oder Kaltgas über den Doppelmantel der
Hochdruckwärmetauscher in einem Sekundärkreislauf erzielt. Durch diese Anordnung kann der Primärkreislauf im geschlossenen System einfacher gesteuert werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angeschlossene Zeichnung, in welcher eine bevorzugte
Ausführungsform dargestellt ist.
Die Fig. zeigt eine schematische Darstellung der Anlage.
Die Anlage besteht aus mindestens zwei Hochdruckwärmetauschern A, in denen im Ausgangszustand primärseitig gleich hoher Druck herrscht. In einem ersten Wärmetauscher A wird Gas beispielsweise durch Sonnenenergie, Erdwärme, Industriewärme und dergleichen, erwärmt, was zu einem Druckanstieg bis 250 bar in diesem
Wärmetauscher A führt. In einem zweiten Wärmetauscher A wird Gas z.B. durch geringere Umgebungstemperatur, Kühlwasser,
Industriekühlung, Windeinfluss usw., abgekühlt, was einen
Druckabfall in diesem Wärmetauscher bewirkt.
Die Hochdruckwärmetauscher A sind mit Register 3 und Doppelmantel 2 ausgestattet. Die Register 3 werden von den Energiespeichern, nämlich dem Warmwasserwasserspeicher 5 und dem Kühlwasserspeicher 6, mit Warmwasser und Kaltwasser über Rohrleitungen gespeist (Tertiärkreislauf) . Der Hochdruckgasraum 1 (Primärkreislauf) im Hochdruckwärmetauscher A wird durch wechselseitiges Öffnen und Schließen von Ventilen 7, 8 über die Register 3 entweder
aufgeheizt oder abgekühlt , was zum erforderlichen Druckanstieg oder Druckabfall des Gases führt.
Das unter erhöhtem Druck stehende Gas aus dem erwärmten
Hochdruckwärmetauscher A wird über einen Pneumatikzylinder 13 zum abgekühlten Hochdruckwärmetauscher A geleitet. Diese Verbindung wird durch Öffnen und Schließen von Ventilen 4 geregelt, bis der Druckausgleich stattfindet. Durch den Gasdruck im
Pneumatikzylinder 13 wird ein Kolben 14 bewegt, der einen
weiteren Kolben in einem Verdichter 15 durch die Ansaugöffnung 16 Gas ansaugen und komprimieren lässt. Das unter erhöhtem Druck stehende Gas im Verdichter 15 wird zu einer Turbine 17, die mechanische Energie erzeugt, geleitet und zu deren Antrieb genutzt. Nach Austritt des Gases aus der Turbine 17 entspannt sich das Gas und kühlt stark ab. Dieses abgekühlte Gas wird in einen Speicher 11, von dort in den Doppelmantel 2 eines
entsprechenden Hochdruckwärmetauschers A, in dem die Abkühlung des Gases im Primärkreislauf zum Druckabfall erforderlich ist, und schließlich über ein Ventil 18 ins Freie geleitet
(Sekundärkreislauf) .
Durch eine zweite Leitung aus dem Verdichter 15 gelangt
komprimiertes Gas in einen Speicher 9 und führt dort zu starker Erwärmung. Dieses erwärmte Gas wird in den Doppelmantel 2 eines entsprechenden Hochdruckwärmetauschers A geführt, in dem Wärme im Primärkreislauf zum Druckanstieg erforderlich ist
(Sekundärkreislauf) .
Nachdem bei einem Wärmetauscherpaar der Druckausgleich
stattgefunden hat, wird durch Öffnen und Schließen von Ventilen 4 auf ein weiteres Wärmetauscherpaar umgeschaltet, wodurch der Zyklus von Neuem beginnt.
Das Bewegen des Kolbens 14 kann detaillierter wie folgt
dargestellt werden:
Der Pneumatikzylinder 13 weist zwei durch einen Kolben 14
getrennte Kammern 19, 20 auf. Von jedem Hochdruckwärmetauscher A führt eine Leitung in die erste Kammer 19 und eine Leitung in die zweite Kammer 20 des Pneumatikzylinders 13. In einem ersten Paar von Hochdruckwärmetauschern A herrscht ursprünglich gleicher Druck, beispielsweise 200 bar.
In einem ersten Hochdruckwärmetauscher A (z.B. in der Fig. links oben) wird Gas erhitzt, wodurch der Gasdruck steigt,
beispielsweise auf 210 bar. In einem zweiten
Hochdruckwärmetauscher A (z.B. in der Fig. links unten) wird gleichzeitig Gas gekühlt, wodurch der Gasdruck fällt,
beispielsweise auf 190 bar. Ein Ventil 4 in der vom ersten
Hochdruckwärmetauscher A in die erste Kammer 19 führenden Leitung wird geöffnet, wodurch Gas mit erhöhtem Druck vom ersten
Hochdruckwärmetauscher A in die erste Kammer 19 des
Pneumatikzylinders 13 strömt und den Kolben 14 in eine Richtung bewegt (in der Fig. nach rechts) . Gleichzeitig wird ein Ventil 4 in der von der zweiten Kammer 20 in den zweiten
Hochdruckwärmetauscher A führenden Leitung geöffnet, wodurch Gas mit niedrigerem Druck von der zweiten Kammer 20 in den zweiten Hochdruckwärmetauscher A strömt und den Kolben 14 in die gleiche Richtung bewegt. Nach maximalem Hub des Kobens 14 in diese
Richtung werden diese beiden Ventile 4 geschlossen.
In einem weiteren Schritt wird ein Ventil 4 in der vom ersten Hochdruckwärmetauscher A in die zweite Kammer 20 führenden
Leitung geöffnet, wodurch Gas mit erhöhtem Druck vom ersten
Hochdruckwärmetauscher A in die zweite Kammer 20 des
Pneumatikzylinders 13 strömt und den Kolben 14 in die andere Richtung bewegt (in der Fig. nach links) . Gleichzeitig wird ein Ventil 4 in der von der ersten Kammer 19 in den zweiten
Hochdruckwärmetauscher A führenden Leitung geöffnet, wodurch Gas mit niedrigerem Druck von der ersten Kammer 19 in den zweiten Hochdruckwärmetauscher A strömt und den Kolben 14 in die gleiche Richtung bewegt.
Durch das Strömen des Gases vom ersten Hochdruckwärmetauscher A in den zweiten Hochdruckwärmetauscher A findet zwischen diesen beiden Hochdruckwärmetauschern A ein Druckausgleich statt.
Nachdem im ersten Paar von Hochdruckwärmetauschern A der
Druckausgleich stattgefunden hat, wird auf ein zweites Paar Hochdruckwärmetauscher A umgestellt und der Kolben 14 wie oben beschrieben in beide Richtungen bewegt. Es können mehrere Paare von Hochdruckwärmetauschern A vorgesehen sein. Nachdem das zweite oder ein weiteres Paar an
Hochdruckwärmetauschern A einen Hub und Rückhub des Kolbens bewirkt haben, wird beim ersten Paar von Hochdruckwärmetauschern A das Gas im zweiten Hochdruckwärmetauscher A erhitzt und das Gas im ersten Hochdruckwärmetauscher A gekühlt.
Das Ventil 4 in der vom zweiten Hochdruckwärmetauscher A in die erste Kammer 19 führenden Leitung wird geöffnet, wodurch Gas mit erhöhtem Druck vom zweiten Hochdruckwärmetauscher A in die erste Kammer 19 des Pneumatikzylinders 13 strömt und den Kolben 14 in eine Richtung bewegt (in der Fig. nach rechts) . Gleichzeitig wird das Ventil 4 in der von der zweiten Kammer 20 in den ersten
Hochdruckwärmetauscher A führenden Leitung geöffnet, wodurch Gas mit niedrigerem Druck von der zweiten Kammer 20 in den ersten Hochdruckwärmetauscher A strömt und den Kolben 14 in die gleiche Richtung bewegt. Nach maximalem Hub des Kobens 14 in diese
Richtung werden diese beiden Ventile 4 geschlossen.
In einem weiteren Schritt wird das Ventil 4 in der vom zweiten Hochdruckwärmetauscher A in die zweite Kammer 20 führenden
Leitung geöffnet, wodurch Gas mit erhöhtem Druck vom zweiten Hochdruckwärmetauscher A in die zweite Kammer 20 des
Pneumatikzylinders 13 strömt und den Kolben 14 in die andere Richtung bewegt (in der Fig. nach links) . Gleichzeitig wird das Ventil 4 in der von der ersten Kammer 19 in den ersten
Hochdruckwärmetauscher A führenden Leitung geöffnet, wodurch Gas mit niedrigerem Druck von der ersten Kammer 19 in den ersten Hochdruckwärmetauscher A strömt und den Kolben 14 in die gleiche Richtung bewegt.
Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt dargestellt werden:
Die Anlage enthält mindestens zwei Hochdruckwärmetauscher A, in denen im Ausgangszustand primärseitig gleich hoher Druck herrscht. Im ersten Wärmetauscher A wird der Gasdruck durch sekundär- und tertiärseitige Zuführung von Wärme bis 250 bar erhöht. Im zweiten Wärmetauscher A wird der Gasdruck durch sekundär- und tertiärseitige Abkühlung vermindert. Durch den Austausch von Wärme und Kälte bei jedem einzelnen Wärmetauscher A wird der Einsatz einer Gaspumpe hinfällig.
Der Druckunterschied in den beiden Hochdruckwärmetauscher bewirkt eine Verschiebung des Kolbens 14 im Pneumatikzylinder, der Gas in einem Verdichter 15 komprimiert. Die dadurch entstehende
Kompressionswärme wird in einen Speicher 9 und von dort
sekundärseitig in den Doppelmantel 2 der Hochdruckbehälter 1 und über Entlüftungsventile 18 ins Freie geleitet. Das komprimierte Gas aus dem Verdichter 15 wird zum Antrieb einer Turbine 17 genutzt und nach Verlassen der Turbine entspannt. Das durch die Entspannung stark abgekühlte Gas wird in den Speicher 11 und zu den sekundärseitigen Doppelmanteln 2 der Hochdruckbehälter und über Entlüftungsventile 18 ins Freie geleitet.

Claims

Ansprüche :
1. Technische Anlage, mit der Gas auf Basis von Temperatur- und Druckunterschieden in Hochdruckwärmetauschern (A) über einen Pneumatikzylinder (13) und Verdichter (15) komprimierbar ist, wobei das Gas zum Antrieb einer Turbine (17) dient, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas, das vom
Hochdruckgasraum (1) eines ersten Hochdruckwärmetauschers
(A) über den Pneumatikzylinder (13) in einen zweiten
Hochdruckwärmetauscher (2) strömt, auf Grund von Austausch von Wärme und Kälte bei den Hochdruckwärmetauschern (A) durch wechselnden Druckanstieg und Druckabfall des Gases über den Pneumatikzylinder (13) geführt ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Pneumatikzylinder (13) zwei durch einen Kolben (14)
getrennte Kammern (19, 20) aufweist und dass von den
Hochdruckwärmetauschern (A) je eine Leitung in die erste Kammer (19) und eine Leitung in die zweite Kammer (20) führt .
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in den Hochdruckgasräumen (1) in einem geschlossenem Primärkreislauf geführt ist und dass Heiß- oder Kaltgas über einen Doppelmantel (2) der Hochdruckwärmetauscher (A) in einem Sekundärkreislauf geführt ist.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas im Primärkreislauf im Hochdruckwärmetauscher (A) durch den Doppelmantel (2) der Hochdruckwärmetauscher (A) im
Sekundärkreislauf erwärmbar oder abkühlbar ist.
5. Technische Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, dass Warm- und Kaltwasser durch in den
Hochdruckwärmetauschern (A) angeordneten Registern (3) und Energiespeichern in einem Tertiärkreislauf geführt ist und dass das Gas im Primärkreislauf im Hochdruckwärmetauscher (A) durch ein Register (3) im Tertiärkreislauf erwärmbar oder abkühlbar ist.
Verfahren zum Betreiben einer technischen Anlage, mit der Gas auf Basis von Temperatur- und Druckunterschieden in Hochdruckwärmetauschern (A) über einen Pneumatikzylinder
(13) und Verdichter (15) komprimiert wird, wobei das Gas zum Antrieb einer Turbine (17) genutzt wird, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gas, das vom Hochdruckgasraum (1) eines ersten Hochdruckwärmetauschers (A) über den
Pneumatikzylinder (13) in einen zweiten
Hochdruckwärmetauscher (2) geleitet wird, auf Grund von Austausch von Wärme und Kälte bei den
Hochdruckwärmetauschern (A) durch wechselnden Druckanstieg und Druckabfall des Gases über den Pneumatikzylinder (13) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Führen des Gases zwischen den zwei Hochdruckwärmetauschern (A) durch Öffnen und Schließen von Ventilen (4) geregelt wird, bis ein Druckausgleich stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (13) zwei durch einen Kolben (14) getrennte Kammern (19, 20) aufweist, dass von den
Hochdruckwärmetauschern (A) je eine Leitung in die erste Kammer (19) und eine Leitung in die zweite Kammer (20) führt und dass für eine Hubbewegung des Kolbens (14) Gas von einem Hochdruckwärmetauscher (A) in eine der beiden Kammern (19, 20) geführt wird und für die Rückhubbewegung des Kolbens
(14) Gas dieses Hochdruckwärmetauschers (A) in die andere der beiden Kammern (20, 19) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Hubbewegung des Kolbens (14) Gas von einen der beiden Kammern (19, 20) in einen weiteren Hochdruckwärmetauscher (A) geführt wird und für die Rückhubbewegung des Kolbens (14) Gas aus der anderen der beiden Kammern (20, 19) in diesen Hochdruckwärmetauscher (A) geführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass bei einem ersten Paar von
Hochdruckwärmetauschern (A) , in denen im wesentlichem gleicher Druck herrscht, Gas im ersten
Hochdruckwärmetauscher (A) erhitzt und gleichzeitig im zweiten Hochdruckwärmetauscher (A) gekühlt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Hubbewegung des Kobens (14) ein Ventil (4) in der vom ersten Hochdruckwärmetauscher (A) in die erste Kammer (19) führenden Leitung und gleichzeitig ein Ventil (4) in der von der zweiten Kammer (20) in den zweiten
Hochdruckwärmetauscher (A) führenden Leitung geöffnet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach maximaler Hubbewegung des Kobens (14) die Ventile (4) geschlossen werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Rückhubbewegung des Kobens (14) ein Ventil (4) in der vom ersten Hochdruckwärmetauscher (A) in die zweite Kammer (20) führenden Leitung und gleichzeitig ein Ventil (4) in der von der ersten Kammer (19) in den zweiten
Hochdruckwärmetauscher (A) führenden Leitung geöffnet wird.
14. Verfahren, nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass auf ein weiteres Wärmetauscherpaar umgeschaltet wird, nachdem bei einem vorhergehenden
Hochdruckwärmetauscherpaar der Druckausgleich stattgefunden hat .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass beim ersten Paar von Hochdruckwärmetauschern (A) das Gas im zweiten
Hochdruckwärmetauscher (A) erhitzt und das Gas im ersten Hochdruckwärmetauscher (A) gekühlt wird, nachdem bei
wenigstens einem weiteren Paar an Hochdruckwärmetauschern A der Druckausgleich stattgefunden hat.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gas in den Hochdruckgasräumen (1) in einem geschlossenem Primärkreislauf geführt wird und dass Heiß- oder Kaltgas über einen Doppelmantel (2) der
Hochdruckwärmetauscher (A) in einem Sekundärkreislauf geführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas im Primärkreislauf im Hochdruckwärmetauscher (A) durch den Doppelmantel (2) der Hochdruckwärmetauscher (A) im
Sekundärkreislauf erwärmt oder abgekühlt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass Warm- und Kaltwasser durch in den
Hochdruckwärmetauschern (A) angeordneten Registern (3) und Energiespeichern in einem Tertiärkreislauf geführt wird und dass das Gas im Primärkreislauf im Hochdruckwärmetauscher (A) durch ein Register (3) im Tertiärkreislauf erwärmt oder abgekühlt wird.
PCT/EP2012/061839 2011-06-20 2012-06-20 Technische anlage zur gasverdichtung mittels temperatur- und druckunterschieden WO2012175557A1 (de)

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