Когенераційна установка

1. Когенераційна установка, що містить газопоршневий двигун з електрогенератором, охолоджувачами наддувочної газоповітряної суміші, мастила й води внутрішнього контуру двигуна, тепловий насос з приводом від того ж двигуна або з електроприводом, теплообмінник-утилізатор теплоти димових газів двигуна, систему трубопроводів і газоходів, контур циркуляції мережної води системи теплопостачання, що включає мережні насоси, конденсатор теплового насоса, теплообмінник-утилізатор теплоти димових газів двигуна, та контур циркуляції проміжного теплоносія, що 3 В основі корисної моделі лежить завдання підвищення ефективності роботи когенераційної установки. Для вирішення цього завдання когенераційна установка, що містить газопоршневий двигун з електрогенератором, охолоджувачами наддувочної газоповітряної суміші, мастила й води внутрішнього контуру двигуна, тепловий насос з приводом від того ж двигуна або з електроприводом, теплообмінник-утилізатор теплоти димових газів двигуна, систему трубопроводів і газоходів, контур циркуляції мережної води системи теплопостачання, що включає мережні насоси, конденсатор теплового насоса, теплообмінник-утилізатор теплоти димових газів двигуна, та контур циркуляції проміжного теплоносія, що включає циркуляційний насос, охолоджувач наддувочної газоповітряної суміші двигуна і випарник теплового насоса, додатково має конденсаційний теплообмінник глибокого охолодження димових газів двигуна, який встановлено у газоході за теплообмінникомутилізатором теплоти димових газів двигуна по руху димових газів і підключено до контуру циркуляції проміжного теплоносія перед випарником теплового насоса, а охолоджувачі мастила й води внутрішнього контуру двигуна підключені до контуру мережної води системи теплопостачання. Для недопущення конденсації вологи в димовій трубі когенераційна установка може додатково мати теплообмінник-підігрівач димових газів двигуна, який установлено у газоході за конденсаційним теплообмінником по руху димових газів і підключено до контуру мережної води системи теплопостачання. Внаслідок застосування конденсаційного теплообмінника глибокого охолодження димових газів відбувається утилізація теплової енергії димових газів, у тому числі і теплоти конденсації водяних парів, що містяться в них. За допомогою контуру проміжного теплоносія, утилізована теплова енергія передається від конденсаційного теплообмінника до випарника теплового насоса. Тепловий насос забезпечує охолодження проміжного теплоносія для отримання необхідного температурного напору в конденсаційному теплообміннику глибокого охолодження димових газів та підвищує температурний потенціал утилізованої теплової енергії, що дає можливість використати її в системах теплопостачання із загальноприйнятими температурними графіками. Таким чином, підвищується загальний ККД установки. Використання мережної води для охолодження мастила й води внутрішнього контуру двигуна в охолоджувачах дозволяє зменшити кількість тепла, що отримує проміжний теплоносій при роботі установки, і внаслідок цього зменшується потужність теплового насоса необхідна для охолодження проміжного теплоносія. Застосування теплообмінника-підігрівача димових газів дозволяє отримати необхідні параметри димових газів на вході в димову трубу для її тривалої й надійної експлуатації. На Фіг. зображена принципова схема когенераційної установки, що має конденсаційний теплообмінник глибокого охолодження димових газів двигуна і теплообмінник-підігрівач димових газів. 43561 4 Когенераційна установка містить: газопоршневий двигун 7 з електрогенератором, охолоджувачами наддувочного повітря 2, мастила 3 і води 4 внутрішнього контуру двигуна; тепловий насос, що включає компресор 5, конденсатор 6, редукційний клапан 7, випарник 8; теплообмінник-утилізатор 9 теплоти димових газів; мережний насос 10; насос 11 для циркуляції проміжного теплоносія; конденсаційний теплообмінник 12 глибокого охолодження димових газів; теплообмінник-підігрівач 13 димових газів. Привод компресора 5 теплового насоса здійснюється від газопоршневого двигуна 1 або електродвигуна (на Фіг. не зображено). Когенераційна установка працює в такий спосіб. При роботі газопоршневого двигуна 1 димові гази з високою температурою від нього надходять по димоходу послідовно в теплообмінникутилізатор 9 теплоти димових газів, конденсаційний теплообмінник 12 глибокого охолодження димових газів, теплообмінник-підігрівач 13 димових газів, а потім викидаються через димову трубу в атмосферу. У теплообміннику-утилізаторі 9 відбувається часткове охолодження димових газів мережною водою, що циркулює через нього. У конденсаційному теплообміннику 12 відбувається подальше охолодження димових газів теплоносієм проміжного контуру з утилізацією теплоти конденсації парів води, що містяться в димових газах. У теплообміннику-підігрівачі 13 відбувається підігрів димових газів до необхідної температури шляхом підведення тепла від мережної води. Нагрітий від димових газів у конденсаційному теплообміннику 12 проміжний теплоносій надходить у випарник 8 теплового насоса, де охолоджується, віддаючи теплову енергію холодоагентові теплового насоса. Після випарника 8 теплового насоса проміжний теплоносій направляється в охолоджувач 2 наддувочного повітря двигуна 1, де охолоджує газоповітряну суміш, а потім знову надходить у конденсаційний теплообмінник 12. Циркуляцію проміжного теплоносія здійснює насос 11. Холодоагент теплового насоса, що одержав теплову енергію від проміжного теплоносія у випарнику 8 теплового насоса, випаровується і надходить в компресор 5 теплового насоса, в якому стискається, і далі направляється в конденсатор 6 теплового насоса. В конденсаторі 6 відбувається конденсація і охолодження холодоагенту мережною водою. Після конденсатора 6 холодоагент надходить у редукційний клапан 7, де він дроселюється, і потім зі зниженим тиском направляється знову у випарник 8 теплового насоса. Мережна вода з нагнітаючого трубопроводу мережного насоса 10 розділяється на два потоки, один із яких направляється в конденсатор 6 теплового насоса, де вона нагрівається за рахунок конденсації холодоагенту, а інший потік направляється послідовно в охолоджувач 3 мастила і охолоджувач 4 води внутрішнього контуру газопоршневого двигуна 1, де нагрівається за рахунок теплоти мастила і води внутрішнього контуру двигуна 1. Після об'єднання потоків основна частина мережної води направляється в теплообмінникутилізатор 9 теплоти димових газів, де нагріваєть 5 43561 ся за рахунок охолодження димових газів, і потім надходить у прямий трубопровід теплової мережі. Інша частина мережної води направляється в теплообмінник-підігрівач 13 димових газів, і після нього - в зворотній трубопровід теплової мережі. Циркуляцію мережної води здійснює мережний насос 10. Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 Таким чином, здійснюється глибоке охолодження димових газів газопоршневого двигуна з утилізацією теплоти конденсації парів води і наступне підвищення температурного потенціалу утилізованої теплової енергії в тепловому насосі, що дає можливість використати її в системах теплопостачання із загальноприйнятими температурними графіками. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601