用于冷凝來自orc系統(tǒng)的蒸汽的裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于將在熱電廠的膨脹機(jī)中膨脹的蒸汽冷凝到尤其是含油的冷凝液體的裝置，其包括：用于冷凝的模塊，其中用于冷凝的模塊包括入口以及例如具有基本上水平布置的管的一個(gè)或多個(gè)管線；用于分離冷凝液體的液體分離器；以及用于收集分離的冷凝液體的液體收集器。
【專利說明】用于冷凝來自O(shè)RC系統(tǒng)的蒸汽的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于將熱電廠的膨脹機(jī)中膨脹的蒸汽冷凝至冷凝液體，尤其是冷凝含油液體的裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中已知借助于用于通過使用有機(jī)介質(zhì)(例如，具有低蒸發(fā)溫度的有機(jī)介質(zhì))產(chǎn)生電能的有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)方法對(duì)諸如蒸汽渦輪機(jī)的膨脹機(jī)或例如活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的位移機(jī)器的操作，與作為工作介質(zhì)的水相比，所述有機(jī)介質(zhì)在相同溫度下通常具有高的蒸發(fā)壓力。ORC熱電廠構(gòu)成朗肯循環(huán)的實(shí)現(xiàn)，其中例如通過工作介質(zhì)的狀態(tài)的絕熱與等壓變化基本地獲得電能。機(jī)械能通過工作介質(zhì)的蒸發(fā)、膨脹以及隨后冷凝產(chǎn)生，并且轉(zhuǎn)換成電能?；旧希ぷ鹘橘|(zhì)通過供給泵達(dá)到操作壓力，并且將以通過燃燒或者廢熱流提供的熱量形式的能量供給到換熱器中的工作介質(zhì)。工作介質(zhì)通過壓力管從蒸發(fā)器流動(dòng)到ORC系統(tǒng)的膨脹機(jī)，工作介質(zhì)在膨脹機(jī)中膨脹到低壓。隨后地，膨脹的工作介質(zhì)蒸汽流動(dòng)通過冷凝器，在冷凝器中在多蒸汽工作介質(zhì)與冷卻介質(zhì)之間發(fā)生熱交換。然后，在循環(huán)中冷凝的工作介質(zhì)通過供給泵供回到蒸發(fā)器。
[0003]利用有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，尤其是用于低溫加熱的益處是充分已知的。尤其在相對(duì)小的系統(tǒng)功率范圍中，例如在IkW到約50kW的范圍中，位移機(jī)器被頻繁地使用。這些位移機(jī)器可以是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。這些機(jī)器需要一定數(shù)量的油作為在機(jī)器中的潤滑劑。在機(jī)器循環(huán)中，在該循環(huán)中的油通常與工作介質(zhì)一起循環(huán)。在這種情況下，特別地，油還經(jīng)過還經(jīng)過系統(tǒng)的冷凝器，這可以導(dǎo)致在冷凝中較高的壓力損失。
[0004]在制冷工程與空調(diào)技術(shù)的領(lǐng)域中使用的冷凝器，所謂的液化器，可以視為現(xiàn)有技術(shù)。在制冷工程中，蒸汽在高壓與相對(duì)高的溫度下壓縮以后冷凝。蒸汽當(dāng)其進(jìn)入冷凝器時(shí)具有相對(duì)高的密度。為了獲得足夠高的流動(dòng)速度，將蒸汽體積流分布到之后延伸通過冷凝器的單個(gè)高度的幾個(gè)管線。
[0005]冷凝器通常具有入口與出口，管線布置在入口與出口之間，冷凝的主要部分在冷凝器中發(fā)生。通常地，管線的管基本上水平地布置。在水平布置中，冷凝物進(jìn)一步需要驅(qū)動(dòng)力以便流動(dòng)到冷凝器的出口。為此目的，蒸汽與冷凝物必須以平行流流動(dòng)。冷凝物由蒸汽通過管“吹動(dòng)”。通過蒸汽傳送冷凝物需要能量。這導(dǎo)致可以測(cè)量在冷凝器內(nèi)部的壓力損失，以及蒸汽到冷凝器的進(jìn)入與冷凝物的排放之間的壓力損失。壓力損失隨著在湍流中的蒸汽的流動(dòng)速度成平方地增加。此外，壓力損失取決于液體的粘度。特別地，壓力損失隨著液體的粘度增加。
[0006]在位移機(jī)器中的上述油例如用于潤滑側(cè)翼與軸承。換句話說，沿著彼此滑動(dòng)和/或在彼此上滾動(dòng)的部件被潤滑。油參與機(jī)器循環(huán)。人們可以進(jìn)一步談?wù)摫硎緳C(jī)器的實(shí)際工作介質(zhì)與油的混合物(相應(yīng)為含油液體)的流體。
[0007]油與蒸汽共同地通過膨脹機(jī)，并且例如以油蒸汽噴霧或油蒸汽霧的形式從膨脹機(jī)排放。即，液體已經(jīng)包含在冷凝器的入口處的蒸汽中，意味著盡管較大部分的蒸汽仍以多蒸汽工作介質(zhì)的形式存在，但是一部分蒸汽在進(jìn)入冷凝器或者甚至在至冷凝器中的入口的上游時(shí)，一部分蒸汽已經(jīng)，至少部分地與含油液體液滴混合。在開始處，即在冷凝器的入口附近，僅分離很少冷凝物，在此冷凝物中的油部分是非常高的。實(shí)際上，其幾乎是純油。相應(yīng)地，該分離液體的粘度非常高。這可能承擔(dān)非常高的壓力損失，這對(duì)于冷凝器來說是不利的。這些壓力損失可以再次降低整個(gè)系統(tǒng)(尤其是膨脹機(jī))的性能，從而最終減小了過程作為整體的效率。這可能導(dǎo)致兩位數(shù)百分比范圍中的性能損失。
[0008]與空調(diào)技術(shù)相比，尤其在ORC系統(tǒng)中的工作介質(zhì)在較低壓力下冷凝。S卩，蒸汽具有較低的密度。通過類似的質(zhì)量流與冷凝性能實(shí)現(xiàn)了顯著更大的體積流。關(guān)于冷凝器的相同構(gòu)造，這代表蒸汽的較大速度以及由此顯著更大的壓力損失。
[0009]可以通過更頻繁地劃分蒸汽體積流來實(shí)現(xiàn)冷凝的改進(jìn)與壓力損失的減小。然而，在系統(tǒng)中具有油或油狀或含油液體以及與其相關(guān)的壓力損失的問題仍存在。
[0010]給出在現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明的目的是提供用于熱電廠的膨脹機(jī)的在熱電廠的膨脹機(jī)中膨脹的蒸汽的冷凝的裝置與方法，使得可以減小或者甚至消除上述弊端并且可以減小或者甚至克服與其相關(guān)的性能損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)專利權(quán)利要求1的特征，通過用于將在熱電廠的膨脹機(jī)中膨脹的蒸汽冷凝到冷凝液體、尤其是含油冷凝液體的裝置來實(shí)現(xiàn)上述目的。此外，根據(jù)專利權(quán)利要求12，通過用于將在熱電廠的膨脹機(jī)中膨脹的蒸汽冷凝到冷凝液體、尤其是含油冷凝液體的相應(yīng)方法來實(shí)現(xiàn)此目的。
[0012]本發(fā)明提供了用于將在熱電廠的膨脹機(jī)中膨脹的蒸汽冷凝到冷凝液體、尤其是含油冷凝液體的裝置，該裝置包括:用于冷凝的模塊，其中用于冷凝的模塊包括入口以及一個(gè)或多個(gè)例如具有基本上水平布置的管的管線；液體分離器，其用于分離冷凝液體；以及液體收集器，其用于收集分離的冷凝液體。
[0013]因此，可以在裝置中完成尤其是含油液體與膨脹蒸汽的分離，從而含油液體可以流動(dòng)到用于冷凝的裝置的外部，由此允許在一個(gè)或多個(gè)管線的管的內(nèi)壁上的沉積物的顯著減少。
[0014]由此，液體是至少部分地包含一部分油以及一部分熱電廠的工作介質(zhì)的液體。
[0015]由此，在管彎曲部位于管線一個(gè)端部上的情況下，管線是至少一個(gè)基本上水平延伸的管，其能夠使流動(dòng)通過管的流體偏轉(zhuǎn)約例如180°的固定角度。然而，用于管彎曲部的其它角度也是可能的，例如90°。通常地，幾個(gè)管線可以相互聯(lián)接。
[0016]在如上所述的裝置中，尤其液體分離器可以設(shè)置在第一管線的上游或者在入口處和/或下游；其中液體收集器包括構(gòu)造為使至少一部分分離的冷凝液體轉(zhuǎn)移到裝置的外部的分支管。
[0017]用于冷凝的裝置，即冷凝器，可以設(shè)定在一定距離處或者甚至物理上與膨脹機(jī)分離。因此，可以出現(xiàn)例如幾米到幾十米的相當(dāng)長的連接管。在此方面，可能的是例如就在連接管將通過膨脹機(jī)膨脹的蒸汽供給到用于冷凝的裝置中以前已經(jīng)在冷凝器的入口的上游提供液體分離器。這意味著，此液體分離器可以基本上就設(shè)置在此裝置的上游或者在此裝置的入口處。分離器可以使已經(jīng)冷凝在連接管中的液體與連接管分離，從而此液體或者至少一部分此液體根本不進(jìn)入裝置。相應(yīng)地，此液體分離器還可以直接設(shè)置在裝置入口的下游。另外地或另選地，液體分離器可以通常地設(shè)置在裝置的模塊的第一管線的下游。因此，可能已經(jīng)在早期將含油液體的至少一部分分離，從而使盡可能少的含油液體流動(dòng)通過裝置或者甚至流動(dòng)直到裝置的出口。
[0018]在如上所述的裝置中，液體分離器可以包括布置在分支管與液體收集器之間的虹吸管。
[0019]通過使用虹吸管，即U形彎曲管，可以支撐在裝置內(nèi)部的流體即蒸汽與液體的混合物的限定的流動(dòng)方向上。通常地，液體位于虹吸管中。由于液柱的高度差，高達(dá)最大壓力差，因此基本上僅液體流動(dòng)通過虹吸管，并且基本上沒有蒸汽。
[0020]在如上所述的裝置中，液體分離器可以包括具有導(dǎo)管與漂浮件的、布置在分支管與液體收集器之間的冷凝物排放管。特別地，例如當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，冷凝物排放管可以將形成在裝置中的冷凝物排放掉。這可以例如通過設(shè)置在冷凝物排放管中的漂浮件實(shí)現(xiàn)。如果存在冷凝物，則漂浮件便打開液體排放管。由此，可以排放掉“位于”裝置中的冷凝物。當(dāng)排放掉冷凝物時(shí)，即當(dāng)清空排放管時(shí)，液體排放管通過漂浮件再次閉合。
[0021]此外，裝置包括具有虹吸管的液體分離器與具有冷凝物排放管的另一個(gè)液體分離器是可能的。幾個(gè)虹吸管和/或冷凝物排放管的其它組合也是可能的。
[0022]通常地，如果使用虹吸管，便不需要其它移動(dòng)部件。經(jīng)由虹吸管的壓力損失應(yīng)該大于或者等于經(jīng)由通過裝置的剩余路徑的壓力損失。
[0023]如上所述的裝置可以進(jìn)一步包括冷卻裝置，所述冷卻裝置構(gòu)造為在將分離的冷凝液體傳輸?shù)揭后w收集器中以前冷卻分離的冷凝液體。
[0024]在含油液體分離的位置處，分離的液體可能具有超過例如已經(jīng)收集在液體收集器中的液體溫度的期望的預(yù)定值的溫度。將此分離的熱液體引入到液體收集器中可以由此導(dǎo)致在液體收集器中的液體的不期望的溫度升高。排放管位置的冷卻，即，基本上分支管的冷卻，可以避免將此溫度引入到液體收集器中。在此方面，除了另外的冷卻裝置以外，還能夠使用例如冷凝器的裝置的空氣體積流。
[0025]在如上所述的裝置中，液體收集器可以是供給容器，或者一個(gè)或多個(gè)管線可以另外地，至少部分地構(gòu)造為液體收集器。
[0026]這意味著單獨(dú)的供給容器能夠容納從裝置分離的液體。例如，然后此供給容器可以連接到例如供給泵的泵，以將液體泵回到此循環(huán)。
[0027]此外，能夠另外地或另選地將一個(gè)或多個(gè)管線的至少一部分設(shè)置為液體收集器。因此，對(duì)于特定的應(yīng)用來說，沒有供給容器是必要的，或者例如，如果僅能夠設(shè)置小的供給容器，則除了供給容器以外還可以設(shè)置液體/工作介質(zhì)的儲(chǔ)液器。因此，能夠以足夠大量的液體/工作介質(zhì)可以容納在裝置的管線的下部區(qū)域中的此種方式來設(shè)計(jì)裝置。在相應(yīng)管線中的液體高度可以根據(jù)載荷狀態(tài)改變。由于還可以在液體/工作介質(zhì)庫存的區(qū)域中發(fā)生熱傳輸/熱傳遞，因此可能發(fā)生額外的過度冷卻。因此，例如，在動(dòng)態(tài)操作中還可以避免腔體。
[0028]在如上所述的裝置中，液體分離器可以是第一液體分離器。裝置還可以包括至少一個(gè)其它管線以及與第一液體分離器相應(yīng)的至少一個(gè)其它液體分離器，其中，其它液體分離器布置在至少一個(gè)其它管線的下游，并且構(gòu)造為使分離冷凝液體的至少又一部分轉(zhuǎn)移到裝置外部。[0029]如果設(shè)置幾個(gè)管線，那么由此便能夠?qū)⒐芫€設(shè)置在第一液體分離器的下游，如上所述，管線可以設(shè)置在第一管線的上游或下游，其它液體分離器在其它管線的下游。這意味著在其它管線中或在其它管線下游，或者在其它多個(gè)管線的下游，又一部分液體可以再次分離以便進(jìn)一步減少壓力損失。
[0030]在如上所述的裝置中，可以設(shè)有與如上所述模塊相應(yīng)的至少一個(gè)用于冷凝的其它模塊；并且此外還可以設(shè)有布置在液體分離器的上游的收集導(dǎo)管，并且所述收集導(dǎo)管構(gòu)造為在使膨脹蒸汽通過一個(gè)或多個(gè)管線以后結(jié)合所述膨脹蒸汽并且將膨脹蒸汽進(jìn)一步傳輸?shù)接糜诶淠钠渌K。
[0031]例如，用于冷凝的裝置，如上所述的冷凝器，可以包括幾個(gè)模塊。這些模塊還可以稱作水準(zhǔn)儀(levels)。通常地，模塊是相同的類型。用于第一模塊的蒸汽體積流可能已經(jīng)在裝置的入口處分開。如上所述，液體分離器可以設(shè)置在第一模塊的上游和/或下游。尚未濃縮的蒸汽可以進(jìn)一步傳輸或傳送到下一個(gè)模塊。為此目的，可以設(shè)置結(jié)合膨脹蒸汽并且將該膨脹蒸汽進(jìn)一步傳輸?shù)较乱粋€(gè)模塊的收集導(dǎo)管。收集導(dǎo)管可以布置在液體分離器的上游或者下游。
[0032]在如上所述的裝置中，收集導(dǎo)管可以具有到用于進(jìn)一步傳輸膨脹蒸汽的導(dǎo)管或用于進(jìn)一步傳輸膨脹蒸汽的幾個(gè)分離導(dǎo)管的一個(gè)單獨(dú)的中心連接件。
[0033]這意味著收集導(dǎo)管可以例如將膨脹蒸汽結(jié)合在一個(gè)單獨(dú)的導(dǎo)管中并且將該膨脹蒸汽進(jìn)一步傳輸。然后可以從此導(dǎo)管發(fā)生液體分離。收集導(dǎo)管還可以連接到多個(gè)導(dǎo)管，其中每個(gè)導(dǎo)管都將一部分蒸汽進(jìn)一步傳輸?shù)较乱粋€(gè)模塊。例如，然后收集導(dǎo)管基本上將冷凝液體傳輸?shù)綄?dǎo)管的外部以便用于液體分離。
[0034]在如上所述的裝置中，收集導(dǎo)管可以包括朝向液體分離器的下降斜面。
[0035]通過下降斜面，重力可以用于獲得液體的更好排放。通常地，該斜面可以是一定度數(shù)的預(yù)定斜面。傾斜的值可以是預(yù)定的，以允許液體朝向液體分離獨(dú)立地流動(dòng)。
[0036]本發(fā)明還提供了包括如上所述的用于冷凝的裝置的熱電廠。
[0037]這意味著如上所述的裝置可以用于熱電廠中，例如用于利用克勞修斯循環(huán)或有機(jī)朗肯循環(huán)的熱電廠中。
[0038]本發(fā)明還提供了用于將在熱電廠的膨脹機(jī)中膨脹的蒸汽冷凝到冷凝液體，尤其是含油液體的方法，包括用于冷凝的模塊，其中用于冷凝的模塊包括例如具有基本上水平布置的管的一個(gè)或多個(gè)管線；以及液體分離器，包括步驟:將蒸汽體積流分配到一個(gè)或多個(gè)管線；將冷凝液體、尤其是含油冷凝液體的至少一部分在第一管線的上游和/或下游分離；排放分離的冷凝液體；以及收集分離的冷凝液體。
[0039]已經(jīng)在上面闡明的陳述類似地適用于根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0040]如上所述的方法還可以包括在收集分離的冷凝液體以前冷卻所述分離的冷凝液體的步驟。
[0041]如上所述的方法還可以包括在至少一個(gè)其它管線下游分離至少又一部分冷凝液體、尤其是含油冷凝液體的步驟。
[0042]在上述方法中可以提供與上述模塊相應(yīng)的用于冷凝的至少一個(gè)其它模塊，并且此方法還可以包括以下步驟:在經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)管線以后與膨脹蒸汽結(jié)合；以及將結(jié)合的膨脹蒸汽進(jìn)一步傳輸?shù)接糜诶淠钠渌K。[0043]下面將通過附圖更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明的其它特點(diǎn)與示例性實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)。
[0044]應(yīng)該理解的是，這些示例性實(shí)施方式不限定本發(fā)明的范圍。還應(yīng)該理解的是，一些或全部下述特征的也可以以其它方式相互結(jié)合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1描述了傳統(tǒng)熱電廠的示意圖。
[0046]圖2描述了用于在熱電廠的傳統(tǒng)冷凝器中劃分蒸汽體積流的示意圖。
[0047]圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式在用于冷凝的裝置中的冷凝液體的分離。
[0048]圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式在用于冷凝的裝置中的冷凝液體的分離。
[0049]圖5示出了根據(jù)圖3中示出的實(shí)施方式的冷凝液體的分離的詳細(xì)描述。
[0050]圖6示出了圖3和圖5中示出的用于冷凝的裝置的進(jìn)一步發(fā)展。
[0051]圖7示出了根據(jù)圖3和圖5中示出的實(shí)施方式的用于冷凝的裝置的進(jìn)一步發(fā)展。
[0052]圖8示意性示出了在根據(jù)本發(fā)明的裝置的模塊的入口處的蒸汽體積流的劃分。
[0053]圖9示意性示出了在根據(jù)本發(fā)明的裝置的模塊的入口處的蒸汽體積流的劃分的另一個(gè)實(shí)施方式。
[0054]圖10示意性示出了如可以在圖8和圖9中使用的分支元件。
【具體實(shí)施方式】
[0055]圖1僅示意性示出了傳統(tǒng)的熱電廠。此熱電廠可以是克勞修斯蘭金熱電廠或者有機(jī)郎肯熱電廠。原則上，熱電廠可以通過直接蒸發(fā)或者通過中間循環(huán)(未示出)操作。圖1示出了例如可以是換熱器或熱傳輸元件的蒸發(fā)器I。來自熱源(未示出)的熱量可以例如通過諸如煙氣的流體供給到蒸發(fā)器I。通過箭頭IA示意性示出了熱量的供給。在蒸發(fā)器I中，來自流體的熱量傳輸?shù)焦ぷ鹘橘|(zhì)/工作流體。工作介質(zhì)，例如，通過供給泵2供給到蒸發(fā)器I。例如，在蒸發(fā)器I中，工作介質(zhì)被完全地蒸發(fā)。還可以通過在熱傳輸元件下游的快速蒸發(fā)將工作介質(zhì)蒸發(fā)。將現(xiàn)在實(shí)際上完全蒸發(fā)的工作介質(zhì)通過適當(dāng)?shù)膲毫€供給到膨脹機(jī)3。在膨脹機(jī)3中，工作介質(zhì)的加壓蒸汽可以膨脹。通過膨脹，發(fā)電機(jī)4可以被以適當(dāng)?shù)姆绞津?qū)動(dòng)。
[0056]膨脹機(jī)3可以是例如活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的位移機(jī)器。在膨脹機(jī)3的下游，膨脹的工作介質(zhì)被進(jìn)一步傳輸?shù)嚼淠?。工作介質(zhì)在冷凝器5中冷凝。由此產(chǎn)生的冷凝的熱量可以通過參照附圖標(biāo)記5A設(shè)計(jì)的另一種熱傳輸介質(zhì)驅(qū)散或者直接驅(qū)散到例如空氣的冷卻介質(zhì)。熱傳輸介質(zhì)5A還可以是冷卻元件?，F(xiàn)在液化的工作介質(zhì)被傳輸?shù)焦┙o泵2，并且從供給泵2返回到蒸發(fā)器I。應(yīng)該理解的是，在此系統(tǒng)中可以使用未示出的其它泵。
[0057]圖2僅示意性地示出了在空調(diào)技術(shù)中使用的蒸汽入口與管線的傳統(tǒng)的相互連接。在圖2的左半部中示出了蒸汽流，或者在冷凝器的入口處示出了蒸汽10。參照附圖標(biāo)記11指示入口導(dǎo)管。附圖標(biāo)記12指示管線。管線12包括上管12A與下管12B。兩個(gè)管12A和12B通過管彎曲部15連接在一起。在實(shí)例中，管彎曲部15構(gòu)造為“180°管彎曲部”。這意味著管彎曲部15使蒸汽流偏轉(zhuǎn)180°。在蒸汽被引導(dǎo)到冷凝器的另一個(gè)模塊以前，或者在完成冷凝的情況下，幾個(gè)管線12示出為到如通過附圖標(biāo)記14指示的收集導(dǎo)管(未示出)。
[0058]圖2的右半部描述了蒸汽入口的另一個(gè)可能的相互連接。此圖示出了通過幾個(gè)管16的幾種分配，管16將蒸汽流進(jìn)一步傳送到冷凝器的另一個(gè)模塊，或者，如果已經(jīng)完成冷凝，便傳送到收集導(dǎo)管(未示出)。然而，管16還可以被視為是沒有管彎曲部的管線。
[0059]圖3示出了本發(fā)明的實(shí)施方式。已經(jīng)在圖1和圖2中引入的相同元件，用相同的附圖標(biāo)記指示。
[0060]在圖3中，例如在熱電廠的膨脹機(jī)中膨脹的多蒸汽的工作介質(zhì)的蒸汽流10，被傳輸?shù)接糜诶淠难b置中。具體地，膨脹機(jī)可以是位移機(jī)器。特別地，多蒸汽工作介質(zhì)10、蒸汽、可以包括例如以油蒸汽噴霧形式存在的油部分。
[0061]圖3通過實(shí)例示出了具有上管12A與下管12B的管線12。兩個(gè)管12A和12B通過管彎曲部15連接在一起。在管彎曲部15的下游設(shè)有分支元件17。分支元件17可以是分支管。將已經(jīng)在第一管線12的下游或者已經(jīng)在第一管線12A的第一部分的下游的分支元件17中的冷凝液體轉(zhuǎn)移在本質(zhì)上是可能的。未在分支元件17處轉(zhuǎn)移的多蒸汽工作介質(zhì)通過導(dǎo)管12B傳送到供給容器23并且在其到供給容器23的路途上冷凝。庫存的液體23F設(shè)置在供給容器23中。此外，應(yīng)該理解的是，此液體23F是含油液體與熱電廠的實(shí)際工作介質(zhì)的混合物。通過分支元件17轉(zhuǎn)移的優(yōu)點(diǎn)在于冷凝液體可以在早期分離。首先分離的液體可以含有高比例的含油液體。
[0062]應(yīng)該理解的是，實(shí)質(zhì)上對(duì)僅一個(gè)示出管線12的限定僅基于示意性原因并且僅用于解釋此原理。還可能的是提供基本上與管線12相應(yīng)的額外管線。
[0063]圖3示出了分支元件17下游的虹吸管19。由于液柱的高度差很大，因此僅虹吸管19中的液體就直到上最大壓力，并且沒有蒸汽。在圖5中對(duì)此進(jìn)行了更加詳細(xì)的描述。
[0064]圖4示出了與本發(fā)明相應(yīng)的用于冷凝的裝置的進(jìn)一步發(fā)展。再次，此描述僅僅是實(shí)例并且應(yīng)該理解為是示意性的。與圖3類似，對(duì)包括元件12A和12B以及管彎曲部15的僅一個(gè)管線12的限制，僅用于解釋此原理。當(dāng)然，能夠在裝置中提供額外的管線12。與圖3類似，圖4示出了分支元件17。分支元件17構(gòu)造為與圖3中示出的實(shí)施方式類似，用于將冷凝液體即冷凝物轉(zhuǎn)移到管線12的外部。未在分支元件17處轉(zhuǎn)移的多蒸汽工作介質(zhì)進(jìn)一步通過管線12的導(dǎo)管/管12B傳輸?shù)焦┙o容器23。再次，在供給容器23中示出了液體高度23F。
[0065]圖4示出了替代如在圖3中使用的虹吸管19的冷凝物排放元件/冷凝物排放管。冷凝物排放管21可以包括例如漂浮元件/漂浮件(未示出)?？梢栽诶淠锱欧殴苤写嬖诶淠锏那闆r下例如通過冷凝物自身提升漂浮件，以允許冷凝物被排放。例如，利用液體與蒸汽的不同的特定重量，來將液體從蒸汽分離。原則上，即，基于伯努利原理，也就是基于相對(duì)于可壓縮與不可壓縮流體的流速改變的不同動(dòng)態(tài)響應(yīng)，還可以使用冷凝物排放管?；谖那鹄镄?yīng)使用冷凝排放管也是可想的到的。
[0066]圖5示出了已經(jīng)關(guān)于圖3描述的實(shí)施方式的詳細(xì)描述。虹吸管19接收從裝置(例如管線12)轉(zhuǎn)移、分離的液體。U管狀虹吸管19填充以高達(dá)高度hF的液體。虹吸管19基本上由彼此連接的兩個(gè)U管狀半部形成。右半部通過附圖標(biāo)記19R指示。左半部通過附圖標(biāo)記19L指示。
[0067]虹吸管19的兩個(gè)半部基本上豎直地布置。左半部19L延伸直到高度H，其中另一個(gè)管19K基本上水平地彎曲。管19K將液體19F從虹吸管19傳遞到供給容器23中。在供給容器23中的液體高度23F與高度H —樣高。通過液體的密度P、重力加速度g與液柱的高度差h的乘積計(jì)算在虹吸管19處，即，相應(yīng)地在虹吸管19的右半部19R上的壓力差Λ p。在正常壓差處，例如，確保幾十厘米到約I米的高度差。然而，較大或較小的高度差也是可能的。在高度hF上方，即在高度h的區(qū)域中，虹吸管19的右半部19R基本上僅含有蒸汽，同時(shí)在高度hF下方基本上僅包含液體。
[0068]圖6示出了圖3和圖5中描述的實(shí)施方式的另一個(gè)進(jìn)一步的發(fā)展。相同的元件設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。在圖6中示出了在將位于分支元件17處的轉(zhuǎn)移液體傳送到虹吸管19以前在分支元件17下游的其它管線18。其它管線18基本上由轉(zhuǎn)移液體流動(dòng)通過。此外，可以在此區(qū)域中使用用于冷卻液體的冷卻裝置。在圖6中通過箭頭18F示出了例如空氣流的冷卻流。由于為確保在用于冷凝的裝置中的冷凝的熱量，因此裝置常設(shè)有冷卻器。此外，可以使用換熱器，以便通過來自用于冷凝的裝置的熱量加熱另一種液體/另一種流體。分離轉(zhuǎn)移的液體可以被類似地處理。此外，還能夠(未示出)在分支元件17下游將管線集成在裝置(未示出)的傳熱包中，即，例如上述的換熱器中。因此，一方面，能夠控制轉(zhuǎn)移液體的溫度并且，特別地，能夠降低轉(zhuǎn)移液體的溫度。另一方面，此熱量，并不將其驅(qū)散到環(huán)境中，而是將該熱量傳送到其它流體。
[0069]圖7示出了圖3和圖5或圖6中描述的實(shí)施方式的另一個(gè)進(jìn)一步的發(fā)展。圖7，再次示出了與圖5的裝置類似的裝置。具體地說，圖7中的裝置還包括分支元件17與虹吸管
19。然而，容納在虹吸管19中的液體現(xiàn)在不傳送到供給容器中，而是傳送到另一個(gè)管線32中。如結(jié)合圖5說明的，關(guān)于壓差的反應(yīng)類似地適用。
[0070]其它管線32通過另一個(gè)管彎曲部15連接到管線12。再次，應(yīng)該理解的是，為了描述的目的僅通過實(shí)例選擇了兩個(gè)管線12和32，并且使用更多數(shù)量的管線也是可能的。管線32由管32A和管32B以及管彎曲部35形成。在孔37處，虹吸管19，即虹吸管的左半部19L，通向在管彎曲部35的端部處的管32B中。管線32基本上填充以液體，即作為用于冷凝的裝置的一部分的管線32用作液體收集器。液體庫存32F被存儲(chǔ)在管線32中。液體可以進(jìn)一步從管線32傳送通過基本上具有90°偏轉(zhuǎn)的另一個(gè)管彎曲部37。因此，管線32取代供給容器，或者除了供給容器(未示出)以外可以使用管線32。由此在使用中，通常在裝置即管線32的下部中可以保持可獲得的足夠大的數(shù)量。庫存可以根據(jù)載荷狀態(tài)改變。在高流通蒸汽壓力的情形中，高密度蒸汽填充蒸發(fā)器以及導(dǎo)管與管線。在低載荷操作中需要更多的液體，所述液體可以從庫存例如從管線32中提取。
[0071]圖8示出了對(duì)根據(jù)本發(fā)明的裝置的在入口處的蒸汽體積流的劃分。蒸汽流10、蒸汽經(jīng)過導(dǎo)管11。經(jīng)過導(dǎo)管11的蒸汽被分配到導(dǎo)管16。如示出的八個(gè)導(dǎo)管16的數(shù)量不應(yīng)該在這里理解為是限定，而是僅僅作為實(shí)例。如上所述的傳送通過導(dǎo)管16的蒸汽通過一個(gè)普通的收集導(dǎo)管25結(jié)合在一起，所述蒸汽可以再次是實(shí)際工作介質(zhì)與例如含油液體的含油流體的混合物。導(dǎo)管25將結(jié)合的蒸汽傳送到分支元件/分支部27。至少一部分蒸汽可以通過導(dǎo)管29從分支元件/分支部27傳送到用于冷凝的裝置的另一個(gè)模塊(未示出)。如通過用于根據(jù)圖8的模塊的實(shí)例示出的，另一個(gè)模塊可以包括對(duì)蒸汽體積流的劃分。
[0072]例如，在圖8中，冷凝物/冷凝液體可以通過導(dǎo)管28傳送到液體分離器(未示出)。此外，可能的是導(dǎo)管29同樣地設(shè)有液體分離器(未示出)。在兩種情形中，液體分離器可以是如在圖3至圖1中論及的類型。在圖8中選擇的描述示出了在平面中的描繪的元件的關(guān)系，即，未示出該元件的物理布置。特別地，液體分離器還可以物理地布置在圖8中示出的平面的下游。
[0073]圖9示出了在如上所述的用于冷凝的裝置的入口處對(duì)蒸汽體積流的劃分的另一進(jìn)一步的發(fā)展。與圖8類似，將蒸汽流10傳送到將所述蒸汽流分配到相同類型的導(dǎo)管16中的導(dǎo)管11中。在此情形中，還應(yīng)該理解的是，未限定僅有八個(gè)導(dǎo)管。還可以設(shè)有更多或更少的導(dǎo)管。與圖6中示出的實(shí)施方式相比，導(dǎo)管16中的每個(gè)單獨(dú)的導(dǎo)管都包括分支元件/分支部27.1,27.2,27.3,27.4,27.5,27.6,27.7和27.8。每個(gè)導(dǎo)管16都通過其相應(yīng)的分支元件27.1,27.2,27.3,27.4,27.5,27.6,27.7和27.8連接到收集導(dǎo)管25。如將在下面說明的，為了解釋的目的在圖10中示出了元件27.1到27.8。與圖8中示出的實(shí)施方式類似，冷凝液體可以例如在如通過箭頭28A所示的方向上通過收集導(dǎo)管25分離。此液體可以再次被傳送到液體分離器(未示出)。液體分離器可以是如在圖3到圖7所說明的類型。
[0074]每個(gè)導(dǎo)管16 中都包括在分支元件 27.1,27.2,27.3,27.4,27.5,27.6、27.7 和 27.8下游的相應(yīng)的其它導(dǎo)管29.1,29.2,29.3,29.4,29.5,29.6,29.7和29.8。通過這些相應(yīng)的其它導(dǎo)管29.1,29.2,29.3,29.4,29.5,29.6,29.7和29.8，仍未在導(dǎo)管16中冷凝的蒸汽可以傳送到裝置的另一個(gè)模塊(未示出)中。此外，其它模塊可以與這里示出的模塊相應(yīng)。如已經(jīng)結(jié)合圖8提及的，在圖9中的描述還示出了在平面中的描繪元件的關(guān)系。換句話說，人們可以討論在投影平面上的投影。元件的可能物理布置未被示出。具體地說，如圖3至圖7中示出的液體分離器還可以物理地布置在圖9中示出的平面的下游。
[0075]圖10通過實(shí)例示出了在圖8或圖9中描繪的分支元件27。圖10中示出的分支元件可以與圖8和圖9中示出的元件27、27.1到27.8相應(yīng)。這里，示出了可以與圖8和圖9的導(dǎo)管16相應(yīng)的示例性導(dǎo)管。蒸汽流經(jīng)過導(dǎo)管16。蒸汽流的流動(dòng)方向通過箭頭16R指示。在圖10的區(qū)域27R中蒸汽流彎曲180°并且進(jìn)一步傳送通過導(dǎo)管29。導(dǎo)管29可以與圖8和圖9的導(dǎo)管29與29.1到29.8相應(yīng)。彎曲180°是實(shí)例。彎曲部還可以是90°的彎曲部，或者可以選擇另一個(gè)角度。應(yīng)該再次指出的是，選擇用于圖8和圖9的此投影未描述此彎曲部。由箭頭29R指示繼續(xù)在彎曲部的下游的蒸汽流。通過沿著蒸汽流16R傳送的液體的慣性，此液體不會(huì)沿著急劇的彎曲部前行，在此情形中是180°，或者至少不是完全地，并且可以例如利用重力流動(dòng)通過導(dǎo)管25。通過箭頭25R示出了液體流動(dòng)的相應(yīng)方向。然后，導(dǎo)管25引導(dǎo)到如圖3到圖7所示的分離器。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將在熱電廠的膨脹機(jī)中膨脹的蒸汽冷凝到冷凝液體、尤其是含油冷凝液體的裝置，該裝置包括: 用于冷凝的模塊，其中用于冷凝的模塊包括入口以及一個(gè)或多個(gè)例如具有基本上水平布置的管的管線； 液體分離器，其用于分離所述冷凝液體； 液體收集器，其用于收集所述分離的冷凝液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述液體分離器設(shè)置在第一管線的上游或者在入口處和/或下游；其中，所述液體收集器包括構(gòu)造為將至少一部分所述分離的冷凝液體轉(zhuǎn)移到所述裝置外部的分支管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述液體分離器包括布置在所述分支管與所述液體收集器之間的虹吸管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述液體分離器包括具有導(dǎo)管與漂浮件的、布置在所述分支管與所述液體收集器之間的冷凝物排放管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的至少一項(xiàng)所述的裝置，還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置構(gòu)造為在將所述分離的冷凝液體傳送到所述液體收集器中以前冷卻所述分離的冷凝液體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中至少一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述液體收集器是供給容器，或者其中，所述一個(gè)或多個(gè)管線另外地構(gòu)造為液體收集器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或6中至少一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述液體分離器是第一液體分離器；所述裝置包括至少一個(gè)其它管線以及與所述第一液體分離器相應(yīng)的至少一個(gè)其它液體分離器，其中，所述其它液體分離器布置在所述至少一個(gè)其它管線的下游，并且構(gòu)造為將至少又一部分所述分離的冷凝液體轉(zhuǎn)移到所述裝置外部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中至少一項(xiàng)所述的裝置，包括與根據(jù)權(quán)利要求1的所述模塊相應(yīng)的至少一個(gè)用于冷凝的其它模塊；并且還包括布置在所述液體分離器上游的收集導(dǎo)管，并且所述收集導(dǎo)管構(gòu)造為在使膨脹蒸汽通過所述一個(gè)或多個(gè)管線以后結(jié)合所述膨脹蒸汽并且將所述膨脹蒸汽進(jìn)一步傳送到用于冷凝的所述其它模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述收集導(dǎo)管具有到用于進(jìn)一步傳送所述膨脹蒸汽的導(dǎo)管或用于進(jìn)一步傳送所述膨脹蒸汽的幾個(gè)分離導(dǎo)管的一個(gè)單獨(dú)的中心連接件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其中，所述收集導(dǎo)管包括朝向所述液體分離器的下降斜面。
11.一種熱電廠，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至10中至少一項(xiàng)所述的用于冷凝的裝置。
12.一種用于將在熱電廠的膨脹機(jī)中膨脹的蒸汽冷凝到冷凝液體、尤其是含油冷凝液體的方法，其包括用于冷凝的模塊，其中用于冷凝的模塊包括例如具有基本上水平布置的管的一個(gè)或多個(gè)管線；以及液體分離器，所述方法包括步驟: 將蒸汽體積流分配到所述一個(gè)或多個(gè)管線； 將所述冷凝液體、尤其是含油冷凝液體的至少一部分在所述第一管線的上游和/或下游分離； 排放所述分離的冷凝液體； 收集所述分離的冷凝液體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在收集分離的冷凝液體以前冷卻所述分離的冷凝液體的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在至少一個(gè)其它管線下游分離至少又一部分所述冷凝液體、尤其是含油冷凝液體的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中至少一項(xiàng)所述的方法，包括與根據(jù)權(quán)利要求12的模塊相應(yīng)的用于冷凝的至少一個(gè)其它模塊，所述方法包括步驟: 在經(jīng)過所述一個(gè)或多個(gè)管線以后與所述膨脹蒸汽結(jié)合；以及 將所述結(jié)合的膨脹蒸汽進(jìn)一步傳送到所述 用于冷凝的其它模塊。
【文檔編號(hào)】F28B9/08GK103827449SQ201280047040
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月28日
【發(fā)明者】理查德·奧曼, 安德烈亞斯·舒斯特, 安德烈亞斯·西歇特 申請(qǐng)人:奧爾燦能源有限公司