[发明专利]以高效率产生蒸汽的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及在利用连接在蒸汽发生器前面的热发生器(thermischen Generator)的情况下在蒸汽发生器中产生蒸汽。

背景技术

在诸如钢厂里、水泥厂里、造纸时等很多工业过程中，在该过程结束时以废热的形式提供处于中等温度水平的热源，该热源可被用于运行蒸汽发生器并由此最后产生电流。从而有利的是可以利用存储在该废热中的热能，否则就会失去该热能，使得可以提高整个工业过程的实际效率。

在蒸汽发生器中按照公知方式蒸发一种工作介质，该工作介质接着例如被输送到与发电机耦合的涡轮机中。为了蒸发这种工作介质，向该蒸汽发生器输送加热了的热传输介质，其中存储在该热传输介质中的热量被传输给所述工作介质，这导致该工作介质被蒸发掉。在利用工业过程的废热时，在使用废热的情况下加热该热传输介质。典型地，在此热传输介质只能达到大约60℃到200℃数量级的中等温度水平。因此，基于工业过程的废热产生蒸汽的效率比较差。

替换的，还可以采用地热设备作为热源，在该地热设备中按照公知的方式将热传输介质用泵输送到深孔中，以借助地热加热该热传输介质。在此可从该深孔中取出的热传输介质也仅位于中等温度水平。存储在热传输介质的热能可以如上所述被用于产生蒸汽，但是在此产生蒸汽的效率仍然比较差。

发明内容

因此本发明的目标是，在利用处于中等温度水平的热传输介质的热量的情况下改善产生蒸汽的效率。

该任务通过在独立权利要求中说明的发明解决。有利的实施方式由从属权利要求给出。

根据本发明对该任务的解决方案的基本思想在于使用热发生器，在本文献中也称为“热转换器”，以提高引起工作介质的蒸发的热传输介质的温度。热发生器一般用于通过输入处于中等温度水平的热量以及输出处于低温度水平的热量来产生处于高温度水平的热量。

向热发生器输送处于中等温度水平的初级热传输介质。例如，在利用诸如所提到的工业设备的废热管线或者诸如地热设备的热源的情况下，可以将该初级热传输介质设置到中等温度。然后可以从热发生器或热转换器中取出次级热传输介质及其它，该次级热传输介质的温度高于初级热传输介质的温度。该热发生器的工作原理由例如DE3521195A1或DE19816022B4公开，因此在此不再进一步解释。

因此利用该热发生器可以将存储在初级热传输介质中的热量用于加热次级热传输介质。然后，利用从现在起温度比较高的次级热传输介质，可以在蒸汽发生器中以比较高的效率加热或蒸发工作介质。

在本发明的用于产生蒸汽的方法中，为了蒸发尤其是构成为废热蒸汽发生器、Kalina蒸汽发生器或ORC蒸汽发生器(“Organic Rankine Cycle”，有机朗肯循环)的蒸汽发生器的工作介质，在该蒸汽发生器的热交换器中将热能从热传输介质传输给所述工作介质。通过根据本发明在将热传输介质输送给热交换器之前在热发生器中提高热传输介质的温度，可以保证产生蒸汽的高效率。

借助另一种热传输介质向热发生器输送热能，其中在该另一种热传输介质到达热发生器之前，在产生余热或废热的工业设备中在利用该余热或废热的情况下提高该另一种热传输介质的温度。由此实现的是，否则要失去的工业设备的余热或废热可以被用于产生蒸汽。

在替换实施方式中，也借助另一种热传输介质向热发生器输送热能。在该另一种热传输介质被输送给热发生器之前，在地热设备中在利用地热的情况下提高该另一种热传输介质的温度，从而可以有效地将地热用于产生蒸汽。

输送给热发生器的另一种热传输介质的温度在这两个实施方式中都低于输送给蒸汽发生器的热交换器的热传输介质的温度。

根据本发明的用于在尤其是构成为废热蒸汽发生器、Kalina蒸汽发生器或ORC蒸汽发生器的热交换器中蒸发工作介质的装置，在该热交换器中为了蒸发该工作介质可以将热能从热传输介质传输给该工作介质。此外，该装置具有用于提高该热传输介质的温度的热发生器。

可以借助另一种热传输介质向所述热发生器输送热能。在该另一种热传输介质被输送给热发生器之前，在产生余热或废热的工业设备中在利用该余热或废热的情况下提高该另一种热传输介质的温度。由此实现的是，否则要失去的工业设备的余热或废热可以被用于产生蒸汽。

在替换实施方式中，借助另一种热传输介质也可以向热发生器输送热能。在该另一种热传输介质被输送给热发生器之前，在地热设备中在利用地热的情况下可以提高该另一种热传输介质的温度，从而可以有效地将地热用于产生蒸汽。

附图说明