| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2286402
СИСТЕМА ОТРИМАННЯ водню і кисню плазмохімічним
І електролізного МЕТОДАМИ
Ім'я винахідника: Фатєєв Віктор Васильович (RU); Широков-Брюхов Євген Федорович (RU)
Ім'я патентовласника: Фатєєв Віктор Васильович (RU); Широков-Брюхов Євген Федорович (RU)
Адреса для листування: 117593, Москва, Литовський б-р, 5/10, кв.203, Е.Ф.Шірокову-Брюхова
Дата початку дії патенту: 2005.03.17
Винахід відноситься до системи отримання водню і кисню і може бути використано в галузі енергетики.
Система отримання водню і кисню включає електроплазмохіміческій реактор, який представляє собою посудину високого тиску, в торцях якого встановлені сферичні днища з екранами, через які проходять хвилеводи надвисокочастотного випромінювання, відокремлені від внутрішнього обсягу реактора металевими діафрагмами з опорними сітками і містять форсунки для подачі вуглекислоти і водяної пари , різнополярні пустотілі перфоровані електроди для отримання і сепарації водню і кисню, внутрішні обсяги яких з'єднані з осушниками, молекулярними ситами для виділення водню, кисню і вуглекислоти, вихідні холодильники, газгольдер і ресивер. Винахід дозволяє підвищити енергетичну ефективність системи за рахунок скорочення споживання енергії, використання водню зі сховищ в газопарових установках допоміжних електростанцій в нічний час.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до систем для одержання водню і кисню, може бути використано в галузі енергетики для перекладу атомних електростанцій з базового режиму експлуатації в диспетчерський режим з одночасним отриманням, використанням і накопиченням водню і кисню.
Найбільш близьким аналогом є система для отримання водню і кисню, що включає електроплазмохіміческій реактор, який представляє собою посудину високого тиску (RU 2157861, 20.10.2000).
Недоліком даної системи є велике споживання енергії, низька швидкість виділення продуктів електролізу і неможливість використання даної системи на атомних станціях.
Завданням винаходу є зниження споживання енергії і використання продуктів реакції в якості палива на атомних станціях.
Система отримання водню і кисню включає електроплазмохіміческій реактор, який представляє собою посудину високого тиску, в торцях якого встановлені сферичні днища з екранами, через які проходять хвилеводи надвисокочастотного випромінювання (НВЧ), відокремлені від внутрішнього обсягу реактора металевими діафрагмами з опорними сітками і містять форсунки для подачі вуглекислоти і водяної пари, різнополярні пустотілі перфоровані електроди для отримання і сепарації водню і кисню, внутрішні обсяги яких з'єднані з осушниками, молекулярними ситами для виділення водню, кисню і вуглекислоти, вихідні холодильники, газгольдер і ресивер.
Фиг.1. Принципова схема системи для отримання водню і кисню плазмохімічним і електролізним методами.
 |
Система складається з ядерної енергетичної установки, що має перший контур в складі: ядерний реактор 1, парогенератор 2, головний циркуляційний насос 3 і трубопровід 4 їх з'єднує, другий контур в складі: парогенератора 2, турбіни високого тиску 5, турбіни низького тиску 6, електротурбогенератора 7 , конденсатора 8, конденсатного насоса 9, живильного насоса 10, регенеративного підігрівача 11. Воднево-кисневий реактор складається з корпусу 12, що представляє собою посудину високого тиску, різнополярних пустотілих перфорованих паралельно розташованих на фіксованій відстані електродів 13 і 14, до яких проведено ток різної полярності низької напруги. Днища корпусу 12 закриті екранами 15. Через днища корпусу 12 проходять хвилеводи 16 і 17 СВЧ від генераторів 18 і 19. Між хвилеводами 16 і 17 і електродами електролізера 13 і 14 встановлені форсунки 20 і 21 для подачі вуглекислоти і водяної пари в корпус реактора 12, де під впливом НВЧ вуглекислота і водяну пару утворюють плазму, яка подається на електроди 13 і 14, і відбувається подальше розкладання водяної пари і сепарація отриманої суміші продуктів на різнойменних електродах 13 і 14, підключених до генератора постійного струму 22. вуглекислота в процесі розкладання водяної пари не витрачається, але частина вуглекислоти необхідно додавати через систему підживлення, що складається з газгольдерів 23, ресивера 24 і компресорів 25 і 26. Суміші сепарованих продуктів від відповідних електродів надходять на вихідні системи: холодильники-осушувачі 35 водню і холодильники-осушувачі 36 кисню. Система має молекулярне сито 27 для виділення вуглекислоти за ситом і молекулярне сито 28 для виділення водню за ситом, холодильники 29 і 30, молекулярне сито 31 для виділення вуглекислоти за ситом, молекулярне сито 32 для виділення кисню за ситом, вихідні холодильники 33 і 34, компресор 37, газгольдер 38, підземне сховище 39, компресор 40, газгольдер 41, підземне сховище 42. |
Фиг.2. Залежність електропровідності плазми від ступеня іонізації суміші водяної пари і вуглекислоти.
На фіг.1.
для наочності показані електроди 13 і 14 електролізера поверненими на 90 ° навколо вертикальної осі, а в зазори " 
"Між електродами направлено випромінювання СВЧ до освіти стоячих резонансних хвиль. Маленькими стрілками показано рух плазми до електродів 13 і 14, через перфорацію і всередині порожнин електродів 13 і 14 і продуктів розкладання до системи очищення, і їх виведення з системи.
На фіг.2. показана залежність електропровідності плазми від ступеня іонізації вуглекислоти і водяної пари. Причому при опроміненні суміші H 2 O + CO 2 СВЧ вуглекислота поглинає енергію і розпадається на CO і 1/2 O 2, в свою чергу CO розкладає воду на Н 2 і СО 2, все реакції нерівноважні, дана реакція йде без витрат зовнішньої енергії, однак енергія молекул суміші не може бути більше 1500 К, так як зростають зворотні реакції, які можуть перейти в ланцюгову.
Система для отримання водню і кисню плазмохімічним і електролізним методами працює наступним чином.
Енергозабезпечуючих система: реактор 1, парогенератор 2, головний циркуляційний насос 3 і трубопроводи 4 їх зв'язують, турбіна 5 високого тиску, турбіна 6 низького тиску, турбогенератор 7, конденсатор 8, конденсаційний 9 і поживний 10 насоси, регенеративний підігрівач 11 і парогенератор 2 по другому контуру працюють в номінальному стаціонарному режимі, виробляючи електроенергію, яка подається споживачу на генератори НВЧ 18 і 19 з передачею на хвилеводи 16 і 17, одночасно подається силове харчування на генератор постійного струму 22.
Пара з відбору турбіни 6 в реактор 12 подають через форсунки 21, які закільцьовані паропроводами, туди ж одночасно подається вуглекислота з газобалонної рампи 23 через ресивер 24 і компресор 26 через форсунки 20, закільцьованих трубопроводами по углекислоте. Система прогріта, досягнуто необхідний тиск суміші водяної пари і вуглекислоти - 2,5 МПа, система СВЧ досягла номінального значення за потужністю, частотою, утворені резонансні стоячі хвилі, при цьому утворюється плазма, яка надходить на електроди 13 і 14 електролізера. Відбувається електроліз плазми з сепарацією сумішей газів на своїх електродах: водень на електроді 13, кисень на електроді 14. Одночасно присутні в сепарованого газах водяні пари і вуглекислота. Водні пари водневої суміші осушують в холодильнику 35, а водяні пари кисневої суміші осушаются в холодильнику 36. Далі осушена суміш надходить на молекулярні сита: 28 для виділення водню за ситом і 27 для виділення вуглекислоти за ситом. Вуглекислота повертається в цикл через холодильник 29 і компресор 26, а водень після молекулярних сит 28 через холодильник 30 направляється на зберігання: через компресор 37, газгольдери 38 в підземне сховище 39, одночасно водень може подаватися на Газопарові установку допоміжної електростанції. Киснева суміш проходить через перфорацію електродів 14, потрапляє в порожнину електрода 14 і направляється на осушення в холодильник 36, зневоднена суміш газів надходить на молекулярні сита: 32 для виділення кисню за ситом і 31 для виділення вуглекислоти за ситом. Вуглекислота після холодильника 33 через компресор 26 повертається в цикл, а кисень, пройшовши молекулярне сито 32 і холодильник 34, направляється до компресора 40, газгольдерів 41 і підземному сховищі 42.
Одночасно з газгольдерів 41 кисень може направлятися до газопарові установці на пусковий електростанції.
Техніко-економічне обґрунтування роботи системи для отримання водню і кисню.
Система може бути використана з будь-якими джерелами електроенергії, але бажано використовувати електроенергію атомних станції в період спаду споживання електроенергії і з використанням отриманих водню і кисню в пікових і напівпікових режимах на пускових електростанціях з використанням парогазового циклу. У цьому випадку основне обладнання, наприклад атомні електричні станції з реакторами ВВЕР-1000, постійно працюють в базовому режимі, а виробництво і використання водню і кисню знімає провали і піки, фактично атомна електрична станція великої потужності і пускова електростанція працюють в диспетчерському режимі по електричної навантаженні .
Орієнтовна вартість накопичених водню і кисню, отриманих в реакторі 12, може бути визначена з умов:
- Витрати електроенергії на отримання одного куб. м водню складуть не більше 4 кВт · год;
- Диференційний тариф (згідно з Постановою ФЕК №11 від 2.04.2002 р) складе:
- Нічний 284 руб / МВт · год;
- Напівпіковий - 355 руб / МВт · год;
- Піковий - 603 руб / МВт · год;
припускаючи дію нічного тарифу, приблизно, 8 годин з располагаемой потужністю близько 400 МВт;
Передбачувана дія пікового тарифу, приблизно, 2-3 години з передбачуваною потужністю 400 МВт для компенсації піку.
Слід зазначити, що вищу теплотворну здатність водню можна отримати, спалюючи воднево-кисневу суміш стехіометричного складу в пальниках високого тиску. У нашому випадку розглянемо вищу і середню теплотворні здатності водню.
РОЗРАХУНОК ЕКОНОМІЧНОГО ЕФЕКТУ
Вартість незатребуваною нічної енергії, тис.руб. 908,8.
Обсяг водню, отриманий за рахунок незатребуваною енергії: V = 800 тис.куб.м H 2.
Таким чином, використання реактора для отримання водню і кисню плазмохімічним і електролізним методами дозволяє здійснити переклад атомної електростанції з реакторами ВВЕР-1000 і пусковий котельні з парогазовим циклом з базового режиму навантаження в диспетчерський і на цьому додатково отримувати прибуток.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Система отримання водню і кисню, що включає електроплазмохіміческій реактор, який представляє собою посудину високого тиску, що відрізняється тим, що в торцях судини високого тиску встановлені сферичні днища з екранами, через які проходять хвилеводи надвисокочастотного випромінювання, відокремлені від внутрішнього обсягу реактора металевими діафрагмами з опорними сітками і містять форсунки для подачі вуглекислоти і водяної пари, різнополярні пустотілі перфоровані електроди для отримання і сепарації водню і кисню, внутрішні обсяги яких з'єднані з осушниками, молекулярними ситами для виділення водню, кисню і вуглекислоти, вихідні холодильники, газгольдер і ресивер.
Версія для друку
Дата публікації 03.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.