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)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2232903

Каталітичного теплоелектростанції. КАТАЛІТИЧНИЙ РЕАКТОР

Ім'я винахідника: Поливода А.І. (RU); Поливода Ф.А. (RU); Цой А.Д. (RU); Цой К.А. (RU)
Ім'я патентовласника: Цой Костянтин Олександрович (RU)
Адреса для листування: 105425, Москва, Бузковий б-р, 12, корп.1, кв.50, пат.пов. Т.Г. Горячкіна, рег. №152
Дата початку дії патенту: 2000.02.15

Винахід відноситься до теплоелектростанціям для екологічно чистої вироблення електроенергії і теплопостачання споживачів. Теплова електростанція складається з каталітичного реактора на "псевдозрідженому киплячому шарі", турбоекспандера з генератором електроенергії, регенеративних теплообмінників, встановлених послідовно, традиційного або повітряного конденсатора з охолодженням. Паралельно додатковому регенеративній теплообміннику через байпасний перемикач підключений теплофікаційний теплообмінник, до якого підведені труби теплоцентралі. Байпасний перемикач призначений для регулювання відбору теплової енергії до споживача. Каталітичний реактор складається з полого корпусу, в нижній частині якого над газорозподільної гратами розміщений "псевдозрідженому киплячий шар", парогенератора у вигляді змійовиків, пароперегрівача, частково зануреного в киплячий шар, регенератора газів, що відходять. Корпус виконаний з екранно-вакуумної ізоляцією. Винахід дозволяє здійснити створення повністю автономних екологічно чистих каталітичних ТЕЦ, які вирішують проблему децентралізації тепло- і енергопостачання населення.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до електростанцій для екологічно чистої вироблення електроенергії і теплопостачання споживача, особливо в якості заміщають енергоустановок. Винахід може бути і використано як основа для автономних мобільних швидкомонтованих мініелектростанцій для промислових і побутових об'єктів, а й як аварійні і пікових електростанцій в енергосистемах.

Як аналог пропозиції приймається відома сонячна комбінована електростанція, що включає циркуляційні петлі теплопередачі від модульного дзеркального параболічного концентратора сонячної енергії і від високотемпературні фототермічна і фотоелектричних теплогенераторів, забезпечена дублюючим джерелом тепла для вироблення електроенергії в паросиловому циклі у вигляді каталітичного реактора з секційними теплообмінниками з абсорбційними теплопроводами. Електростанція забезпечена двигуном у вигляді об'ємної роторної парової машини (турбоекспандером), що має переваги перед турбіною по надійності і металоємності (патент РФ №2111422, публ. 20.05.98 р).

Недоліками аналога є велика площа приймачів сонячної енергії, висока вартість обладнання, велика площа забудови зі зниженням ефективності землекористування.

Як прототип каталітичної теплоелектростанції з паросилових циклом приймається електростанція з комбінованим паросилових циклом, що включає паросилова контур з парожідкостная робочим тілом, що складається з каталітичного реактора, турбоекспандера з генератором електроенергії, конденсатора з охолодженням, живильного насоса, регенеративного теплообмінника (патент РФ №2122642, публ. 27.11.98). Відома електростанція виключає забруднення атмосфери оксидами азоту, сірки, бензпіреном і т.д., що підвищує екологічну чистоту виробництва електроенергії. До недоліків прототипу слід віднести високу технічну складність створення високоефективних панельних каталітичних теплогенераторів. Необхідність частої регламентної заміни панелей, просочених каталізатором, ускладнює експлуатацію електростанції, підвищує вартість електроенергії.

Як прототип каталітичного реактора - парогенератора приймається каталітичний реактор, який реалізує каталітичний спосіб спалювання палива, що містить порожнистий корпус, всередині якого в нижній частині над газорозподільної гратами розташований "псевдозрідженому киплячий шар" суспензії зважених в повітрі гранул носіїв каталізатора, центральну трубу для відводу газів (див . приклад реалізації способу, запропонований в описі до патенту РФ №826798, публ. 30.05.83 р).

Недоліком відомого каталітичного реактора є непристосованість для отримання пара, тим більше перегрітого з параметрами, необхідними для роботи парової машини.

Технічним результатом заявленого винаходу є створення повністю автономних каталітичних ТЕЦ, які вирішують проблему децентралізації тепло- і електропостачання населення та об'єктів промисловості, спрощення конструкції, експлуатації, підвищення ККД (по використанню теплової енергії палива), забезпечення екологічної чистоти тепло- і електропостачання.

Технічний результат досягається тим, що відома теплова електростанція з паросилових циклом, що включає паросилова контур з парожідкостная робочим тілом, що складається з каталітичного реактора, турбоекспандера з генератором електроенергії, конденсатора з охолодженням, конденсатного насоса, регенеративного теплообмінника, забезпечена додатковим регенеративним теплообмінником, встановленим послідовно з першим , і теплофікаційних теплообмінником з системою байпасів з вентилями, встановленим паралельно додатковому регенеративній теплообміннику, вхід додаткового регенеративного теплообмінника з'єднаний з виходом турбоекспандера, а вихід через повітряний конденсатор і конденсаційний насос - з холодною частиною додаткового регенеративного теплообмінника, вихід каталітичного реактора з'єднаний з входом першої розширювальної ступені турбоекспандера.

У відомому каталітичному реакторі, що складається з полого корпусу, всередині якого в нижній частині над газорозподільної гратами розташований "псевдозрідженому киплячий шар" зважених в повітрі гранул носіїв каталізатора, центральної труби для відводу газів, введені парогенератор, пароперегрівача і регенератор газів, що відходять, пароперегрівача виконано трубчастим і розміщений частково у верхній частині "псевдозрідженому киплячого шару", частково над ним, парогенератор виконаний у вигляді змійовиків, розташованих концентрично навколо центральної труби у верхній частині полого корпусу, регенератор газів, що відходять з'єднаний з центральною трубою, корпус реактора має екранно-вакуумну ізоляцію.

Сутність запропонованого винаходу пояснюється кресленнями. На фіг.1 зображена загальна схема каталітичної теплоелектростанції, на фіг.2 - схема конструкції каталітичного реактора.

Каталітична теплоелектростанція включає каталітичний реактор 1, турбоекспандер 2, який може бути багатоступеневим с, наприклад, першої розширювальної щаблем 3 і подальшої розширювальної щаблем 4. На валу турбоекспандера 2 розташований електричний генератор 5. Вихід першої розширювальної ступені 3 турбоекспандера 2 з'єднаний зі входом першого регенеративного теплообмінника 6, вихід наступної розширювальної ступені 4 з'єднаний з додатковим регенеративним теплообмінником 7. Паралельно додатковому регенеративній теплообміннику 7 через систему (байпасний перемикач) байпасів з вентилями підключений теплофікаційний теплообмінник 9, який служить для відбору теплової енергії, тобто до нього підведені труби теплоцентралі. Байпасний перемикач призначений для регулювання відбору теплової енергії споживачу. Вихід додаткового регенеративного теплообмінника 7 через байпасний перемикач 8 з'єднаний з повітряним або традиційним конденсатором 10 з системою охолодження, вихід якого, в свою чергу, через конденсаційний насос 11, систему регенеративних теплообмінників 6 і 7 пов'язаний з входом каталітичного реактора. У теплофікаційному теплообміннику 9 частина робочого тіла може переходити в рідку фазу, що надходить і на вхід конденсатного насоса 11.

Каталітичний реактор 1 складається з полого корпусу 12, всередині якого в нижній частині з зазором щодо дна корпусу 12 встановлена ​​газорозподільна решітка 13. Над газорозподільної гратами 13 розміщений "псевдозрідженому киплячий шар" 14 суспензії зважених в повітрі гранул носіїв каталізатора. У верхній частині полого корпусу 12 розташована центральна труба 15, призначена для відводу газів, що відходять. Навколо центральної труби 15 розташований парогенератор 16, який виконаний у вигляді декількох трубчастих змійовиків, розміщених концентрично навколо центральної труби 15. Парогенератор 16 з Парозбірники 17, який встановлений в порожнині ходу газів, що відходять. Змійовики підключені до нижнього конденсатного колектора 18. Всередині центральної труби 15 частково занурений в "псевдозрідженому киплячий шар" трубчастий пароперегреватель 19, який виконаний у вигляді змійовика. Пароперегрівач 19 каталітичного реактора 1 з'єднаний за допомогою трубопроводу з входом парового двигуна, наприклад турбоекспандера (в даному випадку). Каталітичний реактор забезпечений регенератором 20 топкових (відходять) газів. Корпус 12 містить екранно-вакуумну ізоляцію.

Працює каталітична теплоелектростанція і каталітичний реактор наступним чином.

Робота каталітичної теплоелектростанції заснована на використанні енергії термодинамічної паросилового циклу з паровим двигуном переважно у вигляді турбоекспандера 2 і каталітичним реактором 1. Насичений або перегрітий пар з високим тиском і температурою (двофазне робоче тіло) по трубопроводах надходить на вхід роторів першої розширювальної ступені 3 багатоступінчастого, в загальному випадку, турбоекспандера 2, на валу якого розташований електричний генератор 5. З виходу першого ступеня 3 турбоекспандера 2 пар надходить в перший Повітронагрівач 6 підігріву конденсату, а потім пара йде на ротори подальшої розширювальної ступені 4 турбоекспандера 2. Після розширення в роторах I і II ступеня і здійснення механічної роботи пар надходить на другий Повітронагрівач 7, де він і віддає частину тепла конденсату. Паралельно з додатковим теплообмінником 7 через байпасний перемикач 8 підключений теплофікаційний теплообмінник 9, який служить для відбору теплової енергії, тобто до нього підведені труби теплоцентралі. Байпасний перемикач 8 призначений для регулювання відбору теплової енергії до споживача. З виходу байпасного перемикача 8 робоче тіло в фазі пара надходить в повітряний або традиційний конденсатор 10 з системою охолодження 7, в якому здійснюється конденсація пара в рідкий конденсат, що нагнітається конденсатним (живильним) насосом 11 через систему теплообмінників 6 і 7 на вхід каталітичного реактора 1. Таким чином, споживачам з виходу електрогенератора 5 надходить електроенергія, а з виходу теплофикационного теплообмінника 9 споживачеві надходить гаряча вода для теплопостачання. Як робоче тіло в каталітичної теплоелектростанції можуть бути використані водяна пара або органічне робоче тіло R216 і ін. У зимовому, переважно теплофікаційному, режимі роботи каталітичної теплоелектростанції байпасний перемикач 8 включає в паросилова цикл теплофікаційний теплообмінник 9 і відключає другий Повітронагрівач 7. У цьому режимі роботи теплова потужність електростанції зростає, а електрична знижується, причому скидання теплової енергії через систему охолодження конденсатора 10 може бути зведений до нуля, а конденсація пара здійснюється в теплофікаційному теплообміннику 9. у літньому режимі роботи теплообмінник 9 відключається, а теплообмінник 7 включається. При цьому електрична потужність теплоелектростанції максимальна, що вимагає річний режим роботи електричних кондиціонерів в будівлях. У весняний та осінній сезони можливі проміжні режими роботи електростанції за рахунок перерозподілу потоків теплової енергії між конденсатором 10 і теплообмінником 9 за допомогою байпасного перемикача 8 за заданою програмою графіка теплової та електричної навантаження споживача.

Каталітичний реактор 1 призначений для вироблення насиченого або перегрітої пари з параметрами, необхідними для використання в парових двигунах з електрогенератором при виробництві електро- та теплоенергії. Робота каталітичного реактора 1 заснована на низькотемпературному спалюванні 650-800ºС рідкого або газоподібного палива в присутності каталізатора, нанесеного на поверхню гранул з пористого матеріалу розміром до 4 мм. При низькотемпературному спалюванні не виникає умов для утворення шкідливих викидів, головним чином Nox і бензопірену. У каталітичному реакторі 1 через газорозподільну решітку 13 подається повітря, що піднімає шар гранул з каталізатором, при цьому гранули починають хаотично переміщатися, утворюючи так званий "псевдозрідженому киплячий шар" 5. Потім в цей шар за допомогою форсунки подається паливо, яке після розпалу починає горіти на поверхні пір гранул. У верхній частині реактора розташована центральна труба 15, по якій проходять гази. Газами вода або інше робоче тіло нагрівається в змеевиках парогенератора 16, що утворюється при цьому пар збирається в Парозбірники 17, розташованому у верхній частині реактора 1. З Парозбірники 17 пар під тиском надходить у пароперегрівача 19. При цьому пар в пароперегрівачі 19 йде в протихід відходить газам. Пароперегрівач 19 нижньої своєю частиною занурений в "псевдозрідженому киплячий шар" 14, що дає можливість використовувати частину інфрачервоного випромінювання, що виникає в результаті каталітичного окислення, тим самим підвищується ККД реактора. З пароперегрівача 19 пар по трубопроводу подається на вхід парового двигуна, виконаного у вигляді турбіни або переважно (в даному випадку) турбоекспандера, або іншому споживачу. Реактор конструктивно поєднаний з регенератором газів, що відходять 20 для підігріву палива і повітря. Корпус 12 реактора 1 містить екранно-вакуумну ізоляцію 21, що дозволяє виключити випромінювальні тепловтрати. Реактор 1 може працювати на різних видах газоподібного, рідкого і твердого палива. Ними можуть бути природний і зріджений газ, рідкі та тверді вуглеводні, в тому числі гас, солярове масло, важкі парафіни, мазут, сира нафта, а й гранульоване тверде паливо - вугілля, сланці, торф, деревина. Ще одним екологічним перевагою роботи такого каталітичного реактора є ефект "самоочищення" при спалюванні мазуту важких парафінів і твердих тепло, що містять сірку, яка в процесі каталітичного окислення і стирання гранул йде в шлаки, обложені в циклоні. Шлаки як цінну сировину можуть бути використані в будівельній індустрії.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Каталитическая теплоелектростанція з паровим циклом, що включає паросилова контур з парожідкостная робочим тілом, що складається з каталітичного реактора, поєднаного з входом турбоекспандера з генератором електроенергії, регенеративного теплообмінника, повітряного конденсатора з охолодженням, вихід якого через конденсаційний насос пов'язаний з входом каталітичного реактора, і теплофикационного теплообмінника, що відрізняється тим, що вона забезпечена додатковим регенеративним теплообмінником, встановленим послідовно з першим, теплофікаційний теплообмінник забезпечений системою байпасів з вентилями (байпасним перемикачем), при цьому вхід додаткового регенеративного теплообмінника з'єднаний з виходом турбоекспадера, а вихід - через байпасний перемикач з повітряним конденсатором, а теплофікаційний теплообмінник об'єднаний з входом конденсатного насоса.

2. Каталітичний реактор, що складається з полого корпусу, всередині якого в нижній частині над газорозподільної гратами розташований "псевдозрідженому киплячий шар" суспензії зважених в повітрі гранул носіїв каталізатора, центральної труби для відводу газів, що відходять, що відрізняється тим, що він забезпечений парогенератором, пароперегрівом і регенератором топкових газів, при цьому парогенератор виконаний у вигляді змійовиків, розташованих концентрично навколо центральної труби у верхній частині всередині порожнього корпусу, пароперегрівача виконаний у вигляді змійовика, частково занурений в "псевдозрідженому киплячий шар", при цьому регенератор топкових газів, що відходять з'єднаний з центральною трубою, а корпус має екранно-вакуумну ізоляцію.

Версія для друку
Дата публікації 14.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів