МГД-ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ОТКРЫТОГО ЦИКЛА Российский патент 1994 года по МПК H02K44/08 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к производству электроэнергии на электростанциях с МГД-генератором.

Известна схема МГД-электростанции открытого цикла, включающая расположенные последовательно камеру сгорания (КС), МГД-генератор, участок термического разложения оксидов азота, парогенератор, фильтр очистки от твердых частиц, дымовую трубу и замкнутый контур ионизирующейся присадки.

Недостатком схемы является малая степень снижения концентрации оксидов азота.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является МГД-электростанция открытого цикла, включающая расположенные последовательно КС, МГД-генератор, участок термического разложения, парогенератор, систему аммиачной каталитической очистки, фильтр очистки от твердых частиц, дымовую трубу. МГД-электростанция имеет замкнутый контур ионизирующейся присадки, включающей разделитель золы и солей калия, поступающих из фильтра очистки от твердых частиц, соединенный одним выходом с десульфуризатором, а другим - с емкостью готового раствора ионизирующейся присадки, с которой соединен также выход десульфуризатора. Емкость готового раствора через фильтр раствора соединена с камерой сгорания.

Недостатком схемы является высокая себестоимость электроэнергии за счет больших капитальных и эксплуатационных затрат на систему аммиачной каталитической очистки дымовых газов от оксидов азота.

Целью изобретения является повышение эффективности МГД-электростанции путем снижения себестоимости электроэнергии.

Цель достигается тем, что система очистки дымовых газов от оксидов азота включает окислительную башню и связанную с ней абсорбционную башню с системой орошения, причем вход системы орошения абсорбционной башни соединен с емкостью готового раствора ионизирующейся присадки, один из двух выходов системы орошения через фильтр готового раствора ионизирующейся присадки соединен с камерой сгорания, а второй выход соединен с входом системы орошения с образованием внутреннего контура циркуляции присадки.

На чертеже изображена схема предлагаемой МГД-электростанции открытого цикла с системой очистки от оксидов азота, использующей замкнутый контур ионизирующейся присадки.

Схема содержит расположенные последовательно камеру сгорания (КС) 1, МГД-генератор 2, участок термического разложения 3, парогенератор 4, фильтр очистки от твердых частиц 5, окислительную башню 6, абсорбционную башню 7, дымовую трубу 8, замкнутый контур ионизирующейся присадки, включающий разделитель золы и солей калия 9, поступающих из фильтра очистки от твердых частиц 5, соединенный одним выходом с десульфуризатором 10, а другим - с емкостью готового раствора ионизирующейся присадки 11, с которой соединен также выход десульфуризатора 10, выход емкости готового раствора 11 соединена с входом системы орошения абсорбционной башни 7, один выход системы орошения абсорбционной башни 7 соединен через фильтр раствора 12 с КС 1, а второй выход - с входом системы орошения абсорбционной башни 7, образуя внутренний контур циркуляции орошающего раствора.

Электростанция работает следующим образом.

Продукты сгорания из КС 1, содержащие оксиды азота и ионизирующуюся присадку в виде атомов К и молекул К₂О и КОН, проходят МГД-генератор 2, участок термического разложения 3, где происходит уменьшение концентрации оксидов азота и поступают в парогенератор 4. Из парогенератора 4 ионизирующаяся присадка выходит в виде солей К₂СО₃ и К₂SO₄, которые концентрируются из газовой фазы на твердых частицах. В фильтре очистки от твердых частиц 5 происходит отделение твердых частиц и солей К₂СО₃ и К₂SO₄ от газового потока. Далее твердые частицы и соли калия разделяются в разделителе 9, откуда карбонаты поступают в бак готового раствора 11, а сульфаты через десульфуризатор 10, в котором происходит выделение элементарной серы и превращение сульфатов в карбонаты, также поступают в бак готового раствора 11. После фильтра очистки от твердых частиц 5 дымовые газы поступают в окислительную башню 6, в которую подается дополнительное количество воздуха для увеличения концентрации кислорода в газах для ускорения доокисления NO и NO₂, и затем дымовые газы поступают в абсорбционную башню 7, которая орошается раствором присадки. Раствор на орошение поступает из емкости готового раствора ионизирующейся присадки 11. Система орошения имеет также внутренний контур циркуляции, организованный для увеличения расхода орошающего раствора через башню с целью повышения эффективности поглощения оксидов азота. Поглощение оксидов азота происходит по реакциям
NO+NO₂+K₂CO 2KNO₂+CO₂
NO+NO₂+2KHCO 2KNO₂+H₂O+CO₂
N+NO₂+KOH 2KNO₂+H₂O
Раствор из системы орошения, содержащий как карбонаты калия, так и нитриты калия, через фильтр раствора 12 поступают в КС 1. Дымовые газы после абсорбционной башни 7, очищенные от оксидов азота, через дымовую трубу удаляются в атмосферу.

Степень очистки газов от оксидов азота в известных промышленных системах абсорбционной очистки в производстве азотной кислоты составляет 75-80%. Степень очистки дымовых газов в системах аммиачной каталитической очистки также составляет 75-80%, т.е. эти две системы очистки имеют одинаковые технические возможности и обеспечивают равную степень очистки дымовых газов от оксидов азота.

Введение в КС дополнительного количества связанного азота в виде нитратов калия в предложенном устройстве не влияет на количество образующихся в КС оксидов азота, поскольку количество азота, вводимое в виде нитратов калия, составляет менее 1% от количества азота, вводимого в КС с окислителем. А на образование оксидов азота влияет именно общее содержание азота, а также содержание кислорода, температура и время пребывания газов в КС, т.е. режим горения в КС.

Сравнительный анализ экономической эффективности известной МГД-электростанции открытого цикла с системой аммиачной каталитической очистки дымовых газов от оксидов азота и предложенной МГД-электростанции открытого цикла с системой очистки от оксидов азота, использующей замкнутый контур ионизирующейся присадки, показывает, что система аммиачной каталитической очистки дымовых газов от оксидов азота широко применяется за рубежом и имеет следующие экономические показатели: капитальные затраты на 8-11% увеличивают стоимость энергоблока, а себестоимость электроэнергии увеличивается на 6-9%. Причем увеличение себестоимости электроэнергии определяется в основном затратами на аммиак, который расходуется в процессе очистки.

По полученным авторами данным предлагаемая система очистки дымовых газов от оксидов азота, включающая окислительную и абсорбционную башни, система орошения которой включена в замкнутый контур ионизирующейся присадки, имеет лучшие экономические показатели: капитальные затраты остаются такими же, т. е. на 8-11% увеличивают стоимость энергоблока, а увеличение себестоимости электроэнергии за счет предлагаемой схемы меньше, чем увеличение себестоимости электроэнергии за счет системы аммиачной каталитической очистки в известном устройстве. Для предлагаемой системы увеличение себестоимости составляет 4-6% , тогда как для системы аммиачной каталитической очистки это увеличение, как отмечалось выше, составляет 6-9%. Таким образом, снижение себестоимости электроэнергии в предлагаемой схеме МГД-электростанции по сравнению со схемой МГД-электростанции с системой аммиачной каталитической очистки составляет 2-3%.

Таким образом, в предлагаемой схеме МГД-электростанции увеличение себестоимости электроэнергии за счет использования системы очистки, использующей замкнутый контур ионизирующейся присадки, составляет 4-6%, тогда как в известной МГД-электростанции с системой аммиачной каталитической очистки увеличение себестоимости за счет системы очистки составляет 6-9%. Снижение себестоимости электроэнергии - 2-3%.

Сущность изобретения: МГД - электростанция открытого цикла с системой очистки газов от оксидов азота. МГДЭС содержит камеру сгорания 1, МГД-генератор 2, участок термического разложения 3, парогенератор 4, фильтр очистки от твердых частиц 5, дымовую трубу 8, фильтр готового раствора 12, замкнутый контур ионизирующейся присадки и систему очистки дымовых газов от оксида азота. Контур присадки включает разделитель золы и солей калия 9, десульфуризатор 10 и емкость готового раствора 11, а система очистки состоит из окислительной башни 6 и абсорбционной башни 7, орошаемой раствором ионизирующейся присадки. Оксиды азота в абсорбционной башне поглощаются орошающим раствором, а образующиеся нитриты калия с раствором подаются в камеру сгорания МГД-генератора, где вместе с другими калиевыми соединениями разлагаются и обеспечивают электропроводимость продуктов. 1 ил.

МГД-ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ОТКРЫТОГО ЦИКЛА с использованием водного раствора калиевой ионизирующейся присадки, включающая камеру сгорания, МГД-генератор, участок термического разложения оксидов азота, парогенератор, фильтр очистки от твердых частиц, систему очистки дымовых газов от оксидов азота, дымовую трубу и замкнутый контур ионизирующейся присадки, включающий разделитель золы и солей калия, десульфуризатор и емкость готового раствора ионизирующейся присадки, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности путем снижения себестоимости электроэнергии, система очистки дымовых газов от оксидов азота включает окислительную башню и связанную с ней абсорбционную башню с системой орошения, причем вход системы орошения абсорбционной башни соединен с емкостью готового раствора ионизирующейся присадки, один из двух выходов системы орошения через фильтр готового раствора ионизирующейся присадки соединен с камерой сгорания, а второй выход соединен с входом системы орошения с образованием внутреннего контура циркуляции присадки.