ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2005 года по МПК F01K13/00 F22B33/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к энергетике, и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации различных тепловых электростанций и котельных агрегатов.

Уровень техники

Аналогом изобретения может быть агрегат для сжигания топлива, описанный а источнике: Стырикович М.А., Катковская К.Я., Серов Е.П., Котельные агрегаты, М.-Л., 1959. Агрегат содержит емкость с топливом, топочную камеру и газоходы, в которых размещены поверхности нагрева, воспринимающие тепло продуктов сгорания топлива (пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель).

Недостатки аналога следующие: агрегат не является утилизатором помета и имеет высокую себестоимость производства тепла.

Прототипом изобретения является тепловая электростанция, содержащая агрегат для сжигания топлива, емкость с топливом, трубопроводы подачи топлива в топочную камеру, краны, форсунки, топочную камеру, паровую турбину. Энергетика СССР в 1971-1975 годах, М., 1972. Данные признаки прототипа схожи с признаками заявленного изобретения.

Недостатки прототипа следующие: электростанция не является утилизатором помета и имеет высокую себестоимость производства электроэнергии и тепла.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является повышение эффективности работы, тепловой электростанции.

Тепловая электростанция вырабатывает электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органических веществ, в частности, органического топлива. Среди тепловых электростанций преобладают тепловые паротурбинные электростанции, на которых тепловая энергия используется в парогенераторе - котлоагрегате (котельном агрегате) для получения водяного пара высокого давления, приводящего во вращение ротор паровой турбины, соединенный с ротором электрического генератора (обычно синхронного генератора). В качестве топлива на тепловых электростанциях могут использовать, в частности, мазут, природный газ, лигнит, торф, сланцы, помет и др.

Котельный агрегат тепловой электростанции - конструктивно объединенный в единое целое комплекс устройств для получения тепла: пара для вращения паровой турбины, горячей воды для подачи в дома, за счет сжигания горючих веществ, в частности мазута, угля, торфа, помета.

Техническими результатами являются:

уменьшение стоимости производства электроэнергии и тепла;

утилизация помета;

уничтожение вредных бактерий, находящихся в помете.

Все технические результаты достигаются за счет того, что тепловая электростанция содержит агрегат для сжигания топлива, емкость с топливом, трубопроводы подачи топлива в топочную камеру, краны, форсунки, топочную камеру, паровую турбину, и дополнительно содержит емкость с пометом, соединенную посредством трубопровода через кран с трубопроводом подачи топлива в топочную камеру.

Изобретение отличается от прототипа следующими признаками: "дополнительно содержит емкость с пометом, соединенную посредством трубопровода через кран с трубопроводом подачи топлива в топочную камеру".

Уменьшение стоимости производства электроэнергии и тепла достигается за счет совместного использования в качестве топлива, например, мазута и помета. С 2004 года в Российской федерации введены штрафы за выброс в окружающую среду помета. Сумма штрафа от 500 до 750 рублей за одну тонну. Птичник средних размеров производит в сутки около 100 тонн помета. Значит должны платить штраф в размере 50000 рублей в сутки. В таких условиях помет для электростанций может доставляться бесплатно.

Эксперименты показали, что при смешении топливной смеси, содержащей 20% помета и 80% мазута эффективность топлива практически не изменяется. Таким образом, стоимость такого топлива на 20% ниже топлива, состоящего только из мазута. При снижении стоимости топлива снизится цена электроэнергии и тепла, вырабатываемых тепловой электростанцией.

При сжигании помета происходит его утилизация. Превращение помета в тепло. При сжигании надежно уничтожаются вредные бактерии, находящиеся в помете.

Краткое описание чертежа

На чертеже изображен тепловая электростанция с емкостями мазута и помета.

Осуществление изобретения

На чертеже представлен один из возможных вариантов осуществления изобретения. Тепловая электростанция состоит из: 1 - барабана; 2 - пароперегревателя; 3 - топочной камеры; 4 - экрана; 5 - горелки; 6 - пода; 7 - воздухоподогревателя; 8 - водяного экономайзера; 9 - конвективного пароперегревателя; 10 - трубопровода подачи смеси топлива с пометом; 11 - емкости с топливом, 12 - емкости с пометом; 13 и 14 - кранов; 15 - смесительной камеры; 16 - турбины; 17 - электрогенератора.

Устройство работает следующим образом. Топливо, в частности мазут (или измельченный уголь) и помет (например, куриный) из емкостей 11 и 12 через открытые краны 13 и 14 поступают в смесительную камеру 15 (в камере установлена мешалка в виде лопастей), а затем в горелку. В топочной камере котельного агрегата происходят сгорание топлива и помета, частичное охлаждение продуктов сгорания в результате лучистого теплообмена между нагретыми газами и покрывающими стены топочной камеры трубами, по которым циркулирует охлаждающая их среда (вода или пар). Система этих труб называется топочными экранами. На выходе из топки газы имеют температуру порядка 1000°С. Далее газ проходит через конвективный пароперегреватель 9, в котором вода превращается в перегретый пар, пар после этого по трубе 18 подается на лопатки турбины 16. Турбина 16 своим ротором соединена с ротором электрогенератора 17. Электрогенератор вырабатывает электрическую энергию. После конвективного пароперегревателя газ проходит через водяной экономайзер 8, а далее воздухоподогреватель, в котором газы охлаждаются до 130-170°С, а далее выбрасываются в атмосферу.

Проведенные автором изобретения эксперименты показали, что эффективность сжигания (выделившаяся теплота) помета ниже, чем у мазута или угля. Однако при смешении, например, мазута (80%) с пометом (20%) эффективность сжигания полученной смеси мазута и помета (выделившаяся теплота) практически равна выделившейся теплоте при сжигании одного мазута.

Эксперимент проводился по нагреву воды на плите с использованием различных видов смесей топлив одинаковой массы.

Увеличение процентного содержания помета в смеси выше 20% может привести в снижению эффективности сжигания.

Строительство тепловой электростанции по данному изобретению позволит решить насущную проблему утилизации помета. Для потребителей снизится стоимость получаемого электроэнергии и тепла за счет того, что помет стоит в несколько раз ниже чем мазут. В настоящее время для электростанций помет птицефабриками может доставляться бесплатно. Это связано с огромными штрафами за выброс помета в окружающую среду. За одну тонну выброшенного помета - штраф от 500 до 750 рублей (в зависимости от месторасположения птицефабрики). Средний птичник производит до 100 тонн помета в сутки. Выгода птичников от бесплатной утилизации помета ясна.

Таким образом, заявленные технические результаты достигаются.

Изобретение предназначено для производства электроэнергии и может быть использовано в энергетике. Тепловая электростанция содержит агрегат для сжигания топлива, емкость с топливом, трубопроводы подачи топлива в топочную камеру, краны, форсунки, топочную камеру, паровую турбину, и дополнительно содержит емкость с пометом, соединенную посредством трубопровода через кран с трубопроводом подачи топлива в топочную камеру. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы тепловой электростанции. 1 ил.

Тепловая электростанция, содержащая агрегат для сжигания топлива, емкость с топливом, трубопроводы подачи топлива в топочную камеру, краны, форсунки, топочную камеру, паровую турбину, отличающаяся тем, что дополнительно содержит емкость с пометом, соединенную посредством трубопровода через кран с трубопроводом подачи топлива в топочную камеру.