ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ Российский патент 2008 года по МПК F01K13/00 

Описание патента на изобретение RU2335642C1

Устройство относится к области энергетики и может быть использовано для производства электроэнергии с использованием комбинированного органического и водородного топлива.

Известно устройство (Патент RU на полезную модель №30848 С2 от 10.10.2002 г.), содержащее паровой котел, Н2/O2-парогенератор, паровую и газопаровую турбину с электрогенераторами, систему генерации водорода и кислорода с использованием электролиза и систему их аккумулирования.

Его недостатком является то, что оно использует для получения Н2 и O2 электролизер, содержит две турбины и два электрогенератора, а газопаровая турбина на водородном топливе может работать только периодически с интервалом, необходимым для накопления водорода и кислорода в специальных установках.

Наиболее близким по технической сущности является устройство (патент RU на полезную модель №54631 от 08.06.05 г.), содержащее паровой котел, установку для производства водорода конверсией из природного газа, Н22 - парогенератор (высокотемпературный Н22-пароперегреватель), паровую турбину с электрогенератором и конденсатором пара, теплоутилизационный котел.

К его недостаткам относится то, что не указано допустимое количество неконденсирующихся газов в Н2 и О2 поступающих в Н22-парогенератор, соотношение расходов Н2 и O2. Эти показатели могут повлиять на работу конденсатора и снижение энергоэффективности установки в целом. Не указаны источники и рабочие среды для получения кислорода и охлаждения проточной части турбины.

Цель изобретения - создание электрогенерирующего комплекса для высокоэффективного непрерывного производства электроэнергии с использованием комбинированного, в том числе водородного топлива, а также исключающего потери энергии при транспорте и хранении водорода.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит паровой котел, высокотемпературный Н22-пароперегреватель, теплоутилизационный котел, паровую турбину с электрогенератором и конденсатором, установку для получения водорода из природного газа методом конверсии, а новым является то, что в устройство включена установка для производства кислорода методом разделения воздуха, а суммарные примеси неконденсирующихся газов при температуре от 20 до 100°С в водороде и кислороде должны быть менее 0,5% по объему, причем входы в высокотемпературный пароперегреватель соединены с выходом парового котла и выходами из установок для производства водорода и кислорода с расходами по водороду и кислороду в пропорциях, близких (около ±1%) к стехиометрическим, для обеспечения их полного сгорания в среде водяного пара без промежуточной теплообменной поверхности, а выход высокотемпературного пароперегревателя соединен с входом в паровую турбину, причем выход установки для производства водорода по уходящим газам соединен с газовым трактом теплоутилизационного котла, и, кроме того, выход из теплоутилизационного котла по пару соединен с промежуточным вводом в паровую турбину и (или) системой охлаждения проточной части паровой турбины.

Включение в состав электростанции установки для производства водорода из природного газа и установки для производства кислорода методом разделения воздуха позволит обеспечить непрерывную работу паровой турбины с номинальной мощностью при высоких начальных температуре и давлении. Высокая температура водяного пара до 2000 К на входе в паровую турбину за счет сжигания водорода с кислородом в среде водяного пара без промежуточной теплообменной поверхности после его выхода из парового котла в высокотемпературном Н22-пароперегревателе обеспечивает ее работу в режимах, характерных для газовых турбин, а выход паровой турбины связан с конденсатором пара, обеспечивающим давление ниже атмосферного. Увеличение начальной и уменьшение температуры на выходе из турбины, а также уменьшение влажности пара позволит повысить энергоэффективность производства электроэнергии.

Следует отметить, что нагрев водяного пара в современных паровых котлах выше 900 К фактически невозможен из-за пережога труб независимо от вида топлива (природный газ, водород, уголь и т.д.).

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит паровой котел 1, установку для парового производства водорода из природного газа методом конверсии 2, установку для производства кислорода методом разделения воздуха 3, высокотемпературный Н22-пароперегреватель 4, паровую турбину 5 с электрогенератором 6 и конденсатором 7, утилизационный котел 8.

Устройство работает следующим образом.

Из парового котла 1 пар поступает в высокотемпературный Н22-пароперегреватель 4. В высокотемпературном Н22-пароперегревателе водяной пар перегревается за счет поступления и сжигания в нем водорода с кислородом в среде водяного пара без промежуточной теплообменной поверхности. Для полезного использования энергии уходящих газов из установки для конверсии природного газа в водород установлен утилизационный котел 8, выход пара из которого связан с промежуточным вводом пара в турбину 5 с электрогенератором 6 и (или) с системой охлаждения проточной части турбины. Далее пар поступает в конденсатор 7.

Указанные особенности устройства позволяют достигнуть более высокого коэффициента полезного действия по выработанной электроэнергии по отношению к существующим паротурбинным установкам. Достоинством данного устройства является то, что для генерации пара и обеспечения его начального перегрева могут быть использованы уголь, мазут, альтернативные виды топлива и возобновляемые источники энергии. Включение в состав устройства установки для производства водорода из природного газа методом конверсии позволяет исключить затраты на транспорт и хранение водорода, исключает возможность взрыва большого количества водорода, обеспечивает непрерывность работы устройства с номинальной мощностью.

Похожие патенты RU2335642C1

название год авторы номер документа
ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС С КОМБИНИРОВАННЫМ ТОПЛИВОМ 2008
  • Фаворский Олег Николаевич
  • Леонтьев Александр Иванович
  • Пялов Владимир Николаевич
  • Федоров Владимир Алексеевич
  • Мильман Олег Ошеревич
  • Замуков Владимир Вартанович
  • Бельченков Сергей Владимирович
RU2376481C2
ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С УГОЛЬНО-ВОДОРОДНЫМ ТОПЛИВОМ 2008
  • Федоров Владимир Алексеевич
  • Мильман Олег Ошеревич
  • Федоров Денис Владимирович
RU2391515C1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ 2010
  • Фаворский Олег Николаевич
  • Леонтьев Александр Иванович
  • Пялов Владимир Николаевич
  • Дорофеев Владимир Юрьевич
  • Замуков Владимир Вартанович
  • Федоров Владимир Алексеевич
  • Мильман Олег Ошеревич
  • Кирюхин Алексей Владимирович
RU2435699C1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ 2010
  • Дорофеев Владимир Юрьевич
  • Замуков Владимир Вартанович
  • Федоров Владимир Алексеевич
  • Мильман Олег Ошеревич
RU2443597C1
Способ водородного подогрева питательной воды на АЭС 2019
  • Аминов Рашид Зарифович
  • Егоров Александр Николаевич
RU2709783C1
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПАРОВАЯ ТУРБИНА 2006
  • Шифрин Борис Аронович
  • Мильман Олег Ошеревич
  • Федоров Владимир Алексеевич
  • Токарь Револьд Абрамович
RU2311540C2
СПОСОБ ВОДОРОДНОГО ПЕРЕГРЕВА ПАРА НА АЭС 2017
  • Аминов Рашид Зарифович
  • Егоров Александр Николаевич
RU2661231C1
Способ повышения мощности двухконтурной АЭС за счет комбинирования с водородным циклом 2019
  • Аминов Рашид Зарифович
  • Егоров Александр Николаевич
  • Байрамов Артем Николаевич
RU2707182C1
ТЕПЛОУТИЛИЗАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА 1996
  • Мильман Олег Ошеревич
  • Федоров Владимир Алексеевич
  • Брусницын Николай Алексеевич
RU2116561C1
МУЛЬТИГЕНЕРИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС С КОМБИНИРОВАННЫМ ТОПЛИВОМ ПРИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА 2019
  • Петин Сергей Николаевич
  • Голдобин Денис Дмитриевич
  • Борисова Полина Николаевна
  • Бурмакина Анна Владимировна
  • Романов Геннадий Александрович
RU2708936C1

Реферат патента 2008 года ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для производства электроэнергии с использованием высокотемпературной паровой турбины с комбинированным, в том числе водородным топливом. Устройство содержит паровой котел, установку для паровой конверсии природного газа в водород, установку для получения кислорода из воздуха, высокотемпературный Н22 пароперегреватель, паровую турбину с электрогенератором и конденсатором, утилизационный котел. Изобретение обеспечивает высокоэффективное непрерывное производство электроэнергии. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 335 642 C1

Электрогенерирующее устройство с высокотемпературной паровой турбиной для непрерывного производства электроэнергии, содержащее паровой котел, паровую турбину с электрогенератором и конденсатором, высокотемпературный Н22-пароперегреватель, теплоутилизационный котел, установку для производства водорода из природного газа методом конверсии, отличающееся тем, что в устройство включена установка для производства кислорода методом разделения воздуха, а суммарные примеси неконденсирующихся газов при температуре от 20 до 100°С в водороде и кислороде должны быть менее 0,5% по объему, причем входы в высокотемпературный пароперегреватель соединены с выходом парового котла и выходами из установок для производства водорода и кислорода с расходами по водороду и кислороду в пропорциях близких (около ±1%) к стехиометрическим для обеспечения их полного сгорания в среде водяного пара без промежуточной теплообменной поверхности, а выход высокотемпературного пароперегревателя соединен с входом в паровую турбину, причем выход установки для производства водорода по уходящим газам соединен с газовым трактом теплоутилизационного котла и, кроме того, выход из теплоутилизационного котла по пару соединен с промежуточным вводом в паровую турбину и (или) системой охлаждения проточной части паровой турбины.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2335642C1

Приспособление для передачи вращения от оси концевого барабана одного транспортера на ось смежного барабана, совместно с ним работающего другого транспортера 1936
  • Ценке В.И.
SU54631A1
0
SU162162A1
ПАРОГЕНЕРАТОР 2002
  • Сиразиев Р.Г.
  • Мезиков А.К.
  • Шуриков В.В.
  • Кузеев Р.Д.
RU2226646C2
Способ изготовления граммофонных пластинок 1932
  • Эйдлин А.Л.
SU30848A1
US 5953900 A1, 21.09.1999
US 5644911 A1, 08.07.1997.

RU 2 335 642 C1

Авторы

Фаворский Олег Николаевич

Леонтьев Александр Иванович

Федоров Владимир Алексеевич

Мильман Олег Ошеревич

Даты

2008-10-10Публикация

2007-02-19Подача