ТЕПЛОВАЯ СТАНЦИЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ И БЕЗОПАСНАЯ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА Российский патент 2011 года по МПК F22B27/00 

Тепловая станция относится к области энергетики для создания пара и использования его в паровых турбинах с целью вращения турбины и ротора электрического генератора и получения электрической энергии, а также отпуска тепла для нужд промышленного производства и отопления зданий.

Известны тепловые электростанции, в которых пар для их работы получают в парогенераторах за счет химической энергии сжигаемого топлива (угля, нефти, газа и т.д.) и кислорода, содержащегося в воздухе, а также за счет использования энергии расщепления ядерного топлива и разогрева ядерного сердечника до нескольких миллионов градусов.

Известные тепловые станции имеют общие с заявленной тепловой станцией существенные признаки: парогенератор, паротурбину, электрический генератор, трансформатор, электросети и тепловые сети (см. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки. - М.: Издательство МЭИ, 2002. - 540 с, рис.1.1 с.11-15).

Известна ветровая электростанция, которая содержит турбину, вал, редуктор, электрогенератор, и механизм поворота указанной электростанции с электрическим приводом и с автоматической системой управления (см. Ветроэнергетика./Под ред. Д. де Рензо. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 272 с.).

Известно турбинное оборудование гидроэлектростанций, которые содержат турбину, вал, редуктор, электрогенератор, трансформатор и электрические сети (см. Турбинное оборудование гидроэлектростанций./Под ред. А.А.Морозова. - М.-Л.: ГЭИ, 1958. - 519 с.).

Известны приливные электростанции, которые содержат турбину, вал, редуктор, электрогенератор, трансформатор и электрические сети (см. Приливные электростанции в современной энергетике./Под ред. Л.Б.Бернштейн. - М.-Л.: ГЭИ, 1961. - 270 с.).

Известны солнечные батареи, которые содержат кремниевые солнечные элементы, указанные фоторезисторы соединены последовательно или параллельно с целью увеличения выходных характеристик (см. Байерс Т. 20 конструкций с солнечными элементами. - М.: Мир, 1988. - 197 с.; Глиберман А.Я., Зайцева А.К. Кремниевые солнечные батареи. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. - 72 с.).

Недостатком известных тепловых электростанций является то, что:

- при сгорании на планете Земля около трех миллиардов тонн топлива (угля, нефти, природного газа, торфа, дров и альтернативных видов топлива на основе кукурузы и т.д.) сгорает около трех миллиардов тонн кислорода в год, содержащегося в воздухе, образуя при этом большие скопления углекислого газа в атмосфере (по данным независимых экспертов РФ по экологии за 10 лет в атмосфере углекислый газ увеличился на 30%), что приводит к кислородному голоданию людей и животных, потребляющих ежедневно около 10 кг кислорода каждым человеком;

- при сгорании топлива выбрасываются в атмосферу сотни миллионов тонн пыли с вредными химическими веществами, в результате возникают болезни людей и сокращается их жизнь;

- при расщеплении ядерного топлива в замкнутом объеме кислород не горит, но в атмосфере распространяется радиоактивность, от которой возникают неизлечимые болезни людей;

- при длительной работе парогенератора с рабочей температурой 700-1200°С происходит разрушение труб и внутренней оболочки парогенератора от окисления и появление ржавчины при контакте воды с поверхностями нержавеющей стали, что приводит к увеличению материальных затрат на изготовление и замену труб на новые.

Техническим результатом является создание тепловой станции, экологически чистой и безопасной для человека.

Тепловая станция содержит парогенератор, трансформатор, электрические и тепловые сети, отличающаяся тем, что она снабжена парогенератором, расположенным в полости оболочки с теплоизоляционным материалом, слоем 50-500 мм, расположенным по внутреннему периметру наружной оболочки, например, керамзитом, в полости оболочки парогенератора установлены 1-22 трубы с заглушками, в полостях которых установлены керамические катушки с открытыми проводами накаливания, соединенными со вторичными и первичными обмотками трансформаторов и пятипозиционным контактным переключателем, который соединен с электрической сетью 1-20 ветровых электростанций, или с электрической сетью гидроэлектростанции, или с электрической сетью приливной электростанции, или с электрической сетью атомной электростанции, или с электрической сетью солнечных батарей, которых не менее 25, или с аккумуляторами с зарядными устройствами от ветровых и солнечных батарей, для предотвращения разрушения труб и внутренней оболочки парогенератора от окисления и появления ржавчины при контакте воды с поверхностями нержавеющей стали при температуре 700-1200°С, указанные поверхности труб и внутренней оболочки парогенератора покрыты высококачественной олифой, которая высушивается при температуре 500-600°С до появления твердой пленки, для охлаждения обмоток трансформаторов на каждом их кожухе установлен радиатор, каждый из которых соединен между собой рукавами или трубами с подводящим рукавом, с насосом низкого давления с электродвигателем постоянного или переменного тока, развиваемый давление 0,1-0,5 МПа, с фильтром, емкостью, заполненной холодной водой, с вентилем с электродвигателем и редуктором с автоматической системой его управления, с фильтром и с водопроводной сетью, а выходной рукав соединен с указанной емкостью, образуя замкнутую водопроводную систему. Для поддержания температуры воды в емкости до 5-20°С на внешней ее поверхности установлен датчик температуры для автоматического управления вентилем для подвода холодной воды в емкость из водопроводной системы и вентилем с электродвигателем, редуктором и с автоматической системой его управления, горячая вода, нагретая до температуры 60°С, из указанной емкости отводится в водопроводную систему для использования ее в собственных нуждах. Для подвода холодной воды в парогенератор с правой стороны выполнен подводящий трубопровод, который соединен с насосом низкого давления с электродвигателем постоянного или переменного тока, развиваемым давление воды 0,5-2,5 МПа в полости парогенератора, с фильтром, с вентилем, с электродвигателем, редуктором и с автоматической системой его управления, с водопроводной сетью, а с левой - в указанном парогенераторе выполнен отводящий трубопровод для подачи кипящей воды или пара напрямую в тепловую сеть, обмотанную слоем 30-200 мм теплозащитного материала и стальной оболочкой, в тепловую сеть одноэтажных или высотных жилых домов, в фильтр и насос, образуя замкнутую водопроводную систему, для поддержания температуры горячей воды 60-70°С в тепловой сети жилых домов на выходной трубе дома установлен датчик температуры, при температуре воды свыше 60-70°С в тепловой сети жилых домов указанный датчик температуры автоматически отключает пятипозиционный контактный переключатель и электрическую сеть, обесточивая трансформаторы и электродвигатели. На чердаке каждого одноэтажного или высотного дома установлена емкость, заполненная водой с атмосферным давлением, для подпитки тепловой сети водой, отвода воздушных пробок из указанной тепловой сети и предохранения парогенератора и тепловой сети от разрушения при резком увеличении давления пара в указанном парогенераторе, парогенератор снабжен предохранительным клапаном, для заполнения холодной водой парогенератора и тепловой сети жилых одноэтажных-девятиэтажных жилых домов от водопроводной городской сети вода подается через вентиль обводные трубопроводы, а для заполнения холодной водой указанного парогенератора, тепловой сети и емкости высотных жилых домов вода из водопроводной городской сети подается насосом, развиваемым давление 0,5-2,5 МПа, парогенераторы выполнены в виде 1-10 отдельных секций.

На чертеже показана тепловая станция, экологически чистая и безопасная для человека.

Тепловая станция снабжена парогенератором 1, расположенным в полости оболочки 2 с теплоизоляционным материалом 3, слоем 50-500 мм, расположенным по внутреннему периметру наружной оболочки, например керамзитом, в полости оболочки парогенератора установлены 1-22 трубы 4 с заглушками 5, в полостях которых установлены керамические катушки 6, 7 с открытыми проводами накаливания 8, соединенными со вторичными и первичными обмотками трансформаторов 9 и пятипозиционным контактным переключателем 10, который соединен с электрической сетью 1-20 ветровых электростанций, или с электрической сетью гидроэлектростанции, или с электрической сетью приливной электростанции, или с электрической сетью атомной электростанции, или с электрической сетью солнечных батарей, которых не менее 25, или с аккумуляторами с зарядными устройствами от ветровых и солнечных батарей (на чертеже указанные электростанции не показаны), для предотвращения разрушения труб 4 и внутренней оболочки парогенератора 1 от окисления и появления ржавчины при контакте воды с поверхностями нержавеющей стали при температуре 700-1200°С, указанные поверхности труб и внутренней оболочки парогенератора 1 покрыты высококачественной олифой, которая высушивается при температуре 500-600°С до появления твердой пленки, для охлаждения обмоток трансформаторов на каждом их кожухе 11 установлен радиатор 12, каждый из которых соединен между собой рукавами или трубами 13 с подводящим рукавом 14, с насосом 15 низкого давления с электродвигателем 16 постоянного или переменного тока, развиваемый давление 0,1-0,5 МПа, с фильтром 17, емкостью 18, заполненной холодной водой, с вентилем 19 с электродвигателем и редуктором с автоматической системой его управления (на чертеже электродвигатель, редуктор и автоматическая система управления не показаны), с фильтром 20 и с водопроводной сетью 21, а выходной рукав 22 соединен с указанной емкостью, образуя замкнутую водопроводную систему, для поддержания температуры воды в емкости 18 до 5-20°С на внешней ее поверхности установлен датчик температуры 23 для автоматического управления вентилем 19 для подвода холодной воды в емкость 18 из водопроводной системы 21 и вентилем 24 с электродвигателем, редуктором и с автоматической системой его управления (на чертеже электродвигатель, редуктор и автоматическая система управления не показаны), горячая вода, нагретая до температуры 60°С, из указанной емкости отводится в водопроводную систему для использования ее в собственных нуждах, для подвода холодной воды в парогенератор 1 с правой стороны выполнен подводящий трубопровод 25, который соединен с насосом 26 низкого давления с электродвигателем 27 постоянного или переменного тока, развиваемым давление воды 0,5-2,5 МПа в полости парогенератора 1, с фильтром 28 с вентилем 29 с электродвигателем, редуктором и с автоматической системой его управления (на чертеже электродвигатель, редуктор и автоматическая система управления не показаны), с водопроводной сетью 21, а с левой - в указанном парогенераторе выполнен отводящий трубопровод 30 для подачи кипящей воды или пара напрямую, в тепловую сеть 31, обмотанную слоем 30-200 мм теплозащитного материала и стальной оболочкой, в тепловую сеть 32, 33 одноэтажных или высотных жилых домов 34, 35, в фильтр 28 и насос 26, образуя замкнутую водопроводную систему, для поддержания температуры горячей воды 60-70°С в тепловой сети жилых домов на выходной трубе дома 35 установлен датчик температуры 36, при температуре воды свыше 60-70°С в тепловой сети жилых домов указанный датчик температуры автоматически отключает пятипозиционный контактный переключатель 10 и электрическую сеть, обесточивая трансформаторы 9 и электродвигатели 16, 27, на чердаке каждого одноэтажного или высотного дома 35 установлена емкость 37, заполненная водой с атмосферным давлением, для подпитки тепловой сети водой, отвода воздушных пробок из указанной тепловой сети и предохранения парогенератора 1 и тепловой сети от разрушения при резком увеличении давления пара в указанном парогенераторе, парогенератор снабжен предохранительным клапаном, для заполнения холодной водой парогенератора 1 и тепловой сети жилых одноэтажных-девятиэтажных жилых домов от водопроводной городской сети вода подается через вентиль 38 и обводные трубопроводы 39, а для заполнения холодной водой указанного парогенератора, тепловой сети 31, 32, 33 и емкости 37 высотных жилых домов вода из водопроводной городской сети подается насосом 26, развиваемым давление 0,5-2,5 МПа, парогенераторы выполнены в виде 1-10 отдельных секций.

Тепловая станция работает следующим образом.

Перед началом работы тепловой станции открывается вентиль 19. Из водопроводной городской сети 21 вода очищается фильтром и через указанный вентиль поступает в емкость 18 и в рукава 14, 13, 22. После заполнения емкости 18 холодной водой вентиль 19 закрывается.

Затем открывается вентиль 29 и вентиль 38. Из водопроводной городской сети 21 холодная вода очищается фильтром 28 и подается через вентиль 38 и обводной трубопровод 39 в парогенератор 1 и в тепловую сеть жилых одноэтажных-девятиэтажных домов 34, 35, и в емкости 37, а для заполнения холодной водой указанного парогенератора, тепловой сети и емкостей 37 высотных жилых домов вода из водопроводной городской сети подается насосом 26, развиваемым давление 0,5-2,5 МПа.

От электрической сети ветровых электростанций, или гидроэлектростанции, или приливной электростанции, или атомной электростанции, или солнечных батарей, или аккумуляторов через пятипозиционный контактный переключатель 10 электрический ток подается на трансформаторы 9 и открытые провода накаливания 8, которые разогревают трубы 4 до температуры 700-1200°С. Холодная вода, которая заключена в полости парогенератора, превращается в кипящую воду или пар. За счет разности температур холодная вода перемещается в сторону парогенератора, а горячая вода перемещается в тепловую сеть жилых одноэтажных или двухэтажных домов. Избыточное давление пара, воздушные пробки тепловой сети и ее подпитка водой осуществляются через емкости 37, которые установлены на чердаках каждого жилого дома 34, 35.

В данном случае нет необходимости использовать насос 27 с приводом от электродвигателя 27.

В многоэтажных и высотных многоквартирных жилых домах тепловая сеть растянута на несколько десятков километров. Для ускорении подачи кипящей воды или пара в указанные жилые дома включаются электродвигатель 27 и насос 26, который под давлением 0,5-2,5 МПа указанную кипящую воду или пар подает в тепловую сеть 31, выталкивая из тепловой сети жилых домов 32, 33 холодную воду в сторону насоса 27 и в полость парогенератора 1.

При достижении температуры 60-70°С в радиаторах жилых домов датчик температуры 36 автоматически отключает пятипозиционный контактный переключатель 10 и тепловую станцию от электрической сети, что приводит к экономии электроэнергии, а при снижении температуры воды в тепловой сети до 40-50°С датчик температуры 36 включает указанный пятипозиционный контактный переключатель электрической сети, и тепловой процесс нагрева воды повторяется.

Для охлаждения обмоток трансформаторов 9 включаются электродвигатель 16 и насос 15 низкого давления.

Холодная вода самотеком из емкости 18 подается в фильтр 17, в указанный насос низкого давления, подводящие рукава 14, 13, в радиаторы 12 кожухов 11, охлаждая обмотки трансформаторов. Нагретая вода по отводящему рукаву 22 подается в указанную емкость, образуя замкнутую водопроводную систему, для поддержания температуры воды в емкости 18 до 5-20°С. Датчик температуры 23 подает сигнал на автоматическую систему управления вентилями 19 и 24 (на чертеже автоматическая система управления вентилями не показана). Открываются указанные вентили и холодная вода из водопроводной сети 21 подается через вентиль 19 в емкость 18, а вода, нагретая до 60°С, из указанной емкости отводится в водопроводную систему для ее использования в собственных нуждах. При температуре 5-20°С указанные вентили закрываются.

Преимущества разработанной тепловой станции:

- разогретые провода накаливания и трубы до температуры 700-1200°С расположены в воде парогенератора и в замкнутом пространстве наружной оболочки, что исключает выгорание кислорода из воздушной среды, а следовательно, гарантирована человеку самое дорогое - жизнь на планете Земля;

- в замкнутой тепловой сети исключается расход холодной воды, а также уменьшается расход электрической энергии с автоматической системой слежения за температурой, поэтому такая тепловая станция экономически выгодна.

Тепловая электростанция относится к области энергетики. Тепловая станция содержит парогенератор, трансформатор, электрические и тепловые сети, парогенератор расположен в полости оболочки с теплоизоляционным материалом, слоем 50-500 мм, расположенным по внутреннему периметру наружной оболочки, например керамзитом, в полости оболочки парогенератора установлены 1-22 трубы с заглушками, в полостях которых установлены керамические катушки с открытыми проводами накаливания, соединенными с обмотками трансформаторов и контактным переключателем, который соединен с электрической сетью 1-20 ветровых электростанций, или с электрической сетью гидроэлектростанции, или с электрической сетью приливной электростанции, или с электрической сетью атомной электростанции, или с электрической сетью солнечных батарей, которых не менее 25, или с аккумуляторами с зарядными устройствами от ветровых и солнечных батарей, для охлаждения обмоток трансформаторов на каждом их кожухе установлен радиатор, парогенератор снабжен предохранительным клапаном, для заполнения холодной водой парогенератора и тепловой сети жилых одноэтажных-девятиэтажных жилых домов от водопроводной городской сети вода подается через вентиль и обводные трубопроводы, а для заполнения холодной водой указанного парогенератора, тепловой сети и емкости высотных жилых домов вода из водопроводной городской сети подается насосом. Изобретение позволяет уменьшить расход электрической энергии, исключить выгорание кислорода из воздушной среды, обеспечить безопасную работу для человека и окружающей среды. 1 ил.

Тепловая станция содержит парогенератор, трансформатор, электрические и тепловые сети, отличающаяся тем, что она снабжена парогенератором, расположенным в полости оболочки с теплоизоляционным материалом слоем 50-500 мм, расположенным по внутреннему периметру наружной оболочки, например, керамзитом, в полости оболочки парогенератора установлены 1-22 трубы с заглушками, в полостях которых установлены керамические катушки с открытыми проводами накаливания, соединенными со вторичными и первичными обмотками трансформаторов и пятипозиционным контактным переключателем, который соединен с электрической сетью 1-20 ветровых электростанций, или с электрической сетью гидроэлектростанции, или с электрической сетью приливной электростанции, или с электрической сетью атомной электростанции, или с электрической сетью солнечных батарей, которых не менее 25, или с аккумуляторами с зарядными устройствами от ветровых и солнечных батарей, для предотвращения разрушения труб и внутренней оболочки парогенератора от окисления и появления ржавчины при контакте воды с поверхностями нержавеющей стали при температуре 700-1200°С указанные поверхности труб и внутренней оболочки парогенератора покрыты высококачественной олифой, которая высушивается при температуре 500-600°С до появления твердой пленки олифы, для охлаждения обмоток трансформаторов на каждом их кожухе установлен радиатор, каждый из которых соединен между собой рукавами или трубами с подводящим рукавом, с насосом низкого давления с электродвигателем постоянного или переменного тока, развиваемым давление 0,1-0,5 МПа, с фильтром, емкостью, заполненной холодной водой, с вентилем с электродвигателем и редуктором с автоматической системой его управления, с фильтром и с водопроводной сетью, а выходной рукав соединен с указанной емкостью, образуя замкнутую водопроводную систему, для поддержания температуры воды в емкости до 5-20°С на внешней ее поверхности установлен датчик температуры для автоматического управления вентилем для подвода холодной воды в емкость из водопроводной системы и вентилем с электродвигателем, редуктором и с автоматической системой его управления, горячая вода, нагретая до температуры 60°С, из указанной емкости отводится в водопроводную систему для использования ее в собственных нуждах, для подвода холодной воды в парогенератор с правой стороны выполнен подводящий трубопровод, который соединен с насосом низкого давления с электродвигателем постоянного или переменного тока, развиваемым давление воды 0,5-2,5 МПа в полости парогенератора, с фильтром с вентилем с электродвигателем, редуктором и с автоматической системой его управления, с водопроводной сетью, а с левой - в указанном парогенераторе выполнен отводящий трубопровод для подачи кипящей воды или пара напрямую в тепловую сеть, обмотанную слоем 30-200 мм теплозащитного материала и стальной оболочкой, в тепловую сеть одноэтажных или высотных жилых домов, в фильтр и насос, образуя замкнутую водопроводную систему, для поддержания температуры горячей воды 60-70°С в тепловой сети жилых домов на выходной трубе дома установлен датчик температуры, при температуре воды свыше 60-70°С в тепловой сети жилых домов указанный датчик температуры автоматически отключает пятипозиционный контактный переключатель и электрическую сеть, обесточивая трансформаторы и электродвигатели, на чердаке каждого одноэтажного или высотного дома установлена емкость, заполненная водой с атмосферным давлением, для подпитки тепловой сети водой, отвода воздушных пробок из указанной тепловой сети и предохранения парогенератора и тепловой сети от разрушения при резком увеличении давления пара в указанном парогенераторе, парогенератор снабжен предохранительным клапаном, для заполнения холодной водой парогенератора и тепловой сети жилых одноэтажных-девятиэтажных жилых домов от водопроводной городской сети вода подается через вентиль и обводные трубопроводы, а для заполнения холодной водой указанного парогенератора, тепловой сети и емкости высотных жилых домов вода из водопроводной городской сети подается насосом, развиваемым давление 0,5-2,5 МПа, парогенераторы выполнены в виде 1-10 отдельных секций.