Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Установка для комбінованого вироблення теплової та електричної енергії, яка містить тепловий двигун з електрогенератором, котел-утилізатор, систему газоходів і трубопроводів, теплофікаційне обладнання, систему автоматики і регулювання, яка відрізняється тим, що установка додатково містить змішувач продуктів спалення двигуна з повітрям для їх збагачення киснем, камеру спалення з дифузійно-стабілізаційними пальниками, які розташовані по ходу продуктів спалення між двигуном і котлом-утилізатором, вентилятор для подачі повітря в змішувач і систему регулювання подачі додаткового палива в камеру спалення.

Текст

Установка для комбінованого вироблення теплової та електричної енергії, яка містить тепло 3 37671 В останні роки знайшли поширення модульні когенераційні установки з котлами-утилізаторами. Це пояснюється більш простою і надійною технологією використання скидної теплової енергії двигунів, більш простою технологією застосування і монтажу когенераційних установок, їх компактністю і можливістю застосування в якості теплових двигунів газопоршневих двигунів, е фективність яких, ціна і потужнісний ряд значно краще задовольняють попит комунальної енергетики та енергетики промислових підприємств. Відома когенераційна установка на базі газопоршневого двигуна (ГПД) з котлом-утилізатором, зв'язаним з теплофікаційними котлами котельні тільки по цільовому теплоносію, який може скидатися в контури теплофікаційних котлів при їх роботі чи використовуватись окремо від них в загальній теплофікаційній схемі котельні [5 6 7], яка обрана за прототип. В ГПД спалюють додаткове паливо для вироблення електроенергії з допомогою електрогенератора, механічно зв'язаного з двигуном, а продукти спалення з двигуна скидають в котелутилізатор, де одержують частину цільової теплової енергії. Охолоджені продукти спалення з котлаутилізатора викидають в оточуюче середовище. При використанні цих установок теплофікаційні котли працюють з заощадженням палива на виробництво цільової теплової енергії, оскільки частину цільової теплової енергії одержують з котла-утилізатора когенераційної установки. Цільову теплову енергію, одержану в котлі-утилізаторі, звичайно використовують для гарячого водопостачання, вирішуючи при цьому одностайно дві проблеми - цілорічного гарячого водопостачання і безперервної цілорічної роботи когенераційної установки, що зменшує термін її окупності. Недоліком прототипу є додаткове забруднення оточуючого середовища когенераційними установками, перш за все, оксидами азоту (NO x), джерелом яких є ГПД когенераційних установок (концентрація NOx в викидах ГПД може становити близько 500мг в 1м 3 продуктів спалення). Екологічна небезпека, пов'язана з цими найбільш привабливими когенераційними установками, є одним з суттєвих факторів, які можуть стримувати їх упровадження, приймаючи до уваги те, що комунальні котельні здебільшого розміщуються серед житлових масивів. До суттєви х недоліків прототипу слід віднести відносно малу теплову потужність ГПД (відношення теплової потужності до електричної становить приблизно 1,2:1). При використанні ГПД нерідко виникає необхідність збільшення теплової потужності когенераційної установки без збільшення електричної потужності. Ця проблема загострюється при обмеженнях на виробництво електроенергії в зв'язку з дискримінацією при прийомі збиткової електроенергії когенераційної установки в мережу. Недоліком прототипу є й обмеженість можливості швидкого та ефективного регулювання теплового навантаження когенераційної установки, що є необхідним в зв'язку зі специфікою роботи комунальної теплофікації. В прототипі регулюван 4 ня теплового навантаження здійснюють зміною потужності двигуна. Таке регулювання пов'язане зі зниженням ефективності роботи двигуна, що знижує ефективність когенераційної установки в цілому. Крім того, зміна потужності двигуна впливає на вироблення електроенергії, що може бути небажаним. В корисній моделі поставлено задачу удосконалення когенераційної установки на базі ГПД з котлом-утилізатором для комбінованого вироблення теплової та електричної енергії в комунальних теплофікаційних і промислових підприємствах шляхом введення в установку додаткових пристроїв з метою підвищення її ефективності й покращення її екологічних показників Поставлена задача вирішується тим, що установка для комбінованого вироблення теплової та електричної енергії, яка містить тепловий двигун з електрогенератором, котел-утилізатор, систему газоходів і трубопроводів, теплофікаційне обладнання, систему автоматики і регулювання, згідно корисної моделі, додатково містить змішувач продуктів спалення двигуна з повітрям для їх збагачення киснем до 12-15%, камеру спалення з дифузійно - стабілізаційними пальниками, розташовані по ходу продуктів спалення між двигуном і котломутилізатором і систему регулювання подачі додаткового палива в камеру спалення. Змішувач продуктів спалення двигуна з повітрям для їх збагачення киснем до 12-15% необхідний для утворення забаластованого окислювача. Камера спалення з дифузійностабілізаційними пальниками необхідна для здійснення процесу допалення при подачі в неї забаластованого окислювача і додаткового палива для підвищення теплового потенціалу продуктів спалення, що необхідно для підвищення теплової потужності когенераційної установки і зменшення вмісту в продуктах спалення оксидів азоту. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображена принципова схема запропонованої установки для комбінованого вироблення теплової та електричної енергії. Установка містить газопоршневий двигун (ГПД) 1, механічно зв'язаний з електрогенератором 2, змішувач 3, вентилятор 4, камеру спалення з дифузійно - стабілізаційними пальниками 5, котел-утилізатор (КУ) 6. Працює установка наступним чином. В газопоршневий двигун 1 подають природний газ і повітря. Одержана в двигуні механічна робота перетворюється в електроенергію в електрогенераторі 2, механічно зв'язаним з двигуном. Одержана електроенергія спрямовується на задовольняння особистих потреб підприємства, а її збиток може бути поставлений зовнішнім споживачам чи в електричну мережу. Продукти спалення з двигуна, які мають температуру близько 500°С і містять близько 6% кисню, подають в змішувач 3, в котрий одночасно подають вентилятором 4 додаткове повітря для збільшення вмісту кисню в продуктах спалення до 12-15% і отримання в результаті забаластованого окислювача. Зі змішувача забаластований окислювач спрямовують в камеру спалення з дифузійно-стабілізаційними пальниками 5, 5 37671 куди подають додаткове паливо, де відбувається процес допалювання. Саме пальники дифузійно стабілізаційного типу успішно використовують при забаластованому окислювачі з вказаним вмістом кисню (наприклад, продукти спалення ГТУ) [8, 9, 10]. Як свідчать проведені експерименти, процес допалювання призводить до значного зменшення вмісту оксидів азоту в продуктах спалення (до 2040мг/м 3) за пальниковим пристроєм [10]. Це повинно призводити до значного покращення екологічних показників когенераційної установки. Водночас в результаті допалювання значно збільшується температура продуктів спалення, які з камери спалення 5 спрямовують в котел-утилізатор 6. З котла-утилізатора охолоджені продукти спалення викидають в оточуюче середовище. Одержану в котлі-утилізаторі цільову теплову енергію отримують споживачі (на кресленні - у вигляді гарячого водопостачання (ГВП)). Підвищення теплового потенціалу теплоносія перед котлом-утилізатором обумовлює підвищення теплової потужності когенераційної установки. При цьому відкривається можливість регулювання теплової потужності установки без зміни потужності двигуна шляхом регулювання подачі додаткового палива в камеру спалення. Діапазон регулювання обмежений вмістом кисню на вході в камеру спалення (12-15%). Це мінімальний вміст кисню, при якому можливе допалювання в пальниках спеціального типу. Підвищення вмісту кисню до більш високого рівня не має сенсу, тому що це призводить до падіння температури забаластованого окислювача на вході в котел-утилізатор і збільшення металомісткості котла. Проведені оцінки показали, що той діапазон регулювання, який забезпечується мінімально необхідним вмістом кисню, задовольняє практичні потреби в регулюванні когенераційної установки. Запропонована схема когенераційної установки призначена для вирішення найбільш вагомих Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 6 проблем найбільш поширених когенераційних установок з газопоршневим двигуном - екологічної проблеми і проблеми підвищення теплової потужності при можливості її регулювання. її впровадження буде сприяти більш широкому застосуванню когенераційних технологій і покращенню екологічного стану навколишнього середовища. Джерела інформації: 1. Рыжкин В.Я.. Тепловые электрические станции. М.: «Энергия», 1967. 2. Канаев А.А., Корнеев М.И.. Парогазовые установки. Л.: «Машиностроение», 1974. 3. Степанов Р.И.. Котлы с предвключенными газовыми турбинами. - "Теплоэнергетика", 1995, №4, с.41-43. 4. Арсеньев Л.В., Тырышкин П.Г. Комбинированные установки с газовыми турбинами. Л.: «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1982. 5. Каталог ООО "Налим", г.Севастополь, Украина. 6. Когенерационные установки (для комбинированного производства электрической энергии и тепла). Каталог АООТ "Первомайскдизельмаш", г.Первомайск, Украина. 7. Мини-теплоэлектростанции DEUTZ. «Автомоторе», Генеральное представительство АО «DEUTZ»(Гepманія) в Украине, г.Киев. 8. Испытания блока дожигающих устройств ГТ-25-700 на Якутской ГРЭС/ В.А.Акулов, А.С.Бутовский, В.И.Жемчугова и др..// Теплоэнергетика, 1981, №6. С.48-51. 9. Исследования закономерности выгорания топлива за уголковыми и плоскими стабилизаторами пламени / А.С.Бутовский, Е.А.Грановская, Г.Н.Любчик, В.А.Христич // Теория и практика сжигания газа. М.: Недра, 1975. Вып. VI. С.324-338. 10. Горелочное устройство для котлаутилизатора ПГУ-800/ Теплэнергетка, 1989, №5. С.54-58. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Installation for combined production of thermal and electric energy

Автори англійською

Dolinskyi Anatolii Andriiovych, Fedorov Savelii Dmytrovych, Bilieka Borys Dmytrovych, Harkusha Leonid Kyrylovych

Назва патенту російською

Установка для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии

Автори російською

Долинский Анатолий Андреевич, Федоров Савелий Дмитриевич, Билека Борис Дмитриевич, Гаркуша Леонид Кириллович

МПК / Мітки

МПК: F01K 11/00

Мітки: теплової, вироблення, установка, енергії, електричної, комбінованого

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/3-37671-ustanovka-dlya-kombinovanogo-viroblennya-teplovo-ta-elektrichno-energi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Установка для комбінованого вироблення теплової та електричної енергії</a>

Подібні патенти