Факельно-вітрова установка

Реферат: Факельно-вітрова установка, що містить допалювач газу, димар, короб підведення шахтного газу і вітрові колеса з перетворювачем енергії. Теплові потоки газових викидів спрямовані під вітрові робочі колеса з суміщеними валами, оснащеними обертовою муфтою, спільним перетворювачем енергії і охолоджуваним газовим потоком. Допалювач газу виконано у вигляді каталітичних спіралей, розміщених у димарі під шнековим вітровим колесом. UA 100830 C2 (12) UA 100830 C2 UA 100830 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до енергетики і призначається для утилізації шахтних газів. Дегазація шахт здійснюється за допомогою систем вентиляції. 3 3 У шахту подається до 130 м /сек. повітря. Кожна тонна вугілля має 5÷25 м адсорбованого метану. Через вивільнену поверхню забою метан виходить у повітряний струмінь. В нормальних 3 умовах на кубометр метану подається 100 м повітря. 3 Підраховані запаси метану у шахтному газі [2]. Вони становлять 25,4 триліони м . Уже побудована перша в Україні станція для утилізації шахтного метану [1]. Станція Покровського шахтоуправління під паровими котлами спалює метан дегазаційних свердловин, виробляючи світло і тепло, і спалюючи у факелі метан шахтного газу. Ця станція є аналогом даного винаходу. Відомі також вітряки шведського товариства Sea twirl, що мають підводне приміщення для перетворювача енергії, вишку у вигляді труби і вітрове колесо зверху [1]. Прототипом даного винаходу є вітряк Sea twirl. Аналог не використовує енергії вітру, маючи димар і потужний потік теплової енергії, прототип не використовує їх також тому, що немає виділеного вертикального потоку і пристроїв використання хімічної енергії, яку переносить шахтний газ. Вентиляційні викиди несуть великі запаси енергії. Але їх ще не використовують, наприклад, для виробництва електроенергії. Надшахтний пристрій допалювання метану повинен бути безпечний з низькотемпературним каталітичним горінням. Нікель зв'язує і окислює метан при температурі 700 °C. Відкрите полум'я метану має температуру 1200 °C. Відкрите полум'я не пропускає сітка. Полум'я поширюється з малою швидкістю. Зустрічний рух повітря переносить полум'я в напрямі викидів. Отже, потрібна додаткова тяга. Тяга створюється вітровим колесом, температурою і висотою димаря. Поставлені задачі вирішує даний винахід. Це досягнуто тим, що у факельно-вітровій установці, що містить допалювач газу, димар, короб підведення шахтного газу і вітрові колеса з перетворювачами енергії, згідно з винаходом, теплові потоки газових викидів спрямовані під вітрові робочі колеса з суміщеними валами, оснащеними обертовою муфтою, спільним перетворювачем енергії, охолоджуваним газовим потоком, а допалювач газів виконано у вигляді каталітичних спіралей, розміщених у димарі під шнековим вітровим колесом. Наведене креслення (Схема факельно-вітрової установки) розкриває суть винаходу. При цьому вихід із вентиляційного ствола 1 введено в приймальний бункер 2. Над бункером обладнано циліндр 3 димаря з дефлектором 4 і відкритим вітровим колесом 5, розміщеним над димарем. Вітрове колесо 5 має вал 6. Вал 6 вмонтовано у вал 7. На валу 7 розміщено перетворювач енергії 14 і обертова муфта 13. Вал 7 обертається у підшипниках 10 і 9. Над бункером 2 розміщено щілинний запобіжник поширення вогню (поз. 11) і допалювач метану 12, виконаний із каталітичного металу (для метану - із нікелю). Газ подається у бункер 2, охолоджує перетворювач енергії, проходить через щілини, окислюється при температурі 700 °C, змішується з повітряною сумішшю і подається на шнек 8, приводить шнек у рух і виходить у простір вітрового колеса 5. Подача теплого повітря підвищує швидкість основного вітрового потоку. Допалювання метану не змінює напрям руху вогню і не впливає на температурний режим опалювання. Шнекове вітрове колесо подає повітряну суміш вверх. Додаткову тягу створює дефлектор. Вітрове колесо (поз. 5) має профільовані лопатки, які забезпечують напрям руху валів 6 і 7 однакового напряму. Велична кутових швидкостей може бути різною: 6  7 .  Перетворювач енергії може бути електричним генератором, компресором, насосом. Це визначається призначенням факельно-вітрової установки. Розміщення перетворювача енергії в бункері 2 дозволяє використати енергію охолодження. Факельно-вітрова установка має каталітичні спіралі допалювача, які включають в мережу електричного струму і створюють температуру каталітичного горіння при температурі 700 C у полум’ї. При вмісті метану 5-10 % каталітичне горіння може перерости у об'ємне високотемпературне горіння. Цьому перешкоджає щілинний фільтр. Він створений пакетами пластин висотою 10-20 см скріплених радіальними шпильками, закріпленими у димарі, створені щілини підвищують швидкість руху шахтного газу і зупиняють поширення факела. 1 UA 100830 C2 5 10 15 Факельно-вітрова установка має горизонтальний вітровий потік і вітрове колесо для використання енергії, і шнекове вітрове колесо, і вертикальний потік шахтного газу. Моменти сил, створюваних цими потоками, підсумовуються і передаються перетворювачу енергії. При малій швидкості горизонтального потоку обертова муфта вивільняє вал 6. При цьому установка працює на вертикальному потоці. Перетворювач енергії з компресором дозволяє реалізувати кілька схем використання. Першою є паралельна робота факельно-вітрової установки з іншими поновлюваними енергіями (метаногідрати, хвилі, сонячні установки). Другою є схема включення компресора для подачі стисненого повітря в глухий забій. Третя схема дозволяє використати факельно-вітрову установку в системі вентиляції і кондиціонування повітря в житлових приміщеннях. Шахтна факельно-вітрова установка окислює метан викидів вентиляції і дегазації на місці знаходження шахти і на електростанції. Весь метан викидів буде окислено до СО2. Винахід забезпечує окислення метану і захист землі від парникового газу метану. Винахід перетворює теплову енергію шахтного газу у електричну енергію. Бібліографія: 1. Куш Л. Світло і тепло з підземних комор. Голос України. № 249 (5249). 30.12.11 р. 2. Шевельов В.А., Перепелиця В.Г. Дифузія шахтних газів. - К.: Наукова думка, 2010. - с. 260. 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 Факельно-вітрова установка, що містить допалювач газу, димар, короб підведення шахтного газу і вітрові колеса з перетворювачем енергії, яка відрізняється тим, що теплові потоки газових викидів спрямовані під вітрові робочі колеса з суміщеними валами, оснащеними обертовою муфтою, спільним перетворювачем енергії і охолоджуваним газовим потоком, а допалювач газу виконано у вигляді каталітичних спіралей, розміщених у димарі під шнековим вітровим колесом. 2 UA 100830 C2 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3