Автономна когенераційна установка з тепловим двигуном на місцевому паливі

Реферат: UA 86820 U UA 86820 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі енергетики, зокрема до автономних установок з тепловими двигунами, призначених для одночасного вироблення електричної і теплової енергій. Відоме обладнання когенераційної установки, що має у своєму складі двигун Стірлінга з генератором на одному валу і систему охолодження двигуна Стірлінга (Патент RU 2196243, 10.01.2003). Недоліком даної установки є те, що її обладнання не пристосоване для роботи на місцевому паливі, має складне конструктивне виконання, пов'язане з використанням пари та низьку ефективність в умовах нерівномірного споживання виробленої електричної енергії. Як найближчий аналог вибрана когенераційна установка з двигуном Стірлінга на місцевому паливі, що складається з двигуна Стірлінга з електрогенератором на одному валу, системи охолодження двигуна Стірлінга, що має у своєму складі насос і теплообмінник-охолодник, через який проходить магістраль подачі повітря, системи зовнішнього теплопостачання з теплообмінником-утилізатором теплоти відпрацьованих газів, насосом, споживачем теплоти і теплообмінником попереднього підігріву, через який система зовнішнього теплопостачання зв'язана з системою охолодження двигуна Стірлінга, магістралі відпрацьованих газів, газогенератора, що забезпечує виробництво генераторного газу з різних видів місцевого палива, магістралі генераторного газу, яка з'єднує газогенератор з камерою згоряння двигуна Стірлінга та магістралі часткового повернення відпрацьованих газів в камеру згоряння двигуна Стірлінга (Патент RU 2300654 С1, 09.12.2005). Недоліком відомої установки - найближчого аналога є її низька ефективність в умовах нерівномірного споживання електричної енергії, що визначається складнощами узгодження в часі кількості виробленого генераторного газу відповідно змінам споживання електроенергії, оскільки для ефективної роботи газогенератора необхідно підтримувати сталий режим. Отже, при виробництві постійної кількості генераторного газу в період зменшення споживання електроенергії його частина буде надлишкова, а в період збільшення - виробленого газу буде недостатньо. Застосування в умовах нерівномірного споживання електричної енергії генератора газу і супутнього обладнання його очистки і охолодження, розрахованих на максимальну кількість генераторного газу, необхідного для забезпечення виробництва максимальних значень споживаної електроенергії, а також підвищені в цих умовах витрати палива, обумовлюють низьку ефективність установки - найближчого аналога. Задачею даної корисної моделі є підвищення ефективності автономної когенераційної установки, що працює на місцевому паливі, для виробництва електроенергії в умовах нерівномірного споживання виробленої електричної енергії. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що відома когенераційна установка, яка містить газогенератор, тепловий двигун з електрогенератором на одному валу, магістраль генераторного газу, що з'єднує газогенератор через регулюючий вентиль з камерою згоряння теплового двигуна, магістраль відпрацьованих газів, систему зовнішнього теплопостачання з теплообмінником-утилізатором теплоти відпрацьованих газів і насосом, додатково оснащена компресором, що має привод від електродвигуна, який живиться від електрогенератора, та ресивером-акумулятором, причому вхід компресора з'єднано з магістраллю генераторного газу після виходу з газогенератора через вентиль, а вихід - із входом ресивера-акумулятора, вихід з якого через інший вентиль з'єднано з магістраллю генераторного газу після регулюючого вентиля перед камерою згоряння теплового двигуна. Технічна суть і принцип дії запропонованої установки пояснюється кресленням, на якому представлена схема автономної когенераційної установки з тепловим двигуном на місцевому паливі. Запропонована автономна когенераційна установка складається з газогенератора 1, теплового двигуна 2 з електрогенератором 3 на одному валу, магістралі генераторного газу 4, що з'єднує газогенератор 1 через регулюючий вентиль 5 з камерою згоряння 6 теплового двигуна 2, магістралі відпрацьованих газів 7, системи зовнішнього теплопостачання 8 з теплообмінником-утилізатором теплоти відпрацьованих газів 9, споживачем теплоти 10 і насосом 11, компресора 12, що має привод від електродвигуна 13, який живиться від електрогенератора 3 та ресивера-акумулятора 14, причому вхід компресора 12 з'єднано з магістраллю генераторного газу 4 після виходу з газогенератора 1 через вентиль 15, а вихід - із входом ресивера-акумулятора 14, вихід з якого через інший вентиль 16 з'єднано з магістраллю генераторного газу 4 після регулюючого вентиля 5 перед камерою згоряння 6 теплового двигуна 2. Установка працює наступним чином. В газогенератор 1 завантажують тверде місцеве паливо (деревина, торф, відходи сільськогосподарського виробництва тощо), в якому 1 UA 86820 U 5 10 15 20 25 30 здійснюється його газифікація. Вироблений генераторний газ по магістралі генераторного газу 4 через відкритий регулюючий вентиль 5 надходить до камери згоряння 6 теплового двигуна 2, як такий використовують, наприклад, двигун Стірлінга. При цьому вентилі 15 і 16 знаходяться у закритому стані. В подальшому генераторний газ спалюється в камері згоряння 6 двигуна 2, а його теплова енергія продуктів згоряння використовується для отримання механічної роботи у циклі з наступним перетворенням її в електричну енергію в електричному генераторі 3. Отриману електроенергію передають споживачу. Відпрацьовані гази з камери згоряння 6 по магістралі відпрацьованих газів 7 подаються до теплообмінника-утилізатора теплоти відпрацьованих газів 9, де передають свою теплоту теплоносію системи зовнішнього теплопостачання 8. З теплообмінника-утилізатора теплоти відпрацьованих газів 9 гарячий теплоносій в системі зовнішнього теплопостачання 8 надходить до споживача теплоти 10. Циркуляція теплоносія в системі зовнішнього теплопостачання 8 здійснюється за допомогою насоса 11. В період зменшення споживання електроенергії, коли виробляється надлишкова частина генераторного газу, відкривають вентиль 15 (вентиль 16 закривають) і газ подається за допомогою компресора 12 у ресивер-акумулятор 14, де його накопичують та зберігають цю надлишкову частину. При цьому регулюючий вентиль 5 частково прикривають і частина генераторного газу продовжує надходити до камери згоряння 6 теплового двигуна 2, що забезпечує вироблення електричної енергії електрогенератором 3. Роботу компресора 12 забезпечує електродвигун 13, який живиться від електрогенератора 3. В період збільшення споживання електричної енергії, коли в газогенераторі 1 виробляється недостатньо генераторного газу для її виробництва, для збільшення виробництва механічної роботи у тепловому двигуні 2 компресор 13 відключають і подають на спалювання в камері згорання 6 збільшену кількість газу, яку утворюють змішуванням газу після газогенератора 1 при закритому вентилі 15 і відкритому регулюючому вентилі 5, та накопиченого генераторного газу у ресивері-акумуляторі 14, що подається на змішування через відкритий в цей час вентиль 16. Запропонована автономна когенераційна установка в умовах нерівномірного споживання виробленої електричної енергії забезпечує підвищення ефективності роботи, що обумовлено включенням до її складу компресора, який має привод від електродвигуна та ресивераакумулятора, внаслідок зменшення витрат місцевого палива та використання газогенератора і супутнього для обробки генераторного газу обладнання меншої продуктивності, ніж необхідно для виробництва газу при максимальних значеннях споживаної електроенергії. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Автономна когенераційна установка з тепловим двигуном на місцевому паливі, яка містить газогенератор, тепловий двигун з електрогенератором на одному валу, магістраль генераторного газу, що з'єднує газогенератор через регулюючий вентиль з камерою згоряння теплового двигуна, магістраль відпрацьованих газів, систему зовнішнього теплопостачання з теплообмінником-утилізатором теплоти відпрацьованих газів, споживачем теплоти і насосом, яка відрізняється тим, що установка додатково оснащена компресором, що має привод від електродвигуна, який живиться від електрогенератора, та ресивером-акумулятором, причому вхід компресора з'єднано з магістраллю генераторного газу після виходу з газогенератора через вентиль, а вихід - із входом ресивера-акумулятора, вихід з якого через інший вентиль з'єднано з магістраллю генераторного газу після регулюючого вентиля перед камерою згоряння теплового двигуна. 2 UA 86820 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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