Спосіб і пристрій для перетворення теплової енергії з біомаси в механічну роботу
Формула / Реферат
1. Спосіб перетворення теплової енергії з вуглецевмісної сировини в механічну роботу з застосуванням щонайменше одного першого (4) і одного другого (6) пристроїв для зберігання та вивільнення теплової енергії, які підключаються, щонайменше тимчасово, почергово до турбінного вузла (Т) з розташованою нижче за потоком газовою турбіною (8),
причому зазначений спосіб включає наступні стадії:
a) газифікацію вуглецевмісної сировини (14) за допомогою газифікатора (18) з утворенням паливного газу,
b) подачу паливного газу як палива у газовий пальник (2), розташований після газифікатора (18),
c) спалювання паливного газу в газовому пальнику (2), де повітря для горіння подають у газовий пальник (2),
d) пропускання димових газів (3), які утворюються в газовому пальнику (2), через пристрої (4, 6)для зберігання теплової енергії, і
e) подачу гарячого повітря (7) зі щонайменше одного з пристроїв (4, 6) у газову турбіну (8), де
гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни (8) подають щонайменше до одного теплообмінника (1), розташованого після газової турбіни (8), і за допомогою зазначеного теплообмінника (1) нагрівають повітря для горіння (7), яке надходить до газового пальника (2), стиснене гаряче повітря, що надходить з компресора (8), охолоджують теплообмінником (15), який розташований після компресора (8), а потім направляють це повітря як холодне повітря у перший пристрій (4) та/або другий пристрій (6) для зберігання теплової енергії.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни (8), яке надходить щонайменше до одного теплообмінника (1), розташованого після газової турбіни (8), подають щонайменше частково, як гаряче відпрацьоване повітря щонайменше ще в один теплообмінник (13), і отримана теплова енергія виходить у вигляді корисного тепла.
3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни (8), яке надходить щонайменше в один теплообмінник (1), розташований після газової турбіни (8), подають щонайменше частково як гаряче відпрацьоване повітря щонайменше ще в один теплообмінник (11), і отриману теплову енергію застосовують для отримання насиченої пари (9).
4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни (8), яке надходить щонайменше в один теплообмінник (1), розташований після газової турбіни (8), подають щонайменше частково як гаряче відпрацьоване повітря щонайменше ще в один теплообмінник (11), і отриману теплову енергію застосовують для отримання гарячого повітря (10).
5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що як газифікатор (18) застосовують насадковий протипотоковий газифікатор.
6. Спосіб за будь-яким із пп. 1-5, який відрізняється тим, що гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни (8) застосовують для отримання енергії за допомогою турбіни (72).
7. Пристрій для перетворення теплової енергії в механічну роботу, який містить наступне:
газифікатор (18) для газифікації вуглецевмісної сировини (14) у паливний газ; газовий пальник (2) для спалювання паливного газу, який розташований після газифікатора (18); щонайменше один перший (4) і один другий (6) пристрої для зберігання та вивільнення теплової енергії, виконані з можливістю почергового підключення, щонайменше тимчасово, до турбінного вузла (Т) з розташованою нижче за потоком газовою турбіною (8); і щонайменше одна сполучна лінія (3), виконана з можливістю подачі димових газів, що утворюються у газовому пальнику (2), до пристроїв (4, 6) для зберігання теплової енергії; де щонайменше один теплообмінник (1), розташований після газової турбіни (8) і виконаний з можливістю нагрівання повітря (7) для горіння, що надходить до газового пальника (2), причому теплообмінник (15) розташований після компресора (8) для охолодження стисненого гарячого повітря, що надходить з компресора (8), і наступного направлення холодного повітря у перший пристрій (4) та/або другий пристрій (6) для зберігання теплової енергії.
8. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що газифікатор (18) призначений для отримання паливного газу як паливо для газового пальника (2), розташованого перед газовим пальником (2).
9. Пристрій за п. 7 або 8, який відрізняється тим, що додаткові засоби (1, 11, 12, 13) для нагрівання щонайменше одного газу розташовані після турбінного вузла (Т).
10. Пристрій за будь-яким із пп. 7-9, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю подачі гарячого повітря щонайменше в один теплообмінник (1), розташований після газової турбіни (8), і щонайменше частково як гаряче відпрацьоване повітря у щонайменше ще один теплообмінник (13), і містить засоби для виводу отриманої теплової енергії у вигляді корисного тепла.
11. Пристрій за будь-яким із пп. 7-10, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю подачі гарячого повітря щонайменше до одного теплообмінника (1), розташованого після газової турбіни (8), і щонайменше частково як гаряче відпрацьоване повітря в щонайменше ще однин теплообмінника (11), який виконаний з можливістю використання отриманої теплової енергії для отримання насиченої пари (9).
12. Пристрій за будь-яким із пп. 7-11, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю подачі гарячого повітря щонайменше до одного теплообмінника (1), розташованого після газової турбіни (8), і щонайменше частково як гаряче відпрацьоване повітря до щонайменше ще одного теплообмінника (11), який виконаний з можливістю використання отриманої теплової енергії для отримання гарячого повітря (10).
13. Пристрій за будь-яким із пп. 7-12, який відрізняється тим, що засоби для почергового підключення щонайменше першого пристрою (4) для зберігання теплової енергії та щонайменше другого пристрою (6) для зберігання теплової енергії забезпечені в турбінному вузлі (Т).
14. Пристрій за будь-яким із пп. 7-13, який відрізняється тим, що після компресора газової турбіни (8) розташовується щонайменше ще один теплообмінник (15), який щонайменше частково охолоджує гаряче повітря, яке подається у перший пристрій (4) для зберігання теплової енергії.
15. Пристрій за будь-яким із пп. 7-14, який відрізняється тим, що введення води розташоване після компресора газової турбіни (8).
16. Пристрій за будь-яким із пп. 7-15, який відрізняється тим, що щонайменше один клапанний засіб для відключення турбінного вузла (Т) розташований між компресором (8) і пристроєм скидання тиску газової турбіни.
17. Пристрій за будь-яким із пп. 7-16, який відрізняється тим, що після газової турбіни (8) забезпечена можливість виконання парового процесу.
Текст
Реферат: В способі перетворення теплової енергії з вуглецевмісної сировини в механічну роботу застосовують щонайменше один перший (4) і один другий (6) пристрої для зберігання та вивільнення теплової енергії, які підключаються, щонайменше тимчасово, почергово до турбінного вузла (Т) з розташованою нижче за потоком газовою турбіною (8). Спосіб включає наступні стадії: a) газифікацію вуглецевмісної сировини (14) за допомогою газифікатора (18) з утворенням паливного газу, b) подачу паливного газу як палива у газовий пальник (2), розташований після газифікатора (18), c) спалювання паливного газу в газовому пальнику (2), де повітря для горіння подають у газовий пальник (2), d) пропускання димових газів (3), які утворюються в газовому пальнику (2), через пристрої (4, 6) для зберігання теплової енергії, і e) подачу гарячого повітря (7) зі щонайменше одного з пристроїв (4, 6) у газову турбіну (8), При цьому гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни (8) подають щонайменше до одного теплообмінника (1), розташованого після газової турбіни (8), і за допомогою зазначеного UA 107580 C2 (12) UA 107580 C2 теплообмінника (1) нагрівають повітря для горіння (7), яке надходить до газового пальника (2), стиснене гаряче повітря, що надходить з компресора (8), охолоджують теплообмінником (15), який розташований після компресора (8), а потім направляють це повітря як холодне повітря у перший пристрій (4) та/або другий пристрій (6) для зберігання теплової енергії. UA 107580 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід відноситься до способу перетворення теплової енергії одержуваної з вуглецевмісної сировини в механічну роботу, відповідно до преамбули п.1 формули винаходу та пристрою для перетворення теплової енергії в механічну роботу, відповідно до преамбули п.7 формули винаходу. Винахід описаний з посиланням на біомасу, але варто розуміти, що спосіб і пристрій згідно з даним винаходом можуть бути також використані для інших вуглецевмісних матеріалів. Патент DE 100 39 246 С2 відноситься до способу перетворення теплової енергії в механічну роботу, в якому перший та другий засоби для зберігання теплової енергії підключають по черзі до турбінного вузла. Недоліком даного способу є недостатнє повернення тепла, що вивільняється, у різні технологічні процеси й утворення пилу в димових газах, який, наприклад, необхідно видаляти за допомогою циклона. Відповідно, завданням даного винаходу є забезпечення способу та пристрою для перетворення теплової енергії від спалювання або газифікації вуглецевмісної сировини в механічну роботу, що забезпечують високу ефективність та високу функціональність з поліпшеною інтеграцією теплової енергії у процес горіння та переважно працюючих запобігаючи утворенню пилу в димових газах. Крім того, запропонований спосіб повинен забезпечувати ефективну рекуперацію виробленої енергії у процес відхідного тепла. Це досягається у відповідності зі способом за п. 1 формули винаходу та пристроєм за п.7 формули винаходу. Переважні варіанти реалізації й удосконалення охарактеризовані в залежних пунктах формули винаходу. Принциповим моментом винаходу є те, що спосіб перетворення теплової енергії з вуглецевмісної сировини в механічну роботу зі застосуванням щонайменше одного першого й одного другого пристрою для зберігання та вивільнення теплової енергії, що підключають щонайменше тимчасово, по черзі до турбінного вузла з розташованою нижче за потоком газовою турбіною, причому зазначений спосіб включає наступні стадії: a) газифікацію вуглецевмісної сировини за допомогою газифікатора з утворенням паливного газу, b) подачу паливного газу як палива у газовий пальник, розташований після газифікатора, c) спалювання паливного газу в газовому пальнику, де повітря для горіння подають у газовий пальник, d) пропущення димових газів, що утворюються в газовому пальнику через пристрої, для зберігання теплової енергії, та e) подачу гарячого повітря з щонайменше одного з пристроїв у газову турбіну, де гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни подають щонайменше в один теплообмінник, розташований після газової турбіни, за допомогою зазначеного теплообмінника нагрівають повітря для горіння, що надходить у газовий пальник, стиснене гаряче повітря, що надходить з компресора, охолоджують теплообмінником, що розташований після компресора, а потім направляють це повітря як холодне повітря у перший пристрій та/або другий пристрій для зберігання теплової енергії. Термін "нижче за потоком", розуміється, зокрема, як розташування нижче за потоком стосовно відповідного газового або теплового потоку. Газовий пальник переважно розташований безпосередньо після газифікатора. Пристрій для зберігання теплової енергії, переважно також підходить для вивільнення теплової енергії, що зберігається, наприклад, у вигляді гарячого повітря. Зокрема, пристрої для зберігання теплової енергії можуть являти собою генератори з насипним матеріалом, як це описано, наприклад, у патенті ЕР 0 620 909 В1 або DE 42 36 619 С2. Зміст заявки на патент DE 100 39 246 А1, зареєстрованої Німецьким відомством по патентам і товарним знакам (DPMA) 11.08.2008, включений повністю в дану заявку за допомогою посилання. Відповідно до способу даного винаходу, вихідна потужність пристрою може бути збільшена за рахунок застосування лямбда контролю. Таким чином, згідно з даним винаходом запропоноване нагрівання повітря для горіння поступаючого у газовий пальник за допомогою теплообмінника, переважно з використанням тепла або гарячого відпрацьованого повітря поступаючого з газової турбіни. Крім того, у теплообмінник можна подавати стиснене повітря. Спосіб дозволяє в такий спосіб оптимізувати інтеграцію теплової енергії у процес горіння. Крім того, тепло, що утвориться в процесі горіння, подається за допомогою теплообмінника назад до газового пальника, у вигляді нагрітого повітря для горіння, що також підвищує ефективність способу. Переважно, гаряче повітря вихідне з газової турбіни та поступаюче щонайменше в один із теплообмінників, розташований після розширника газової турбіни, надходить, щонайменше частково, як відпрацьоване гаряче повітря в щонайменше ще один теплообмінник й отримана 1 UA 107580 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 теплова енергія виходить у вигляді корисного тепла. Це також підвищує екологічність й ефективність способу. Переважно, гаряче повітря вихідне з газової турбіни та поступаюче щонайменше в один із теплообмінників розташований після розширника газової турбіни, надходить щонайменше частково як відпрацьоване гаряче повітря в щонайменше ще один теплообмінник і застосовується для одержання насиченої пари. У даному варіанті реалізації винаходу відпрацьоване тепло використовується для одержання насиченої пари. Зокрема, можна подавати відпрацьоване тепло в щонайменше ще один теплообмінник, що, у свою чергу розташовується після теплообмінника, який знаходиться після газової турбіни, що нагріває воду з одержанням насиченої пари. Крім того або альтернативно, переважно щоб гаряче повітря вихідне з газової турбіни та поступаюче щонайменше в один теплообмінник розташований після газової турбіни надходив, хоча б частково, як гаряче відпрацьоване повітря в щонайменше ще один теплообмінник і теплова енергія якого використовувалася для одержання гарячого повітря, що може подаватися в газифікатор. У цілому спосіб переважно включає на першій стадії газифікацію вуглецевмісної сировини в газифікаторі, де паливний газ як паливо надходить у газовий пальник розташований після газифікатора. Тут переважно нагріту насичену пару та/або гаряче повітря подають у газифікатор через теплообмінник розташований після газової турбіни та застосовують в якості газифікаційного середовища для газифікації. Переважно як газифікатор застосовують насадковий протиточний газифікатор. Тут водяну пару, яку використовують для газифікації, нагрівають за допомогою теплообмінника та подають у газифікатор. Разом із водяними парами у газифікатор подають горючий газ. Придатним горючим газом є, наприклад, гаряче повітря, кисень, повітря збагачене киснем і тому подібне. У принципі, відповідно до рівня техніки можуть застосовуватися різні типи газифікаторів. Проте, насадкові протиточні газифікатори мають особливі переваги, пов'язані з тим, що всередині реактора утворюються окремі зони з різними температурами і, відповідно, у цих зонах можуть протікати різні процеси. Розходження температур обумовлене тим, що відповідні процеси є сильно ендотермічними, і тепло надходить тільки знизу. Відповідно до цього, є доцільним застосування пари, що має дуже високу температуру. В іншому переважному способі відпрацьоване гаряче повітря з газової турбіни, яке було вивільнене з газової турбіни застосовують для одержання енергії. У даному варіанті вводиться додатковий контур із паровою турбіною, в якому вода випаровується та перегрівається за допомогою теплообмінника. Після парової турбіни пара конденсується в рідину та знову подається в теплообмінник. Згідно з даним винаходом, пристрій для перетворення теплової енергії в механічну роботу, що містить газифікатор для газифікації вуглецевмісної сировини у паливний газ; газовий пальник для спалювання паливного газу, який розташований після газифікатора; щонайменше одне перше й одне друге пристрої для зберігання та вивільнення теплової енергії, виконані з можливістю почергового підключення, щонайменше тимчасово, до турбінного вузла з розташованою нижче за потоком газовою турбіною; і щонайменше одна сполучна лінія, виконана з можливістю подачі димових газів, що утворюються в газовому пальнику, до пристроїв для зберігання теплової енергії; де щонайменше один теплообмінник розташований після газової турбіни та виконаний з можливістю нагрівання повітря для горіння, що надходить у газовий пальник, причому теплообмінник розташований після компресора для охолодження стисненого гарячого повітря, що надходить з компресора, і наступного направлення холодного повітря у перший пристрій та/або другий пристрій для зберігання теплової енергії. Зокрема передбачена лінія між газовою турбіною та теплообмінником і між теплообмінником і газовим пальником, таким чином тепло вихідне з газової турбіни, спочатку нагріває повітря для горіння та, завдяки цьому, вихідна енергія може бути переспрямована у газовий пальник у вигляді нагрітого повітря, роблячи процес горіння у газовому пальнику більш ефективним. Переважно, пристрій має пристрій для подачі повітря, зокрема свіжого повітря, у газовий пальник. Зазначений теплообмінник розташовується на цій лінії. Переважна відсутність безпосереднього з'єднання газових потоків газової турбіни та газового пальника. Однак за допомогою теплообмінника теплова енергія газів, що виходять з газової турбіни передається на інші носії, такі як горючий газ, насичена пара та гаряче повітря, які, у свою чергу, як зазначено вище, знову надходять у газовий пальник і/або газифікатор. Крім того, газова турбіна також вигідно виступає як компресор для стиску подаваного повітря та подачі холодного повітря, що нагрівається знову, у пристрої для зберігання теплової 2 UA 107580 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 енергії, крім того, щонайменше один теплообмінник розташовується після газової турбіни та служить для нагрівання повітря подаваного у газовий пальник. Переважно газифікатор, що служить для одержання або перетворення палива, знаходиться перед газовим пальником. Додаткові пристрої для нагрівання щонайменше одного газу переважно розташовуються після турбінного вузла. Ці засоби є, наприклад, також теплообмінниками, які в той самий час можуть служити для нагрівання повітря, яке можна подавати у газифікатор. Крім того, за допомогою цих засобів можна одержувати насичену пару, яка також може подаватися у газифікатор. Переважно гаряче повітря поступаюче щонайменше в один теплообмінник розташований після газової турбіни, надходить щонайменше частково, як гаряче відпрацьоване повітря щонайменше в ще один теплообмінник й отримана теплова енергія виводиться як корисне тепло. Переважно гаряче повітря поступаюче щонайменше в один теплообмінник розташований після газової турбіни, надходить щонайменше частково, як гаряче відпрацьоване повітря щонайменше в ще один теплообмінник й отримана теплова енергія використовується для одержання насиченої пари. Переважно гаряче повітря поступаюче щонайменше в один теплообмінник розташований після газової турбіни, надходить щонайменше частково, як гаряче відпрацьоване повітря щонайменше в ще один теплообмінник й отримана теплова енергія використовується для одержання гарячого повітря. Таким чином, доцільно розташовувати декілька теплообмінників на лінії виходу гарячого повітря з турбіни. Також переважно запропоновані засоби для почергового підключення до турбінного вузла щонайменше першого пристрою для зберігання теплової енергії та щонайменше одного другого пристрою для зберігання теплової енергії. Наприклад, у ролі засобів для почергового підключення може виступати ряд керованих клапанів, де кожний по черзі впускає димові гази у пристрої для зберігання теплової енергії або по черзі випускає нагріте повітря в газову турбіну. Переважно, запропонований, щонайменше один теплообмінник розташований після компресора газової турбіни, який забезпечує охолодження поступаючого гарячого повітря, що подається згодом, щонайменше частково, як холодне повітря у перший та/або другий пристрій для зберігання теплової енергії. По-перше, це дозволяє підвищити ефективність збереження енергії. По друге охолодження повітря також допомагає знизити температуру димових газів. Після компресора газової турбіни переважно розташувати введення води. Переважно, передбачений, щонайменше один клапанний засіб компресором і розширником газової турбіни призначений для відключення турбінного вузла. Клапанні засоби служать для аварійного відключення та переважно розташований байпасом між лінією провідною до пристрою для скидання тиску та лінією газової турбіни, що йде від компресора. Крім того, можуть бути передбачені датчики температури, що вимірюють температуру в придатних місцях пристроїв для зберігання теплової енергії та перемикають відповідні клапани у відповідь на ці виміри, тим самим забезпечуючи постійну оптимальну подачу в газові турбіни та крім того ефективне перезарядження засобів для зберігання теплової енергії. Істотною перевагою контролювання процесу горіння або газифікації за рахунок розташування теплообмінників є зокрема спрямований лямбда контроль над газовим пальником. В іншому переважному варіанті реалізації винаходу після газової турбіни розташовується парова турбіна. Дана розташована нижче за потоком парова турбіна може повторно використовувати гаряче повітря першої газової турбіни для одержання електроенергії. При цьому поточна ефективність може бути додатково збільшена. Переваги й зручності повинні бути видні з наступного далі опису та прикладених креслень, на яких: Фіг. 1 являє собою першу технологічну схему, і Фіг. 2 являє собою другу технологічну схему. На Фіг. 1 показана технологічна схема пристрою згідно з даним винаходом для перетворення теплової енергії одержуваної з вуглецевмісної сировини в механічну роботу. Цифрою 1 позначений теплообмінник розташований після газової турбіни 8. Спочатку сировина 14 вводиться зверху в газифікатор 18 і газифікаційне середовище (наприклад, повітря/насичена пара) подається по лінії 16 знизу. Завдяки цьому газифікаційне середовище та продукти газифікації, що утворюються, проходять через реакційну камеру в напрямку протилежному подачі палива. Зола, що утворюється в газифікаторі 18 виводиться вниз, тобто за напрямком стрілки P1. 3 UA 107580 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Паливний газ надходить у газовий пальник 2 і спалюється. Димові гази, що утворюються у газовому пальнику 2 надходять по лінії 3 через клапани 46, 44 у перший 4 або другий 6 регенератор із насипним матеріалом, і гаряче повітря 7 з генератора з насипним матеріалом 4, 6 надходить по лінії 21 у газову турбіну 8. У турбінному вузлі Т розташований генератор G приєднаний до газової турбіни 8. Цифрою 23 позначена лінія виводу димових газів із пристроїв для зберігання теплової енергії 4, 6. Лінія 22 йде від першого регенератора 4 у газову турбіну 8. Гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни 8 подається по лінії 26 у теплообмінник 1 і служить для нагрівання подаваного стисненого повітря, яке у свою чергу надходить у газовий пальник 2, як попередньо нагріте повітря для горіння 7. Потім, гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни 8 надходить в ще один теплообмінник 13, призначений для одержання гарячої води. Теплообмінники 11, 12 розташовані після теплообмінника 13 та призначені для виробництва нагрітого повітря та води в якості газифікаційного середовища для насадкового протиточного газифікатора 18. Теплообмінник 13 розташований безпосередньо після першого теплообмінника 1. За допомогою цього теплообмінника можна використовувати тепло відпрацьованих газів, наприклад, для одержання гарячої води високої температури. Теплообмінники 11, 12, які служать для нагрівання повітря та води в якості газифікаційного середовища, розташовані після теплообмінника 13. Серія теплообмінників дозволяє точно контролювати розподіл тепла в способі згідно з даним винаходом. Перший теплообмінник 1, у який надходить повітря для горіння високої температури, служить, зокрема, служить для одержання гарячого повітря для газового пальника, наступний теплообмінник 13 служить для одержання тепла, і теплообмінники 11 і 12 для одержання гарячого повітря або насиченої пари. Крім того, також можливо міняти порядок теплообмінників 11 і 12. Теплообмінник 15 розташований після компресора газової турбіни 8 і служить для охолодження стисненого гарячого повітря поступаючого з компресора газової турбіни 8 та потім отримане таким чином холодне повітря надходить у перший пристрій 4 та/або другий пристрій 6 для зберігання теплової енергії. Це підвищує ефективність збереження енергії, але знижує температуру димових газів. Цифрою 58 позначений насос для подачі води. Цифрами 9 і 10 позначені насичена пара та гаряче повітря відповідно. Цифрами 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 позначені регульовані клапани, які регулюють надходження димових газів у регенератори з насипним матеріалом 4, 6 (клапани 44 і 46) і випуск гарячого повітря з регенераторів із насипним матеріалом 4, 6 у газову турбіну 8 (клапани 36 і 42), випуск димових газів (клапани 32 і 38), і надходження холодного повітря (клапани 34 і 40) у регенератори з насипним матеріалом 4, 6. Клапани, зображені чорними кольорами, перебувають у відкритому положенні, і клапани, зображені незафарбованими, перебувають у закритому положенні. Цифрами 52, 54 і 56 позначені компресори та пристрої подачі повітря (цифра 56), димових газів (цифра 52) і відпрацьованого повітря (цифра 54). Крім того, повітря, що надходить у газову турбіну 8 через лінію 25, надалі надходить у теплообмінник 15 призначений для одержання холодного повітря поступаючого в регенератори з насипним матеріалом 4 і 6. Застосування газифікатора 18 дозволяє уникнути дорогої процедури очищення димових газів 3 від пилу. На Фіг. 2 показаний інший варіант реалізації даного винаходу. У цьому варіанті реалізації винаходу передбачений додатковий контур 70 розташований після газової турбіни 8. Точніше, гаряче повітря з газової турбіни 8 подається в теплообмінник 71, який входить у контур 70. Вода в контурі 70 нагрівається в теплообміннику та подається у парову турбіну 72, яка у свою чергу приводить в дію генератор 74. Цифрою 78 і 76 позначені насос і конденсатор відповідно. Завдяки такому підходу поточна ефективність системи може бути додатково збільшена. Всі ознаки, розкриті в матеріалах заявки є істотними та новими щодо рівня техніки, як індивідуально, так і у комбінації. Список позначень 1 Теплообмінник розташований після газової турбіни 2 Газовий пальник 3 Димові гази, сполучна лінія 4 Перший пристрій для зберігання та вивільнення теплової енергії 6 Другий пристрій для зберігання та вивільнення теплової енергії 7 Повітря для горіння, сполучна лінія 4 UA 107580 C2 5 10 15 20 8 Газова турбіна 9 Насичена пара 10 Гаряче повітря 11,12,13,15 Теплообмінники 14 Вуглецевмісна сировина 16 Лінія подачі газифікаційного середовища 18 Газифікатор 21, 22 Лінія подачі в газову турбіну 25 Лінія 26 Лінія подачі до теплообмінників 32, 34,36, 38,40,42,44, 46 Регульовані клапани 52, 54, 56 Компресори 58 Насос 60 Генератор 61 Введення води 70 Контур 71 Теплообмінник 72 Парова турбіна 74 Генератор 76 Конденсатор P1 стрілка вказівки напрямку Т Турбінний вузол ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб перетворення теплової енергії з вуглецевмісної сировини в механічну роботу з застосуванням щонайменше одного першого (4) і одного другого (6) пристроїв для зберігання та вивільнення теплової енергії, які підключаються, щонайменше тимчасово, почергово до турбінного вузла (Т) з розташованою нижче за потоком газовою турбіною (8), причому зазначений спосіб включає наступні стадії: a) газифікацію вуглецевмісної сировини (14) за допомогою газифікатора (18) з утворенням паливного газу, b) подачу паливного газу як палива у газовий пальник (2), розташований після газифікатора (18), c) спалювання паливного газу в газовому пальнику (2), де повітря для горіння подають у газовий пальник (2), d) пропускання димових газів (3), які утворюються в газовому пальнику (2), через пристрої (4, 6) для зберігання теплової енергії, і e) подачу гарячого повітря (7) зі щонайменше одного з пристроїв (4, 6) у газову турбіну (8), де гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни (8) подають щонайменше до одного теплообмінника (1), розташованого після газової турбіни (8), і за допомогою зазначеного теплообмінника (1) нагрівають повітря для горіння (7), яке надходить до газового пальника (2), стиснене гаряче повітря, що надходить з компресора (8), охолоджують теплообмінником (15), який розташований після компресора (8), а потім направляють це повітря як холодне повітря у перший пристрій (4) та/або другий пристрій (6) для зберігання теплової енергії. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни (8), яке надходить щонайменше до одного теплообмінника (1), розташованого після газової турбіни (8), подають щонайменше частково, як гаряче відпрацьоване повітря щонайменше ще в один теплообмінник (13), і отримана теплова енергія виходить у вигляді корисного тепла. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни (8), яке надходить щонайменше в один теплообмінник (1), розташований після газової турбіни (8), подають щонайменше частково як гаряче відпрацьоване повітря щонайменше ще в один теплообмінник (11), і отриману теплову енергію застосовують для отримання насиченої пари (9). 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни (8), яке надходить щонайменше в один теплообмінник (1), розташований після газової турбіни (8), подають щонайменше частково як гаряче відпрацьоване повітря щонайменше ще в один теплообмінник (11), і отриману теплову енергію застосовують для отримання гарячого повітря (10). 5 UA 107580 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що як газифікатор (18) застосовують насадковий протипотоковий газифікатор. 6. Спосіб за будь-яким із пп. 1-5, який відрізняється тим, що гаряче відпрацьоване повітря з газової турбіни (8) застосовують для отримання енергії за допомогою турбіни (72). 7. Пристрій для перетворення теплової енергії в механічну роботу, який містить наступне: газифікатор (18) для газифікації вуглецевмісної сировини (14) у паливний газ; газовий пальник (2) для спалювання паливного газу, який розташований після газифікатора (18); щонайменше один перший (4) і один другий (6) пристрої для зберігання та вивільнення теплової енергії, виконані з можливістю почергового підключення, щонайменше тимчасово, до турбінного вузла (Т) з розташованою нижче за потоком газовою турбіною (8); і щонайменше одна сполучна лінія (3), виконана з можливістю подачі димових газів, що утворюються у газовому пальнику (2), до пристроїв (4, 6) для зберігання теплової енергії; де щонайменше один теплообмінник (1), розташований після газової турбіни (8) і виконаний з можливістю нагрівання повітря (7) для горіння, що надходить до газового пальника (2), причому теплообмінник (15) розташований після компресора (8) для охолодження стисненого гарячого повітря, що надходить з компресора (8), і наступного направлення холодного повітря у перший пристрій (4) та/або другий пристрій (6) для зберігання теплової енергії. 8. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що газифікатор (18) призначений для отримання паливного газу як паливо для газового пальника (2), розташованого перед газовим пальником (2). 9. Пристрій за п. 7 або 8, який відрізняється тим, що додаткові засоби (1, 11, 12, 13) для нагрівання щонайменше одного газу розташовані після турбінного вузла (Т). 10. Пристрій за будь-яким із пп. 7-9, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю подачі гарячого повітря щонайменше в один теплообмінник (1), розташований після газової турбіни (8), і щонайменше частково як гаряче відпрацьоване повітря у щонайменше ще один теплообмінник (13), і містить засоби для виводу отриманої теплової енергії у вигляді корисного тепла. 11. Пристрій за будь-яким із пп. 7-10, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю подачі гарячого повітря щонайменше до одного теплообмінника (1), розташованого після газової турбіни (8), і щонайменше частково як гаряче відпрацьоване повітря в щонайменше ще один теплообмінник (11), який виконаний з можливістю використання отриманої теплової енергії для отримання насиченої пари (9). 12. Пристрій за будь-яким із пп. 7-11, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю подачі гарячого повітря щонайменше до одного теплообмінника (1), розташованого після газової турбіни (8), і щонайменше частково як гаряче відпрацьоване повітря до щонайменше ще одного теплообмінника (11), який виконаний з можливістю використання отриманої теплової енергії для отримання гарячого повітря (10). 13. Пристрій за будь-яким із пп. 7-12, який відрізняється тим, що засоби для почергового підключення щонайменше першого пристрою (4) для зберігання теплової енергії та щонайменше другого пристрою (6) для зберігання теплової енергії забезпечені в турбінному вузлі (Т). 14. Пристрій за будь-яким із пп. 7-13, який відрізняється тим, що після компресора газової турбіни (8) розташовується щонайменше ще один теплообмінник (15), який щонайменше частково охолоджує гаряче повітря, яке подається у перший пристрій (4) для зберігання теплової енергії. 15. Пристрій за будь-яким із пп. 7-14, який відрізняється тим, що введення води розташоване після компресора газової турбіни (8). 16. Пристрій за будь-яким із пп. 7-15, який відрізняється тим, що щонайменше один клапанний засіб для відключення турбінного вузла (Т) розташований між компресором (8) і пристроєм скидання тиску газової турбіни. 17. Пристрій за будь-яким із пп. 7-16, який відрізняється тим, що після газової турбіни (8) забезпечена можливість виконання парового процесу. 6 UA 107580 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 7
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod and device for converting thermal energy from biomass into mechanical work
Автори англійськоюStevanovic', Dragan
Автори російськоюСтеванович Драган
МПК / Мітки
МПК: F02C 7/10, F02C 3/28, F02C 7/08, C10J 3/00, F02C 6/18, F02C 1/04, F28D 17/00
Мітки: енергії, пристрій, перетворення, роботу, теплової, біомаси, механічну, спосіб
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/9-107580-sposib-i-pristrijj-dlya-peretvorennya-teplovo-energi-z-biomasi-v-mekhanichnu-robotu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб і пристрій для перетворення теплової енергії з біомаси в механічну роботу</a>
Попередній патент: Абсорбційний засіб для видалення кислих газів із потоку флюїду
Наступний патент: Способи зниження віруліцидної активності композицій, що містять pcv-2, і композиції, що містять рсv-2 з підвищеною імуногенністю
Випадковий патент: Спосіб обробки свердловини для запобігання або усунення поглинання бурового розчину