Изобретение: способ и технологическая линия по производству электричества

[Basargin]

Идея относится к сквозным технологиям НТИ, в частности, к новым портативным источникам энергии.

Изобретение относится к тепловой электроэнергетике, к получению электричества из горючих веществ. Технический результат состоит в упрощении производства электричества, повышении коэффициента преобразования потенциальной энергии исходного топлива в электрическую энергию и надежности и ресурса работы тепловых энергоблоков. Изобретение основано на сжигании горючего вещества и генерации высокотемпературных дымовых газов, магнитном преобразовании высокотемпературных дымовых газов в первичное электричество, преобразовании тепловой энергии остаточных низкотемпературных газов, охлажденных в процессе магнитного преобразования, во вторичное электричество в тепловом энергоблоке и последующем суммировании первичного и вторичного электричества на распределительной станции.

Известны способы (DEVICE FOR RECOVERING ENERGY FROM FLUE GASES, WO 2010128877, H02K 44/08, 2010; Плазменный источник энергии, RU 2485727, H05H 1/24, H02K 44/08, 2013; ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА. RU 132641, Н02K 47/18, 2013.) преобразования дымовых газов в электрическую энергию, позволяющие повысить указанный КПД и уменьшить тепловые выбросы в атмосферу на основе СВЧ-катализа (разложения) двуокиси углерода (CO2) на горючие составляющие, включающие углерод, оксид углерода и кислород, преобразовании энергии дополнительных горючих составляющих в кинетическую энергию плазмы путем их сжигания в газовом реакторе и магнитогидродинамическое преобразование энергии движущееся плазмы в электрическую энергию в сопле Лаваля.

Наиболее близким из известных упомянутых выше к заявленному способу по назначению и технической сущности относится способ производства электричества [ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА. RU 132641, Н02K 47/18, 2013, аналог, которой, опубликован здесь же на форме (Тепловая Электростанция)], заключающийся в сжигании горючего вещества и последовательном преобразовании в электричество высокотемпературных и низкотемпературных газов горящего вещества с последующим суммировании электричества на распределительной станции.

При этом преобразование в электричество тепловой энергии высокотемпературных газов горящего вещества вначале производят в тепловых энергоблоках, а затем преобразование в электричество остаточной тепловой энергии низкотемпературных дымовых газов (80% - диоксид углерода) путем катализа (разложения) вольтовой дугой и электромагнитным излучением на горючие составляющие (оксид углерода + кислород) с последующим их дожигом в газовом реакторе.

Тепловой энергоблок известной технологической линии [ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА. RU 132641, Н02K 47/18, 2013] для промышленного производства электричества выполнен преимущественно в виде котельного агрегата /9/ мощностью 100÷300 МВт для ТЭС с суммарной мощностью ≥1 ГВт или в виде двигателя внутреннего сгорания (ДВС) дизельной /10/ электростанции (ДЭС) стационарного типа мощностью 250÷500 МВт. Производительность дымовых труб и/или дымососов котельных теплоагрегатов находится в диапазоне (8÷700) тысяч м3/час в зависимости от их проходного сечения и силы тяги. При этом диаметр d проходного сечения дымовых труб может составлять от 0.4 м (стальные) до 10 м (железобетонные), а их высота Н - соответственно от 40 до 300 м.

Недостатком данного способа и технологической линии по промышленному производству электричества [8] является сложность производства электричества, связанная с отсутствием в производстве генераторов сверхвысоких частот (СВЧ) требуемой мощности и частоты для резонансного СВЧ-катализа дымовых газов.

Задачей и техническим результатом изобретения является упрощение производства электричества.



Сущность изобретения.

Поставленная задача и заявленный технический результат достигаются тем, что способ производства электричества, заключающийся в сжигании горючего вещества и последовательном преобразовании в электричество высокотемпературных и низкотемпературных газов горящего вещества с последующим суммировании электричества на распределительной станции, согласно изобретению вначале преобразуют в электричество тепловую энергию высокотемпературных газов горящего вещества путем разделения электрических зарядов тепловых газов в поперечном магнитном поле, а затем преобразуют в электричество тепловую энергию остаточных низкотемпературных газов - в тепловых энергоблоках.

При этом в качестве горючего для производства электричества используют твердые, жидкие и/или газообразные вещества. В качестве твердого вещества используют антрацит, каменный уголь, торф, сланцы горючие и/или древесные отходы. В качестве жидкого вещества используют бензин, керосин, дизельное топливо и/или мазут. В качестве газообразного вещества используют метан, природный и/или синтезированный горючий газ.

Технологическая линия по производству электричества, реализующая предложенный способ, содержит последовательно соединенные и технологически связанные по переработке горючего топлива в электрическую энергию камеру сжигания топлива, магнитный преобразователь тепловой энергии высокотемпературных газов сжигаемого топлива в электрическую энергию, тепловой энергоблок для переработки остаточных низкотемпературных газов в электрическую энергию и распределительную станцию, второй электрический вход которой соединен с выходом магнитного преобразователя.

При этом магнитный преобразователь тепловой энергии высокотемпературных газов выполнен в виде блока модулей, каждый из которых содержит трубу из тугоплавкого диэлектрического материала, внутри трубы с двух противоположных сторон по ходу движения отработанных газов установлены токосъемные пластины из немагнитного материала с электрическими контактами для соединения с электрическими выходами блока модулей, с внешней стороны трубы преобразователя перпендикулярно каждой паре токосъемных пластин установлены постоянные магниты на подложках из пермаллоя или из трансформаторного железа, причем суммарная площадь проходных сечений труб магнитных модулей в месте установки магнитных модулей выполнена не менее площади поперечного сечения выходной трубы камеры сжигания топлива.

В качестве немагнитного металла токосъемных пластин каждого магнитного модуля использована нержавеющая сталь, медь и/или алюминий, а в качестве тугоплавкого диэлектрического материала его трубы - керамика и/или фарфор.

Технические преимущества заявленного способа и технологической линии по производству электричества по сравнению с прототипом [ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА. RU 132641, Н02K 47/18, 2013] связаны со следующими отличиями заявленного изобретения.

Во-первых, в отличие от известного способа вначале осуществляют прямое преобразование энергии высокотемпературных газов (Т≥1000°C) в первичное электричество, а затем - дополнительное преобразование остаточной (600°C≤T≤1000°C) тепловой энергии газов - в тепловом энергоблоке во вторичное электричество. Это позволяет увеличить суммарный выход электрической энергии при магнитном преобразовании энергии тепловых газов в электрическую энергию за счет увеличенной концентрации носителей зарядов (увеличенной тепловой энергии) на выходе топки по сравнению с аналогичной концентрацией на выходе дымовой трубы.

Во-вторых, прямое преобразование энергии высокотемпературных тепловых газов в электрическую энергию, основанное на магнитном разделении электрических разноименных зарядов газов в поперечном магнитном поле (эффект Лоренца), в отличие от прямого электродинамического преобразования [ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА. RU 132641, Н02K 47/18, 2013] исключает необходимость использования сложных по конструкции и настройке СВЧ-катализатора, газового реактора и сопла Лаваля. Это позволяет упростить производство электричества за счет снижения количества операций по прямому преобразованию энергии дымовых газов в электричество. При этом одновременно упрощается конструкция технологической линии по производству электричества и повышается ее надежность.

В третьих, некоторое снижение температуры Броуновского движения молекул и атомов дымовых газов при магнитном преобразовании дымовых газов в электрическую энергию создает благоприятные температурные условия для вторичной переработки остаточной (600°C≤T≤1000°C) тепловой энергии дымовых газов в теплообменниках энергоблоков для получения пара с давлением 100÷140 атмосфер и температурой 510÷560°C для вращения турбины электрогенератора мощностью 100 МВт.

Заявленный способ промышленного производства электричества может быть использован при разработке новых и модернизации существующих ТЭС. Он заключается в сжигании горючего вещества (генерации высокотемпературных дымовых газов), магнитном преобразовании высокотемпературных (T≥1000°C) дымовых газов в первичное электричество, преобразовании тепловой энергии остаточных низкотемпературных (600°C≤T≤1000°C) газов, охлажденных в процессе магнитного преобразования, - во вторичное электричество и последующем суммировании первичного и вторичного электричества на распределительной станции. При этом в качестве первичного источника энергии - горючего вещества (топлива) - для производства электричества используют твердые, жидкие и/или газообразные вещества. В качестве твердого вещества используют антрацит, каменный уголь, торф, сланцы горючие и/или древесные отходы. В качестве жидкого вещества используют бензин, керосин, дизельное топливо и/или мазут. В качестве газообразного вещества используют метан, природный и/или синтезированный горючий газ. Магнитное преобразование в электричество тепловой энергии высокотемпературных газов горящего вещества производят путем разделения электрических зарядов тепловых газов в поперечном магнитном поле на основе использовании эффекта Лоренца [10, с.407], а преобразование в электричество остаточной тепловой энергии низкотемпературных газов - в тепловых энергоблоках.
Изобретение разработано на уровне технического предложения и предварительных расчетов эффективности его использования.

Изобретение RU 2546057 разработано на уровне технического предложения и является следствием изобретений WO 2010123391, 20.04.2009; в основе открытия 2008 года, представленного в 2009 году на всероссийском молодежном форуме Селигер 2009 в "Зворыкинском проекте":

(Звонов А.А., Басаргин О.С. Явление самовозгорания воздушной среды под действием электрического разряда и СВЧ-излучения в ограниченном объеме. Свидетельство о депонировании №08-08. Тверь, ВАО, 2008)

Авторы: К.Т.Н., С.Н.С., академик МААНОИ Звонов Александр Александрович; Член-корреспондент МААНОИ Басаргин Олег Сергеевич.

Формула открытия:
Установлено неизвестное ранее явление возгорания воздуха при нормальном атмосферном давлении с выделением кинетической энергии, превышающей энергию на поджиг воздуха, заключающееся в том, что при одновременном воздействии электрического разряда и СВЧ излучения на воздух, заключенный в изолированном от внешней среды объеме, происходит высвобождение собственной энергии молекул и атомов воздуха, обусловленное образованием слабо ионизированной электронной плазмы, резонансной накачкой энергии образованных электронов СВЧ – полем до момента запуска процесса лавинной автоионизации воздуха в условиях закрытия доступа нейтральных атомов и молекул воздуха из внешней среды в зону ионизации.

Тема идеи
Рынки НТИ


Читайте также и инвестируйте в:

Экономику Знаний

Партнёрство в области перспективных исследований и коммерциализацию результатов интеллектуальной деятельности.

Народное частно-государственное партнёрство.

Пространство ЕврАзии.

инвестируйте в зелёную энергетику:

Опреснение морской воды

Утилизация бытовых отходов

Плазменная энергетика

Молекулярные движители

Водородная энергетика

Генерация тепла и электричества

Развивайте социальное предпринимательство

Планируйте на ряд поколений!

Ищите от имени пользователя на этом форуме и другие объявления!