|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[**] Электрогенерирующий комплекс с комбинированным топливом включает в себя паровой котел (1), высокотемпературный водородный пароперегреватель (4) с камерой смешения (5), соединенный трубопроводами (15, 16) подачи топлива - водорода и кислорода с установками (2, 3) по производству водорода и кислорода, а также паровую турбину (6) с электрогенератором и конденсатором (7), утилизационный котел (8), трубопроводы и арматуру, при этом в нем на трубопроводах (15, 16) подачи водорода и кислорода в высокотемпературный водородный пароперегреватель (4), соответственно, установлены теплообменники (9, 10), к которым подведены трубопроводы (13, 14) уходящих газов из парового котла (1), а к камере смешения (5) подведен трубопровод (11) подачи пара из парового котла (1). 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Электрогенерирующий комплекс с комбинированным топливом включает в себя паровой котел (1), высокотемпературный водородный пароперегреватель (4) с камерой смешения (5), соединенный трубопроводами (15, 16) подачи топлива - водорода и кислорода с установками (2, 3) по производству водорода и кислорода, а также паровую турбину (6) с электрогенератором и конденсатором (7), утилизационный котел (8), трубопроводы и арматуру, при этом в нем на трубопроводах (15, 16) подачи водорода и кислорода в высокотемпературный водородный пароперегреватель (4), соответственно, установлены теплообменники (9, 10), к которым подведены трубопроводы (13, 14) уходящих газов из парового котла (1), а к камере смешения (5) подведен трубопровод (11) подачи пара из парового котла (1).
(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201001472 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки: (51) Int. Cl. F01K13/00 (2006.01)
2011.02.28
(22) Дата подачи заявки:
2008.04.11
(54) ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС С КОМБИНИРОВАННЫМ ТОПЛИВОМ
(86) PCT/RU2008/000229
(87) WO 2009/126060 2009.10.15
(71) Заявитель:
ОАО "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЕ МОРСКОЕ БЮРО МАШИНОСТРОЕНИЯ "МАЛАХИТ"; ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ПРАВОВОЙ ЗАЩИТЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВОЕННОГО,
СПЕЦИАЛЬНОГО И ДВОЙНОГО
НАЗНАЧЕНИЯ" ПРИ МИНИСТЕРСТВЕ
ЮСТИЦИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (RU)
(72) Изобретатель:
Фаворский Олег Николаевич, Леонтьев Александр Иванович, Федоров Владимир Алексеевич, Мильман Олег Ошерович, Пялов Владимир Николаевич, Замуков Владимир Вартанович, Бельченков Сергей Владимирович (RU)
(74) Представитель:
Ловцов С.В. (RU)
(57) Электрогенерирующий комплекс с комбинированным топливом включает в себя паровой котел (1), высокотемпературный водородный пароперегреватель (4) с камерой смешения (5), соединенный трубопроводами (15, 16) подачи топлива - водорода и кислорода с установками (2, 3) по производству водорода и кислорода, а также паровую турбину (6) с электрогенератором и конденсатором (7), утилизационный котел (8), трубопроводы и арматуру, при этом в нем на трубопроводах (15, 16) подачи водорода и кислорода в высокотемпературный водородный пароперегреватель (4), соответственно, установлены теплообменники (9, 10), к которым подведены трубопроводы (13, 14) уходящих газов из парового котла (1), а к камере смешения (5) подведен трубопровод (11) подачи пара из парового котла
(1).
WO 2009/126060
PCT/RU2008/000229
5 Электрогенерирующий комплекс
с комбинированным топливом
Устройство относится к области энергетики и может быть использовано для производства электроэнергии и тепла с использованием комбинированного 10 топлива.
Известно аналогичное устройство (монография Э.Э.Шпильрайн, С.П.Малышенко, Г.Г. Кулешов. "Введение в водородную энергетику". М., Энергоатомиздат, 1984, с. 203), содержащее атомный реактор, камеру сгорания кислородно-водородного топлива (НЬСЬ-парогенератор), паровую турбину с 15 электрогенератором и конденсатором, электролизер, накопители водорода и кислорода.
Недостатком этого устройства является необходимость дополнительных
затрат электроэнергии для получения водорода, а также наличие больших
емкостей для хранения взрывоопасного водорода. 20 Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству
является электрогенерирующий комплекс по патенту RU на полезную модель . № 54631 от 08.06.2005, который содержит паровой котел, Н202-парогенератор,
играющий роль высокотемпературного водородного пароперегревателя
(ВВГШ), паровую турбину с электрогенератором и конденсатором, установки 25 по производству кислорода и водорода (установка для паровой конверсии
природного газа в водород) с утилизационным котлом, пар из которого подают
в промежуточную ступень паровой турбины.
Недостатком устройства по патенту № 54631 является неполное
использование теплоты сгорания топлива в паровом котле и высокие 30 температурные напряжения в камере смешения после НгОг-парогенератора
высокотемпературного пара.
WO 2009/126060
PCT/RU2008/000229
• Задача изобретения заключается в повышении эффективности работы, экономичности и надежности электрогенерирующего комплекса.
Сущность изобретения заключается в том, что в известном электрогенерирующем комплексе, содержащем паровой котел, 5 высокотемпературный водородный пароперегреватель (НгОг-парогенератор) с камерой смешения, который- соединен трубопроводами подачи топлива (водорода и кислорода) с установкой по производству водорода (установкой для паровой конверсии природного газа в водород) и с установкой, производящей кислород, а также паровую турбину с электрогенератором и
10 конденсатором, утилизационный котел, трубопроводы и арматуру, в нем на трубопроводах подачи топлива - водорода и кислорода в высокотемпературный водородный пароперегреватель (Н202-парогенератор) • установлены теплообменники, к которым подведен трубопровод уходящих газов из парового котла, а к камере смешения после ВВПП подведен трубопровод подачи пара от
15 парового котла.
Использование установки для паровой конверсии природного газа в водород позволяет обеспечить непрерывную работу паровой турбины с номинальной мощностью при высоких начальных температуре и давлении. Высокая температура водяного пара до 1700 - 1800 К на входе в паровую
20 турбину за счет сжигания в ВВПП водорода с кислородом в среде водяного пара после его выхода из парового котла обеспечивает работу турбины в ' режимах, характерных для газовых турбин. Выход паровой турбины связан с конденсатором пара, обеспечивающим давление существенно ниже атмосферного, что характерно для таких турбин. Это дает возможность иметь
25 располагаемый теплоперепад, срабатываемый в высокотемпературной паровой турбине, на 25 - 30 процентов больше, чем в газовой. Предварительный подогрев водородного топлива повышает экономичность комплекса, а охлаждение камеры смешения паром из парового котла повышает его надежность.
30 Нагрев водяного пара в современных паровых котлах выше 900 К
фактически невозможен из-за пережога труб независимо от вида топлива ¦ (природный газ, водород, уголь и т.д.).
WO 2009/126060
PCT/RU2008/000229
Заявляемый электрогенерирующий комплекс (далее -' комплекс) представлен в виде схемы (см. фиг. 1).
Комплекс содержит паровой котел 1, установку 2 для паровой конверсии природного газа в водород, установку 3 для производства кислорода, 5 высокотемпературный водородный пароперегреватель (ВВПП) 4, с камерой смешения 5, паровую турбину 6 с электрогенератором и конденсатором 7, утилизационный котел 8, а также теплообменник 9 - для подогрева кислорода и теплообменник 10 - для подогрева водорода.
Комплекс включает также трубопровод 11, подачи пара от парового 10 котла, соответственно, к ВВПП 4 и установке 2, тртрубопровод 12 подачи пара . от парового котла к камере смешения 5, трубопровод 13 подачи уходящих газов из парового котла 1 к теплообменнику 9 подогрева кислорода, трубопровод 14 подачи уходящих газов из парового котла 1 к теплообменнику 10 для • подогрева водорода. К ВВПП 4 подведены также трубопроводы 15, 16 подачи 15 кислорода и подачи водорода, трубопровод 17 подачи водорода в паровой котел 1, трубопровод 18 подачи смешанного пара к турбине 6, трубопровод 19 вторичных продуктов сгорания из установки 2 в утилизационный котел 8, трубопровод 20 подачи пара из утилизационного котла 8 в промежуточную ступень паровой турбины 6. Комплекс включает также другое оборудование и 20 арматуру.
Устройство работает следующим образом.
Из парового котла 1 пар поступает по трубопроводу 11 в ВВПП- 4 и к установке 2 для паровой конверсии природного газа в водород, по трубопроводу 12 - в камеру смешения 5, образовавшийся водород подают по
25 трубопроводу 16 в ВВПП 4. В установке 3 для производства кислорода, например, методом разделения воздуха, получают кислород, который также подают по трубопроводу 15 в ВВПП. Из парового котла 1 часть пара поступает в ВВПП 4, где происходит сгорание кислорода и водорода в среде водяного пара. Продукты сгорания - высокотемпературный водяной пар подают в камеру
30 смешения 5, где он смешивается с другой частью пара, поданной по трубопроводу 12 из парового котла 1, этот пар охлаждает стенки камеры смещения 5, повышая надежность комплекса и увеличивая температуру
WO 2009/126060
PCT/RU2008/000229
перегрева пара (без промежуточных теплообменных поверхностей). Смесь паров по трубопроводу . 18 поступает в паровую турбину б с электрогенератором, вырабатывая электроэнергию. Вторичные продукты производства водорода из установки 2 по трубопроводу 19 подают в 5 утилизационный котел 8, пар из которого поступает в промежуточную ступень паровой турбины б.
Кислород и водород из установок 2 и 3 перед подачей в ВВПП 4 подогреваются в теплообменниках 9 и 10, установленных, соответственно на трубопроводе 15 подачи кислорода из установки 3 в ВВПП 4 и на трубопроводе 10 16 подачи водорода из установки 2 в ВВПП 4. В теплообменниках 9 и 10 кислород и водород подогреваются уходящими газами парового котла 1, которые подают по трубопроводам 13 и 14.
Использование уходящих газов парового котла 1 для подогрева кислорода и водорода перед подачей их в ВВПП 4 уменьшает потери тепла, 15 повышает эффективность работы комплекса в целом.
Часть пара после парового котла 1, подаваемая по трубопроводу 12 к камере смешения 5 охлаждает ее стенки, снижает термические напряжения и повышает надежность. Благодаря высокой температуре пара поступающего после ВВПП 4 к паровой турбине 6 увеличивается мощность и КПД турбинной 20 установки.
Заявляемый электрогенерирующий комплекс позволяет обеспечить непрерывную работу паровой турбины с номинальной мощностью при высокой начальной температуре и давлении.
Перечисленные конструктивные особенности позволяют достигнуть
25 коэффициента полезного действия по выработанной электроэнергии .до 70 % по отношению к теплоте сгорания водорода (статья СП.Малышенко, О.В.Назаров, Ю.А.Сарумов "Некоторые теоретические и технико-экономические аспекты применения водорода как энергоносителя в электроэнергетике", Сб. статей "Атомно-водородная энергетика и технология", Энергоатомиздат, 1988, № 8,
30 с. 16-38).
Достоинством данного устройства также является то, что для генерации пара, обеспечения его начального перегрева и подогрева кислорода и водорода
WO 2009/126060
PCT/RU2008/000229
могут быть использованы уголь, мазут, альтернативные виды топлива и возобновляемые источники энергии.
WO 2009/126060
PCT7RU2008/000229
Формула изобретения
Электрогенерирующий комплекс с комбинированным топливом, 5 включающий паровой котел (1), высокотемпературный водородный пароперегреватель (4) с камерой смешения (5), соединенный трубопроводами (15,16) подачи топлива - водорода и кислорода с установками (2,3) по производству водорода и кислорода, а также паровую турбину (6) с электрогенератором и конденсатором (7), утилизационный котел (8),
10.. трубопроводы и арматуру, отличающийся тем, что в нем на трубопроводах (15,16) подачи водорода и кислорода в высокотемпературный водородный пароперегреватель (4), соответственно, установлены теплообменники (9,10), к которым подведены трубопроводы (13,14) уходящих газов из парового котла (1), а к камере смешения (5) подведен трубопровод (11) подачи пара из
15 парового котла (1).
X ихлаждающая ^ среда
Фиг.1
|
