RU2202044C1 - Thermal power plant - Google Patents
Thermal power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2202044C1 RU2202044C1 RU2001132294A RU2001132294A RU2202044C1 RU 2202044 C1 RU2202044 C1 RU 2202044C1 RU 2001132294 A RU2001132294 A RU 2001132294A RU 2001132294 A RU2001132294 A RU 2001132294A RU 2202044 C1 RU2202044 C1 RU 2202044C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- evaporator
- boiler
- working fluid
- superheater
- working medium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к технологии выработки электроэнергии по схеме котел - турбина - генератор энергии, и может быть широко использовано для производства электроэнергии без образования вредных отходов. The invention relates to the field of power engineering, in particular to a technology for generating electricity according to a boiler-turbine-energy generator scheme, and can be widely used to generate electricity without generating harmful waste.
Известны способы получения электроэнергии на тепловых электростанциях, где в качестве рабочего тела в турбине используется водяной пар. Перед подачей пара в турбину его необходимо получить, используя уголь, природный газ или нефтепродукты природного происхождения. Known methods for generating electricity in thermal power plants, where water is used as a working fluid in a turbine. Before steam is fed into the turbine, it must be obtained using coal, natural gas, or petroleum products of natural origin.
Известны также способы выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях, ветровых энергетических установках, приливных электростанциях, солнечных теплоэлектрогенераторах, атомных электростациях и других. There are also known methods of generating electricity at hydroelectric power plants, wind power plants, tidal power plants, solar thermal power generators, nuclear power plants and others.
Тепловые, атомные и гидроэлектростанции приносят человечеству много вреда. Тепловые выбрасывают много пыли и вредных газов. Гидроэлектростанции нарушают водный режим рек, подтопляют леса, вредно влияют на флору и фауну. Атомные выделяют радиоактивные отходы, захоронение которых представляет неразрешимую проблему. Электростанции морских приливов и ветровые считаются экологически чистыми, но из-за своей малой мощности они не могут решить глобальную проблему энергетики. Thermal, nuclear and hydroelectric power plants do a lot of harm to humanity. Heat emit a lot of dust and harmful gases. Hydroelectric power plants violate the water regime of rivers, flood forests, adversely affect flora and fauna. Nuclear plants emit radioactive waste, the disposal of which is an insoluble problem. Tidal and wind power plants are considered environmentally friendly, but because of their low power, they cannot solve the global energy problem.
Ближайшим аналогом заявляемого изобретения (прототипом) является тепловая электростанция по заявке PCT/RU00204, содержащая трубчатый цилиндрический котел 1 с встроенным транспортером 4, вентилятор 2, пароперегреватель 3 с встроенным транспортером 4, вентилятор 5, турбину с генератором 6, конденсатор 7, сосуд Дьюара для рабочего тела 8, насос 9, теплообменник 10, компрессор 11, сосуд Дьюара для хладагента 12 с испарителем 13, компрессор 14, насос 15, фильтры 16 и вентиль 17 с трубопроводами и запорно-регулирующей арматурой. The closest analogue of the claimed invention (prototype) is a thermal power station according to the application PCT / RU00204, comprising a tubular cylindrical boiler 1 with an integrated conveyor 4, a fan 2, a superheater 3 with an integrated conveyor 4, a fan 5, a turbine with a generator 6, a condenser 7, a Dewar vessel for working fluid 8, pump 9, heat exchanger 10, compressor 11, Dewar vessel for refrigerant 12 with evaporator 13, compressor 14, pump 15, filters 16 and valve 17 with pipelines and shut-off and control valves.
Недостатком этой электростанции являются большие ледяные образования на трубах котла и пароперегревателя. Вторым недостатком является отсутствие возможности контроля за поддержаним температуры рабочего тела в сосуде Дьюара 8 на заданном уровне. The disadvantage of this power plant is the large ice formations on the pipes of the boiler and superheater. The second disadvantage is the lack of control over the temperature of the working fluid in the Dewar vessel 8 at a given level.
Задача настоящего избретения состоит в том, чтобы уменьшить количество льда в котле и пароперегревателе и осуществить поддержание температуры рабочего тела на заданном уровне. The purpose of this election is to reduce the amount of ice in the boiler and superheater and to maintain the temperature of the working fluid at a given level.
Новый технический результат достигается тем, что в тепловой электростанции, содержащей трубчатый цилиндрический котел, турбину с генератором, два вентилятора, два насоса, два фильтра, два компрессора, два сосуда Дьюара, конденсатор, испаритель, два транспортера, в качестве энергоносителя в которой применен атмосферный воздух, а в качестве рабочего тела и хладагента применена криогенная жидкость, котел и пароперегреватель снабжены системой нагрева рабочего тела, выполненной в виде воздуховодов и вентиляторов, а напорная линия рабочего тела за питательным насосом проходит через теплообменник, на входе воздуха в котел и пароперегреватель установлены устройства для осушки воздуха, к сосуду Дьюара для рабочего тела пристроен испаритель и третий компрессор, который поддерживает температуру рабочего тела в сосуде Дьюара на заданном уровне. A new technical result is achieved in that in a thermal power plant containing a tubular cylindrical boiler, a turbine with a generator, two fans, two pumps, two filters, two compressors, two Dewar vessels, a condenser, an evaporator, two conveyors, in which atmospheric energy is used air, and cryogenic liquid was used as a working fluid and a refrigerant, the boiler and superheater are equipped with a heating system for the working fluid made in the form of air ducts and fans, and the pressure line of the working fluid la of the supply pump passes through the heat exchanger, the inlet air to the boiler and superheater mounted device for drying air, to the dewar attached to the working fluid vaporizer and the third compressor, which supports the working fluid temperature in the Dewar vessel at a predetermined level.
Новый технический результат достигается также и тем, что второй компрессор отбирает пар из испарителя сосуда Дьюара для хладагента и через теплообменник возвращает в испаритель. A new technical result is also achieved by the fact that the second compressor selects the vapor from the evaporator of the Dewar vessel for the refrigerant and returns it through the heat exchanger to the evaporator.
Предлагаемая тепловая электростанция состоит из цилиндрического трубчатого котла (см. чертеж), вентилятора 2, пароперегревателя 3, транспортеров 4, вентилятора 5, турбины с генератором 6, конденсатора 7, сосуда Дьюара для рабочего тела 8 с испарителем 18, питательного насоса 9, теплообменника 10, компрессора 11, сосуда Дьюара для хладагента 12 с испарителем 13, компрессора 14, насоса 15, фильтра 16, вентиля 17, компрессора 19, устройства для осушки воздуха 20. The proposed thermal power plant consists of a cylindrical tubular boiler (see drawing), fan 2, superheater 3, conveyors 4, fan 5, turbine with generator 6, condenser 7, Dewar vessel for working medium 8 with evaporator 18, feed pump 9, heat exchanger 10 , compressor 11, dewar vessel for refrigerant 12 with an evaporator 13, compressor 14, pump 15, filter 16, valve 17, compressor 19, device for drying air 20.
Верхний барабан котла оборудован мерным стеклом (не показано). На котле 1 и пароперегревателе 3 смонтирована ультразвуковая установка (не показана) для удаления льда с конструкций. В нижней части обечайки котла и пароперегревателя выполнено окно, выходящее в продольный короб, внутри которого установлен транспортер 4 для удаления льда в отвал. The upper drum of the boiler is equipped with a measuring glass (not shown). An ultrasonic unit (not shown) is mounted on the boiler 1 and the superheater 3 to remove ice from the structures. In the lower part of the shell of the boiler and superheater, a window is made that opens into a longitudinal box, inside of which there is a conveyor 4 for removing ice into the dump.
Предлагаемая тепловая электростанция работает следующим образом. The proposed thermal power plant operates as follows.
Сосуд Дьюара 8 заполняется криогенной жидкостью, например азотом, которая будет использоваться в качестве рабочего тела. The Dewar vessel 8 is filled with a cryogenic liquid, for example nitrogen, which will be used as a working fluid.
С помощью компрессора 19 температура рабочего тела доводится до температуры минус 209oС, т.е. на один градус выше температуры затвердевания. Сосуд Дьюара 12 заполняется криогенной жидкостью, например жидким воздухом, которая будет использоваться в качестве хладагента. С помощью компрессора 14 температура хладагента доводится до -212oС. С помощью питательного насоса 9 котел 1 заполняется жидким рабочим телом, после чего включается в работу вентилятор 2. Вентилятор 2 продувает внутреннее пространство котла атмосферным воздухом. Криогенная жидкость в котле нагревается и испаряется. Газообразное рабочее тело с низкой температурой поступает в пароперегреватель 3. Включается в работу вентилятор 5. Вентилятор 5 продувает внутреннее пространство пароперегревателя атмосферным воздухом. Температура атмосферного воздуха (энергоносителя) в зависимости от времени года и климатических районов планеты Земля колеблется от -80oС (или 193 К - Антарктида) до +50oС (или 323 К - Сахара). Температура рабочего тела после пароперегревателя будет чуть ниже указанных значений и в пределах 190-320 К.Using the compressor 19, the temperature of the working fluid is brought to a temperature of minus 209 o C, i.e. one degree above solidification temperature. The Dewar vessel 12 is filled with a cryogenic liquid, for example liquid air, which will be used as a refrigerant. Using the compressor 14, the temperature of the refrigerant is brought to -212 o C. Using the feed pump 9, the boiler 1 is filled with a liquid working fluid, and then the fan 2 is turned on. Fan 2 blows the inside of the boiler with atmospheric air. The cryogenic liquid in the boiler heats up and evaporates. A gaseous working fluid with a low temperature enters the superheater 3. The fan 5 is turned on. The fan 5 blows the inside of the superheater with atmospheric air. The temperature of atmospheric air (energy carrier), depending on the time of year and the climatic regions of planet Earth, ranges from -80 o С (or 193 К - Antarctica) to +50 o С (or 323 К - Sahara). The temperature of the working fluid after the superheater will be slightly lower than the indicated values and within 190-320 K.
При достижении давления в котле и пароперегревателе порядка 30 МПа и заданной температуры, которую можно регулировать, рабочее тело подается на турбину 6, где производит работу и охлаждается. После турбины 6 рабочее тело поступает в конденсатор 7, куда противотоком с помощью насоса 15 подается хладагент с температурой -212oС (61 К). В конденсаторе рабочее тело полностью конденсируется, охлаждается до -208oС и стекает в испаритель 18, где происходит дальнейшее охлаждение рабочего тела до -209oС. Охлаждение рабочего тела в испарителе 18 осуществляется с помощью компрессора 19, который создает вакуум в испарителе 18, при этом рабочее тело кипит за счет внутренней энергии. Отобранный пар компрессор 19 направляет в теплообменник 10, а охлажденное до -209oС рабочее тело с помощью насоса 9 направляется в котел 1 через теплообменник 10, где рабочее тело нагревается, а пар от компрессора 19 конденсируется и охлаждается до температуры -208oС и возвращается в испаритель 18, где происходит дальнейшее охлаждение.Upon reaching a pressure in the boiler and superheater of about 30 MPa and a predetermined temperature that can be controlled, the working fluid is supplied to the turbine 6, where it performs work and is cooled. After the turbine 6, the working fluid enters the condenser 7, where countercurrently using the pump 15 is supplied refrigerant with a temperature of -212 o C (61 K). In the condenser, the working fluid is completely condensed, cooled to -208 o С and flows to the evaporator 18, where the working fluid is further cooled to -209 o С. The working fluid is cooled in the evaporator 18 using a compressor 19, which creates a vacuum in the evaporator 18, while the working fluid boils due to internal energy. The compressor 19 sends the selected steam to the heat exchanger 10, and the working fluid cooled to -209 ° C is sent to the boiler 1 through the heat exchanger 10 using the pump 9, where the working fluid is heated, and the steam from the compressor 19 is condensed and cooled to a temperature of -208 ° C and returns to the evaporator 18, where further cooling takes place.
Хладагент в конденсаторе 7 нагревается до температуры -197oС и поступает в испаритель 13 сосуда Дьюара 12. Испаритель 13 имеет значительную длину, которая необходима для увеличения времени пребывания хладагента в испарителе. Охлаждение хладагента производится с помощью компрессора 14, который создает вакуум в испарителе, хладагент интенсивно кипит за счет внутренней энергии, а отобранный компрессором пар направляется в теплообменник 10, где конденсируется, охлаждается до -208oС и возвращается в испаритель 13. В испарителе 13 происходит смешивание хладагента из конденсатора 7 с температурой - 197oС и хладагента из теплообменника 10 с температурой -208oС и дальнейшее охлаждение до -212oС. Охлажденный хладагент стекает в сосуд Дьюара 12 и с помощью насоса 15 подается в конденсатор 7. Совершенно очевидно, что рабочее тело и хладагент находятся в оборотном состоянии. Неизбежные потери рабочего тела и хладагента пополняются с помощью компрессора 11, который отбирает холодный воздух с температурой -190oС, выходящий из котла после вентилятора 2, и направляет его в теплообменник 10. В теплообменнике 10 этот воздух сжижается, охлаждается до -208oС и подается в испарители 13 и 18.The refrigerant in the condenser 7 is heated to a temperature of -197 o C and enters the evaporator 13 of the Dewar vessel 12. The evaporator 13 has a significant length, which is necessary to increase the residence time of the refrigerant in the evaporator. The refrigerant is cooled using a compressor 14, which creates a vacuum in the evaporator, the refrigerant intensively boils due to internal energy, and the steam selected by the compressor is sent to the heat exchanger 10, where it condenses, cools to -208 o С and returns to the evaporator 13. In the evaporator 13, mixing of the refrigerant from the condenser 7 with a temperature of - 197 o C and the refrigerant from the heat exchanger 10 with a temperature of -208 o C, and further cooling to -212 o C. The cooled coolant flows into the dewar 12 and by pump 15 is fed into the con ensator 7. It is obvious that the working fluid and the refrigerant are in working condition. The inevitable losses of the working fluid and refrigerant are replenished using a compressor 11, which takes cold air with a temperature of -190 o C, leaving the boiler after fan 2, and directs it to the heat exchanger 10. In the heat exchanger 10, this air is liquefied, cooled to -208 o C and fed to the evaporators 13 and 18.
Периодический слив хладагента осуществляется с помощью вентиля 17. Periodic discharge of refrigerant is carried out using valve 17.
В процессе работы устройства для осушки воздуха 20, возможно, не полностью будет осушен воздух и остаточная влага будет образовывать лед на конструкциях котла и пароперегревателя. During the operation of the device for drying air 20, the air may not be completely dried and residual moisture will form ice on the structures of the boiler and superheater.
Лед удаляется с помощью ультразвука, попадает на транспортер 4 и удаляется в отвал. The ice is removed using ultrasound, falls on the conveyor 4 and is disposed of in the dump.
Главным преимуществом предлагаемой электростанции является надежность в работе. The main advantage of the proposed power plant is its reliability.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001132294A RU2202044C1 (en) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Thermal power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001132294A RU2202044C1 (en) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Thermal power plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2202044C1 true RU2202044C1 (en) | 2003-04-10 |
Family
ID=20254523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001132294A RU2202044C1 (en) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Thermal power plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2202044C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2285132C1 (en) * | 2005-04-18 | 2006-10-10 | Валентин Васильевич Корнеев | Thermal power station |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0003264A1 (en) * | 1977-12-29 | 1979-08-08 | Reikichi Nozawa | Method and plant for generating power |
| DE3915618A1 (en) * | 1988-05-13 | 1989-11-23 | Milomir Bozovic | Method for converting thermal energy into mechanical work in a turbo-energy block using carbon dioxide as working fluid |
| RU2129213C1 (en) * | 1998-06-18 | 1999-04-20 | Корнеев Валентин Васильевич | Thermal power plant |
| RU2148175C1 (en) * | 1999-06-02 | 2000-04-27 | Корнеев Валентин Васильевич | Thermal power plant |
-
2001
- 2001-11-30 RU RU2001132294A patent/RU2202044C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0003264A1 (en) * | 1977-12-29 | 1979-08-08 | Reikichi Nozawa | Method and plant for generating power |
| DE3915618A1 (en) * | 1988-05-13 | 1989-11-23 | Milomir Bozovic | Method for converting thermal energy into mechanical work in a turbo-energy block using carbon dioxide as working fluid |
| RU2129213C1 (en) * | 1998-06-18 | 1999-04-20 | Корнеев Валентин Васильевич | Thermal power plant |
| RU2148175C1 (en) * | 1999-06-02 | 2000-04-27 | Корнеев Валентин Васильевич | Thermal power plant |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2285132C1 (en) * | 2005-04-18 | 2006-10-10 | Валентин Васильевич Корнеев | Thermal power station |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2858750B2 (en) | Power generation system, method and apparatus using stored energy | |
| JP3391515B2 (en) | Apparatus and method for obtaining power from high pressure geothermal fluid | |
| US20090266075A1 (en) | Process and device for using of low temperature heat for the production of electrical energy | |
| US20080050234A1 (en) | Wind turbine system | |
| JPH08506643A (en) | Improved co-cycle plant fueled by liquefied natural gas | |
| US20080047271A1 (en) | Wind turbine system | |
| KR20090035734A (en) | Methods and devices for low power and effective operation of power plants, and for storing and converting energy | |
| CN109386316A (en) | A kind of LNG cold energy and BOG Combustion Energy joint utilize system and method | |
| CN107060927A (en) | Waste heat recycling system and its method and power station | |
| US4122680A (en) | Concentration difference energy operated power plants and media used in conjunction therewith | |
| CN103821571B (en) | A kind of Novel fire force generating system and method for work | |
| WO2007136765A2 (en) | Wind turbine system | |
| KR101528935B1 (en) | Cryogenic cogeneration system | |
| CN105840312B (en) | A liquid fuel liquid oxygen high pressure direct combustion steam power system | |
| RU2148175C1 (en) | Thermal power plant | |
| RU2273741C1 (en) | Gas-steam plant | |
| RU2202044C1 (en) | Thermal power plant | |
| JP6124003B2 (en) | Hot spring thermal power generation system | |
| RU2129213C1 (en) | Thermal power plant | |
| RU2004833C1 (en) | Heat-power unit | |
| RU2162579C2 (en) | Combined natural gas liquefaction system on basis of liquid nitrogen producing unit with cryogenic stirling machine | |
| RU2285132C1 (en) | Thermal power station | |
| Fan et al. | Experimental Research on a Heat Pump Water Heater Using Low Pressure Steam as Heat Source | |
| RU2131045C1 (en) | Closed-circuit cryogenic gas-turbine plant | |
| RU2359135C2 (en) | Gas-vapour turbine plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061201 |