[go: up one dir, main page]

RU2842776C1 - Method and device for ore-hydrocarbon power unit (ohpu) for energy production in autonomous mode or jointly with other types of power plants - Google Patents

Method and device for ore-hydrocarbon power unit (ohpu) for energy production in autonomous mode or jointly with other types of power plants Download PDF

Info

Publication number
RU2842776C1
RU2842776C1 RU2024140316A RU2024140316A RU2842776C1 RU 2842776 C1 RU2842776 C1 RU 2842776C1 RU 2024140316 A RU2024140316 A RU 2024140316A RU 2024140316 A RU2024140316 A RU 2024140316A RU 2842776 C1 RU2842776 C1 RU 2842776C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
hydrogen
charge
oxygen
metals
Prior art date
Application number
RU2024140316A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Евгеньевич Волков
Original Assignee
Анатолий Евгеньевич Волков
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Евгеньевич Волков filed Critical Анатолий Евгеньевич Волков
Application granted granted Critical
Publication of RU2842776C1 publication Critical patent/RU2842776C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to energy chemical metallurgical production and can be used for production of energy carriers, electric power and heat, as well as for processing of ore and hydrocarbon raw material. Disclosed is a method for generating energy using an ore-hydrocarbon power unit (OHPU) in an autonomous mode, which consists in that the plasma-chemical heating of the charge, which includes oxygen, carbon and hydrogen, leads to the creation of hydrogen fuel, which is burnt at a power plant in a hydrogen-oxygen turbine plant with a steam generator, which discharges thermal energy with steam, which heats the ambient substance, where the charge substance is converted into the gaseous and liquid phase residues, further processed in the chemical and metallurgical production. At the same time, according to the method, power, metallurgical and chemical equipment is combined into single production complex consisting of interconnected sections, where processing of initial charge is performed due to the energy generated by combustion of hydrogen in oxygen extracted from this charge. Besides, excess heat energy is redirected from power section to metallurgical and chemical sections and, therefrom, to power section again to allow processing of raw material and producing power. Besides, a device of an ore-hydrocarbon power unit intended for implementation of the proposed method is proposed.
EFFECT: solving task of increasing energy efficiency of equipment due to expansion of its technical capabilities for separation, recovery and synthesis of chemicals, which, in turn, helps to reduce energy consumption, shorten the production cycle by combining various processes, reduce the equipment dimensions, increase the production speed and environmental friendliness.
19 cl, 12 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области энергохимикометаллургического производства и может быть использовано для выработки энергоносителей, электроэнергии и тепла, а так же для переработки руды и углеводородного сырья, путем восстановления, рафинирования и сепарации с получением на выходе металлов и неметаллов. The proposed invention relates to the field of energy-chemical metallurgical production and can be used for the production of energy carriers, electricity and heat, as well as for the processing of ore and hydrocarbon raw materials, by reduction, refining and separation with the production of metals and non-metals at the output.

[1] В качестве первого аналога предлагаемого изобретения принят способ, запатентованный в США (патент US4363832). Этот способ позволяет в форме (тигле) из продуктов реакции самораспространяющегося высокотемпературного синтеза создавать металлическую трубу с покрытием на внутренней поверхности из оксидной керамики. Данный способ использует поле центробежных сил с ускорением, примерно, 69g. [1] The first analogue of the proposed invention is a method patented in the USA (patent US4363832). This method allows for the creation of a metal tube with an oxide ceramic coating on the inner surface in a form (crucible) from the products of the self-propagating high-temperature synthesis reaction. This method uses a centrifugal force field with an acceleration of approximately 69g.

[2] В качестве второго аналога предлагаемого изобретения принят способ руднотермической выплавки шлаков и восстановления металлов. Для разделения оксидов титана, железа и других примесных элементов, входящих в состав титановых концентратов, в широком промышленном масштабе используется восстановительная руднотермическая электроплавка этих концентратов, в результате которой большая часть оксидов железа восстанавливается до металла, а оксиды титана и часть примесных элементов переходят в шлак. [2] As a second analogue of the proposed invention, a method of ore-thermal smelting of slags and reduction of metals is adopted. To separate the oxides of titanium, iron and other impurity elements included in the composition of titanium concentrates, reducing ore-thermal electric smelting of these concentrates is used on a large industrial scale, as a result of which the majority of iron oxides are reduced to metal, and titanium oxides and some impurity elements pass into slag.

[3] В качестве третьего аналога предлагаемого изобретения принят способ карботермического восстановления металлов из оксидного сырья, плавильным плазмотроном. Это плазмотрон обратной полярности, где электрическая дуга замыкается на расплав металла, восстановленного из оксидного сырья. [3] As a third analogue of the proposed invention, a method of carbothermic reduction of metals from oxide raw materials, using a melting plasma torch, is adopted. This is a reverse polarity plasma torch, where the electric arc is closed on the melt of the metal reduced from the oxide raw materials.

[4] В качестве четвертого аналога принят способ плавления на обратной полярности, разработанный в ИЭС им. Е. О. Патона. Особенность способа заключается в том, что применяются два источника питания. Один источник питания – для непрерывного поддержания дежурной дуги, горящей между внутренним электродом, являющимся катодом и соплом плазмотрона, являющимся анодом, другой источник служит для питания основной дуги, горящей между анодом и переплавляемым металлом, являющимся катодом.[4] The fourth analogue is the reverse polarity melting method developed at the E. O. Paton Electric Welding Institute. The peculiarity of the method is that two power sources are used. One power source is for continuously maintaining the pilot arc burning between the internal electrode, which is the cathode, and the plasma torch nozzle, which is the anode, the other source is used to power the main arc burning between the anode and the remelted metal, which is the cathode.

[5] В качестве пятого аналога изобретения принят жидкометаллический пиролиз для производства водорода, в частности газа метана в расплаве железа, который был предложен Д. Тайрером в 1931 году. Протекание пиролиза происходит при расходе газа 50 мл/мин, где выход по водороду составляет 78 %. Для получения водорода данным методом может применяться жидкий свинец или олово, при температуре 600 ÷ 900 oC с участием твёрдых частиц (SiC; Al2O; NiMo/Al2O3). Пиролиз успешно протекает в жидком магнии при 700 oС, где конверсия метана достигает 30 %. [6] В Калифорнийском университете для жидкометаллического пиролиза в качестве катализатора наиболее успешно был применён сплав 27 % Ni и 73 % Bi, где никель работает катализатором, а висмут растворителем. Полученный катализатор в 50 раз эффективнее расплава свинца и в 5 раз платины и никеля. [5] Liquid metal pyrolysis for the production of hydrogen, in particular methane gas in molten iron, which was proposed by D. Tyrer in 1931, is accepted as the fifth analogue of the invention. Pyrolysis occurs at a gas flow rate of 50 ml/min, where the hydrogen yield is 78%. Liquid lead or tin can be used to obtain hydrogen by this method, at a temperature of 600 ÷ 900 o C with the participation of solid particles (SiC; Al 2 O; NiMo/Al 2 O 3 ). Pyrolysis successfully occurs in liquid magnesium at 700 o C, where the methane conversion reaches 30%. [6] At the University of California, an alloy of 27% Ni and 73% Bi was most successfully used as a catalyst for liquid metal pyrolysis, where nickel serves as a catalyst and bismuth as a solvent. The resulting catalyst is 50 times more efficient than molten lead and 5 times more efficient than platinum and nickel.

[7] В качестве шестого аналога изобретения принята автотермическая конверсия природного газа для производства синтез-газа. В одном реакторе протекает сразу несколько реакций: паровая конверсия ; парциальное окисление кислородом ; углекислотная конверсия . [7] The sixth analogue of the invention is the autothermal conversion of natural gas for the production of synthesis gas. Several reactions occur simultaneously in one reactor: steam conversion ; partial oxidation by oxygen ; carbon dioxide conversion .

[8] В качестве седьмого аналога изобретения принята пароуглекислотная конверсия для производства метанола, где участвует смесь газов CH4, H2O, CO2 в соотношении 1:3,3:0,24 превращаясь на никелевом катализаторе при 860° в синтез-газ, из которого синтезируется метанол. [8] As the seventh analogue of the invention, steam-carbon dioxide conversion for the production of methanol is adopted, where a mixture of gases CH4 , H2O , CO2 in a ratio of 1:3.3:0.24 is involved, turning on a nickel catalyst at 860° into synthesis gas, from which methanol is synthesized.

[9] В качестве восьмого аналога изобретения принята водородная тепловая электростанция (ВТЭС), где для выработки электроэнергии используется сжигание водорода в оборотном паре на водородно-кислородной турбоустановке с парогенератором. [9] The eighth analogue of the invention is a hydrogen thermal power plant (HTPP), where the combustion of hydrogen in circulating steam in a hydrogen-oxygen turbo plant with a steam generator is used to generate electricity.

[10] В качестве девятого аналога изобретения принята атомная электрическая станция (АЭС), где используется тепловая энергия ядерных реакций.[10] The ninth analogue of the invention is a nuclear power plant (NPP), which uses the thermal energy of nuclear reactions.

[10] В качестве десятого аналога изобретения принята тепловая электростанция (ТЭС), где используется тепловая энергия от сжигания различного углеводородного топлива. Коэффициент полезного действия электростанций не превышает 32 %, которые загрязняют различными выбросами окружающую среду.[10] The tenth analog of the invention is a thermal power plant (TPP), which uses thermal energy from the combustion of various hydrocarbon fuels. The efficiency of power plants does not exceed 32%, which pollute the environment with various emissions.

[11] В качестве одиннадцатого аналога изобретения принята плазменная печь для восстановления урана из оксидного сырья. Плазма расплавляет шихту до образования монооксида углерода, при энергозатратах в пределах 20 кВт⋅ч/кг, где в качестве восстановителя используется углерод и водород. Реакция восстановления металла ускоряется под действием электролиза.[11] The eleventh analog of the invention is a plasma furnace for reducing uranium from oxide raw materials. Plasma melts the charge to form carbon monoxide, with energy consumption within 20 kW⋅h/kg, where carbon and hydrogen are used as a reducing agent. The metal reduction reaction is accelerated by electrolysis.

[12] В качестве двенадцатого аналога изобретения принят процесс конверсии углекислого газа в расплавах металлов, где используется смесь галлия и фторида серебра. Диссоциация углекислого газа на углерод и кислород, достигает 92 %, при энергозатратах 230 кВт⋅ч /т. [12] The twelfth analogue of the invention is the process of converting carbon dioxide in metal melts, where a mixture of gallium and silver fluoride is used. The dissociation of carbon dioxide into carbon and oxygen reaches 92%, with energy consumption of 230 kW⋅h/t.

[13] В качестве тринадцатого аналога принимается реакция Будуара позволяющая из монооксида углерода производить диоксид углерода и графит при заданной температуре по реакции 2CO → CO2 + C. Данная реакция экзотермична при всех температурах и позволяет в различных производственных процессах уменьшать количество газовой фазы вещества.[13] The Boudoir reaction is accepted as the thirteenth analogue, which allows carbon dioxide and graphite to be produced from carbon monoxide at a given temperature according to the reaction 2CO → CO 2 + C. This reaction is exothermic at all temperatures and allows the amount of gas phase of a substance to be reduced in various production processes.

[14] В качестве четырнадцатого аналога принята технология получения метанола из природного газа под действием лазерного излучения. Технология основана на фотохимических процессах, позволяющих на порядок снизить энергозатраты при активации метана молекулярным кислородом, за счёт гидроксильного радикала.[14] The technology for producing methanol from natural gas under the influence of laser radiation was adopted as the fourteenth analogue. The technology is based on photochemical processes that allow energy costs to be reduced by an order of magnitude during the activation of methane by molecular oxygen, due to the hydroxyl radical.

[15] В качестве пятнадцатого аналога или прототипа принят способ по патенту РФ №2524036, позволяющий разделять жидкую фазу металлов, где в тигель поступает руда. Шихта подогревается в окислительной или восстановительной атмосфере, при этом в расплаве протекают химические реакции и продукты реакций разделяются по плотностям, уходя из зоны реакции в разные стороны под действием центробежных сил вращения, а восстановленный металл кристаллизуется в слиток. Лёгкие примеси вытесняются на поверхность расплава, а для их удаления слиток переворачивают и сливают вместе с расплавом. Тяжёлые примеси уходят на периферию слитка, с которого в дальнейшем удаляются различными методами. [15] The fifteenth analogue or prototype adopted is the method according to Russian patent No. 2524036, which allows separating the liquid phase of metals, where ore enters the crucible. The charge is heated in an oxidizing or reducing atmosphere, while chemical reactions occur in the melt and the reaction products are separated by density, leaving the reaction zone in different directions under the action of centrifugal forces of rotation, and the reduced metal crystallizes into an ingot. Light impurities are displaced to the surface of the melt, and to remove them, the ingot is turned over and poured together with the melt. Heavy impurities go to the periphery of the ingot, from which they are subsequently removed by various methods.

Предлагаемое изобретение решает задачи производства энергии с одновременным восстановлением, рафинированием и разделением металлов и неметаллов получаемых из смеси руды и углеводородов. Для решения задачи используются плазмохимические реакции, электролиз и крекинг, позволяющие при меньших затратах энергии разрушать атомно-молекулярные связи соединений. За счет этого из содержащегося в рудоуглеводородной смеси вещества, на выходе удается отделить летучие примеси и синтезировать метанол, а из оставшегося вещества сформировать твердый остаток в виде слитка, где металлы и неметаллы по его объему разделяются по плотностям. Для производства энергии используется полученный водород и кислород, которые сжигаются на турбине, производящей электроэнергию, где охлаждение конденсатора турбины обеспечивается потоком холодной воды предварительно отдающей излишки тепла реагентам шихты. Процесс переработки вещества и выработки энергии протекает в замкнутом объеме производственного контура без выбросов тепловой энергии в окружающую среду. Предлагаемый способ решает задачу снижения тепловых потерь при выработке энергии, а так же снижения энергозатрат, при восстановлении металлов и неметаллов из смеси руды и углеводородов. Снижение энергозатрат при восстановлении металлов происходит за счет дополнения электролизом реакций химического восстановления, а так же за счет использования фотохимических реакций, где исходное вещество под действием облучения электронов, ионов, фотонов и других элементарных частиц плазмы с меньшими энергозатратами распадается на более простые соединения. Энергоэффективное деление соединений происходит и за счет каталитических процессов, где в качестве катализаторов задействуется исходная шихта, состоящая из смеси руды и углеводородов, которые постоянно поступают в зону плавления и за счет этого постоянно обновляются. Параллельно протекаемые при этом металлургические процессы используют углеводороды в качестве восстановителей, которые распадаясь на углерод, угарный газ и водород производят восстановление металлов из соединений нагреваемой руды. Процесс производства энергии, энергоносителей, металлов и неметаллов протекающий одновременно, позволяет снизить, как минимум на порядок, потребление энергии, по сравнению с энергией необходимой на проведение этих процессов раздельно. Разнесенное в пространстве оборудование, где например электростанция, металлургический и химический завод, находятся друг от друга на расстоянии десятков и сотен километров, не позволяет использовать тепловую энергию, выделяемую на этих производствах, перенаправляя её друг другу. Например, при большом удалении электростанции от металлургического оборудования невозможно использовать вещество исходной металлургической шихты для охлаждения конденсатора турбины. The proposed invention solves the problems of energy production with simultaneous reduction, refining and separation of metals and non-metals obtained from a mixture of ore and hydrocarbons. To solve the problem, plasma-chemical reactions, electrolysis and cracking are used, allowing for the destruction of atomic-molecular bonds of compounds with lower energy costs. Due to this, volatile impurities can be separated from the substance contained in the ore-hydrocarbon mixture at the outlet and methanol can be synthesized, and a solid residue in the form of an ingot can be formed from the remaining substance, where metals and non-metals are separated by density according to its volume. The obtained hydrogen and oxygen are used for energy production, which are burned in a turbine that produces electricity, where the cooling of the turbine condenser is provided by a flow of cold water that preliminarily gives off excess heat to the reagents of the charge. The process of processing the substance and generating energy occurs in a closed volume of the production circuit without emissions of thermal energy into the environment. The proposed method solves the problem of reducing heat losses during energy generation, as well as reducing energy costs during the recovery of metals and non-metals from a mixture of ore and hydrocarbons. Reduction of energy costs during the recovery of metals occurs due to the addition of electrolysis to chemical reduction reactions, as well as due to the use of photochemical reactions, where the original substance under the action of irradiation of electrons, ions, photons and other elementary particles of plasma with lower energy costs decomposes into simpler compounds. Energy-efficient division of compounds also occurs due to catalytic processes, where the initial charge consisting of a mixture of ore and hydrocarbons, which are constantly supplied to the melting zone and are constantly renewed due to this, is used as catalysts. Parallel metallurgical processes occurring in this case use hydrocarbons as reducing agents, which, decomposing into carbon, carbon monoxide and hydrogen, produce the recovery of metals from the compounds of the heated ore. The process of producing energy, energy carriers, metals and non-metals occurring simultaneously allows to reduce, at least by an order of magnitude, energy consumption, compared to the energy required to conduct these processes separately. Equipment distributed in space, where, for example, a power plant, a metallurgical and chemical plant are located at a distance of tens and hundreds of kilometers from each other, does not allow to use the thermal energy released in these industries, redirecting it to each other. For example, at a large distance of the power plant from the metallurgical equipment it is impossible to use the substance of the initial metallurgical charge to cool the turbine condenser.

Для сохранения максимального количества энергии и предотвращения её потерь в окружающую среду процесс производства энергии, переработки руды и углеводородов осуществляется одновременно, на одном оборудовании, которое заключается в пространство контура, за который не сбрасывается какое либо тепло. In order to conserve the maximum amount of energy and prevent its loss to the environment, the process of energy production, ore and hydrocarbon processing is carried out simultaneously, on the same equipment, which is enclosed in a circuit space beyond which no heat is discharged.

Предлагаемое изобретение так же решает задачу повышения энергоэффективности работы оборудования за счет расширения его технических возможностей по разделению, восстановлению и синтезу химических веществ. Это способствует снижению энергозатрат, сокращению производственного цикла за счет совмещения различных процессов, уменьшению габаритов оборудования, повышению скорости и экологичности производства.The proposed invention also solves the problem of increasing the energy efficiency of equipment operation by expanding its technical capabilities for the separation, recovery and synthesis of chemical substances. This helps to reduce energy costs, shorten the production cycle by combining various processes, reduce the size of the equipment, increase the speed and environmental friendliness of production.

Поставленные задачи достигаются тем, что способ производства энергии с помощью рудоуглеводородного энергоблока (РУВЭ) в автономном режиме заключается в том, что плазмохимический нагрев шихты, куда входит кислород, углерод и водород, приводит к созданию водородного топлива, которое сжигается на электростанции в водородно-кислородной турбоустановке с парогенератором сбрасывающей с паром тепловую энергию, нагревающую вещество окружающей среды, где вещество шихты переходит в газообразный и жидкофазный остаток, далее перерабатываемые на химическом и металлургическом производстве отличающийся тем, что решение проблемы осуществляется путем совмещения энергетического, металлургического и химического оборудования в единый производственный комплекс, состоящий из связанных между собой участков, где переработка исходной шихты осуществляется за счёт энергии, вырабатываемой путём сжигания водорода в кислороде, извлекаемых из этой шихты, при этом излишняя тепловая энергия с энергетического участка перенаправляется на металлургический и химический, а от этих участков снова на энергетический участок, позволяя в несколько раз больше переработать сырья и произвести энергии. В шихте, состоящей из смеси руды, углеводородов и воды, содержится кислород, углерод и водород в определенном соотношении, что позволяет из рудоуглеводородной шихты извлекать водородное топливо, которое сжигается в кислороде, так же произведённом из исходной шихты, где в камере сгорания турбоустановки, при сжигании присутствуют только два химических элемента, кислород и водород, поэтому энергия не расходуется на побочные химические реакции с третьими химическими элементами, что позволяет производить максимально возможное количество тепловой энергии, а пространство, где производится сжигание водорода, размещается вблизи пространства, где производится горение плазмы, за счёт вырабатываемой электроэнергии от сжигания водорода, в этом пространстве концентрируется максимально возможное количество различных химических соединений входящих в состав шихты, которые разделяются под действием высокой температуры, облучения плазмой, катализа и электролиза на составляющие с минимальными энергозатратами, при этом тепловая энергия выделяемая после плазмохимической обработки вещества передаётся оборотной воде, превращая её в пар, который поступает на турбину, а пар сбрасываемый с турбины передаёт тепло исходной шихте перед её плазменным нагревом. Энергоэффективное деление соединений вещества смеси шихты происходит за счет каталитических процессов, где в качестве катализаторов выступают различные химические элементы и их соединения входящие в состав исходной шихты, которые возобновляются за счет постоянного поступления в зону плавления, где одновременно протекают металлургические процессы восстановления различных металлов и неметаллов, под действием восстановителей углерода, угарного газа и водорода, выделяемых из состава шихты, при этом процесс производства металлов и неметаллов протекает одновременно с процессами производства энергии и энергоносителя, позволяя снизить в несколько раз потребление энергии, по сравнению с энергией необходимой на проведение этих процессов раздельно. Для сохранения максимального количества энергии и предотвращения её потерь в окружающую среду, процесс производства металлов, неметаллов, энергоносителя и энергии, осуществляется одновременно, на объединённом оборудовании, которое состоит из различных участков, металлургического, энергетического и химического входящих в пространство контура, за который не сбрасывается какое либо тепло, а обеспечение энергией всего процесса происходит за счет извлечения из шихты, водорода и кислорода, которые сжигаются, образуя пар вращающий генератор, вырабатывающий электроэнергию, для поддержания горения плазмы, где углекислый газ служит плазмообразующим газом, который при взаимодействии с шихтой распадается на углерод и кислород, где кислород снова используется при сжигании водорода, а углерод снова идет на восстановление металлов и неметаллов, далее образуя различные соединения из которых создаётся энергоноситель – метанол, где полная диссоциация углекислого газа в расплаве протекает с меньшими энергозатратами за счёт использования катализаторов, которые находятся в расплаве исходной шихты, а так же при их недостатке поступают дополнительно, подаваясь отдельно в зону плавления. Технологический процесс переработки шихты начинается с операции смешивания в определенном объёмном соотношении веществ руды, воды и углеводородов, где руда в основном содержит кислород, вода кислород и водород, а углеводороды в основном содержат в своём составе углерод и водород, для того, чтобы плазма, соприкасаясь с расплавом шихты и облучая различные соединения вещества находящегося в зоне горения, ускоряла протекание реакций по распаду этих соединений, с образованием газовой фазы отделяемой от исходного вещества шихты путем испарения с последующей сепарацией соединений с различной температурой кипения, а оставшаяся жидкая фаза вещества, могла быть сепарируемая центробежным конвертированием, в случае нехватки в исходной смеси шихты заданного количества водорода, в смесь добавляются дополнительные углеводороды, такие как торф, битум, мазут, парафин, горючий сланец и другие водородосодержащие вещества, с корректировкой объёма воды, а если в смеси недостаточное количество руды, содержащей кислород, в смесь добавляется песок, глина и другие минералы, а так же кислород содержащие шлаки от предшествующей плавки отходов, позволяя повторно вовлекать в плазмохимическую схему остатки тяжелых углеводородов и более стойких шлаков, при этом отдельные руды содержащие углеводороды, углерод и водород в своём составе в определённом объёме, будут заменять в том же объёме водород и углерод, который необходимо замешивать в шихту с углеводородами и водой. Преобразование реагентов начинается с взаимодействия смеси различных углеводородов и воды при нагреве в присутствии катализаторов, роль которых выполняют различные химические элементы входящие в состав исходной шихты, что приводит к образованию синтез-газа, из которого производится метанол, с выделением тепловой энергии, которая расходуется на нагрев оборотной воды, что позволяет возвращать тепловую энергию в процесс для выработки электроэнергии на турбине, а при синтезе метанола, в его состав поступает водород не только от распадающихся углеводородов, но и от воды, позволяя накапливать его в полтора раза больше, при этом параллельно протекает процесс паровой конверсии углерода находящегося в составе шихты, позволяя увеличить объём образуемого синтез-газа, где водорода при синтезе метанола становится в два раза больше, а на следующей стадии при паровой конверсии метанола происходит извлечение водорода из соединений метанола и снова воды, позволяя в итоге по сравнению с водородом, содержащимся в исходных углеводородах, увеличить количество извлекаемого для сжигания водорода в три раза и соответственно больше произвести энергии, при этом прирост выработки дополнительной энергии происходит, за счет применения операции плазменного облучения вещества исходной шихты, потоком элементарных частиц, где под действием излучения плазмы, возможно, реализовать фотохимическую паровую конверсию метана, производимого из алифатических углеводородов находящихся в шихте, где во время протекания реакции идёт не поглощение, а выделении энергии, что позволяет дополнительно вырабатывать определенный объем энергии, который может поставляться на Рынок или направляться на производство полезной работы внутри рудоуглеводородного энергоблока. Способ производства энергии с помощью РУВЭ производит чистую воду из реагентов шихты, где треть объема воды образуется из переработанной воды поступающей вместе с шихтой, а две трети образуются из кислорода, содержащегося в руде и водорода, содержащегося в углеводородах, что позволяет использовать рудоуглеводородный энергоблок в качестве очистного сооружения для загрязненной воды, которая сбрасывается из жилых и производственных объектов, а так же для очистки морской воды, включая её в состав исходной шихты, переработки токсичной и радиоактивной воды, которая при плазменной обработке, проходя через цепочку различных реакций на атомномолекулярном уровне разделяется на водород и кислород, в последствии снова образуя воду, которая полностью освобождается от вредных примесей. Используется объединенная схема с типовой электростанцией АЭС, где принципиальная схема РУВЭ совмещена со схемой АЭС, представляя единую схему, где в качестве охлаждающей среды для пара сбрасываемого с турбины используется перерабатываемая шихта, а источником парообразования служит не только атомный реактор и камера сгорания для сжигания водородно-кислородной смеси, а так же продукты плазмохимических реакций, металлургическое и химическое оборудование, за счет охлаждения которого нагревается и превращается в пар, оборотная вода, позволяя добиваться более высокого КПД и более стабильной и ровной работы совмещенной электростанции, где при снижении потребления энергии внешним потребителем, вся вырабатываемая энергия идет на производство метанола или другого энергоносителя (этанола, синтетического топлива, аммиака), в котором запасается энергия, а при повышении потребления энергии внешним потребителем к нему передаётся электроэнергия, вырабатываемая за счёт совмещенной схемы АЭС и РУВЭ, путём переработки и сжигания водородного топлива от запасенного метанола и воды, в качестве совмещённой с РУВЭ электростанции, используются электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии, такие как гидроэлектростанции (ГЭС), ветровые электростанции (ВЭС) и солнечные электростанции (СЭС), где РУВЭ полностью потребляет электроэнергию, поступающую с этих электростанций, перерабатывая её в энергоноситель, металлы и неметаллы, если данная энергия не требуется внешнему потребителю, а в случае, когда энергия требуется внешнему потребителю, начинает перерабатываться накопленный энергоноситель, вырабатывая необходимое количество электроэнергии, при этом продолжая восстанавливать металлы и неметаллы, в качестве совмещённой с РУВЭ электростанции используются тепловые электростанции на возобновляемых источниках энергии, такие как гидротермальные электростанции и солнечные, воздушные, земляные и водные коллекторы, которые извлекают тепло для его поставки потребителю, где объединённая схема, состоящая из двух энергоблоков, преобразует тепловую энергию с возобновляемых электростанций в энергоноситель, когда эта энергия не требуется, а когда энергия требуется, произведённый энергоноситель перерабатывается в тепло и электроэнергию, направляемые внешнему потребителю, при этом продолжая восстанавливать металлы и неметаллы, в качестве совмещённой с РУВЭ электростанции используется тепловая электростанция ТЭС, где ранее используемое топливо газ, уголь и мазут, включается в исходную шихту в качестве углеводородов, позволяя восстанавливать металлы и неметаллы и производить энергоноситель, включая производство технического углерода, который возможно использовать для изготовления электродов плазмотрона строительства, электроники и повторного использования на этих электростанциях в качестве реагента, что приводит к полной замене ТЭС, при выработке тепла и электроэнергии на рудоуглеводородный энергоблок, который позволяет в три-четыре раза больше вырабатывать энергии из углеводородного топлива. The set objectives are achieved by the fact that the method of energy production using an ore-hydrocarbon power unit (OHPU) in an autonomous mode consists in the fact that plasma-chemical heating of the charge, which includes oxygen, carbon and hydrogen, leads to the creation of hydrogen fuel, which is burned at a power plant in a hydrogen-oxygen turbo plant with a steam generator that discharges thermal energy with steam, heating the substance of the environment, where the charge substance passes into a gaseous and liquid-phase residue, further processed in chemical and metallurgical production, characterized in that the solution to the problem is carried out by combining energy, metallurgical and chemical equipment into a single production complex consisting of interconnected sections, where the processing of the original charge is carried out due to the energy generated by burning hydrogen in oxygen, extracted from this charge, while excess thermal energy from the energy section is redirected to the metallurgical and chemical, and from these areas again to the energy area, allowing several times more raw materials to be processed and energy to be produced. The charge, consisting of a mixture of ore, hydrocarbons and water, contains oxygen, carbon and hydrogen in a certain ratio, which allows hydrogen fuel to be extracted from the ore-hydrocarbon charge, which is burned in oxygen, also produced from the original charge, where in the combustion chamber of the turbo unit, during combustion there are only two chemical elements, oxygen and hydrogen, so energy is not spent on side chemical reactions with third chemical elements, which allows the maximum possible amount of thermal energy to be produced, and the space where hydrogen combustion occurs is located near the space where plasma combustion occurs, due to the electricity generated from hydrogen combustion, in this space the maximum possible number of various chemical compounds included in the charge is concentrated, which are separated under the influence of high temperature, plasma irradiation, catalysis and electrolysis into components with minimal energy costs, while the thermal energy released after plasma-chemical treatment of the substance is transferred to the circulating water, turning it into steam, which enters to the turbine, and the steam discharged from the turbine transfers heat to the initial batch before its plasma heating. Energy-efficient division of the compounds of the mixture of the batch substance occurs due to catalytic processes, where various chemical elements and their compounds included in the initial batch act as catalysts, which are renewed due to the constant flow into the melting zone, where metallurgical processes of reducing various metals and non-metals occur simultaneously, under the action of reducing agents of carbon, carbon monoxide and hydrogen released from the composition of the batch, while the process of producing metals and non-metals occurs simultaneously with the processes of producing energy and energy carriers, allowing to reduce energy consumption several times, compared to the energy required to carry out these processes separately. In order to conserve the maximum amount of energy and prevent its loss to the environment, the process of producing metals, non-metals, energy carrier and energy is carried out simultaneously, on combined equipment, which consists of various sections, metallurgical, energy and chemical included in the space of the circuit, for which no heat is discharged, and the energy supply of the entire process occurs due to the extraction of hydrogen and oxygen from the charge, which are burned, forming steam rotating the generator, generating electricity, to maintain the combustion of plasma, where carbon dioxide serves as a plasma-forming gas, which, when interacting with the charge, decomposes into carbon and oxygen, where oxygen is again used in the combustion of hydrogen, and carbon again goes to the restoration of metals and non-metals, then forming various compounds from which the energy carrier is created - methanol, where the complete dissociation of carbon dioxide in the melt occurs with lower energy costs due to the use of catalysts that are in the melt of the original charge, and also, if there is a shortage of them, they are supplied additionally, fed separately into the melting zone. The technological process of processing the charge begins with the operation of mixing in a certain volume ratio of substances of the ore, water and hydrocarbons, where the ore mainly contains oxygen, water oxygen and hydrogen, and hydrocarbons mainly contain carbon and hydrogen in their composition, so that the plasma, contacting the melt of the charge and irradiating various compounds of the substance in the combustion zone, accelerates the reactions of decomposition of these compounds, with the formation of a gas phase separated from the original substance of the charge by evaporation with subsequent separation of compounds with different boiling points, and the remaining liquid phase of the substance could be separated by centrifugal conversion, in the event of a shortage of a given amount of hydrogen in the original mixture of the charge, additional hydrocarbons are added to the mixture, such as peat, bitumen, fuel oil, paraffin, oil shale and other hydrogen-containing substances, with the adjustment of the volume of water, and if the mixture is insufficient oxygen-containing ores, sand, clay and other minerals are added to the mixture, as well as oxygen-containing slags from the previous smelting of waste, allowing the re-involvement of heavy hydrocarbons and more stable slags in the plasma-chemical scheme, while individual ores containing hydrocarbons, carbon and hydrogen in their composition in a certain volume will replace in the same volume the hydrogen and carbon that must be mixed into the batch with hydrocarbons and water. The conversion of reagents begins with the interaction of a mixture of various hydrocarbons and water when heated in the presence of catalysts, the role of which is played by various chemical elements included in the composition of the initial batch, which leads to the formation of synthesis gas, from which methanol is produced, with the release of thermal energy, which is spent on heating the circulating water, which allows returning thermal energy to the process for generating electricity in a turbine, and during the synthesis of methanol, hydrogen enters its composition not only from decaying hydrocarbons, but also from water, allowing it to accumulate one and a half times more, while the process of steam conversion of carbon contained in the batch occurs in parallel, allowing an increase in the volume of the formed synthesis gas, where hydrogen during the synthesis of methanol becomes twice as much, and at the next stage, during the steam conversion of methanol, hydrogen is extracted from methanol compounds and water again, allowing as a result, compared with the hydrogen contained in the original hydrocarbons, to increase the amount of hydrogen extracted for combustion by three times and, accordingly, to produce more energy, while the increase generation of additional energy occurs due to the use of the operation of plasma irradiation of the substance of the initial charge, a flow of elementary particles, where under the influence of plasma radiation, it is possible to implement photochemical steam conversion of methane produced from aliphatic hydrocarbons found in the charge, where during the reaction there is no absorption, but the release of energy, which allows for the additional generation of a certain amount of energy, which can be supplied to the Market or directed to the production of useful work inside the ore-hydrocarbon power unit. The method of energy production using the RUWE produces clean water from the reagents of the batch, where a third of the water volume is formed from the processed water supplied together with the batch, and two thirds are formed from the oxygen contained in the ore and the hydrogen contained in the hydrocarbons, which allows the use of the ore-hydrocarbon power unit as a treatment facility for contaminated water discharged from residential and industrial facilities, as well as for the purification of sea water, including it in the composition of the original batch, the processing of toxic and radioactive water, which, during plasma treatment, passing through a chain of various reactions at the atomic-molecular level, is separated into hydrogen and oxygen, subsequently again forming water, which is completely freed from harmful impurities. A combined scheme with a typical NPP power plant is used, where the basic scheme of the RUVE is combined with the scheme of the NPP, representing a single scheme, where the processed batch is used as a cooling medium for the steam discharged from the turbine, and the source of steam generation is not only the nuclear reactor and the combustion chamber for burning the hydrogen-oxygen mixture, but also the products of plasma-chemical reactions, metallurgical and chemical equipment, due to the cooling of which it is heated and converted into steam, circulating water, allowing to achieve higher efficiency and more stable and smooth operation of the combined power plant, where when energy consumption by the external consumer decreases, all the generated energy goes to the production of methanol or another energy carrier (ethanol, synthetic fuel, ammonia), in which energy is stored, and when energy consumption by the external consumer increases, electricity generated by the combined scheme of the NPP and RUVE is transmitted to it by processing and burning hydrogen fuel from stored methanol and water, as a power plant combined with the RUVE, power plants operating on renewable energy sources are used, such as hydroelectric power plants (HPP), wind power plants (WPP) and solar power plants (SPP), where the RUVE completely consumes the electricity coming from these power plants, processing it into an energy carrier, metals and non-metals, if this energy is not required by an external consumer, and in the case when energy is required by an external consumer, the accumulated energy carrier begins to be processed, generating the required amount of electricity, while continuing to restore metals and non-metals, as a power plant combined with the RUVE, thermal power plants on renewable energy sources are used, such as hydrothermal power plants and solar, air, earth and water collectors that extract heat for its delivery to the consumer, where a combined circuit consisting of two power units converts thermal energy from renewable power plants into an energy carrier when this energy is not is required, and when energy is required, the produced energy carrier is processed into heat and electric power sent to an external consumer, while continuing to restore metals and non-metals, as a combined power plant with a RUVE, a thermal power plant TPP is used, where previously used fuel gas, coal and fuel oil are included in the initial batch as hydrocarbons, allowing to restore metals and non-metals and produce an energy carrier, including the production of carbon black, which can be used to manufacture electrodes for a plasma torch in construction, electronics and reuse at these power plants as a reagent, which leads to a complete replacement of the TPP, when generating heat and electric power, with an ore-hydrocarbon power unit, which allows to generate three to four times more energy from hydrocarbon fuel.

Устройство производства энергии с помощью рудоулеводородного энергоблока (РУВЭ) содержит электростанцию, металлургический и химический участок, турбину, рудоуглеводородную шихту, плазменный реактор, аппарат синтеза метанола, источник питания, катод, анод, электроды, шахты, гарнисаж, электролизёр, синтез-газ, углеводороды: вода, углерод, шлаки, шихта, метанол, угарный газ; оборотную воду, пар, камеру сгорания, тигель, генератор, плазмотрон, плазму, конденсатор, теплообменники, насос, канал, ванну расплава, патрубки, сепаратор, реактор паровой конверсии метанола, трубопроводы, выпрямитель, замкнутый контур для сохранения энергии отличающееся тем, что смесь шихты состоящей из руды, воды и углеводородов нагревается паром сбрасываемым с турбины, который получен в камере сгорания, где нагревается оборотный пар за счёт сжигания водорода в кислороде, которые извлекаются из рудоуглеводородной шихты в ходе циклических реакций, а тепло, вырабатываемое на участках плазменного плавления и синтеза метанола, передаётся оборотной воде, образующей пар, который идет в камеру сгорания, при этом вырабатываемая электроэнергия, поддерживает горение дуги на плазмотроне, а углекислый газ, проходя через дугу, формирует плазму, расплавляющую исходную шихту, образуя расплав, в котором углекислый газ, в присутствии катализаторов за счёт электролиза и облучения диссоциирует на углерод и кислород, при этом углерод восстанавливает металлы и неметаллы, которые сливаются во вращающуюся турбину, где разделяются в объеме слитка по плотностям, а газовая фаза от расплава вещества отделяется путем испарения и далее сепарируется на составляющие соединения, путем конденсации. Разделение образуемых продуктов после плазмы происходит в сепараторе, где отделяемый синтез-газ сразу поступает в аппарат синтеза метанола на синтез метанола, выступающего энергоносителем, который для выработки энергии поступает в процессор, где смешиваясь с частью пара выходящего с турбины, в результате паровой конверсии метанола образует водород, который идет на сжигание в камеру сгорания, а образуемый углекислый газ идет на образование плазмы, где проходя через ванну расплава диссоциирует на углерод и кислород, который снова поступает на сжигание в камеру сгорания, при этом две трети части объема воды, полученной при конденсации после турбины, направляется во вне, а одна треть объёма воды идет на охлаждение плазменного реактора, аппарата метанола и продуктов реакций образуя пар, который поступает в камеру сгорания, где сжигается водород и кислород, образуя высокотемпературный пар вращающий турбину и генератор, вырабатывая электроэнергию, которая с выпрямителя поступает на плазмотрон, обеспечивая горение плазмы, для снижения тепловых потерь, метанол перед паровой конверсией нагревается теплом пара сбрасываемого с турбины, проходя через теплообменник, при этом рудоуглеводородный энергоблок размещается в замкнутом пространстве контура, за границу которого всё вещество входит и выходит при температуре окружающей среды. Проведение электролиза в расплаве шихты осуществляется за счет погружения в ванну расплава плазмотрона, выполняющего роль анода, при этом ванна расплава выполняет роль катода, к которой отрицательный заряд подводится через тигель от источника питания, где на дно ванны опускаются расплавы тяжелых металлов, выше их скапливаются более легкие металлы, а на поверхность ванны вытесняются наиболее стойкие шлаки, где электролиз осуществляется одновременно с процессом восстановления металлов под действием различных восстановителей, при этом ванна расплава окружена гарнисажем, в котором протекают предварительные реакции восстановления, являясь предварительной зоной нагрева, постоянно пополняясь веществом шихты, поступающей по центральной шахте, которая размещается внутри внешней шахты, где между шахтами образуется кольцевое пространство, через которое выходит поток синтез-газа, образованный в ходе каталитической паровой конверсии метана и углерода, который по кольцевому пространству уходит на сепарацию и далее на синтез в аппарат метанола, а вокруг плазмотрона, работающего анодом, формируется зона выделения газов, где в газовой смеси присутствует в основном кислород, образуемый в результате распада соединений расплава руды и углекислого газа, образуемый газово-кислородный поток, поднимаясь откачивается через верхний патрубок, при этом тигель, являясь катодом по своей границе с ванной расплава в ходе реакций и электролиза образует газово-водородный поток, который поднимаясь, захватывается отбойником, отделяющим его от газово-кислородного потока, который откачивается через нижний патрубок и идёт на разделение в сепараторе, а далее произведённый водород и угарный газ идут на синтез метанола, водород, который снова выделяется во время паровой конверсии метанола, поступает на сжигание в камеру сгорания, куда так же поступает кислород после отделения от других газов в сепараторе, для обеспечения процесса дополнительным водородным топливом и кислородом, реагенты содержащие водород, кислород и углерод, в составе более стойкой руды, углеводородов, воды, угарного и углекислого, и других газов, включая природный газ и метан, а так же твёрдых и жидких соединений, повторно через отдельный трубопровод поступают на преобразование в зону предварительного нагрева и далее в зону плавления. Во вращающейся турбине после слива порции расплава формируется кольцевой слиток, где послойно разделяются восстановленные металлы, такие, например, как медь, железо, алюминий или олово, при этом на внешнем контуре сосредотачиваются наиболее тяжелые металлы, имеющие наибольшую плотность, такие как золото, платина, серебро, вольфрам, молибден и другие, за ними идёт слой меди, относительно более легкой по плотности, а далее слой ещё менее плотного железа, в котором будут растворены родственные металлы типа никеля, хрома и кобальта, далее ближе к центру формируется слой наименее плотного алюминия, включающий родственные металлы, такие как скандий, титан и магний, при этом металлы, принадлежащие к группе железа, меди и алюминия в условиях центробежного конвертирования не сплавляются между собой. РУВЭ заменяет в качестве электростанции тепловые электростанции, где прямое сжигание углеводородного топлива в кислороде воздуха заменяется сжиганием водорода в кислороде, получаемых из компонентов шихты, при этом на первой стадии из шихты выделяется синтез-газ и восстанавливаются металлы, на второй стадии из реагентов синтезируется энергоноситель и на третьей стадии из энергоносителя извлекается водород, который используется в качестве топлива, РУВЭ объединяется для выработки электроэнергии с энергоблоком АЭС, где в качестве охлаждающей среды для конденсатора турбины используется шихта, при этом источником пара для вращения турбины служит не только атомный реактор и камера сгорания для сжигания водородно-кислородной смеси, а так же тепло от продуктов реакций металлургического и химического оборудования, где при отсутствии потребления электроэнергии потребителем, вся вырабатываемая энергия идет на производство метанола или другого энергоносителя (этанола, синтетического топлива, аммиака), в котором запасается энергия, а при возобновлении энергопотребления, электроэнергия вырабатывается за счёт запасенного метанола, где побочным эффектом выработки энергии на совмещённом энергоблоке, является производство различных продуктов в виде металлов и неметаллов. Для извлечения синтез-газа используется плазмотрон, нагревающий исходную шихту с образованием ванны расплава, где ванна расплава окружена гарнисажем, который постоянно пополняется веществом исходной шихты и веществом реагентов, образующихся после плавления исходной шихты, которые через патрубок поступают повторно в зону плазменного нагрева, где шихта поступает по центральной шахте, размещённой внутри внешней шахты, образуя кольцевое пространство, при этом в центральной шахте имеются отверстия, через которые выходит поток синтез-газа, образованный в ходе каталитической паровой конверсии метана и углерода, который по кольцевому пространству уходит в аппарат синтеза метанола, а вокруг плазмотрона, работающего анодом, формируется зона выделения газов, где в основном составе присутствует кислород, образуемый в результате распада соединений расплава шихты и углекислого газа, создавая газово-кислородный поток, который поступает в сепаратор для отделения кислорода, направляемого в накопитель, откуда кислород идёт на сжигание водорода в камеру сгорания, а на границе тигля образуется газово-водородный поток, который поднимаясь захватывается отбойником, отделяющим его от газово-кислородного потока, поступает в сепаратор для отделения водорода, направляемого для синтеза метанола. The device for producing energy using an ore-hydrogen power unit (OHU) contains a power plant, a metallurgical and chemical section, a turbine, an ore-hydrocarbon charge, a plasma reactor, a methanol synthesis apparatus, a power source, a cathode, an anode, electrodes, shafts, a skull, an electrolyzer, synthesis gas, hydrocarbons: water, carbon, slag, charge, methanol, carbon monoxide; circulating water, steam, combustion chamber, crucible, generator, plasma torch, plasma, condenser, heat exchangers, pump, channel, melt bath, pipes, separator, methanol steam reforming reactor, pipelines, rectifier, closed loop for energy conservation characterized in that the mixture of the charge consisting of ore, water and hydrocarbons is heated by steam discharged from the turbine, which is obtained in the combustion chamber, where the circulating steam is heated by burning hydrogen in oxygen, which are extracted from the ore-hydrocarbon charge during cyclic reactions, and the heat generated in the plasma melting and methanol synthesis sections is transferred to the circulating water, which forms steam, which goes to the combustion chamber, while the generated electrical energy maintains the combustion of the arc on the plasma torch, and carbon dioxide, passing through the arc, forms a plasma that melts the original charge, forming a melt in which carbon dioxide, in the presence of catalysts for through electrolysis and irradiation it dissociates into carbon and oxygen, whereby the carbon restores the metals and non-metals, which are fused into a rotating turbine, where they are separated in the volume of the ingot by density, and the gas phase from the melt of the substance is separated by evaporation and then separated into its constituent compounds by condensation. The separation of the products formed after the plasma occurs in the separator, where the separated synthesis gas immediately enters the methanol synthesis apparatus for the synthesis of methanol, which acts as an energy carrier, which for energy generation enters the processor, where, mixing with part of the steam coming from the turbine, as a result of the steam conversion of methanol, it forms hydrogen, which is sent for combustion in the combustion chamber, and the formed carbon dioxide is used to form plasma, where, passing through the melt bath, it dissociates into carbon and oxygen, which is again sent for combustion in the combustion chamber, while two-thirds of the volume of water obtained during condensation after the turbine is directed to the outside, and one-third of the volume of water is used to cool the plasma reactor, the methanol apparatus and the reaction products forming steam, which enters the combustion chamber, where hydrogen and oxygen are burned, forming high-temperature steam rotating the turbine and generator, generating electricity, which is sent from the rectifier to the plasma torch, ensuring the combustion of the plasma, to reduce heat losses, methanol before the steam The conversion is heated by the heat of the steam discharged from the turbine, passing through a heat exchanger, while the ore-hydrocarbon power unit is located in a closed space of the circuit, beyond the boundary of which all the substance enters and exits at the ambient temperature. Electrolysis in the molten charge is carried out by immersing a plasma torch, which acts as an anode, into the molten bath, while the molten bath acts as a cathode, to which a negative charge is supplied through a crucible from a power source, where heavy metal melts sink to the bottom of the bath, lighter metals accumulate above them, and the most stable slags are displaced to the surface of the bath, where electrolysis is carried out simultaneously with the process of reducing metals under the action of various reducing agents, while the molten bath is surrounded by a skull in which preliminary reduction reactions occur, being a preliminary heating zone, constantly replenished with the substance of the charge supplied through the central shaft, which is located inside the outer shaft, where an annular space is formed between the shafts, through which a stream of synthesis gas exits, formed during the catalytic steam conversion of methane and carbon, which goes through the annular space for separation and then for synthesis in the methanol apparatus, and around the plasma torch, operating anode, a gas emission zone is formed, where the gas mixture mainly contains oxygen, formed as a result of the decomposition of the compounds of the molten ore and carbon dioxide, the formed gas-oxygen flow, rising is pumped out through the upper branch pipe, while the crucible, being a cathode along its boundary with the molten bath during reactions and electrolysis, forms a gas-hydrogen flow, which, rising, is captured by a baffle, separating it from the gas-oxygen flow, which is pumped out through the lower branch pipe and goes to separation in the separator, and then the produced hydrogen and carbon monoxide go to the synthesis of methanol, hydrogen, which is again released during the steam reforming of methanol, goes to be burned in the combustion chamber, where oxygen also goes after separation from other gases in the separator, to provide the process with additional hydrogen fuel and oxygen, reagents containing hydrogen, oxygen and carbon, as part of a more stable ore, hydrocarbons, water, carbon monoxide and carbon dioxide, and other gases, including natural gas and methane, as well as solid and liquid compounds, are re-entered through a separate pipeline for conversion into the preheating zone and then into the melting zone. In the rotating turbine, after draining a portion of the melt, an annular ingot is formed, where the reduced metals, such as copper, iron, aluminum or tin, are separated layer by layer, with the heaviest metals having the highest density, such as gold, platinum, silver, tungsten, molybdenum and others, concentrated on the outer contour, followed by a layer of copper, relatively lighter in density, and then a layer of even less dense iron, in which related metals such as nickel, chromium and cobalt will be dissolved, then closer to the center a layer of the least dense aluminum is formed, including related metals such as scandium, titanium and magnesium, while the metals belonging to the iron, copper and aluminum group do not fuse together under centrifugal converting conditions. The RUVE replaces thermal power plants as a power plant, where the direct combustion of hydrocarbon fuel in atmospheric oxygen is replaced by the combustion of hydrogen in oxygen obtained from the components of the charge, while at the first stage synthesis gas is released from the charge and metals are reduced, at the second stage an energy carrier is synthesized from the reagents and at the third stage hydrogen is extracted from the energy carrier, which is used as fuel, the RUVE is combined with a nuclear power plant unit for generating electricity, where the charge is used as a cooling medium for the turbine condenser, while the source of steam for rotating the turbine is not only the nuclear reactor and the combustion chamber for burning the hydrogen-oxygen mixture, but also heat from the reaction products of metallurgical and chemical equipment, where in the absence of electricity consumption by the consumer, all the generated energy goes to the production of methanol or another energy carrier (ethanol, synthetic fuel, ammonia), in which energy is stored, and when energy consumption is resumed, electricity is generated due to the stored methanol, where A side effect of energy production at a combined power unit is the production of various products in the form of metals and non-metals. To extract the synthesis gas, a plasma torch is used that heats the initial batch to form a melt bath, where the melt bath is surrounded by a skull that is constantly replenished with the substance of the initial batch and the substance of the reagents formed after melting the initial batch, which are fed through a pipe again into the plasma heating zone, where the batch enters through a central shaft located inside the outer shaft, forming an annular space, while in the central shaft there are openings through which a stream of synthesis gas forms during the catalytic steam conversion of methane and carbon, which goes through the annular space to the methanol synthesis apparatus, and around the plasma torch, operating as an anode, a gas emission zone is formed, where the main composition contains oxygen formed as a result of the decomposition of the compounds of the melt of the batch and carbon dioxide, creating a gas-oxygen flow that enters the separator for separating the oxygen, directed to the accumulator, from where the oxygen goes to burn hydrogen in the combustion chamber, and at the boundary of the crucible a gas-hydrogen flow is formed, which, rising, is captured by a baffle, separating it from the gas-oxygen flow, and enters a separator for separating hydrogen, which is sent for the synthesis of methanol.

Предложенный способ выработки энергии с одновременным производством металлов и неметаллов реализует устройство рудоуглеводородного энергоблока (РУВЭ), представленное на фиг.1, где изображена его принципиальная схема. Энергоблок предназначен для переработки смеси руды и углеводородов с использованием энергии, полученной от сжигания водорода в кислороде, которые извлекаются из рудоуглеводородной шихты. Тепловая энергия, сбрасываемая с турбины в виде пара, передается рудоуглеводородной шихте. Тепло, вырабатываемое на участках плавления и синтеза метанола, передаётся оборотной воде, образующей пар, который идет в камеру сгорания и далее на вращение турбины. Пар в камере сгорания подогревается за счет сжигания водорода и кислорода, полученных из реагентов шихты. Образующийся в камере сгорания высокотемпературный водяной пар, вращая турбину и генератор, вырабатывает электроэнергию, поддерживающую горение дуги на плазмотроне. Углекислый газ, проходя через дугу, формирует плазму, расплавляющую исходную шихту, в которой углекислый газ диссоциирует в присутствии катализаторов на углерод и кислород. Процесс разделения молекулы углекислого газа на углерод и кислород усиливается за счет электролиза, воздействия высоких температур, облучения плазмой и перемешивания газа внутри ванны расплава. Таким образом, турбина 1, сбрасывая оборотный пар, нагревает шихту 2, поступающую на входе в энергоблок. Шихта, состоящая из смеси руды и углеводородов работает в качестве вещества охлаждающего воду, которая в свою очередь охлаждает выходящий из турбины пар, конденсируя его и создавая поток оборотной воды. На обычных паровых турбинах охлаждение пара обеспечивается за счет воды, которая получив тепло, сбрасывает его в атмосферу. В результате такой схемы работы на тепловых и атомных электростанциях потери энергии в атмосферу достигают более 70 %. В предлагаемом изобретении пар охлаждается, поступая в конденсатор 3 за счет сброса тепла в накопительную емкость 4, куда тепло поступает за счет теплообменника 5, в котором циркулирует отдельный поток воды под действием насоса 6. Циркулирующий поток воды охлаждает пар и передает тепло шихте поступающей на переплав, тем самым предотвращая потерю тепловой энергии в атмосферу. Подогретая шихта через горизонтальную шахту 7 поступает в плазменный реактор 8, где плазмотрон 9 образует ванну расплава 10. Во время плавления образующиеся газы удаляются через патрубок 11, а оставшийся расплав через нижний патрубок 12.The proposed method of generating energy with the simultaneous production of metals and non-metals is implemented by the ore-hydrocarbon power unit (OHPU) device shown in Fig. 1 , where its basic diagram is shown. The power unit is designed to process a mixture of ore and hydrocarbons using energy obtained from burning hydrogen in oxygen, which are extracted from the ore-hydrocarbon charge. Thermal energy discharged from the turbine in the form of steam is transferred to the ore-hydrocarbon charge. The heat generated in the methanol melting and synthesis sections is transferred to the circulating water, which forms steam, which goes to the combustion chamber and then to rotate the turbine. The steam in the combustion chamber is heated by burning hydrogen and oxygen obtained from the reagents of the charge. The high-temperature water vapor formed in the combustion chamber, rotating the turbine and the generator, generates electric power that maintains the arc burning on the plasma torch. Carbon dioxide, passing through the arc, forms a plasma that melts the initial charge, in which carbon dioxide dissociates in the presence of catalysts into carbon and oxygen. The process of separating the carbon dioxide molecule into carbon and oxygen is enhanced by electrolysis, exposure to high temperatures, plasma irradiation and mixing of the gas inside the melt bath. Thus, turbine 1, dumping circulating steam, heats the charge 2 entering the power unit. The charge, consisting of a mixture of ore and hydrocarbons, works as a substance cooling the water, which in turn cools the steam leaving the turbine, condensing it and creating a flow of circulating water. In conventional steam turbines, steam cooling is provided by water, which, having received heat, dumps it into the atmosphere. As a result of such an operating scheme at thermal and nuclear power plants, energy losses into the atmosphere reach more than 70%. In the proposed invention, the steam is cooled, entering the condenser 3 due to the discharge of heat into the storage tank 4, where the heat is supplied by means of the heat exchanger 5, in which a separate flow of water circulates under the action of the pump 6. The circulating flow of water cools the steam and transfers heat to the charge entering the remelting, thereby preventing the loss of thermal energy into the atmosphere. The heated charge enters the plasma reactor 8 through the horizontal shaft 7, where the plasma torch 9 forms a melt bath 10. During melting, the gases formed are removed through the branch pipe 11, and the remaining melt through the lower branch pipe 12.

Для более простого представления в схеме не показаны все устройства, отвечающие за выделение и разделение различных по химическому составу веществ. Разделение всех продуктов происходит в условном сепараторе 13, где отделяемый синтез-газ сразу поступает в аппарат метанола 14. Синтезированный метанол поступает в процессор 15 на паровую конверсию, смешиваясь с частью пара выходящего с турбины и поступающего по 1-му трубопроводу 16 в процессор. В результате паровой конверсии метанола образуется водород, который идет на сжигание по 2-му трубопроводу 17. Вместе с водородом образуется углекислый газ, который идет на образование плазмы по 3-му трубопроводу 18, где проходя через ванну расплава диссоциирует на углерод и кислород. Произведенный в результате паровой конверсии метанола водород, одновременно с кислородом, поступающим по 4-му трубопроводу 19, полученным при диссоциации углекислого газа и восстановлении металлов, идут на сжигание в камеру сгорания 20. Часть объема воды, полученная при сгорании водорода в кислороде, направляется по 5-му трубопроводу 21 во вне. Второй поток воды по 6-му трубопроводу 22 идет на охлаждение плазменного реактора 8 и далее по 7-му трубопроводу 23 на охлаждение аппарата метанола 14. Третий поток воды по 8-му трубопроводу 24 через теплообменник 25 охлаждает продукты реакций, выходящие из сепаратора, образуя нагретый пар. Потоки пара объединяются и по 9-му трубопроводу 26 поступают в камеру сгорания 20, где сжигается водород и кислород. Высокотемпературный пар из камеры сгорания поступает на турбину 1, вращая генератор 27 и вырабатывая электроэнергию, которая с выпрямителя 28 поступает на плазмотрон, обеспечивая горение плазмы. Рудоуглеводородный энергоблок размещается в замкнутом пространстве контура 29, за границу которого всё вещество входит и выходит при температуре окружающей среды. Для снижения тепловых потерь, метанол при поступлении в реактор паровой конверсии метанола, двигается по 10-му трубопроводу 30 в теплообменник 31, где нагревается теплом сбрасываемого с турбины пара, который далее двигается по 11-му трубопроводу 32. Этот поток пара сбрасываемый с турбины имеет массу 2/3 от общего потока, где 1/3 массы пара идет на паровую конверсию метанола. Таким образом, метанол, забирая часть тепла пара, нагревается до температуры примерно 250 oC, которая достаточна для паровой конверсии и далее поступает в реактор 15 по 12-му трубопроводу 33, где осуществляется реакция. За счет использования энергии тепла, сбрасываемого с пароводородной турбины, на проведение реакции паровой конверсии метанола не требуется использования дополнительной энергии. На сегодня основная проблема всех тепловых электростанций это утилизация низкопотенциального тепла, которое сбрасывается в окружающую среду. For a simpler presentation, the diagram does not show all the devices responsible for the separation and division of substances with different chemical compositions. The separation of all products occurs in the conventional separator 13, where the separated synthesis gas immediately enters the methanol apparatus 14. The synthesized methanol enters the processor 15 for steam conversion, mixing with part of the steam leaving the turbine and entering the processor through the 1st pipeline 16. As a result of the steam conversion of methanol, hydrogen is formed, which is burned through the 2nd pipeline 17. Together with hydrogen, carbon dioxide is formed, which is used to form plasma through the 3rd pipeline 18, where it dissociates into carbon and oxygen while passing through the melt bath. The hydrogen produced as a result of the steam reforming of methanol, simultaneously with the oxygen supplied via the 4th pipeline 19, obtained during the dissociation of carbon dioxide and the reduction of metals, are sent for combustion in the combustion chamber 20. Part of the water volume obtained during the combustion of hydrogen in oxygen is directed via the 5th pipeline 21 to the outside. The second flow of water via the 6th pipeline 22 is used to cool the plasma reactor 8 and then via the 7th pipeline 23 to cool the methanol apparatus 14. The third flow of water via the 8th pipeline 24 through the heat exchanger 25 cools the reaction products leaving the separator, forming heated steam. The steam flows are combined and via the 9th pipeline 26 are sent to the combustion chamber 20, where hydrogen and oxygen are burned. High-temperature steam from the combustion chamber enters the turbine 1, rotating the generator 27 and generating electric power, which from the rectifier 28 enters the plasma torch, ensuring the combustion of the plasma. The ore-hydrocarbon power unit is located in a closed space of the circuit 29, beyond the boundary of which all the substance enters and exits at the ambient temperature. To reduce heat losses, methanol, when entering the methanol steam reforming reactor, moves along the 10th pipeline 30 to the heat exchanger 31, where it is heated by the heat of the steam discharged from the turbine, which then moves along the 11th pipeline 32. This stream of steam discharged from the turbine has a mass of 2/3 of the total flow, where 1/3 of the steam mass goes to the steam reforming of methanol. Thus, methanol, taking part of the heat of the steam, is heated to a temperature of approximately 250 o C, which is sufficient for steam conversion and then enters the reactor 15 through the 12th pipeline 33, where the reaction takes place. Due to the use of heat energy discharged from the steam-hydrogen turbine, no additional energy is required to carry out the reaction of steam conversion of methanol. Today, the main problem of all thermal power plants is the utilization of low-potential heat, which is discharged into the environment.

При использовании схемы рудоуглеводородного энергоблока для переработки шихты появляется возможность более полного использования тепловой энергии, которая обычно на электростанциях, металлургических и химических заводах сбрасывается в атмосферу. На тепловых электростанциях (ТЭЦ) тепловая энергия используется для обогрева бытовых и промышленных объектов, что повышает КПД работы электростанции. При этом, в любом случае идёт потеря тепловой энергии в окружающую среду, так как обогреваемые объекты находятся на удалении от электростанции. В случае использования тепла для паровой конверсии метанола непосредственно на пароводороной турбоустановке его потери стремятся к нулю, следовательно, КПД использования тепла становится максимально возможным. When using the ore-hydrocarbon power unit scheme for processing the charge, it becomes possible to more fully utilize the thermal energy, which is usually discharged into the atmosphere at power plants, metallurgical and chemical plants. At thermal power plants (TPP), thermal energy is used to heat domestic and industrial facilities, which increases the efficiency of the power plant. In this case, in any case, there is a loss of thermal energy into the environment, since the heated objects are located at a distance from the power plant. In the case of using heat for steam conversion of methanol directly at the steam-hydrogen turbine unit, its losses tend to zero, therefore, the efficiency of heat use becomes as high as possible.

Обеспечение энергией РУВЭ происходит за счет извлечения из шихты водорода и кислорода, которые сжигаются, образуя пар вращающий лопасти турбины и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Путем паровой конверсии метанола производится водород с образованием углекислого газа, который идет на образование плазмы, где распадается на углерод и кислород, который в свою очередь, далее идет на сжигание водорода. Плазма, соприкасаясь с расплавом шихты, облучает различные соединения вещества находящегося в зоне горения, что позволяет значительно ускорить протекание реакций по распаду этих соединений. В итоге, образованный расплав из новых более легких соединений и восстановленных металлов, сливается во вращающуюся турбину, где его состав разделяется в объеме слитка по плотностям. Таким образом, газовая фаза отделяется от исходного вещества шихты путем испарения и далее сепарируется на отдельных участках путем конденсации соединений с различной температурой кипения, а твердая фаза сепарируется центробежным конвертированием, формируя слиток, где по его сечению послойно разделяются вещества, в зависимости от их плотности.The energy supply of the RUVE occurs due to the extraction of hydrogen and oxygen from the charge, which are burned, forming steam that rotates the turbine blades and a generator that produces electricity. By means of steam conversion of methanol, hydrogen is produced with the formation of carbon dioxide, which is used to form plasma, where it decomposes into carbon and oxygen, which in turn is then used to burn hydrogen. Plasma, in contact with the melt of the charge, irradiates various compounds of the substance in the combustion zone, which allows to significantly accelerate the reactions of the decomposition of these compounds. As a result, the formed melt of new lighter compounds and reduced metals is poured into a rotating turbine, where its composition is separated in the volume of the ingot by density. Thus, the gas phase is separated from the initial batch substance by evaporation and then separated in separate sections by condensation of compounds with different boiling points, and the solid phase is separated by centrifugal conversion, forming an ingot, where substances are separated layer by layer across its cross-section, depending on their density.

Принципиальная схема работы устройства на металлургическом участке плавления шихты изображена на фиг. 2. Устройство включает плазмотрон, состоящий из трубчатого анода 1 и стержневого катода 2. На торце плазмотрона горит дуга 3, выдуваемая плазмообразующим углекислым газом. В камеру плавления 4 по вертикальным шахтам 5 и по горизонтальным шахтам 6 подается смесь руды и углеводородов, то есть шихта 7 движется под давлением обратно поступательного перемещения поршней 8 или под действием вращения шнеков. Под действием дугового нагрева образуется ванна расплава 9, над которой испаряются газовые примеси 10, удаляясь вакуумным насосом.The basic diagram of the device operation in the metallurgical section of melting of the charge is shown in Fig. 2. The device includes a plasma torch consisting of a tubular anode 1 and a rod cathode 2. An arc 3 burns at the end of the plasma torch, blown out by plasma-forming carbon dioxide. A mixture of ore and hydrocarbons is fed into the melting chamber 4 through vertical shafts 5 and horizontal shafts 6, i.e. the charge 7 moves under the pressure of the reverse translational movement of pistons 8 or under the action of the rotation of screws. Under the action of arc heating, a melt bath 9 is formed, above which gas impurities 10 evaporate, being removed by a vacuum pump.

[16] Расплав удерживается охлаждаемой задвижкой 11, при открытии которой сливается во вращающуюся турбину 12. Устройство плавления от атмосферы защищено верхней камерой 13, а турбина и механизмы перемещения нижней камерой 14. Для сжатия дуги применяется электромагнитное поле, создаваемое нижним соленоидом 15 и верхним соленоидом 16. Источник питания плазмотрона 17 подключен к аноду и катоду плазмотрона, а источник питания 18 подключён отрицательной клеммой к ванне расплава, а положительной клеммой к аноду плазмотрона за счет переключателя 19. [16] The melt is held by a cooled valve 11, which, when opened, drains into a rotating turbine 12. The melting device is protected from the atmosphere by an upper chamber 13, and the turbine and movement mechanisms by a lower chamber 14. An electromagnetic field created by a lower solenoid 15 and an upper solenoid 16 is used to compress the arc. The power source of the plasma torch 17 is connected to the anode and cathode of the plasma torch, and the power source 18 is connected with a negative terminal to the melt pool, and a positive terminal to the anode of the plasma torch by means of a switch 19.

На фиг. 3 показана циклическая последовательность плавления шихты, где на фиг. 3а образуется ванна расплава 1, разогреваемая дугой через которую пропускается углекислый газ, образуя факел плазмы 2. Плазма сверху расплавляет шихту 3, образуя под ванной переходную зону нагрева 4, где выделяются газообразные вещества 5, удаляемые вакуумным насосом. Плазма может разогревать ванну расплава до температуры 2000oC и более. В переходной зоне при температуре ниже 700oC водород и угарный газ выступают основными восстановителями металлов. При температуре более 700oC в переходной зоне и непосредственно в самой ванне расплава, основным восстановителем металлов становится углерод. Ещё большими восстановительными способностями обладает электролиз, который позволяет восстанавливать из соединений находящихся в расплаве, практически все металлы. Fig. 3 shows the cyclic sequence of melting of the charge, where in Fig. 3a a molten bath 1 is formed, heated by an arc through which carbon dioxide is passed, forming a plasma torch 2. The plasma melts the charge 3 from above, forming a transition heating zone 4 under the bath, where gaseous substances 5 are released, removed by a vacuum pump. Plasma can heat the molten bath to a temperature of 2000 o C and more. In the transition zone, at a temperature below 700 o C, hydrogen and carbon monoxide act as the main reducing agents for metals. At a temperature above 700 o C in the transition zone and directly in the molten bath itself, carbon becomes the main reducing agent for metals. Electrolysis has even greater reducing capabilities, which makes it possible to reduce practically all metals from compounds found in the melt.

На фиг. 3b осуществляется проведение электролиза за счет погружения в ванну расплава плазмотрона, выполняющего роль анода, при этом ванна исполняет роль катода. На дно ванны опускаются расплавы тяжелых металлов 6, выше их скапливаются более легкие металлы 7, а на поверхность ванны вытесняются наиболее стойкие шлаки 8. Весь процесс восстановления металлов происходит под действием различных восстановителей и на заключительной стадии плавления усиливается за счет проведения электролиза. In Fig. 3b, electrolysis is carried out by immersing a plasma torch, which acts as an anode, into a bath of melt, while the bath acts as a cathode. Heavy metal melts 6 sink to the bottom of the bath, lighter metals 7 accumulate above them, and the most stable slags 8 are displaced to the surface of the bath. The entire process of metal reduction occurs under the action of various reducing agents and is enhanced at the final stage of melting by electrolysis.

Поток расплава, сливаясь, образует струю 9 при открытии задвижки 10, которая поступает во вращающуюся турбину 11. Смесь вещества и плазмы 12 сжимается электромагнитым полем 13 соленоидов, облучая сливаемое вещество расплава потоком элементарных частиц, которые интенсивно разрушают межатомномолекулярные связи соединений. The melt flow, merging, forms a jet 9 when the valve 10 is opened, which enters the rotating turbine 11. The mixture of matter and plasma 12 is compressed by the electromagnetic field 13 of the solenoids, irradiating the melt substance being drained with a stream of elementary particles, which intensively destroy the interatomic-molecular bonds of the compounds.

На фиг. 3c показан период завершения цикла, когда плазмотрон отводится вверх в исходное положение, задвижка возвращается назад, а в турбине под действием повышенной гравитации образуется слиток, где на его периферии скапливаются тяжелые металлы 14, в средней части легкие металлы 15 и ближе к центру вращения легкие вещества 16, один из которых углерод. Fig. 3c shows the period of completion of the cycle, when the plasma torch is moved upward to its initial position, the valve returns back, and in the turbine, under the action of increased gravity, an ingot is formed, where heavy metals 14 accumulate on its periphery, light metals 15 in the middle part, and light substances 16, one of which is carbon, are closer to the center of rotation.

Для повышения энергоэффективности процесса вращение и охлаждение турбины происходит под действием газовой или водяной струи, состоящей из смеси капель воды, пара и метана, что позволяет при нагреве этой смеси производить дополнительный объем синтез газа. В связи с тем, что это каталитическая реакция, лопатки 19 турбины, через которые производится её вращение, покрываются слоем катализатора. В итоге тепло, выделяемое поверхностью турбины, поглощается реакцией CH4 + H2O → CO + 3H2, с образованием синтез-газа, который идет на производство метанола. Одновременно внутрь турбины подаётся струя пара, которая взаимодействуя с углеродом находящимся в слое 16, образует синтез-газ по реакции H2O + C → CO + H2, который так же поступает на синтез метанола. В ходе охлаждения турбины метаном и паром, идёт поглощение тепловой энергии с его переводом в энергоноситель, который может хранить энергию неограниченное время. To increase the energy efficiency of the process, the turbine is rotated and cooled by a gas or water jet consisting of a mixture of water droplets, steam and methane, which allows for the production of additional volume of synthesis gas when this mixture is heated. Since this is a catalytic reaction, the turbine blades 19, through which it rotates, are covered with a catalyst layer. As a result, the heat released by the turbine surface is absorbed by the reaction CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 , with the formation of synthesis gas, which is used to produce methanol. At the same time, a stream of steam is fed into the turbine, which, interacting with the carbon located in layer 16, forms synthesis gas by the reaction H 2 O + C → CO + H 2 , which is also used to synthesize methanol. During the cooling of the turbine with methane and steam, thermal energy is absorbed and converted into an energy carrier that can store energy for an unlimited time.

[17] При обжатии электромагнитным полем потока плазмы и струи веществ, температура в расплаве значительно повышается. Высокий нагрев расплава способствует разрыву межатомномолекулярных связей различных соединений входящих в его состав. Далее, преобразованный по своей внутренней структуре, расплав, попадая на плоскость вращающейся турбины, начинает быстро расширяться и терять температуру, при этом между отдельными химическими элементами не успевают возникать новые связи, что способствует разделению вещества по различному химическому составу за счет разности в плотности. [17] When the plasma flow and the jet of substances are compressed by an electromagnetic field, the temperature in the melt increases significantly. High heating of the melt promotes the rupture of the interatomic-molecular bonds of the various compounds included in its composition. Then, having transformed its internal structure, the melt, falling on the plane of the rotating turbine, begins to expand rapidly and lose temperature, while new bonds do not have time to arise between the individual chemical elements, which promotes the separation of substances according to different chemical compositions due to the difference in density.

[18] Аналогично предлагаемому способу облучение вещества применяется в процессе получения метанола. В этом процессе лазером облучается природный газ, запуская фотохимические процессы, которые позволяют снизить на порядок энергозатраты при производстве метанола, по сравнению с обычными схемами его производства. Как известно, облучение элементарными частицами вызывает ионизацию любой среды, что приводит к изменению структуры и свойств вещества, где связи обрываются с меньшими энергозатратами, образуя облегчённые молекулы.[18] Similar to the proposed method Irradiation of a substance is used in the process of obtaining methanol. In this process, natural gas is irradiated with a laser, launching photochemical processes that allow energy costs to be reduced by an order of magnitude in the production of methanol, compared to conventional production schemes. As is known, irradiation with elementary particles causes ionization of any medium, which leads to a change in the structure and properties of the substance, where the bonds are broken with less energy costs, forming lightweight molecules.

При обычном сжигании углеводородов, например на металлургических заводах, температура нагрева реагентов шихты не превышает 1800 oC, при этом в результате обычного химического горения не образуется поток облучения из элементарных частиц, что не способствует интенсивному разделению связей в соединениях. Но главное в процессе сжигания не используется электролиз, позволяющий восстанавливать практически все металлы.During conventional combustion of hydrocarbons, for example, at metallurgical plants, the temperature of heating of the reagents of the charge does not exceed 1800 o C, and as a result of conventional chemical combustion, no radiation flow of elementary particles is formed, which does not contribute to the intensive separation of bonds in compounds. But the main thing is that electrolysis, which allows for the restoration of almost all metals, is not used in the combustion process.

Технологический процесс переработки шихты начинается с операции смешивания руды содержащей в основном кислород и углеводородов, содержащих в основном углерод и водород. Если, например, в образуемой смеси исходной шихты недостаточное количество водорода, в смесь добавляются дополнительные углеводороды, такие как торф, битум, мазут, парафин, горючий сланец и другие водородосодержащие вещества. Если в смеси недостаточное количество руды, содержащей кислород, в смесь добавляется песок, глина и другие минералы, а так же шлаки от предшествующей плавки отходов. The technological process of processing the charge begins with operations of mixing ore containing mainly oxygen and hydrocarbons containing mainly carbon and hydrogen. If, for example, the resulting mixture of the initial charge does not contain enough hydrogen, additional hydrocarbons such as peat, bitumen, fuel oil, paraffin, oil shale and other hydrogen-containing substances are added to the mixture. If the mixture does not contain enough ore containing oxygen, sand, clay and other minerals are added to the mixture, as well as slag from the previous smelting of waste.

В процессе подготовки шихты, из которой во время плазмохимического и электролитического процесса выделяется необходимый объем кислорода и водорода, необходимо учитывать химический состав руды. В отдельных видах минералов, входящих в состав руды, находится достаточно большой объем углерода и водорода, который при выделении может заменить значительный объём традиционных углеводородов, таких как уголь, нефть и газ. In the process of preparing the charge, from which the required volume of oxygen and hydrogen is released during the plasma-chemical and electrolytic process, it is necessary to take into account the chemical composition of the ore. In certain types of minerals included in the ore, there is a fairly large volume of carbon and hydrogen, which, when released, can replace a significant volume of traditional hydrocarbons such as coal, oil and gas.

[19] Как известно, в среднем общая масса водорода в осадочных породах составляет 0,48 %, это достаточно большая величина. В кристаллических (коренных) породах в литосфере, которых больше в 8,4 раза по сравнению с осадочными породами, водорода содержится 0,12 %. Следовательно в усреднённой массе осадочных и коренных пород, содержание водорода составляет 0,18 %. Поэтому, необходимо учитывать массу водорода содержащуюся в руде, который будет выделятся во время протекания плазмохимического и электролитического процесса на РУВЭ. Улавливая водород выделяющийся из состава руды и направляя его на сжигание, для производства энергии, формируется схема процесса, позволяющая рассматривать руду в качестве энергоносителя, наравне с традиционными углеводородными видами топлива, такими, как уголь, нефть и газ. Используя данные исследований в области геохимии, при переработке руды на РУВЭ, минимальное количество водорода будет выделятся из коренных пород 0,12 %, из смеси коренных и осадочных пород 0,18 %, из осадочных 0,48 %, а при использовании техногенных и “водяных” руд количество выделяемого водорода будет значительно большим. Например, в типичных “водных” минералах содержание водорода колеблется уже от 0,22 до 3,85 %, где максимальный показатель намного превышает содержание водорода в осадочных породах. [20; 21; 22; 23; 24] Если брать в качестве руды обычные городские почвы, то содержание водорода в них составляет 1,5 %. [25] При использовании глиняной руды содержание водорода может достигать 9 %. [19] As is known, the average total mass of hydrogen in sedimentary rocks is 0.48%, which is quite a large value. In crystalline (radical) rocks in the lithosphere, which are 8.4 times more than sedimentary rocks, hydrogen contains 0.12%. Consequently, in the average mass of sedimentary and radical rocks, the hydrogen content is 0.18%. Therefore, it is necessary to take into account the mass of hydrogen contained in the ore, which will be released during the plasma-chemical and electrolytic process at the RUWE. By capturing hydrogen released from the ore and directing it to combustion for energy production, a process scheme is formed that allows considering the ore as an energy source, on a par with traditional hydrocarbon fuels such as coal, oil and gas. Using the data of research in the field of geochemistry, when processing ore at the RUWE, the minimum amount of hydrogen will be released from bedrock 0.12%, from a mixture of bedrock and sedimentary rocks 0.18%, from sedimentary 0.48%, and when using technogenic and “water” ores, the amount of released hydrogen will be significantly greater. For example, in typical “water” minerals, the hydrogen content already fluctuates from 0.22 to 3.85%, where the maximum indicator significantly exceeds the hydrogen content in sedimentary rocks. [20; 21; 22; 23; 24] If we take ordinary urban soils as ore, the hydrogen content in them is 1.5%. [25] When using clay ore, the hydrogen content can reach 9%.

В этой связи, при подготовке шихты, куда замешивается руда и углеводороды, необходимо учитывать массу водорода находящегося в руде. При высоком содержании водорода в составе руды, будет снижаться масса углеводородов замешиваемых в шихту, что позволит повысить энергоэффективность процесса. Поэтому при переработке шихты состоящей из большей части руды и меньшей части содержащей традиционные углеводороды, будут снижаться общие затраты на производство водородного топлива используемого на РУВЭ. Процесс извлечения водородного топлива на РУВЭ условно можно сравнить с извлечением водорода при взаимодействии минералов и воды в процессе литогенеза. In this regard, when preparing the charge, where ore and hydrocarbons are mixed, it is necessary to take into account the mass of hydrogen contained in the ore. With a high hydrogen content in the ore, the mass of hydrocarbons mixed into the charge will decrease, which will increase the energy efficiency of the process. Therefore, when processing a charge consisting of a large part of ore and a smaller part containing traditional hydrocarbons, the total costs of producing hydrogen fuel used in RUVE will decrease. The process of extracting hydrogen fuel in RUVE can be conditionally compared to extracting hydrogen during the interaction of minerals and water during lithogenesis.

На фиг. 2 и фиг. 3 показано, что подача исходной шихты в зону плавления производится сразу по нескольким шахтам, которых может быть две и более. При подаче шихты по нескольким шахтам происходит более равномерное выравнивание химического состава вещества шихты в зоне плавления, где происходит перемешивание составов за счет поступления шихты с различным химическим составом по каждой шахте. Диаметр шахты для перемещения шихты подбирается большим по площади, относительно хранилища транспортного средства, которое доставляет смесь руды и углеводородов на переработку. Для беспрепятственного перемещения шихты диаметр шахты может быть около одного ÷ двух метров, куда без сопротивления можно подавать любого вида шихту. За счет повторного вовлечения в плазмохимическую схему остатков тяжелых углеводородов и более стойких шлаков появляется возможность переработки практически всех химических соединений, входящих в исходное сырье. Fig. 2 and Fig. 3 show that the feedstock is fed into the melting zone through several shafts at once, which may be two or more. When the feedstock is fed through several shafts, the chemical composition of the feedstock substance is more uniformly equalized in the melting zone, where the compositions are mixed due to the feedstock with different chemical compositions entering each shaft. The diameter of the shaft for moving the feedstock is selected to be larger in area, relative to the storage of the vehicle that delivers the mixture of ore and hydrocarbons for processing. For unimpeded movement of the feedstock, the diameter of the shaft can be about one to two meters, where any type of feedstock can be fed without resistance. Due to the repeated involvement of the remains of heavy hydrocarbons and more stable slags in the plasma-chemical scheme, it becomes possible to process almost all chemical compounds included in the feedstock.

Во вращающейся турбине после слива порции расплава формируется кольцевой слиток, где послойно разделяются восстановленные из руды и углеводородов металлы, такие, например, как медь, железо, алюминий или олово. На внешнем контуре слитка будут сосредотачиваться наиболее тяжелые металлы, имеющие наибольшую плотность, такие как золото, платина, серебро, вольфрам, молибден и другие тяжелые металлы. За ними пойдет слой меди, относительно более легкой по плотности, а далее слой ещё менее плотного железа, в котором будут растворены родственные металлы типа никеля, хрома и кобальта. Далее ближе к центру сформируется слой наименее плотного алюминия, включающий родственные металлы, такие как скандий, титан и магний. Металлы, принадлежащие к группе железа, меди и алюминия в условиях центробежного конвертирования не сплавляются между собой. In the rotating turbine, after a portion of the melt is drained, a ring-shaped ingot is formed, where metals recovered from ore and hydrocarbons, such as copper, iron, aluminum or tin, are separated layer by layer. The heaviest metals with the highest density, such as gold, platinum, silver, tungsten, molybdenum and other heavy metals, will concentrate on the outer contour of the ingot. They will be followed by a layer of copper, which is relatively lighter in density, and then a layer of even less dense iron, in which related metals such as nickel, chromium and cobalt will be dissolved. Further, closer to the center, a layer of the least dense aluminum will form, including related metals such as scandium, titanium and magnesium. Metals belonging to the iron, copper and aluminum group do not fuse together under centrifugal converting conditions.

На внутреннюю поверхность кольцевого слитка будут вытеснены вещества, содержащие более стойкие оксиды, типа оксида алюминия, магния, кальция и далее наиболее легкие твёрдые примеси, такие как оксид кремния, кремний и углерод. После извлечения слитка дальнейшее разделение полученных веществ производится известными промышленными способами, которые включают электролиз, дробление, сепарацию, плавление и другие способы. Substances containing more stable oxides, such as aluminum oxide, magnesium, calcium, and then the lightest solid impurities, such as silicon oxide, silicon, and carbon, will be displaced onto the inner surface of the ring ingot. After the ingot is extracted, further separation of the obtained substances is carried out by known industrial methods, which include electrolysis, crushing, separation, melting, and other methods.

Энергоэффективность пароводородного процесса в реализации работы рудоуглеводородного энергоблока показана далее, которая связана с тем, что при сжигании углеводородного топлива не удается произвести всю тепловую энергию, которая могла быть получена при сжигании по отдельности углерода и водорода, содержащихся в этом соединении. Использование воздуха, например на ТЭС, взятого из атмосферы для окисления углеводородов, так же приводит к дополнительным потерям тепла. Кислород, находящийся в воздухе, забирает на себя тепло, которое могло быть затрачено на полезную работу. Вместе с кислородом в топку поступает азот, который работает балластным веществом, забирая на себя тепло, а после сгорания нагретый, примерно до 300 oC, газ сбрасывается в атмосферу, унося с собой дополнительную часть полезного тепла. The energy efficiency of the steam-hydrogen process in the implementation of the work of the ore-hydrocarbon power unit is shown below, which is due to the fact that when burning hydrocarbon fuel it is not possible to produce all the thermal energy that could be obtained by burning separately carbon and hydrogen contained in this compound. The use of air, for example at a thermal power plant, taken from the atmosphere for the oxidation of hydrocarbons, also leads to additional heat losses. Oxygen in the air takes on itself the heat that could be spent on useful work. Together with oxygen, nitrogen enters the furnace, which works as a ballast substance, taking on itself heat, and after combustion, the gas heated to about 300 o C is discharged into the atmosphere, taking with it an additional part of the useful heat.

[26] На тепловых электростанциях потери энергии от использования воздуха составляют от 9,5% до 14%, не считая потерь энергии, которая не выделяется при сгорании по отдельности водорода и углерода, входящих в состав топлива. [27, 28] Так например, удельная теплота сгорания природного газа составляет 45 МДж/кг, а при сгорании водорода и углерода по отдельности составляет 59 МДж/кг. С увеличением молекулярной массы углеводородов и количеством других химических элементов, входящих в составе горючего, его теплотворная способность снижается.[26] At thermal power plants, energy losses from the use of air amount to 9.5% to 14%, not counting the energy losses that are not released during the separate combustion of hydrogen and carbon, which are part of the fuel. [27, 28] For example, the specific heat of combustion of natural gas is 45 MJ/kg, and during the combustion of hydrogen and carbon separately it is 59 MJ/kg. With an increase in the molecular weight of hydrocarbons and the amount of other chemical elements included in the fuel, its calorific value decreases.

[29-39] Теплотворная способность топлива уменьшается с увеличением доли углерода в его соединениях, так например, у этилена она меньше на 4,2%, чем у метана. Соответственно, у пропана меньше на 5,1%, бутана на 6,8%, нефти на 18,2%, мазута на 21,8%, антрацита на 38,1%, метанола на 54,7%, бурого угля на 70,1%, пиролизного газа на 76,1% и у торфа на 83,8%. При этом необходимо учесть, что снижение теплотворной способности связано не только с увеличением содержания углерода, а особенно связанно с увеличением количества других химических элементов, помимо углерода и водорода, входящих в состав этого топлива. [29-39] The calorific value of fuel decreases with the increase of the proportion of carbon in its compounds, for example, for ethylene it is 4.2% less than for methane. Accordingly, for propane it is 5.1% less, for butane 6.8% less, for oil 18.2% less, for fuel oil 21.8% less, for anthracite 38.1% less, for methanol 54.7% less, for brown coal 70.1% less, for pyrolysis gas 76.1% less and for peat 83.8%. It should be taken into account that the decrease in calorific value is associated not only with the increase of carbon content, but is especially associated with the increase of the amount of other chemical elements, in addition to carbon and hydrogen, that are part of this fuel.

Если устранить потери в топке и сжигать по отдельности водород и углерод, то например, из мазута, возможно, на 21,1% больше извлекать энергии, а из бурого угля на 26,04%. Особенно эффективны в плане выработки энергии по новой схеме такие углеводороды, как торф и пиролизный газ. При использовании торфа извлечение энергии может быть больше на 250%, а пиролизного газа – на 700%. If you eliminate the losses in the furnace and burn hydrogen and carbon separately, then, for example, it is possible to extract 21.1% more energy from fuel oil, and 26.04% more from brown coal. Hydrocarbons such as peat and pyrolysis gas are especially effective in terms of energy production according to the new scheme. When using peat, energy extraction can be 250% more, and pyrolysis gas - 700%.

В таблице 1 (фиг.4) продемонстрированы сравнительные характеристики топлива, где показана его теплотворная способность и теплотворная способность при сжигании горючих химических элементов по отдельности, входящих в это топливо. Table 1 (Fig. 4) demonstrates comparative characteristics of the fuel, showing its calorific value and the calorific value when burning combustible chemical elements separately, included in this fuel.

[40] В работе Уральских исследователей было установлено, что пиролизный газ обладает существенно большей теплотворной способностью, по сравнению с природным газом и уступает только теплоте сгорания водорода. Номинальный состав пиролизного газа включает 39 % – CH4; 24 % – CnHm; 20 % – H2; 14,5 % – CO; 2,5 % – CO2, где его теплотворная способность при сжигании составляет всего 10 МДж/кг. [40] Сжигая по отдельности входящие в его состав водород, углерод и угарный газ теплотворная способность достигает 79,9 МДж/кг. Поэтому, если на сегодня, производится сжигание пиролизного газа, например на мусоросжигательном заводе, то соответственно предприятие получает в 8 раз меньше энергии. [40] The work of the Ural researchers established that pyrolysis gas has a significantly higher calorific value, compared to natural gas and is second only to the heat of combustion of hydrogen. The nominal composition of pyrolysis gas includes 39% - CH 4 ; 24% - C n H m ; 20% - H 2 ; 14.5% - CO; 2.5% - CO 2 , where its calorific value when burned is only 10 MJ / kg. [40] When burning separately the hydrogen, carbon and carbon monoxide included in its composition, the calorific value reaches 79.9 MJ / kg. Therefore, if today pyrolysis gas is burned, for example, at a waste incineration plant, then accordingly the enterprise receives 8 times less energy.

На современных ТЭС для наиболее энергоэффективного сжигания применяют природный газ, который не имеет примесей, то есть метан. При этом, учитывая вышесказанное, необходимо стремится к такому процессу, где из всех имеющихся углеводородов, включая метан, необходимо извлекать для сжигания водород, который имеет наибольшую теплотворную способность. Сжигать, получаемый при этом углерод неэффективно, в плане его низкой теплотворной способности и технологичности, так как углерод имеет твердофазное состояние. Углерод представляет большую ценность в качестве строительного материала или как связующий химический элемент, который может в компактном виде удерживать вокруг себя атомы водорода и кислорода, образуя жидкость. Modern thermal power plants use natural gas, which does not contain impurities, i.e. methane, for the most energy-efficient combustion. At the same time, taking into account the above, it is necessary to strive for such a process, where from all available hydrocarbons, including methane, it is necessary to extract hydrogen for combustion, which has the highest calorific value. It is inefficient to burn the carbon obtained in this way, in terms of its low calorific value and technological effectiveness, since carbon has a solid-phase state. Carbon is of great value as a building material or as a binding chemical element that can compactly hold hydrogen and oxygen atoms around itself, forming a liquid.

[29-39] Водород при сжигании, по сравнению с углеродом, выделяет, примерно, в четыре раза больше энергии, при этом его подача в камеру сгорания не связана с большими трудностями, которые возникают с углем. Водородные паровые энергоустановки не используют топки, а используют камеры сгорания, находящиеся непосредственно у турбины, это устраняет тепловые потери и приводит к минимизации конструкции энергоустановки. Пароводородные энергоустановки, примерно, на два порядка по объему меньше обычных паровых энергоустановок. Поэтому, работа рудоуглеводородного энергоблока становится более технологичной, позволяя утилизировать все выделяемые газы и перераспределять тепловую энергию между различными участками энергоблока. [29-39] When burned, hydrogen, compared to carbon, releases approximately four times more energy, while its supply to the combustion chamber is not associated with the great difficulties that arise with coal. Hydrogen steam power plants do not use furnaces, but use combustion chambers located directly near the turbine, this eliminates heat losses and leads to the minimization of the power plant design. Steam-hydrogen power plants are approximately two orders of magnitude smaller in volume than conventional steam power plants. Therefore, the operation of an ore-hydrocarbon power unit becomes more technologically advanced, allowing the utilization of all emitted gases and the redistribution of thermal energy between different sections of the power unit.

Энергоблок, извлекая из состава шихты кислород и водород, которые при сжигании обеспечивают его энергией, качественно меняет подход к имеющимся на Земле запасам топлива. Используя энергоблок появляется возможность, извлекать кислород и водород из веществ, которые ранее для этого не применялись. Это относится и к углероду, который возможно будет извлекать не только из традиционных залежей угля, газа и нефти, но и из различных минералов. [41] Как известно, углерода в коренных и осадочных породах, где он рассеян по всему объёму содержится в тысячу раз больше, чем во всех разведанных месторождениях угля, газа и нефти. Извлекаемый в ходе переработки шихты углерод, необходим для поддержания процесса в РУВЭ, где он используется в качестве связующего химического элемента, удерживающего вокруг себя в жидком соединении кислород и водород, а так же для энергоэффективного проведения химических реакций, при извлечении из шихты кислорода, водорода и других химических соединений, включая воду. The power unit, extracting oxygen and hydrogen from the charge, which provide it with energy when burned, qualitatively changes the approach to the fuel reserves available on Earth. Using the power unit, it becomes possible to extract oxygen and hydrogen from substances that have not been used for this purpose before. This also applies to carbon, which can be extracted not only from traditional coal, gas and oil deposits, but also from various minerals. [41] As is known, there is a thousand times more carbon in bedrock and sedimentary rocks, where it is scattered throughout the volume, than in all explored deposits of coal, gas and oil. The carbon extracted during the processing of the charge is necessary to maintain the process in the RUE, where it is used as a binding chemical element that holds oxygen and hydrogen around itself in a liquid compound, as well as for energy-efficient chemical reactions, when extracting oxygen, hydrogen and other chemical compounds, including water, from the charge.

На сегодня, основной проблемой тепловых электростанций являются газовые и тепловые выбросы, влияющие на экологию, поэтому во всем мире идет поиск технических решений по их снижению. В Западных странах предпринимаются попытки использовать образуемый углекислый газ в качестве реагента для производства метанола. Today, the main problem of thermal power plants is gas and heat emissions that affect the environment, so the whole world is looking for technical solutions to reduce them. In Western countries, attempts are being made to use the resulting carbon dioxide as a reagent for the production of methanol.

[42] Для этого итальянские ученые разработали технологию утилизации в метанол углекислого газа, полученного при сжигании из бытовых отходов. Произведенный из отходов углекислый газ, вначале идет на анаэробное сбраживание в водный раствор с водорослями, в результате которого производится биогаз, состоящий из смеси метана и остатков углекислого газа. Применяя различные мембранные технологии, смесь разделяется на метан и углекислый газ, который снова направляют на анаэробное сбраживание. Произведенный метан направляется на паровую конверсию для производства водорода, который далее вступает в реакцию с углекислым газом, в результате которой синтезируется метанол и вода. В результате исследований выяснилось, что для проведения этих реакции требуется значительная энергия. Предложенный итальянцами процесс, не способен удовлетворить потребность в энергии для протекания высокотемпературных эндотермических реакций за счет выделяемого тепла при сжигании отходов и требует дополнительного топлива, например, природного газа. [42] For this Italian scientists have developed a technology for converting carbon dioxide obtained from burning municipal waste into methanol. The carbon dioxide produced from waste is first subjected to anaerobic fermentation in an aqueous solution with algae, which produces biogas consisting of a mixture of methane and residual carbon dioxide. Using various membrane technologies, the mixture is separated into methane and carbon dioxide, which is again sent for anaerobic fermentation. The produced methane is sent to steam reforming to produce hydrogen, which then reacts with carbon dioxide to synthesize methanol and water. Research has shown that these reactions require significant energy. The process proposed by the Italians is not capable of satisfying the energy requirement for high-temperature endothermic reactions due to the heat released during waste combustion and requires additional fuel, such as natural gas.

[43] Немецкие разработчики оценили целесообразность производства метанола на мусоросжигательных заводах с использованием производимой энергии, полученной за счет сжигания отходов, где так же ставилась задача утилизации углекислого газа. Для этого дымовые газы, производимые при сжигании отходов, подавались в карбонатор для поглощения углекислого газа по реакции . В кальцинаторе, куда поступал карбонат кальция, при температуре 900 oC, протекала реакция обратного выделения углекислого газа. Нагрев карбонатора производится за счет сжигания углеводородного топлива с использованием кислорода, получаемого в электролизёре. Далее оксид кальция возвращался в карбонатор, замыкая цикл улавливания и выделения углекислого газа. В предложенной схеме, водород производился путем электролиза воды, который использовался для синтеза метанола, взаимодействуя с углекислым газом по реакции . [43] German developers have assessed the feasibility of producing methanol in waste incineration plants using the energy produced by burning waste, where the goal of utilizing carbon dioxide was also set. To do this, flue gases produced during waste incineration were fed into a carbonator to absorb carbon dioxide according to the reaction . In the calcinator, where calcium carbonate was fed, the reaction of reverse carbon dioxide evolution took place at a temperature of 900 o C. The carbonator was heated by burning hydrocarbon fuel using oxygen obtained in the electrolyzer. Then, calcium oxide returned to the carbonator, closing the cycle of carbon dioxide capture and evolution. In the proposed scheme, hydrogen was produced by electrolysis of water, which was used to synthesize methanol, interacting with carbon dioxide according to the reaction .

Основной концепцией разработки этих процессов является решение задачи по долгосрочному и эффективному хранению энергии. Западные коллективы пришли к выводу, что наиболее эффективно хранить энергию в виде метанола. Для создания энергоносителя в виде метанола была использована энергия, производимая за счет сжигания бытовых отходов, которой было недостаточно, поэтому её нехватка дополнялась за счет сжигания природного газа или использования возобновляемых источников. Таким образом, своими изысканиями европейские ученые подтвердили актуальность проблемы долгосрочного хранения энергии, которая решается за счет утилизации углекислого газа, путем перевода его в метанол, используемый в качестве энергоносителя.The main concept of developing these processes is to solve the problem of long-term and efficient energy storage. Western teams have come to the conclusion that the most efficient way to store energy is in the form of methanol. To create an energy carrier in the form of methanol, energy produced by burning household waste was used, which was insufficient, so its shortage was supplemented by burning natural gas or using renewable sources. Thus, with their research, European scientists confirmed the relevance of the problem of long-term energy storage, which is solved by utilizing carbon dioxide, by converting it into methanol, which is used as an energy carrier.

Предлагаемые европейскими учеными решения имеют большие недостатки, так например, по сравнению с рудоуглеводородным энергоблоком итальянская схема не использует возможность извлечения метана, непосредственно из углеводородов, находящихся в исходной шихте. Это приводит к значительному снижению энергоэффективности процесса и дополнительным экономическим затратам, так как приходится строить отдельный водорослевый биореактор. Немецкая схема, так же не использует возможность извлечения водорода непосредственно из исходной шихты, где присутствуют углеводороды, минералы и вода, являющиеся исходным сырьём для производства водорода, что так же приводит к снижению энергоэффективности и дополнительным затратам, связанным со строительством отдельного электролизера. The solutions proposed by European scientists have major drawbacks, for example, compared to the ore-hydrocarbon power unit, the Italian scheme does not use the possibility of extracting methane directly from the hydrocarbons in the initial batch. This leads to a significant decrease in the energy efficiency of the process and additional economic costs, since it is necessary to build a separate algal bioreactor. The German scheme also does not use the possibility of extracting hydrogen directly from the initial batch, where hydrocarbons, minerals and water are present, which are the raw materials for hydrogen production, which also leads to a decrease in energy efficiency and additional costs associated with the construction of a separate electrolyzer.

Рудоуглеводородный энергоблок использует плазмотрон и ванну расплава в качестве электролизера, который одновременно производит плавление отходов и разложение руды, углеводородов, воды и углекислого газа на составляющие. Мировая тенденция развития электролизеров, где изначально планировалось получать водород из чистой воды, показывает, что для снижения энергозатрат при производстве водорода, к воде необходимо добавлять различные реагенты, выполняющие роль катализаторов и проводить электролиз при нагреве. Это позволяет сделать вывод о том, что совершенствование электролизеров двигается в сторону создания подобного рудоуглеводородного энергоблока, где электролиз воды будет производиться в составе катализаторов при высокой температуре. The ore-hydrocarbon power unit uses a plasma torch and a melt bath as an electrolyzer, which simultaneously melts waste and decomposes ore, hydrocarbons, water and carbon dioxide into components. The global trend in the development of electrolyzers, where it was originally planned to obtain hydrogen from pure water, shows that in order to reduce energy costs in the production of hydrogen, it is necessary to add various reagents to the water, which act as catalysts, and conduct electrolysis during heating. This allows us to conclude that the improvement of electrolyzers is moving towards the creation of a similar ore-hydrocarbon power unit, where water electrolysis will be carried out as part of catalysts at high temperatures.

[44] Так например, атмосферные щелочные электролизёры (ААЕ), при производстве водорода, имеют энергопотребление 4,8 кВт⋅ч/Нм3 водорода, а высокотемпературные электролизёры (HTE), уже 3,6 кВт⋅ч/Нм3 водорода. [44] For example, atmospheric alkaline electrolyzers (AAE), when producing hydrogen, have an energy consumption of 4.8 kW⋅h/Nm3hydrogen, and high-temperature electrolyzers (HTE), already 3.6 kW⋅h/Nm3hydrogen.

При пересчёте на один кг водорода, в первом случае необходимо электролизёру затратить 53,5 кВт⋅ч энергии, а во втором 40,1 кВт⋅ч. Принимая теоретически, что при сжигании одного кг водорода выделяется, примерно 38 кВт⋅ч энергии, можно сказать, что первый электролизёр на 41 % больше затрачивает энергии, чем её возможно произвести при сжигании одного кг водорода, а второй на 6 %. Использование водорода произведённого на данных электролизёрах, для длительного хранения энергии можно считать не целесообразным, так как при этом необходимо учесть энергию, которая будет затрачиваться на его хранение. Произведенный водород, требует специализированного оборудования, например для хранения в баллонах, необходимо его сжатие. Для сжижения водорода, необходимо криогенное оборудование, а для хранения в соединениях с металлами, так же необходимо специализированное оборудование. При сжатии водорода, охлаждении или взаимодействии с металлами требуется дополнительная энергия, что делает производство водорода на обычных электролизёрах с дальнейшим его хранением, не эффективным и энергозатратным. When recalculated for one kg of hydrogen, in the first case the electrolyzer needs to spend 53.5 kW⋅h of energy, and in the second 40.1 kW⋅h. Taking into account theoretically that when burning one kg of hydrogen, approximately 38 kW⋅h of energy is released, we can say that the first electrolyzer spends 41% more energy than it can produce when burning one kg of hydrogen, and the second one by 6%. The use of hydrogen produced in these electrolyzers for long-term energy storage can be considered inappropriate, since it is necessary to take into account the energy that will be spent on its storage. The produced hydrogen requires specialized equipment, for example, for storage in cylinders, it must be compressed. To liquefy hydrogen, cryogenic equipment is needed, and for storage in compounds with metals, specialized equipment is also needed. When compressing hydrogen, cooling it or interacting with metals, additional energy is required, which makes the production of hydrogen in conventional electrolyzers with subsequent storage ineffective and energy-intensive.

Поэтому используя хранение водорода в соединении метанола, устраиваются большие потери энергии на хранение по сравнению с вышеперечисленными способами. На сегодня, для производства водорода в больших масштабах не применяются электролизёры в виду высоких затрат энергии. Вместо этого применяют паровую конверсию углеводородов и углерода, где теоретические затраты в первом случае составляют 9,52 кВт⋅ч/кг, а во втором случае 10,35 кВт⋅ч/кг водорода. Поэтому во всём мире для массового производства водорода используется паровая конверсия углеводородов и углеродаTherefore, using hydrogen storage in a methanol compound, large energy losses are arranged for storage compared to the above methods. Today, electrolyzers are not used for large-scale hydrogen production due to high energy costs. Instead, steam reforming of hydrocarbons and carbon is used, where the theoretical costs in the first case are 9.52 kWh/kg, and in the second case 10.35 kWh/kg of hydrogen. Therefore, steam reforming of hydrocarbons and carbon is used all over the world for mass production of hydrogen.

При использовании паровой конверсии метанола на производство одного кг водорода, затраты энергии составляют всего 2,3 кВт, но в виду широкого применения в химической промышленности, метанол пока для массового производства водорода не используется. Недостатком любой паровой конверсии является попутное производство углекислого газа. Побочный продукт производства водорода – углекислый газ, при выбросе в атмосферу уносит часть энергии, при этом производство теряет часть ценного сырья в виде кислорода и углерода. When using steam conversion of methanol to produce one kg of hydrogen, energy costs are only 2.3 kW, but due to its wide application in the chemical industry, methanol is not yet used for mass production of hydrogen. The disadvantage of any steam conversion is the associated production of carbon dioxide. A by-product of hydrogen production - carbon dioxide, when released into the atmosphere, takes away some of the energy, while the production loses some of the valuable raw materials in the form of oxygen and carbon.

В связи с вышеизложенным, при использовании РУВЭ, складывается схема, где водород производится с наименьшими энергозатратами путём паровой конверсии углеводородов, углерода и метанола, а произведённый углекислый газ выполняет технологическую функцию, работая в качестве плазмообразующего газа, нагревая шихту. Далее, углекислый газ распадается на составляющие, углерод и кислород с наименьшими энергозатратами, за счёт его диссоциации в расплаве металлов, выполняющих роль катализаторов, облучения плазмой и электролиза. Теоретически для диссоциации углекислого газа на кислород и углерод путём обычного нагрева, требуются энергозатраты, примерно 1,86 кВт⋅ч/кг. При пропускании углекислого газа, например, через катализаторы, состоящие из расплава галлия и серебра, энергозатраты снижаются до 0,23 кВт⋅ч/кг. Учитывая возможности схемы переработки вещества на РУВЭ, деление молекулы углекислого газа с наименьшими энергозатратами может производится за счёт взаимодействия с углеродом по реакции CO2 + C → 2CO, где теоретические энергозатраты составляют 0,854 кВт⋅ч/кг. Данная реакция, например, используется в домне для восстановления железа производимым в ходе реакции угарным газом. In connection with the above, when using the RUVE, a scheme is formed where hydrogen is produced with the lowest energy consumption by steam conversion of hydrocarbons, carbon and methanol, and the produced carbon dioxide performs a technological function, working as a plasma-forming gas, heating the charge. Further, carbon dioxide decomposes into components, carbon and oxygen, with the lowest energy consumption, due to its dissociation in the melt of metals that act as catalysts, plasma irradiation and electrolysis. Theoretically, for the dissociation of carbon dioxide into oxygen and carbon by conventional heating, energy costs are required, approximately 1.86 kW⋅h/kg. When passing carbon dioxide, for example, through catalysts consisting of a gallium and silver melt, energy costs are reduced to 0.23 kW⋅h/kg. Considering the possibilities of the material processing scheme at the RUVE, the division of the carbon dioxide molecule with the lowest energy costs can be performed by interacting with carbon according to the reaction CO 2 + C → 2CO, where the theoretical energy costs are 0.854 kW⋅h/kg. This reaction, for example, is used in a blast furnace to reduce iron with carbon monoxide produced during the reaction.

При использовании, например, мусоросжигательных заводов, для производства энергии, основным недостатком является использование прямого сжигания отходов в кислороде воздуха, что приводит к значительной потере энергии. Максимальную энергию, возможно производить при сжигании кислорода и водорода извлечённых из этих отходов.When using, for example, waste incineration plants to produce energy, the main disadvantage is the use of direct combustion of waste in atmospheric oxygen, which leads to a significant loss of energy. The maximum energy can be produced by burning oxygen and hydrogen extracted from these wastes.

На фиг. 4 показаны простейшие схемы обычного сжигания углеводородов в кислороде воздуха и преобразования рудоуглеводородов с получением кислорода и водорода, сжигаемых в рудоуглеводородном энергоблоке. Fig. 4 shows the simplest schemes of conventional combustion of hydrocarbons in atmospheric oxygen and the conversion of ore hydrocarbons to produce oxygen and hydrogen, which are burned in an ore hydrocarbon power unit.

В сравнительной схеме, возможно, наблюдать, что если углеводороды сгорают напрямую в кислороде воздуха, то производится не максимально возможное количество тепла. Выработка тепловой энергии снижается за счет применения воздуха, который необходимо нагревать и далее сбрасывать в атмосферу. По мере утяжеления соединений углеводородов, то есть, используя вместо метана, например, пропан, мазут или уголь, так же идет снижение выработки тепловой энергии. Увеличение в зоне горения поимо топлива количества других химических веществ, приводит к значительному снижению выделяемой тепловой энергии, как например, при сжигании угля в домне, где одновременно находится руда и флюсы.In the comparative scheme, it is possible to observe that if hydrocarbons burn directly in the oxygen of the air, then the maximum possible amount of heat is not produced. The production of thermal energy is reduced due to the use of air, which must be heated and then released into the atmosphere. As the hydrocarbon compounds become heavier, that is, using instead of methane, for example, propane, fuel oil or coal, the production of thermal energy also decreases. An increase in the amount of other chemicals in the combustion zone in addition to the fuel leads to a significant decrease in the released thermal energy, as, for example, when burning coal in a blast furnace, where ore and fluxes are simultaneously located.

На фиг. 5, показано условно схематичное преобразование реагентов на рудоуглеводородном энергоблоке, которое начинается с нагрева и взаимодействия смеси различных углеводородов, руды и воды, что создаёт эффект присутствия катализаторов в момент проведения реакций, сопровождающихся распадом сложных соединений на более простые соединения. В итоге это приводит к образованию синтез-газа, из которого производится метанол. Необходимо учитывать, что при синтезе метанола, в его состав поступает водород не только от распадающихся углеводородов и соединений углерода, но и от воды, позволяя накапливать его в два раза больше. На следующей стадии при паровой конверсии метанола происходит извлечение водорода из соединений метанола и снова воды. В итоге по сравнению с водородом, содержащемся в исходных углеводородах это увеличивает количество извлекаемого для сжигания водорода в три раза. Fig. 5 shows a schematic transformation of reagents at an ore-hydrocarbon power unit, which begins with heating and interaction of a mixture of various hydrocarbons, ore and water, which creates the effect of the presence of catalysts at the time of reactions accompanied by the decomposition of complex compounds into simpler compounds. As a result, this leads to the formation of synthesis gas, from which methanol is produced. It is necessary to take into account that during the synthesis of methanol, hydrogen enters its composition not only from decomposing hydrocarbons and carbon compounds, but also from water, allowing it to accumulate twice as much. At the next stage, during the steam conversion of methanol, hydrogen is extracted from methanol compounds and water again. As a result, compared with the hydrogen contained in the original hydrocarbons, this increases the amount of hydrogen extracted for combustion by three times.

Следовательно, извлечение и сжигание водорода по второй схеме позволяет значительно больше произвести энергии, по сравнению с простым сжиганием углеводородов в кислороде воздуха. Сравнение на фиг. 5 двух простейших схем преобразования реагентов показывает, что наиболее энергоэффективно производить энергию на рудоуглеводородном энергоблоке, извлекая водород и кислород из состава шихты для сжигания с целью производства или накопления энергии. Therefore, extraction and combustion of hydrogen according to the second scheme allows to produce significantly more energy, compared to simple combustion of hydrocarbons in atmospheric oxygen. Comparison in Fig. 5 of two simplest schemes of reagent conversion shows that it is most energy-efficient to produce energy in an ore-hydrocarbon power unit, extracting hydrogen and oxygen from the composition of the charge for combustion for the purpose of energy production or accumulation.

[45] Энергозатраты и производительность плазмохимического процесса зависят от мощности плазмотрона. По статистике работы металлургических плазмотронов установлена зависимость энергозатрат от их мощности. При мощности плазмотрона 0,1 МВт потребление энергии составляет, примерно 5 МВт·ч/т, при мощности 1 МВт, соответственно, 2,7 МВт·ч/т, при 10 МВт – 0,55 МВт·ч/т, при 20 МВт – 0,5 МВт·ч/т, а при 175 МВт энергопотребление снижается до 0,34 МВт·ч/т.Используя для переработки шихты плазмотрон мощностью 175 МВт, возможно, в час переплавлять 515т, в сутки – 12350т, а в год соответственно – 4,5 млн. т шихты, что сравнимо с работой современной домны.  [45] Energy consumption and productivity of the plasma-chemical process depend on the plasma torch power. According to the statistics of metallurgical plasma torches operation, the dependence of energy consumption on their power has been established. With a plasma torch power of 0.1 MW, energy consumption is approximately 5 MW h / t, with a power of 1 MW, respectively, 2.7 MW h / t, at 10 MW - 0.55 MW h / t, at 20 MW - 0.5 MW h / t, and at 175 MW energy consumption decreases to 0.34 MW h / t. Using a plasma torch with a power of 175 MW for processing the charge, it is possible to melt 515 tons per hour, 12350 tons per day, and 4.5 million tons of charge per year, which is comparable to the operation of a modern blast furnace.

[46] Согласно произведенных расчетов, в год при переработке 4,5млн.т шихты будет произведено 2,1 млн.т чистой воды. Треть этого объема воды, как показано на фиг. 5, поступает на переработку вместе с шихтой, а две трети образуются из кислорода и водорода, содержащихся в руде и углеводородах. Данная особенность предлагаемой к внедрению технологии позволяет, например, использовать рудоуглеводородный энергоблок в качестве очистного сооружения для загрязненной воды, сбрасываемой из жилых и производственных объектов, а так же для очистки морской воды. Помимо этого, возможна переработка токсичных и радиоактивных вод, которые при плазменной обработке, проходя через цепочку различных реакций на атомномолекулярном уровне разделяются на водород и кислород в последствии снова образуя воду. Соответственно вновь сформированная молекула воды полностью отделяется от любых примесей и восстанавливает исходную структуру.[46] According to the calculations, 2.1 million tons of clean water will be produced per year when processing 4.5 million tons of charge. A third of this volume of water, as shown in Fig. 5, is sent for processing together with the charge, and two thirds are formed from the oxygen and hydrogen contained in the ore and hydrocarbons. This feature of the proposed technology allows, for example, to use the ore-hydrocarbon power unit as a treatment facility for contaminated water discharged from residential and industrial facilities, as well as for the purification of sea water. In addition, it is possible to process toxic and radioactive water, which, during plasma treatment, passes through a chain of various reactions at the atomic-molecular level, is separated into hydrogen and oxygen, subsequently forming water again. Accordingly, the newly formed water molecule is completely separated from any impurities and restores the original structure.

В результате переработки шихты по расчётам помимо воды будет произведено 1,2млн.т металлов, 0,3млн.т неметаллов и 0,9млн.т строительно-конструкционного углерода. При плавлении шихты будут расходоваться электроды плазмотрона из расчета 1,2 кг/т переплавляемой шихты, поэтому на их восстановление будет потрачено 5400т углерода, что составит менее одного процента от произведенного углерода. Расходуемые электроды плазмотрона в процессе плавления теряют свою массу, но при этом потерянный углерод продолжает участвовать в процессе газообразования и восстановления металлов. As a result of batch processing, in addition to water, 1.2 million tons of metals, 0.3 million tons of non-metals and 0.9 million tons of construction carbon will be produced. During batch melting, plasma torch electrodes will be consumed at a rate of 1.2 kg/t of remelted batch, therefore 5400 tons of carbon will be spent on their recovery, which will be less than one percent of the carbon produced. Consumable plasma torch electrodes lose their mass during the melting process, but the lost carbon continues to participate in the process of gas formation and metal recovery.

Основная масса производимого углерода будет поставляться на Рынок, что позволит получать дополнительную прибыль. [47] Дополнительная прибыль, так же будет получена за счет извлечения драгметаллов и редкоземельных металлов, находящихся в руде и углеводородах. Например, при среднем содержании золота в земной коре равном 0,005г/т, а серебра 0,1г/т, из 4,5млн.т шихты будет извлечено 22,5кг золота и 450кг серебра. Энергии по теоретическим расчетам, будет произведено 3,7 ТВт·ч в год, где плазмотрон мощностью 175 МВт·ч за это время потребит только 1,53 ТВт·ч энергии. При осуществлении процесса с использованием РУВЭ, необходимо учесть, что пароводородная турбина вырабатывает электроэнергию, не только за счёт сжигания водорода в кислороде, но и за счет тепла возвращаемого оборотным паром, который нагревается за счет охлаждения металлургического и химического участка энергоблока. Вырабатываемая энергия в объеме 2,17 ТВт·ч в отсутствие внешнего потребления, может быть направлена на синтез 410 тыс.т метанола, в котором произведенная энергия может храниться неограниченное время. The bulk of the produced carbon will be supplied to the Market, which will allow for additional profit.[47] Additional profit will also be obtained by extracting precious metals and rare earth metals found in ore and hydrocarbons. For example, with an average gold content in the earth's crust equal to 0.005 g / t, and silver 0.1 g / t, 22.5 kg of gold and 450 kg of silver will be extracted from 4.5 million tons of charge. According to theoretical calculations, 3.7 TWh of energy will be produced per year, where a plasma torch with a capacity of 175 MW h will consume only 1.53 TWh of energy during this time. When implementing the process using a RUVE, it is necessary to take into account that a steam-hydrogen turbine generates electricity not only by burning hydrogen in oxygen, but also due to the heat returned by the circulating steam, which is heated by cooling the metallurgical and chemical section of the power unit. The generated energy in the amount of 2.17 TWh, in the absence of external consumption, can be directed to the synthesis of 410 thousand tons of methanol, in which the produced energy can be stored indefinitely.

[14] Прирост выработки дополнительной энергии на РУВЭ не посчитан, за счет применения операции облучения вещества исходной шихты потоком элементарных частиц плазмы. В этом процессе под действием излучения плазмы, возможно, реализовать фотохимическую паровую конверсию метана или алифатических углеводородов выделяемых из шихты. При протекании этой реакции, где метан и вода преобразуется в метанол и водород, идет не поглощение, а выделении энергии в объеме 0,955 кВт⋅ч/кг: [14] The increase in the production of additional energy at the RUVE is not calculated, due to the use of the operation of irradiating the substance of the initial batch with a flow of elementary plasma particles. In this process, under the influence of plasma radiation, it is possible to implement photochemical steam conversion of methane or aliphatic hydrocarbons released from the batch. During this reaction, where methane and water are converted into methanol and hydrogen, there is no absorption, but the release of energy in the amount of 0.955 kW⋅h/kg:

, ,

Следовательно, протекание фотохимической реакции позволяет дополнительно вырабатывать определенный объем энергии, который может поставляться на Рынок или направляться на производство метанола.Consequently, the photochemical reaction allows for the additional generation of a certain amount of energy, which can be supplied to the Market or directed towards the production of methanol.

Особый интерес фотохимическая паровая конверсия может представлять во время слива расплава в турбину. Данный момент изображен на фиг. 3в, где факел плазмы обеспечивает фотохимическую реакцию, при взаимодействии газа метана и пара, которые вращают турбину. За счёт соприкосновения пара и метана с турбиной в момент их облучения, будет протекать фотохимическая реакция между реагентами, которые нагреваясь охлаждают турбину и придают ей вращение. При этом будет образована молекула метанола и водорода. Для повышения эффективности процесса, в реакции будут участвовать вещества расплава в качестве катализаторов. Появляющийся в избытке водород необходимо связывать с молекулой угарного газа, создавая смесь синтез газа. Для этого турбина выполняется из углерода (графита), который возможно усилить металлическим каркасом снаружи переходящим в турбинные лопатки. Дополнительно нижняя камера по внутренней плоскости, изображенная на фиг. 2, облицовывается плитками из углерода. Турбина и внутренняя плоскость камеры из углерода при соприкосновении с парами воды, по реакции C + H2O → CO + H2 образуют водяной газ, при добавлении к которому молекулы водорода, будет образован синтез газ, который поступая в аппарат, будет синтезирован в метанол. Так же источником угарного газа для связывания молекулы водорода в синтез газ будет служить углекислый газа, который диссоциируя в плазме на молекулу угарного газа и атом кислорода, при соприкосновении кислорода с углеродом турбины и нижней камеры, будут образовывать две молекулы угарного газа. Photochemical steam conversion may be of particular interest during melt discharge into the turbine. This moment is shown in Fig. 3c, where the plasma torch provides a photochemical reaction during the interaction of methane gas and steam, which rotate the turbine. Due to the contact of steam and methane with the turbine at the moment of their irradiation, a photochemical reaction will occur between the reagents, which, when heated, cool the turbine and impart rotation to it. In this case, a molecule of methanol and hydrogen will be formed. To increase the efficiency of the process, the substances of the melt will participate in the reaction as catalysts. The hydrogen appearing in excess must be bound with a molecule of carbon monoxide, creating a synthesis gas mixture. For this, the turbine is made of carbon (graphite), which can be reinforced with a metal frame on the outside, turning into turbine blades. Additionally, the lower chamber along the inner plane, shown in Fig. 2, is lined with carbon tiles. The turbine and the inner plane of the carbon chamber, when in contact with water vapor, form water gas by the reaction C + H 2 O → CO + H 2 , when adding a hydrogen molecule to it, synthesis gas will be formed, which, entering the apparatus, will be synthesized into methanol. Carbon dioxide will also serve as a source of carbon monoxide for binding the hydrogen molecule into synthesis gas, which, dissociating in the plasma into a carbon monoxide molecule and an oxygen atom, when oxygen comes into contact with the carbon of the turbine and the lower chamber, will form two carbon monoxide molecules.

В связи с тем, что на РУВЭ, в качестве конечного продукта выделяется углерод, становится эффективным его использование для переработки рудоуглеводородной шихты. Производя их этого углерода турбины и облицовку для нижней камеры, будет производиться с его участием, энергоноситель. Due to the fact that carbon is released as a final product at the RUVE, its use for processing ore-hydrocarbon charge becomes effective. Producing turbines and lining for the lower chamber from this carbon, the energy carrier will be produced with its participation.

Конструктивно использование углерода в качестве корпуса турбины позволит за счет снижения веса ускорить её вращение, как следствие это позволит увеличить воздействие на расплав, за счет более высокого центробежного давления. При повышении оборотов вращения, разделение вещества по плотности будет происходить за более короткое время.Structurally, the use of carbon as a turbine body will allow, due to the reduction in weight, to accelerate its rotation, as a result of which this will increase the impact on the melt, due to higher centrifugal pressure. With an increase in rotation speed, the separation of the substance by density will occur in a shorter time.

Турбина из углерода позволит расплаву более длительное время находится в жидком виде, что в свою очередь позволяет более эффективно разделить вещество по плотности. Таким образом углерод будет повторно задействован в конструкции РУВЭ, как электроды плазмотрона и далее по мере разрушения конструкции, будет участвовать в качестве наполнителя шихты, как обычный реагент. The carbon turbine will allow the melt to remain in liquid form for a longer period of time, which in turn will allow the substance to be separated more effectively by density. Thus, carbon will be reused in the design of the RUVE as plasmatron electrodes and then, as the design is destroyed, will participate as a charge filler, as a normal reagent.

При запуске рудоуглеводородных энергоблоков становится целесообразно подключать к ним атомные электростанции, производимое тепло с которых будет полностью направляться на производство полезной работы. В качестве этой работы, будет использование тепловой энергии для проведения эндотермических реакций, например при паровой конверсии углеводородов, углерода и метанола. Электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии, при совместной работе с РУВЭ, так же будут наиболее эффективны за счет возможности принятия от них всей производимой энергии, к которой относится электроэнергия и тепло с целью её сохранения в виде метанола. When starting up ore-hydrocarbon power units, it becomes expedient to connect them to nuclear power plants, the heat produced by which will be fully directed to the production of useful work. This work will be the use of thermal energy for endothermic reactions, for example, during steam conversion of hydrocarbons, carbon and methanol. Power plants operating on renewable energy sources, when working together with RUVE, will also be most effective due to the possibility of accepting from them all the energy produced, which includes electricity and heat, for the purpose of storing it in the form of methanol.

Тепловые электростанции, которые на сегодня в мире вырабатывают основную долю энергии, могут быть полностью заменены на рудоуглеводородные энергоблоки. Это будет происходить в связи с тем, что для прямого сжигания требуется большее количество углеводородного топлива, а используя это топливо в качестве составной части шихты на РУВЭ будет производится значительно большее количество энергии. На атомных электростанциях топливом считается радиоактивное вещество, которое на сегодня так же используется не эффективно.Thermal power plants, which today generate the main share of energy in the world, can be completely replaced by ore-hydrocarbon power units. This will happen due to the fact that direct combustion requires a larger amount of hydrocarbon fuel, and using this fuel as a component of the charge at RUVE will produce significantly more energy. At nuclear power plants, the fuel is considered to be a radioactive substance, which is also not used effectively today.

На фиг. 6 показано сравнение энергоблоков тепловой электростанции (ТЭС), атомной электростанции (АЭС) и рудоуглеводородного энергоблока (РУВЭ). Энергблок ТЭС и АЭС используют для охлаждения конденсатора воду, которая нагреваясь сбрасывает тепло в атмосферу, что снижает КПД работы энергоблоков до 30 %. В случае применения РУВЭ, тепло от пара сбрасываемого с турбины, передается рудоуглеводородной шихте, позволяя его использовать для восстановления металлов и неметаллов. Fig. 6 shows a comparison of power units of a thermal power plant (TPP), a nuclear power plant (NPP), and an ore-hydrocarbon power unit (OHPU). The power units of a TPP and NPP use water to cool the condenser, which, when heated, releases heat into the atmosphere, which reduces the efficiency of the power units to 30%. In the case of using OHPU, the heat from the steam released from the turbine is transferred to the ore-hydrocarbon charge, allowing it to be used to reduce metals and non-metals.

Другим принципиальным отличием энергоблоков ТЭС и АЭС от РУВЭ, являются источники тепла, нагревающие оборотную воду. На ТЭС источником тепла служит только топка, где сжигается топливо, а на АЭС только атомный реактор. На РУВЭ источником тепла, для нагрева оборотной воды, служит не только камера сгорания, куда поступает пар и сжигается водород в кислороде, но и химические реакции, протекающие на металлургическом и химическом участке, где выделяемое тепло нагревает конструкцию плазмохимической установки и аппарата метанола, которые отдают тепло воде, превращая её в пар. Another fundamental difference between the power units of thermal power plants and nuclear power plants and the RUVE are the heat sources that heat the circulating water. At thermal power plants, the only heat source is the furnace where the fuel is burned, and at nuclear power plants, only the nuclear reactor. At the RUVE, the heat source for heating the circulating water is not only the combustion chamber, where steam enters and hydrogen is burned in oxygen, but also chemical reactions occurring in the metallurgical and chemical section, where the heat released heats the structure of the plasma-chemical installation and the methanol apparatus, which give off heat to the water, turning it into steam.

Принципиальным отличием в работе энергоблоков, является то, что на АЭС и ТЭС невозможно полностью использовать вырабатываемую энергию, часть которой сбрасывается в атмосферу, при этом на РУВЭ эта сбрасываемая энергия идет на проведение химических реакций для производства энергоносителей, металлов и неметаллов. Поэтому работа РУВЭ становится более энергоэффективной, так как позволяет использовать не только тепловую энергию, производимую в камере сгорания энергоустановки, но и тепловую энергию вырабатываемую на других участках этого энергоблока. Не маловажным отличием от АЭС и ТЭС, является то, что помимо выработки тепла и электроэнергии на РУВЭ, одновременно производятся металлы и неметаллы. В следствии вышеизложенного за счёт изменения схемы выработки энергии, которая становится более энергоэффективной и объединяется с выработкой сырьевой продукции. Поэтому, в дальнейшем будет происходить постепенная замена ТЭС на РУВЭ. При этом схема работы АЭС, где идет сброс тепловой энергии в атмосферу, так же будет заменяться на схему совместной работы АЭС и РУВЭ.The fundamental difference in the operation of power units is that at NPPs and TPPs it is impossible to fully use the generated energy, part of which is discharged into the atmosphere, while at RUVE this discharged energy is used to carry out chemical reactions for the production of energy carriers, metals and non-metals. Therefore, the operation of RUVE becomes more energy efficient, since it allows using not only the thermal energy produced in the combustion chamber of the power plant, but also the thermal energy generated in other areas of this power unit. An important difference from NPPs and TPPs is that in addition to generating heat and electricity at RUVE, metals and non-metals are simultaneously produced. As a result of the above, due to a change in the energy generation scheme, which becomes more energy efficient and is combined with the production of raw materials. Therefore, in the future, there will be a gradual replacement of TPPs with RUVE. At the same time, the operation scheme of NPPs, where thermal energy is discharged into the atmosphere, will also be replaced by a scheme of joint operation of NPPs and RUVEs.

На фиг. 7 изображен энергоблок объединяющий схему работы АЭС и РУВЭ. Fig. 7 shows a power unit combining the operating diagram of a nuclear power plant and a power plant.

[48] Объединенная схема от обычной принципиальной схемы АЭС отличается тем, что в качестве охлаждающей среды вместо воды используется перерабатываемая шихта, а источником парообразования служит не только атомный реактор, но и в основном камера сгорания для сжигания водородно-кислородной смеси, а так же продукты реакции, металлургическое и химическое оборудование, за счет охлаждения которого нагревается оборотная вода и превращается в пар. Поэтому, КПД работы АЭС при совместной работе с РУВЭ значительно возрастает, где одновременно решается задача более стабильной и ровной работы электростанции. Например, при снижении потребления энергии внешним потребителем, вся вырабатываемая энергия идет на производство метанола или другого энергоносителя (этанола, синтетического топлива, аммиака), в котором запасается энергия. При повышении энергопотребления на внешнем контуре к потребителю начинает поступать электроэнергия вырабатываемая за счёт совместного энергоблока и может передаваться дополнительная энергия от запасенного метанола, который диссоциируя на водород, производит при его сжигании необходимый объем энергии. Таким образом, создаётся схема, которая способна работать в широком диапазоне изменения в потреблении энергии. [48] The combined scheme differs from the usual basic scheme of the NPP in that the processed charge is used as a cooling medium instead of water, and the source of steam generation is not only the nuclear reactor, but also mainly the combustion chamber for burning the hydrogen-oxygen mixture, as well as the reaction products, metallurgical and chemical equipment, due to the cooling of which the circulating water is heated and converted into steam. Therefore, the efficiency of the NPP when working together with the RUVE increases significantly, where the problem of more stable and smooth operation of the power plant is simultaneously solved. For example, when energy consumption by an external consumer decreases, all the generated energy goes to the production of methanol or another energy carrier (ethanol, synthetic fuel, ammonia), in which energy is stored. When energy consumption on the external circuit increases, the consumer begins to receive electricity generated by the combined power unit and additional energy can be transferred from the stored methanol, which, dissociating into hydrogen, produces the required amount of energy when burned. This creates a circuit that can operate over a wide range of changes in power consumption.

На фиг. 7 показаны все аналогичные позиции схемы РУВЭ, ранее изображенной на фиг. 1, где внутрь контура 29 помещён атомный реактор 34, парогенератор 35, через который прогоняется вода циркуляционным насосом 36. В парогенератор 35 заходит оборотная вода по трубопроводу 37, превращаясь в пар, который уходит по трубопроводу 38 в камеру сгорания 20. В совмещенном энергоблоке вся вырабатываемая энергия расходуется на производство полезной работы, часть из которой, превращаясь в электроэнергию, расходуется на плазмотроне, а оставшаяся часть поставляется внешнему потребителю или превращается в энергоноситель в котором запасается энергия до нужного момента её использования. Побочным эффектом выработки энергии на совмещённом энергоблоке, является производство различных продуктов в виде металлов и неметаллов, которые поставляются на Рынок. Fig. 7 shows all similar positions of the RUVE circuit, previously shown in Fig. 1 , where a nuclear reactor 34, a steam generator 35, through which water is pumped by a circulation pump 36, are placed inside the circuit 29. Recycled water enters the steam generator 35 through a pipeline 37, turning into steam, which goes through a pipeline 38 into the combustion chamber 20. In the combined power unit, all the energy generated is spent on the production of useful work, part of which, turning into electrical energy, is spent on the plasma torch, and the remaining part is supplied to an external consumer or turns into an energy carrier in which energy is stored until the required moment of its use. A side effect of energy production in the combined power unit is the production of various products in the form of metals and non-metals, which are supplied to the Market.

По аналогичной схеме с РУВЭ будут работать электростанции на возобновляемых источниках энергии, такие как гидроэлектростанции (ГЭС), ветровые (ВЭС), солнечные (СЭС) и другие подобные электростанции. При этом схема РУВЭ будет полностью потреблять электроэнергию с этих электростанций, перерабатывая её в рыночные продукты и энергоноситель (метанол), если данная энергия не требуется внешнему потребителю. Power plants on renewable energy sources, such as hydroelectric power plants (HPP), wind power plants (WPP), solar power plants (SPP) and other similar power plants, will operate according to a similar scheme with the RUVE. At the same time, the RUVE scheme will completely consume electricity from these power plants, processing it into market products and an energy carrier (methanol), if this energy is not required by an external consumer.

На фиг. 8 показана совмещенная схема энергоблока РУВЭ работающая совместно с электростанциями на возобновляемых источниках энергии. Fig. 8 shows a combined diagram of a power unit of a renewable energy power plant operating together with power plants using renewable energy sources.

На РУВЭ во внутренний контур 29, с внешних контактов 39 поступает электроэнергия, вырабатываемая внешними электростанциями, такими как ГЭС, СЭС, ВЭС, работающих на возобновляемых источниках энергии. Далее электроэнергия поступает на выпрямитель 28 и расходуется на поддержание процессов, обеспечивающих работу РУВЭ. При необходимости, вырабатываемая электроэнергия с генератора 27 передается на внешние клеммы 40, откуда она передается далее внешнему потребителю. По аналогии работы с совместным энергоблоком, состоящим из РУВЭ и АЭС, данный совместный энергоблок, состоящий, например, из ГЭС и РУВЭ, будет выдавать электроэнергию внешнему потребителю по мере необходимости, а всю остальную вырабатываемую энергию на ГЭС будет так же переводить в энергоноситель и одновременно производить различные металлы и неметаллы, включая воду. At the RUVE, electric power generated by external power plants, such as hydroelectric power plants, solar power plants, and wind power plants operating on renewable energy sources, enters the internal circuit 29 from external contacts 39. Then, electric power enters the rectifier 28 and is spent on maintaining the processes that ensure the operation of the RUVE. If necessary, the generated electric power from the generator 27 is transferred to external terminals 40, from where it is further transferred to the external consumer. By analogy with the operation of a joint power unit consisting of a RUVE and a nuclear power plant, this joint power unit, consisting, for example, of a hydroelectric power plant and a RUVE, will supply electric power to an external consumer as needed, and will also convert all the remaining energy generated at the hydroelectric power plant into an energy carrier and simultaneously produce various metals and non-metals, including water.

Объединённая схема из двух энергоблоков, где энергоблок РУВЭ совмещён с внешней электростанцией позволяет сглаживать пики потребления энергии для внешнего потребителя, за счет перевода электроэнергии с возобновляемых электростанций в энергоноситель, когда эта энергия не требуется. В случае, когда энергия требуется, начинает перерабатываться накопленный энергоноситель, вырабатывая необходимое количество электроэнергии. Данная схема работы совмещенных энергоблоков, позволяет запасать энергию, когда её избыток и использовать её, когда электростанции на возобновляемых источниках энергии не могут её производить.A combined scheme of two power units, where the RUVE power unit is combined with an external power plant, allows smoothing out peaks in energy consumption for an external consumer by converting electricity from renewable power plants to an energy carrier when this energy is not required. When energy is required, the accumulated energy carrier begins to be processed, generating the required amount of electricity. This scheme of operation of combined power units allows storing energy when there is an excess and using it when renewable power plants cannot produce it.

Тепловые электростанции на возобновляемых источниках энергии, такие как гидротермальные электростанции и солнечные коллекторы, которые извлекают тепло для его поставки потребителю или переработки тепла в электроэнергию для потребителя, так же наиболее эффективно будут работать совместно с РУВЭ.Thermal power plants based on renewable energy sources, such as hydrothermal power plants and solar collectors, which extract heat for its delivery to the consumer or convert heat into electricity for the consumer, will also work most efficiently in conjunction with RHEC.

На фиг. 9 показана совмещенная схема, объединяющая энергоблок РУВЭ с тепловой электростанцией, которая имеет все те же преимущества, что и совмещенные схемы с АЭС, ГЭС, ВЭС и СЭС. На фиг. 9 приведены аналогичные обозначения агрегатов РУВЭ взятые с фиг. 1, которые дополняются агрегатами тепловой электростанции, куда входит внешний приёмник тепла 34, улавливающий солнечное тепло или тепло от других различных теплоносителей, включая воздух, воду и грунт. С приемника тепла 34 полученная энергия поступает в парогенератор 35, где происходит нагрев оборотной воды за счёт потока теплоносителя, который перемещается под действием насоса 36. В схему может быть включён тепловой насос, позволяющий перевести низкопотенциальное тепло, поступающее от внешних источников в высокопотенциальное, позволяющее переводить воду в пар. Оборотная вода, двигаясь по трубопроводу 37, нагревается до парообразного состояния в парогенераторе 35 и далее пар двигается по трубопроводу 38 в камеру сгорания 20. Тепло, которое ранее поступало потребителю, напрямую от тепловой электростанции с приёмника тепла, в данном случае поступает по трубопроводу 41, который выходит за пределы контура 29, за счет открытия клапана 42, где тепловая энергия снимается с турбины 1 из трубопровода 32. Охлажденный поток воды от потребителя возвращается по трубопроводу 43, внутрь контура 29, вливаясь в трубопровод 44. Электроэнергия потребителю в случае необходимости передается с генератора 27, через внешние клеммы 40. Эта совмещенная схема работы энергоблоков, особенно эффективна в местах концентрации тепловой энергии, где имеются различные полезные ископаемые. Устанавливая в этих местах РУВЭ совмещенный с приёмником тепла, возможно, организовать производство по утилизации тепла и переработке рудоуглеводородного сырья в готовую продукцию, состоящую из различных металлов и неметаллов, где одновременно будет вырабатываться определенное количество энергии или энергоноситель. Тепло или электроэнергия, будут передаваться потребителю в нужный момент времени, а в отсутствие надобности в энергии, она будет накапливаться в виде энергоносителя, не останавливая процесс переработки шихты. Fig. 9 shows a combined circuit that combines a RUVE power unit with a thermal power plant, which has all the same advantages as combined circuits with a nuclear power plant, hydroelectric power plant, wind power plant and solar power plant. Fig. 9 shows similar designations of RUVE units taken from Fig. 1 , which are supplemented by units of a thermal power plant, which includes an external heat receiver 34, capturing solar heat or heat from other various heat carriers, including air, water and soil. From the heat receiver 34, the received energy enters the steam generator 35, where the heating of the circulating water occurs due to the flow of the heat carrier, which moves under the action of the pump 36. A heat pump can be included in the circuit, allowing the conversion of low-potential heat coming from external sources into high-potential heat, allowing the conversion of water into steam. The circulating water, moving along the pipeline 37, is heated to a vaporous state in the steam generator 35 and then the steam moves along the pipeline 38 into the combustion chamber 20. The heat, which was previously supplied to the consumer, directly from the thermal power plant from the heat receiver, in this case comes along the pipeline 41, which goes beyond the circuit 29, due to the opening of the valve 42, where the thermal energy is removed from the turbine 1 from the pipeline 32. The cooled water flow from the consumer returns along the pipeline 43, inside the circuit 29, flowing into the pipeline 44. Electricity is transmitted to the consumer, if necessary, from the generator 27, through external terminals 40. This combined scheme of operation of power units is especially effective in places of concentration of thermal energy, where there are various minerals. By installing a combined heat and power unit with a heat receiver in these places, it is possible to organize production for heat utilization and processing of ore-hydrocarbon raw materials into finished products consisting of various metals and non-metals, where a certain amount of energy or energy carrier will be simultaneously generated. Heat or electricity will be transferred to the consumer at the right time, and in the absence of a need for energy, it will accumulate in the form of an energy carrier, without stopping the process of processing the charge.

Совмещенный энергоблок будет эффективно работать на подземных источниках тепла, например, таких как гейзеры на Камчатке, где имеется необходимое сырьё под переработку. Для работы совмещенных энергоблоков не требуется энергия от обычных электростанций, так как потребляемая тепловая энергия по мере необходимости, может превращаться в электроэнергию или накапливаться в энергоносителе. Следовательно, РУВЭ с запиткой от теплового источника может работать в автономном режиме неограниченное время, что позволяет его использовать в местах удаленных от энергоснабжения. The combined power unit will operate efficiently on underground heat sources, such as geysers in Kamchatka, where there is the necessary raw material for processing. The operation of combined power units does not require energy from conventional power plants, since the consumed thermal energy can be converted into electricity or accumulated in the energy carrier as needed. Consequently, the RUVE with power supply from a heat source can operate in an autonomous mode for an unlimited time, which allows it to be used in places remote from the power supply.

На сегодня возобновляемая энергетика не достаточно эффективна, по причине высоких потерь энергии, при доставке её потребителю. При объединении РУВЭ с электростанциями на возобновляемых источниках энергии идёт устранение этого недостатка, за счет использования всей вырабатываемой энергии, которая расходуется на выработку энергоносителя, металлов и неметаллов. Today, renewable energy is not efficient enough due to high energy losses when delivering it to the consumer. When combining RUVE with renewable energy power plants, this disadvantage is eliminated by using all the energy generated, which is spent on generating energy carriers, metals and non-metals.

На сегодня, например, в Японии на острове Хоккайдо размещён большой парк ветроэлектростанций, которые поставляют вырабатываемую электроэнергию в промышленную часть страны, от которой потребителю доходит не более 3 % энергии. В случае подключения к этому ветропарку рудоуглеводородного энергоблока вся вырабатываемая энергия будет использоваться на производство энергоносителя, металлов, неметаллов и воды. Далее энергоноситель в виде метанола, аммиака, синтетической нефти и других топлив, может поставляться потребителю, где уже на месте потребления из энергоносителя будет вырабатываться электроэнергия и тепло. Данное изменение с применением РУВЭ, позволит значительно увеличить количество энергии, которое будет доходить до потребителя. Это относится ко всем электростанциям, таким как АЭС, ГЭС, СЭС расположенным на большом удалении от места потребления энергии. Объединяя эти электростанции с РУВЭ, будет производиться энергоноситель, и поставляться к месту потребления энергии, где в нужный момент запасённая энергия в энергоносителе, начинает использоваться в необходимом объёме для выработки энергии.Today, for example, in Japan, on the island of Hokkaido, there is a large park of wind power plants that supply the generated electricity to the industrial part of the country, from which no more than 3% of the energy reaches the consumer. In the case of connecting an ore-hydrocarbon power unit to this wind park, all the generated energy will be used to produce energy carriers, metals, non-metals and water. Then the energy carrier in the form of methanol, ammonia, synthetic oil and other fuels can be supplied to the consumer, where electricity and heat will be generated from the energy carrier at the place of consumption. This change with the use of RUVE will significantly increase the amount of energy that will reach the consumer. This applies to all power plants, such as nuclear power plants, hydroelectric power plants, solar power plants located at a great distance from the place of energy consumption. By combining these power plants with the RUVE, energy carrier will be produced and delivered to the place of energy consumption, where at the right moment the energy stored in the energy carrier begins to be used in the required volume for energy generation.

Другим преимуществом объединенной схемы РУВЭ с различными типами электростанций является извлечение топлива из шихты в виде водорода и окислителя, в виде кислорода, где водород и кислород находятся в воде, углеводородах и руде, из которых составляется шихта. Особенно эффективно использование РУВЭ для замены современных ТЭС, где не полностью используются возможности топлива. Например, при работе ТЭС, сжигая природный газ в объеме 1 кг, производится 12,5 кВт⋅ч энергии из которой 3,8 кВт⋅ч направляется в электроэнергию, а 8,7 кВт⋅ч сбрасывается в виде тепла в атмосферу, что снижает эффективность работы электростанции. Another advantage of the combined scheme of the RUVE with different types of power plants is the extraction of fuel from the charge in the form of hydrogen and an oxidizer, in the form of oxygen, where hydrogen and oxygen are in water, hydrocarbons and ore, from which the charge is made up. The use of RUVE is especially effective for replacing modern thermal power plants, where the fuel capabilities are not fully utilized. For example, when operating a thermal power plant, burning natural gas in a volume of 1 kg, 12.5 kW⋅h of energy is produced, of which 3.8 kW⋅h is sent to electricity, and 8.7 kW⋅h is discharged into the atmosphere as heat, which reduces the efficiency of the power plant.

Для определения энергетических возможностей РУВЭ, целесообразно провести сравнение его работы с ТЭС, где будет производиться сжигание одинакового количества углеводородного топлива. Во время работы РУВЭ, необходимо принять определённый объём шихты из которой будет получено топливо для его сжигания в камере сгорания на турбине, где за время переработки данного объёма шихты протекают различные реакции с различной скоростью для разных химических элементов входящих в состав шихты. Для расчёта энергетического баланса принимаем, что в состав шихты входят различного вида углеводороды общей массой 938 кг, где содержание углерода составляет 750 кг, водорода 125 кг, металлов 42,5 кг, неметаллов 20,5 кг. Углеводороды смешиваются с рудой массой 2128 кг, где в этой смеси находятся 562,5 кг воды. В полученной шихте кислорода содержится 1000 кг, металлов 915 кг и неметаллов 213 кг. [49] Общая масса шихты составляет 3628,5 кг, на выходе из РУВЭ общая масса реагентов также составляет 3628,5 кг, которые выходят в виде 1687,5 кг воды, 957,5 кг металлов, 750 кг углерода и 233,5 кг неметаллов, разделённых по своему составу в определённом объёме. To determine the energy capabilities of the RUVE, it is advisable to compare its operation with a thermal power plant, where the same amount of hydrocarbon fuel will be burned. During the operation of the RUVE, it is necessary to accept a certain volume of the charge from which fuel will be obtained for its combustion in the combustion chamber on the turbine, where during the processing of this volume of the charge, various reactions occur at different rates for different chemical elements included in the charge. To calculate the energy balance, we assume that the charge includes various types of hydrocarbons with a total weight of 938 kg, where the carbon content is 750 kg, hydrogen 125 kg, metals 42.5 kg, non-metals 20.5 kg. Hydrocarbons are mixed with ore weighing 2128 kg, where this mixture contains 562.5 kg of water. The resulting charge contains 1000 kg of oxygen, 915 kg of metals and 213 kg of non-metals. [49] The total mass of the batch is 3628.5 kg, at the outlet of the RUVE the total mass of reagents is also 3628.5 kg, which come out in the form of 1687.5 kg of water, 957.5 kg of metals, 750 kg of carbon and 233.5 kg of non-metals, separated by their composition in a certain volume.

Схема работы РУВЭ позволяет любого вида углеводороды переводить в наиболее простое соединение метана, который в ходе паровой конверсии будет образовывать синтез-газ, используемый далее для синтеза метанола. Синтез-газ содержит в полтора раза больше необходимого для синтеза метанола водорода, поэтому для выравнивания его состава, параллельно протекает реакция паровой конверсии углерода. Полученный метанол, по мере его образования, идёт на паровую конверсию, в ходе которой производится водородное топливо, сжигаемое в камере сгорания, производя энергию на поддержание процесса работы РУВЭ с образованием оборотной воды отдающей тепло шихте и забирающей тепло с металлургического и химического участка, направляя его снова на образование части пара для вращения турбины. Другая третья часть от всего объёма производимой оборотной воды после турбины, отдаёт его метанолу, с которым смешивается, производя паровую конверсию с утилизацией части тепловой энергии сбрасываемой с турбины. Для различных химических элементов, таких как углерод, водород и кислород, входящих в состав шихты, скорость перемещения по трубопроводам внутри устройства РУВЭ, будет значительно большая, чем путь прохождения для металлов и неметаллов входящих в состав шихты. То есть, если масса металлов и неметаллов, пройдёт через устройство РУВЭ только один раз, то за этот период времени масса кислорода, водорода и углерода, будет проходить два и более раза. The scheme of operation of the RUVE allows any type of hydrocarbons to be converted into the simplest compound of methane, which during steam conversion will form synthesis gas, which is then used for the synthesis of methanol. Synthesis gas contains one and a half times more hydrogen than is necessary for the synthesis of methanol, therefore, to equalize its composition, the reaction of steam conversion of carbon occurs in parallel. The resulting methanol, as it is formed, goes to steam conversion, during which hydrogen fuel is produced, burned in the combustion chamber, producing energy to maintain the process of operation of the RUVE with the formation of circulating water giving off heat to the charge and taking heat from the metallurgical and chemical section, directing it again to the formation of part of the steam for rotation of the turbine. Another third of the total volume of circulating water produced after the turbine gives it to methanol, with which it is mixed, producing steam conversion with the utilization of part of the thermal energy discharged from the turbine. For various chemical elements such as carbon, hydrogen and oxygen included in the charge, the speed of movement through the pipelines inside the RUVE device will be significantly greater than the path of passage for metals and non-metals included in the charge. That is, if the mass of metals and non-metals passes through the RUVE device only once, then during this period of time the mass of oxygen, hydrogen and carbon will pass two or more times.

В балансе прихода-расхода энергии, необходимо учитывать всю массу вещества, проходящую через зону плавления и конверсии. В таблице 2 (фиг.10) приведён расчёт прихода – расхода энергии за счёт основных реакций протекаемых в устройстве РУВЭ, где в состав шихты входят различные углеводороды. In the balance of energy income and expenditure, it is necessary to take into account the entire mass of the substance passing through the melting and conversion zone. Table 2 (Fig. 10) shows the calculation of energy income and expenditure due to the main reactions occurring in the RUVE device, where the charge includes various hydrocarbons.

Для сравнения, при сжигании 500 кг метана в кислороде воздуха на ТЭС:For comparison, when burning 500 kg of methane in atmospheric oxygen at a thermal power plant:

; ;

Выделение энергии 2,78 кВт⋅ч/кг реагентов или 13,9 кВт⋅ч/кг CH4, выход энергии составляет: 2500 кг · 2,78 кВт⋅ч/кг = 6950 кВт⋅ч. При диссоциации произведенного углекислого газа будет затрачено 1375 кг · 1,86 кВт⋅ч/кг = 2558 кВт⋅ч энергии, в итоге теоретический остаток энергии равен 4392 кВт⋅ч.The energy release is 2.78 kWh/kg reactants or 13.9 kWh/kg CH 4 , the energy yield is: 2500 kg · 2.78 kWh/kg = 6950 kWh. During the dissociation of the produced carbon dioxide, 1375 kg · 1.86 kWh/kg = 2558 kWh of energy will be spent, as a result, the theoretical energy remainder is 4392 kWh.

Необходимо учесть, что на ТЭС при сжигании топлива вместе с кислородом воздуха в топку поступает азот и другие газы, которых примерно 80 %. Следовательно, 500 кг метана при сжигании нагревают дополнительно 10000 кг воздуха. Таким образом, общая масса реагентов составляет примерно 10500 кг, где на единицу массы метана приходится 20 единиц масс воздуха, то есть 1:20.It is necessary to take into account that at thermal power plants, when burning fuel, nitrogen and other gases enter the furnace together with the oxygen in the air, which is approximately 80%. Therefore, 500 kg of methane during combustion additionally heat 10,000 kg of air. Thus, the total mass of reagents is approximately 10,500 kg, where there are 20 units of air mass per unit of methane mass, i.e. 1:20.

На РУВЭ в шихте на 500 кг выделяемого метана приходится примерно в 6,3 раза больше используемой массы шихты, то есть соотношение масс равно 1:6,3. При производстве энергии на РУВЭ необходимо учитывать, что во время периода восстановления металлов и неметаллов, другие реагенты в объёме шихты, куда входит кислород, водород и углерод, проходят стадии нагрева и распада в соединениях несколько раз. Исходное количество кислорода в составе шихты составляет 1500 кг, который входит в соединения воды и руды. Для синтеза метанола в ходе проведения цепочки реакций используется объём кислорода общей массой 1000 кг. Во время паровой конверсии метанола к этой массе добавляется ещё 1000 кг кислорода, где образуется углекислый газ, из состава которого путём диссоциации выделяется снова 2000 кг кислорода поступающего на сжигание водорода. Для производимого водорода и его сжигания требуется 3000 кг кислорода. Следовательно, этот объём кислорода производится за время восстановления металлов и неметаллов, путём преобразования кислород содержащих соединений, которые проходят стадии нагрева, синтеза и распада внутри устройства РУВЭ минимум два раза. Таким образом, к массе исходной шихты, необходимо добавлять 1500 кг массы кислорода, которую требуется дополнительно нагревать. At RUVE in the batch per 500 kg of released methane there is approximately 6.3 times more than the used batch mass, i.e. the mass ratio is 1:6.3. When producing energy at RUVE it is necessary to take into account that during the period of reduction of metals and non-metals, other reagents in the batch volume, which include oxygen, hydrogen and carbon, undergo the stages of heating and decomposition in compounds several times. The initial amount of oxygen in the batch composition is 1500 kg, which is included in the compounds of water and ore. For the synthesis of methanol during the reaction chain, an oxygen volume with a total mass of 1000 kg is used. During the steam reforming of methanol, another 1000 kg of oxygen is added to this mass, where carbon dioxide is formed, from the composition of which 2000 kg of oxygen is released again by dissociation, which is fed to the combustion of hydrogen. The produced hydrogen and its combustion require 3000 kg of oxygen. Therefore, this volume of oxygen is produced during the reduction of metals and non-metals, by converting oxygen-containing compounds that undergo heating, synthesis and decomposition stages inside the RUVE device at least twice. Thus, 1500 kg of oxygen mass, which must be additionally heated, must be added to the mass of the initial charge.

Углерод в этом процессе ведёт себя аналогично кислороду, где исходное количество углерода в составе шихты равно 750 кг. Данная масса углерода проходит зону плазменного плавления один раз с целью образования метанола, а следующий проход этой массы углерода через зону плавления происходит в виде соединения углекислого газа. Таким образом, к исходной массе углерода, так же необходимо добавить дополнительные 750 кг углерода, который за время восстановления металлов и неметаллов, как минимум два раза проходит внутри устройства РУВЭ. Carbon in this process behaves similarly to oxygen, where the initial amount of carbon in the charge is 750 kg. This mass of carbon passes through the plasma melting zone once to form methanol, and the next passage of this mass of carbon through the melting zone occurs in the form of a carbon dioxide compound. Thus, to the initial mass of carbon, it is also necessary to add an additional 750 kg of carbon, which, during the reduction of metals and non-metals, at least twice passes inside the RUVE device.

Водород преобразуется по аналогичной схеме, где в исходную шихту входит 187,5 кг водорода, из которого 125 кг находится в соединениях различных углеводородов, а 62,5 кг находится в составе воды. При этом в ходе восстановления металлов и неметаллов, водорода сжигается 375 кг, то есть в два раза больше, чем исходного водорода. Поэтому к исходной шихте необходимо добавить массу 187,5 кг водорода, которая требует нагрева. Hydrogen is converted according to a similar scheme, where the initial batch includes 187.5 kg of hydrogen, of which 125 kg is in compounds of various hydrocarbons, and 62.5 kg is in water. In this case, during the reduction of metals and non-metals, 375 kg of hydrogen is burned, that is, twice as much as the initial hydrogen. Therefore, it is necessary to add a mass of 187.5 kg of hydrogen to the initial batch, which requires heating.

В общем, к исходной массе шихты равной 3628,5 кг, за период восстановления добавляется 1500 кг кислорода, 750 кг углерода и 187,5 кг водорода, то есть масса 2437,5 кг. Следовательно, за период восстановления металлов и неметаллов, нагревается общая масса вещества равная 6066 кг. Дополнительный расход энергии для нагрева вещества массой 2437,5 кг составляет: 2437,5 кг · 0,34 кВт⋅ч = 829 кВт⋅ч.In general, to the initial mass of the batch equal to 3628.5 kg, during the reduction period 1500 kg of oxygen, 750 kg of carbon and 187.5 kg of hydrogen are added, i.e. the mass is 2437.5 kg. Consequently, during the reduction period of metals and non-metals, the total mass of the substance equal to 6066 kg is heated. The additional energy consumption for heating the substance with the mass of 2437.5 kg is: 2437.5 kg · 0.34 kW⋅h = 829 kW⋅h.

Общий теоретический выигрыш в энергии на РУВЭ составляет 5701 кВт⋅ч, при этом в общей массе нагреваемого вещества, масса 500 кг метана соотносится как 1:11. Это соотношение меньше по сравнению с соотношением массы метана сжигаемого в кислороде воздуха на ТЭС, где оно равно 1:20. На данный момент времени, при сжигании 500 кг метана в кислороде воздуха на обычных ТЭС, вырабатывается 6950 кВт⋅ч тепловой энергии. При КПД ТЭС примерно в 30 %, на полезную работу затрачивается 2085 кВт⋅ч. Следовательно, на РУВЭ, по предварительным расчётам, будет вырабатываться в два с лишним раза больше энергии. Данные расчёты приведены без учёта работы специализированных катализаторов, позволяющих значительно снизить энергозатраты на диссоциацию углекислого газа. The total theoretical gain in energy at the RUVE is 5701 kW⋅h, while in the total mass of the heated substance, the mass of 500 kg of methane is related as 1:11. This ratio is less compared to the mass ratio of methane burned in atmospheric oxygen at a thermal power plant, where it is 1:20. At the present time, when burning 500 kg of methane in atmospheric oxygen at conventional thermal power plants, 6950 kW⋅h of thermal energy is generated. With the efficiency of a thermal power plant of approximately 30%, 2085 kW⋅h are spent on useful work. Therefore, at the RUVE, according to preliminary calculations, more than twice as much energy will be generated. These calculations are given without taking into account the work of specialized catalysts, which make it possible to significantly reduce energy costs for the dissociation of carbon dioxide.

[50] При нахождении в составе шихты катализаторов, где энергия диссоциации углекислого газа в расплавах металлов составляет всего 0,23 кВт⋅ч/кг, затраты энергии на полную диссоциацию 2750 кг образуемого углекислого газа на РУВЭ составят всего 2750 кг · 0,23 кВт⋅ч = 633 кВт⋅ч, вместо расчётных 5115 кВт⋅ч. Следовательно, теоретический выигрыш в энергии вырабатываемой на РУВЭ составит 8874 кВт⋅ч. По сравнению с ТЭС на РУВЭ, возможно, производить в четыре раза больше энергии. Учитывая, что вырабатываемая энергия от ТЭС до потребителя идёт с потерями, которая тратится для производства тех же металлов и неметаллов, где во время этих процессов, так же идут потери энергии, то итоговый выигрыш в производстве энергии на РУВЭ, может быть пятикратным и более. Вся произведённая энергия на РУВЭ, при переводе её в энергоноситель, которым является метанол, но может быть так же аммиак, синтетическая нефть и другие химические соединения, будет храниться неограниченное время и доставляться до потребителя с минимальными потерями энергии. [50] When present in the composition of the catalyst charge, where the dissociation energy of carbon dioxide in metal melts is only 0.23 kW⋅h/kg, the energy costs for the complete dissociation of 2750 kg of formed carbon dioxide at the RUVE will be only 2750 kg · 0.23 kW⋅h = 633 kW⋅h, instead of the calculated 5115 kW⋅h. Consequently, the theoretical gain in energy generated at the RUVE will be 8874 kW⋅h. Compared to a TPP, it is possible to produce four times more energy at the RUVE. Considering that the generated energy from the TPP to the consumer comes with losses, which is spent for the production of the same metals and non-metals, where energy losses also occur during these processes, the final gain in energy production at the RUVE can be fivefold or more. All energy produced at the RUVE, when converted into an energy carrier, which is methanol, but can also be ammonia, synthetic oil and other chemical compounds, will be stored indefinitely and delivered to the consumer with minimal energy losses.

Работу РУВЭ с возможностью переработки подобного объёма руды, целесообразно рассмотреть без использования углеводородов, как наиболее ценного и труднодоступного сырья. Из рабочей схемы РУВЭ следует, что в ходе реакций будет накапливаться значительный объём углерода, который возможно использовать повторно для восстановления следующей партии руды. При этом необходимо чтобы на выходе отсутствовали газовые выбросы угарного и углекислого газов, что достаточно сложно сделать при отсутствии углеводородов, но возможно за счёт выброса в атмосферу излишней массы кислорода, входящего в исходный состав шихты. Для реализации этой схемы из состава шихты устраняется масса водорода входящего в соединения углеводородов и заменяется массой водорода входящего в состав воды, при этом общая масса шихты увеличивается на 1000 кг. В данном случае в состав шихты будет входить 750 кг углерода, 233,5 кг неметаллов, 957,5 кг металлов, 1000 кг кислорода находящегося в составе руды и 1687,5 кг воды, где вся масса шихты составит 4628,5 кг. На выходе будет образовано то же самое количество воды, а так же металлов, неметаллов и углерода. В ходе реакции из состава руды будет получен газообразный кислород массой 1000 кг, который будет поставляться на Рынок или будет сброшен в атмосферу, а так же может пойти на сжигание углерода по обычной схеме. It is advisable to consider the operation of the RUVE with the possibility of processing such a volume of ore without the use of hydrocarbons, as the most valuable and hard-to-reach raw materials. It follows from the working scheme of the RUVE that during the reactions a significant volume of carbon will accumulate, which can be reused to restore the next batch of ore. At the same time, it is necessary that there are no gas emissions of carbon monoxide and carbon dioxide at the outlet, which is quite difficult to do in the absence of hydrocarbons, but is possible due to the release into the atmosphere of excess oxygen included in the original composition of the charge. To implement this scheme, the mass of hydrogen included in hydrocarbon compounds is removed from the charge and replaced by the mass of hydrogen included in water, while the total mass of the charge increases by 1000 kg. In this case, the charge will include 750 kg of carbon, 233.5 kg of non-metals, 957.5 kg of metals, 1000 kg of oxygen contained in the ore and 1687.5 kg of water, where the total charge mass will be 4628.5 kg. The same amount of water, as well as metals, non-metals and carbon, will be formed at the output. During the reaction, gaseous oxygen weighing 1000 kg will be obtained from the ore, which will be supplied to the Market or discharged into the atmosphere, and can also be used to burn carbon in the usual way.

Общий баланс потребления – выделения энергии, протекаемой на РУВЭ, где в качестве исходного восстановителя в шихте используется углерод, показан в Таблице 3 (Фиг.11). The overall balance of energy consumption and release occurring at the RUVE, where carbon is used as the initial reducing agent in the charge, is shown in Table 3 (Fig. 11) .

Использование угля на РУВЭ, вместо углеводородов снижает выход энергии в 2,7 раза. Сжигание на ТЭС 750 кг углерода в кислороде воздуха по реакции, происходит с выделением энергии 9,17 кВт⋅ч/кг C, в итоге производя 750 кг · 9,17 кВт⋅ч/кг = 6878 кВт⋅ч энергии. В результате реакции так же производится 2750 кг углекислого газа на полную диссоциацию которого, при расходе энергии 1,86 кВт⋅ч/кг, будет затрачено 2750 кг · 1,86 кВт⋅ч/кг = 5115 кВт⋅ч энергии. Следовательно, теоретический остаток энергии составит 1763 кВт⋅ч. При сжигании угля на ТЭС, вместе с кислородом в топку поступает азот и другие газы, поэтому 750 кг угля реагируют и нагревают, примерно 10000 кг воздуха. На единицу массы углерода приходится 13,3 единиц масс воздуха, то есть 1:13,3. В РУВЭ, за период восстановления металлов нагревается 8066 кг вещества, где соотношение углерода к остальному веществу шихты составляет 1:9,8. Поэтому, при данном соотношении на РУВЭ используется меньшее количества вещества на единицу топлива, что повышает КПД его использования. The use of coal at the RUVE, instead of hydrocarbons, reduces the energy output by 2.7 times. The combustion of 750 kg of carbon in atmospheric oxygen at the TPP according to the reaction , occurs with the release of energy of 9.17 kW⋅h/kg C, ultimately producing 750 kg · 9.17 kW⋅h/kg = 6878 kW⋅h of energy. As a result of the reaction, 2750 kg of carbon dioxide is also produced, for the complete dissociation of which, with an energy consumption of 1.86 kW⋅h/kg, 2750 kg · 1.86 kW⋅h/kg = 5115 kW⋅h of energy will be spent. Therefore, the theoretical energy remainder will be 1763 kW⋅h. When burning coal at a thermal power plant, nitrogen and other gases enter the furnace along with oxygen, so 750 kg of coal react and heat approximately 10,000 kg of air. There are 13.3 air mass units per unit of carbon mass, i.e. 1:13.3. In the RUVE, during the period of metal reduction, 8066 kg of the substance is heated, where the ratio of carbon to the rest of the charge substance is 1:9.8. Therefore, with this ratio, a smaller amount of substance is used per unit of fuel at the RUVE, which increases the efficiency of its use.

Ценность данного расчёта для практического применения заключается в том, что углерод в ходе преобразования, выходит из реакций в твёрдом виде и может повторно использоваться для восстановления новой партии руды. Таким образом, исчезает необходимость в использовании углеводородного топлива. Следовательно, при использовании РУВЭ, согласно данным расчётам, для выработки единицы объема энергии производимой на ТЭС потребуется в несколько раз меньше топлива или традиционное топливо может быть полностью заменено углеродом извлекаемым из углекислого газа. The value of this calculation for practical application is that carbon during the conversion comes out of the reactions in solid form and can be reused to restore a new batch of ore. Thus, the need to use hydrocarbon fuel disappears. Consequently, when using RUVE, according to these calculations, several times less fuel will be required to generate a unit of energy produced at a thermal power plant, or traditional fuel can be completely replaced by carbon extracted from carbon dioxide.

[50] В случае использования катализаторов, которые могут оказаться в расплаве шихты на РУВЭ по аналогии с Ga-Ag, где полная диссоциация углекислого газа протекает со значительно меньшими энергозатратами, выигрыш в полезной энергии так же значительно увеличивается. Учитывая, что электролиз и облучение молекулы углекислого газа элементарными частицами плазмы, так же будут способствовать энергоэффективному распаду этой молекулы, можно утверждать о получении дополнительной энергии. Следовательно, в дальнейшем для выработки энергии будут применяться РУВЭ вместо сегодняшних ТЭС. [50] In the case of using catalysts that can be found in the melt of the charge at the RUVE, similar to Ga-Ag, where the complete dissociation of carbon dioxide occurs with significantly lower energy costs, the gain in useful energy also increases significantly. Considering that electrolysis and irradiation of the carbon dioxide molecule with elementary plasma particles will also contribute to the energy-efficient disintegration of this molecule, it can be argued that additional energy will be obtained. Consequently, in the future, RUVE will be used to generate energy instead of today's thermal power plants.

Особенно эффективно заменять ТЭС, работающую на угле. В этом случае помимо дополнительной выработки энергии, из угля будет производиться энергоноситель, металлы, неметаллы и в большом количестве технический углерод, который возможно использовать для строительства, электроники и повторного использования на электростанциях. Применение РУВЭ может оказать влияние на развитие нефтеперерабатывающих заводов. It is especially effective to replace thermal power plants operating on coal. In this case, in addition to additional energy production, coal will produce energy carriers, metals, non-metals and a large amount of technical carbon, which can be used for construction, electronics and reuse at power plants. The use of RUVE can influence the development of oil refineries.

На РУВЭ в зоне горения плазмы образуется расплав, формируя вокруг себя зону предварительного нагрева вещества шихты, где максимальный нагрев шихты может достигать более 2000 oC. Как известно на НПЗ основные реакции по преобразованию углеводородов протекают при температуре нагрева не превышающей 560 oC, во избежание выхода из строя специализированных катализаторов. В предлагаемом плазменном процессе на РУВЭ, катализаторами служат химические элементы, находящиеся в составе шихты. Во время плавления шихта постоянно обновляется, а следовательно обновляются и катализаторы поэтому реакции по преобразованию углеводородов находящихся в шихте будут протекать при температурах выше 560 oC, вплоть до температуры 2000 oC и более. По этой причине, любые тяжелые соединения углеводородов и упорные руды, под действием высокой температуры, в присутствие катализаторов будут распадаться более эффективно, до более легких соединений. Из углеводородов в основном будет производиться метан, а из руды будут восстанавливаться металлы с образованием угарного и углекислого газа. Вместе с выделяемыми газами из состава шихты будет выделяться вода в виде пара, образуя рабочую газовую смесь из которой путём паровой конверсии в присутствии катализаторов шихты образуется синтез-газ. At the RUVE, a melt is formed in the plasma combustion zone, forming a zone of preliminary heating of the charge substance around itself, where the maximum heating of the charge can reach more than 2000 o C. As is known, at the oil refinery, the main reactions of hydrocarbon conversion occur at a heating temperature not exceeding 560 o C, in order to avoid failure of specialized catalysts. In the proposed plasma process at the RUVE, the catalysts are chemical elements found in the charge. During melting, the charge is constantly renewed, and therefore the catalysts are also renewed, therefore, the reactions of hydrocarbon conversion found in the charge will occur at temperatures above 560 o C, up to a temperature of 2000 o C and more. For this reason, any heavy hydrocarbon compounds and refractory ores, under the influence of high temperature, in the presence of catalysts will decompose more effectively, to lighter compounds. Methane will mainly be produced from hydrocarbons, and metals will be reduced from ore with the formation of carbon monoxide and carbon dioxide. Along with the gases released from the batch, water will be released in the form of steam, forming a working gas mixture from which synthesis gas is formed by steam conversion in the presence of batch catalysts.

Для извлечения синтез-газа в металлургической части установки, необходимо определенное устройство, изображённое на фиг. 12, где плазмотрон 1 являясь анодом, создаёт плазму 2 и погружается в расплав 3, который является катодом, за счет того, что к тиглю 4 удерживающему расплав подключён “минус” от источника питания. Ванна расплава окружена гарнисажем 5, являющимся объёмом в котором протекают предварительные реакции восстановления, то есть гарнисаж работает предварительной зоной нагрева. Гарнисаж пополняется веществом шихты 6, поступающей по центральной шахте 7, которая размещается внутри внешней шахты 8, между шахтами образуется кольцевое пространство 9, через которое выходят различные газы. При подходе шихты к ванне расплава, идёт её прогрев с образованием предварительной зоны нагрева, где сложные соединения распадаются на более простые с выделением газов. В центральной шахте 7 имеются отверстия, через которые выходят различные газы и выходит поток синтез-газа 10, образованный в ходе каталитической паровой конверсии метана и углерода, который по кольцевому пространству 9 уходит на сепарацию от примесей и далее на синтез в аппарат метанола. Вокруг плазмотрона 1, работающего анодом, формируется зона выделения газов, где в газовой смеси присутствует в основном кислород, образуемый в результате распада соединений расплава руды и углекислого газа. Образуемый газово-кислородный поток 11, поднимаясь откачивается через верхний патрубок 12. Тигель 4, являясь катодом по своей границе с ванной расплава в ходе реакций и электролиза образует газово-водородный поток 13, который поднимаясь, захватывается отбойником 14, отделяющим его от газово-кислородного потока 11, который откачивается через нижний патрубок 15. Произведенные потоки различных газов, идут на разделение в сепараторах и далее произведённый водород и угарный газ идут на синтез метанола. Далее, водород снова выделяется во время паровой конверсии метанола и поступает на сжигание в камеру сгорания, куда так же поступает кислород после отделения от других газов в сепараторе. To extract synthesis gas in the metallurgical part of the plant, a certain device is required, shown in Fig. 12 , where the plasma torch 1, being the anode, creates plasma 2 and is immersed in the melt 3, which is the cathode, due to the fact that the crucible 4 holding the melt is connected to the "minus" from the power source. The melt bath is surrounded by a skull 5, which is a volume in which preliminary reduction reactions occur, i.e. the skull works as a preliminary heating zone. The skull is replenished with the substance of the charge 6, entering through the central shaft 7, which is located inside the outer shaft 8, an annular space 9 is formed between the shafts, through which various gases exit. When the charge approaches the melt bath, it is heated with the formation of a preliminary heating zone, where complex compounds disintegrate into simpler ones with the release of gases. In the central shaft 7 there are openings through which various gases exit and a flow of synthesis gas 10 exits, formed during the catalytic steam conversion of methane and carbon, which goes through the annular space 9 for separation from impurities and then for synthesis in the methanol apparatus. Around the plasma torch 1, operating with an anode, a gas emission zone is formed, where the gas mixture mainly contains oxygen, formed as a result of the decomposition of the compounds of the ore melt and carbon dioxide. The formed gas-oxygen flow 11, rising, is pumped out through the upper branch pipe 12. The crucible 4, being a cathode along its boundary with the melt bath during reactions and electrolysis, forms a gas-hydrogen flow 13, which, rising, is captured by the baffle 14, separating it from the gas-oxygen flow 11, which is pumped out through the lower branch pipe 15. The produced flows of various gases go to separation in separators and then the produced hydrogen and carbon monoxide go to the synthesis of methanol. Then, hydrogen is again released during the steam reforming of methanol and goes to combustion in the combustion chamber, where oxygen also goes after separation from other gases in the separator.

Газово-кислородный и газово-водородный потоки в первую очередь освобождаются от более тугоплавких паров, различных металлов и неметаллов, а далее из потока газа извлекается кислород поступающий в накопитель из которого по мере необходимости направляется на сжигание водорода в камеру сгорания. Водород, извлекаемый из газовой смеси, идёт на производство метанола и далее хранится в этом соединении, до момента, когда он потребуется для сжигания.The gas-oxygen and gas-hydrogen flows are first freed from more refractory vapors, various metals and non-metals, and then oxygen is extracted from the gas flow and fed to the accumulator, from which it is sent to burn hydrogen in the combustion chamber as needed. Hydrogen extracted from the gas mixture is used to produce methanol and is then stored in this compound until it is needed for combustion.

Для обеспечения процесса дополнительным водородным топливом и кислородом, реагенты 16 содержащие водород, кислород и углерод, в составе более стойкой руды, углеводородов, воды, угарного и углекислого, и других газов, включая природный газ и метан, а так же твёрдых и жидких соединений повторно через трубопровод 17 поступают на преобразование в зону предварительного нагрева и в зону плавления. За счет возможности повторного вовлечения реагентов на повторную конвертацию, создаётся процесс аналогичный циклическому производству метанола в аппарате метанола или производству аммиака, где в ходе реакции образуется только часть продукта (метанола или аммиака), а не прореагировавшие реагенты, повторно возвращаются на синтез. В случае использования РУВЭ, это могут быть реагенты, состоящие из сложных по своему строению углеводородов, таких как мазут, парафин, тяжелая нефть, а так же газообразные соединения пиролизного и природного газа, углекислый и угарный газ, пары воды или стойкие соединения руды. Возможность повторного вовлечения не достаточно распавшихся реагентов и реагентов в виде воды и углекислого газа, которые уже прошли реакции образования метанола и сжигания, образовав воду, позволяет создавать из тех же химических элементов повторно водородное топливо и кислород для его сжигания. За счёт этого создаётся энергоэффективная схема ускоренной циркуляции реагентов состоящих из водорода, кислорода и углерода, которые за небольшое время в небольшом пространстве, быстро преобразуются в топливо и окислитель, без значительных потерь энергии рассеиваемой в пространство. Множество циклов по преобразованию и сжиганию топлива, происходит за один период восстановления определенного объёма металлов. Это позволяет в случае не хватки энергии на восстановление определенного вида металла, увеличить количество циклов преобразования и сжигания топлива. To provide the process with additional hydrogen fuel and oxygen, reagents 16 containing hydrogen, oxygen and carbon, in the composition of more stable ore, hydrocarbons, water, carbon monoxide and carbon dioxide, and other gases, including natural gas and methane, as well as solid and liquid compounds, are repeatedly fed through pipeline 17 for conversion to the preheating zone and to the melting zone. Due to the possibility of repeated involvement of reagents in repeated conversion, a process is created similar to the cyclic production of methanol in a methanol apparatus or ammonia production, where only part of the product (methanol or ammonia) is formed during the reaction, and the unreacted reagents are returned again for synthesis. In case of using RUVE, these can be reagents consisting of hydrocarbons with complex structure, such as fuel oil, paraffin, heavy oil, as well as gaseous compounds of pyrolysis and natural gas, carbon dioxide and carbon monoxide, water vapor or stable ore compounds. The possibility of re-engaging insufficiently decomposed reagents and reactants in the form of water and carbon dioxide, which have already undergone reactions of methanol formation and combustion, having formed water, allows to create hydrogen fuel and oxygen for its combustion from the same chemical elements again. Due to this, an energy-efficient scheme of accelerated circulation of reagents consisting of hydrogen, oxygen and carbon is created, which in a short time in a small space, are quickly converted into fuel and oxidizer, without significant losses of energy dissipated in space. Many cycles of fuel conversion and combustion occur during one period of restoration of a certain volume of metals. This allows, in case of insufficient energy for restoration of a certain type of metal, to increase the number of cycles of fuel conversion and combustion.

На РУВЭ для восстановления металлов, находящихся в составе шихты (фиг. 12), вновь образованный при плавлении углекислый газ подаётся через трубопровод 17, где он вместе с реагентами 16, поступает в предварительную зону нагрева 18 и взаимодействуя с углеродом шихты превращается в угарный газ. Произведённый угарный газ, взаимодействуя с оксидами, восстанавливает металлы и образует снова углекислый газ, который проходя через ванну расплава металлов диссоциирует на углерод и кислород с наименьшими энергозатратами. Поэтому на РУВЭ создаётся схема извлечения водорода с наименьшими энергозатратами и диссоциацией углекислого газа, так же с наименьшими энергозатратами, что позволяет высвобождать максимально возможную энергию за счёт сжигания водорода в камере сгорания и использовать её по максимуму для совершения полезной работы. At the RUVE, for the reduction of metals contained in the charge ( Fig. 12 ), the newly formed carbon dioxide gas during melting is fed through the pipeline 17, where it, together with the reagents 16, enters the preliminary heating zone 18 and, interacting with the carbon of the charge, turns into carbon monoxide. The produced carbon monoxide, interacting with the oxides, reduces the metals and again forms carbon dioxide gas, which, passing through the bath of molten metals, dissociates into carbon and oxygen with the least energy consumption. Therefore, at the RUVE, a scheme for the extraction of hydrogen with the least energy consumption and the dissociation of carbon dioxide, also with the least energy consumption, is created, which allows the release of the maximum possible energy due to the combustion of hydrogen in the combustion chamber and its use to the maximum for the performance of useful work.

Энергоэффективность переработки шихты на РУВЭ, в конечном счёте зависит от эффективности работы катализаторов, которые в процесс могут подаваться специализированно в необходимом объёме, так же через трубопровод 17 в зону предварительного нагрева. В ходе проведения реакций, с меньшими или большими энергозатратами, будет установлена необходимая норма вводимых катализаторов, которая позволит достигать наилучших показателей в энергоэффективности. The energy efficiency of batch processing at the RUVE ultimately depends on the efficiency of the catalysts, which can be fed into the process in a specialized manner in the required volume, as well as through pipeline 17 into the preheating zone. During reactions, with lower or higher energy costs, the required rate of catalysts introduced will be established, which will allow achieving the best indicators in energy efficiency.

На фиг. 12 показано, что в зоне нагрева и плавления шихты на отдельных участках образуется различная по составу газовая смесь, которую как минимум в три потока необходимо отводить на очистку и преобразование для извлечения различных химических компонентов. Это происходит и в случае когда плазмотрон, нагревает шихту находясь над её поверхность, где он не работает в качестве электролизёра. При этом углекислый газ, проходя через анод плазмотрона нагревается и сталкиваясь с нагреваемым веществом шихты, вступая с ним во взаимодействие с участием катализаторов, начинает распадаться на углерод и кислород или на угарный газ и кислород. В любом случае при прохождении углекислого газа через плазму, образуется газо-кислородный поток, только с большим или меньшим содержанием кислорода, который далее необходимо извлекать для накопления и сжигания водорода. Fig. 12 shows that in the heating and melting zone of the charge, a gas mixture of different composition is formed in individual sections, which must be diverted into at least three streams for purification and conversion to extract various chemical components. This also occurs when the plasma torch heats the charge while being above its surface, where it does not work as an electrolyzer. In this case, carbon dioxide, passing through the anode of the plasma torch, is heated and colliding with the heated substance of the charge, interacting with it with the participation of catalysts, begins to decompose into carbon and oxygen or carbon monoxide and oxygen. In any case, when carbon dioxide passes through the plasma, a gas-oxygen flow is formed, only with a greater or lesser oxygen content, which must then be extracted for the accumulation and combustion of hydrogen.

Таким образом, во время плавления шихты, формируется три различных по химическому составу газовых потока, в которых присутствуют летучие примеси металлов и неметаллов, находящиеся в шихте, а так же формируется жидкофазный остаток в виде четвертого потока расплава 19, сливаемого через патрубок 20 во вращающуюся турбину для его разделения по плотностям. Thus, during the melting of the charge, three gas flows of different chemical composition are formed, in which volatile impurities of metals and non-metals present in the charge are present, and a liquid-phase residue is also formed in the form of a fourth melt flow 19, drained through a branch pipe 20 into a rotating turbine for its separation by density.

Данная схема показывает, что на РУВЭ при вовлечении в реакцию углеводородов, где водорода находится один кг в ходе реакции паровой конверсии с одновременной паровой конверсией углерода, производится синтез газ из которого синтезируется метанол, где водорода образуется два кг. Одновременно в ходе плавления шихты пополняется объём углерода за счёт диссоциации углекислого газа, работающего плазмообразующим газом. Углекислый газ передаёт основное тепло через поток плазмы веществу шихты. В этом процессе одновременно идёт образование воды, за счет реакций восстановления водородом оксидов металлов и неметаллов, а так же за счет сжигания водорода на турбине. Вновь образованная вода, вступая в реакцию с углеродом, производит водород и угарный газ. В ходе протекающих одновременно реакций паровой конверсии метана и углерода во время нагрева и плавления шихты, производится объём синтез-газа, где на один кг водорода находящегося в составе углеводородов исходной шихты, находится уже два кг водорода. Поэтому, на один кг водорода входящего в исходный состав углеводородов, синтезируется 16 кг метанола, в составе которого находится 2 кг водорода. Для извлечения на сжигание водорода входящего в состав метанола требуется для паровой конверсии добавить 9 кг воды, что позволяет дополнительно увеличить массу извлекаемого водорода до 3 кг с образованием 22 кг углекислого газа, который направляется на плазмообразование и нагрев шихты. This diagram shows that at the RUVE, when hydrocarbons are involved in the reaction, where one kg of hydrogen is present during the reaction of steam reforming with simultaneous steam reforming of carbon, synthesis gas is produced from which methanol is synthesized, where two kg of hydrogen are formed. At the same time, during the melting of the charge, the volume of carbon is replenished due to the dissociation of carbon dioxide, which works as a plasma-forming gas. Carbon dioxide transfers the main heat through the plasma flow to the charge substance. In this process, water is simultaneously formed due to the reactions of reduction of metal and non-metal oxides by hydrogen, as well as due to the combustion of hydrogen in the turbine. The newly formed water, entering into a reaction with carbon, produces hydrogen and carbon monoxide. During the simultaneous reactions of steam reforming of methane and carbon during the heating and melting of the charge, a volume of synthesis gas is produced, where for one kg of hydrogen in the hydrocarbons of the original charge, there are already two kg of hydrogen. Therefore, for one kg of hydrogen included in the initial composition of hydrocarbons, 16 kg of methanol is synthesized, which contains 2 kg of hydrogen. To extract the hydrogen included in the methanol for combustion, it is necessary to add 9 kg of water for steam conversion, which allows an additional increase in the mass of hydrogen extracted to 3 kg with the formation of 22 kg of carbon dioxide, which is sent to plasma formation and heating of the charge.

Общая схема реакций, протекающих параллельно друг другу в процессе производства водорода, показана цепочкой реакций протекающих параллельно на различных производственных участках РУВЭ:The general scheme of reactions occurring in parallel to each other in the process of hydrogen production is shown by the chain of reactions occurring in parallel at various production sites of the RUVE:

При подборе соотношения объёмов различных веществ для шихты, на первом этапе предполагалось, что в её состав помимо руды и воды, будут входить традиционные углеводороды в качестве которых используется уголь, нефть и газ. When selecting the ratio of volumes of various substances for the charge, at the first stage it was assumed that in addition to ore and water, its composition would include traditional hydrocarbons, such as coal, oil and gas.

Для расчёта состава исходной шихты была использована смесь углеводородов, куда входит уголь, нефть и газ сжигаемых сегодня на мировых ТЭС в определенном соотношении. To calculate the composition of the initial charge, a mixture of hydrocarbons was used, which includes coal, oil and gas burned today at the world's thermal power plants in a certain ratio.

По мере развития направления стало ясно, что для работы РУВЭ подходят любые виды углеводородного сырья, включая не только традиционные используемые на ТЭС, а так же торф, горючий сланец, нефтеносные пески, парафин, дрова, солома, бытовые отходы и углеводороды, рассеянные в объёме руды. Помимо углеводородов рассеянных в руде, при работе РУВЭ необходимо учитывать водород и углерод, входящие в состав руды, которые не связанны в соединения углеводородов, так как по массе в литосфере их примерно на порядок больше, чем углеводородов. As the direction developed, it became clear that any types of hydrocarbon raw materials are suitable for the operation of the RUVE, including not only traditional ones used at thermal power plants, but also peat, combustible shale, oil sands, paraffin, firewood, straw, household waste and hydrocarbons dispersed in the volume of ore. In addition to hydrocarbons dispersed in the ore, when operating the RUVE, it is necessary to take into account the hydrogen and carbon included in the ore, which are not bound in hydrocarbon compounds, since their mass in the lithosphere is approximately an order of magnitude greater than hydrocarbons.

[41] Например, принимая в качестве руды техногенные осадочные породы, где водорода находится 1,5 %, а углерода 10 %, необходимо определить массу традиционных и нетрадиционных углеводородов, которые необходимо замешивать в шихту. Следовательно, на тонну руды, водорода придётся 15 кг, а углерода 100 кг. Таким образом, углеводородов в состав шихты необходимо добавлять, примерно на четверть меньше. Следовательно, применение РУВЭ, позволит не только уменьшить количество традиционных видов топлива для энергетики, но и уменьшит количество нетрадиционных видов топлива, заменяя его топливом в виде водорода, содержащегося в руде. Это в свою очередь позволит изменить схему добычи и перераспределения по миру современного топлива. [41] For example, taking technogenic sedimentary rocks as ore, where hydrogen is 1.5% and carbon 10%, it is necessary to determine the mass of traditional and non-traditional hydrocarbons that need to be mixed into the batch. Consequently, per ton of ore, there will be 15 kg of hydrogen and 100 kg of carbon. Thus, it is necessary to add approximately a quarter less hydrocarbons to the batch. Consequently, the use of RUVE will not only reduce the amount of traditional fuels for energy, but will also reduce the amount of non-traditional fuels, replacing them with fuel in the form of hydrogen contained in the ore. This in turn will change the scheme of extraction and redistribution of modern fuel around the world.

Для запуска процесса и работы РУВЭ, необходимо подбирать соотношение реагентов в шихте в определенной пропорции, где в исходной шихте должно находиться определенное количество кислорода. По отношению к кислороду в соответствии с его атомной массой, водорода в шихте должно находиться в восемь раз меньше для того, чтобы на выходе образовалась молекула воды. Две трети от массы водорода должны находиться в соединениях углеводородов, а одна треть в исходной воде, где в ходе завершения процесса, объём исходной воды будет увеличен в три раза. Объём вновь образующейся воды в ходе процесса постоянно задействован в реакциях создающих различные соединения. Количество углерода, входящего в состав шихты, примерно, по массе на порядок больше относительно водорода. To start the process and operate the RUVE, it is necessary to select the ratio of reagents in the batch in a certain proportion, where a certain amount of oxygen should be in the initial batch. In relation to oxygen in accordance with its atomic mass, there should be eight times less hydrogen in the batch so that a water molecule is formed at the outlet. Two-thirds of the hydrogen mass should be in hydrocarbon compounds, and one-third in the initial water, where during the completion of the process, the volume of the initial water will be increased threefold. The volume of newly formed water during the process is constantly involved in reactions creating various compounds. The amount of carbon included in the batch is approximately an order of magnitude greater by mass relative to hydrogen.

При освоении новой технологии переработки шихты на рудоуглеводородном энергоблоке открывается возможность, вовлечения в процесс любых видов соединений углеводородов, которые ранее не были задействованы в промышленности. Производство энергии на РУВЭ протекает с полным устранением газовых вредных выбросов в атмосферу. При использовании РУВЭ нетрадиционные топлива переходят в разряд стратегического топливного сырья и становятся наравне с промышленными углеводородами, такими как высококачественные угли, природный газ и нефть. За счёт вовлечения в производство и переработки некондиционного углеводородного сырья, к которому относится битум, парафин, торф, пиролизный газ, горючий сланец, древесные отходы, чернозем, включая бытовые отходы, в стране могут остаться нетронутыми разведанные запасы руды, нефти и газа. When mastering a new technology for processing the charge at an ore-hydrocarbon power unit, it becomes possible to involve in the process any types of hydrocarbon compounds that have not previously been used in industry. Energy production at RUHE occurs with the complete elimination of harmful gas emissions into the atmosphere. When using RUHE, non-traditional fuels become strategic fuel raw materials and become on par with industrial hydrocarbons, such as high-quality coal, natural gas and oil. Due to the involvement in the production and processing of substandard hydrocarbon raw materials, which include bitumen, paraffin, peat, pyrolysis gas, combustible shale, wood waste, black soil, including household waste, the country's explored reserves of ore, oil and gas may remain untouched.

Разработанный энергоблок, позволяет расширить возможности по извлечению из более широкого спектра сырья, водородного топлива. Водород при этом, возможно извлекать, как из различных углеводородов, так и из состава минералов руды. В состав минералов водород встраивается в виде ионов OH-1, H2O и H3O+1, образуя с другими химическими элементами кристаллическую решетку. [19] Особенно много водорода содержится в типичных “водных” минералах и осадочных глинистых породах. Распределение водорода в земной коре, сосредоточено в основном в гидросфере, при этом литосфера содержит водорода только в шесть раз меньше, где в осадочных породах водорода содержится почти половина от его содержания в литосфере, где осадочных пород около 10 %. Учитывая, что основной объём водорода входит в состав минералов и только 10 % его объёма в минералах связано с углеродом в органические соединения (углеводороды), то при использовании РУВЭ, для энергетической отрасли открываются большие перспективы по возможности извлечения топлива в виде водорода входящего в состав минералов руды. На сегодня топливная энергетика, для сжигания в основном использует традиционное углеводородное топливо, в виде газа, нефти и угля, не рассматривая руду в качестве источника топлива. Таким образом, появляется возможность заменить часть обычного традиционного топлива из углеводородов на водородное топливо, находящееся в руде. При использовании РУВЭ, водород, который извлекается из состава руды во время плавления минералов, будет замещать часть объёма водорода, который не потребуется вовлекать в шихту с углеводородами, следовательно, их количество в шихте будет уменьшаться. The developed power unit allows expanding the possibilities for extraction from a wider range of raw materials, hydrogen fuel. Hydrogen can be extracted both from various hydrocarbons and from the composition of ore minerals. Hydrogen is incorporated into the composition of minerals in the form of OH ions-1, H2O and H3O+1, forming a crystal lattice with other chemical elements.[19] Hydrogen is especially abundant in typical “water” minerals and sedimentary clay rocks. Hydrogen distribution in the earth’s crust is concentrated mainly in the hydrosphere, while the lithosphere contains only six times less hydrogen, where sedimentary rocks contain almost half of its content in the lithosphere, where sedimentary rocks are about 10%. Considering that the main volume of hydrogen is part of minerals and only 10% of its volume in minerals is associated with carbon in organic compounds (hydrocarbons), then when using RUHE, great prospects open up for the energy industry for the possibility of extracting fuel in the form of hydrogen included in the composition of ore minerals. Today, fuel energy mainly uses traditional hydrocarbon fuel for combustion, in the form of gas, oil and coal, without considering ore as a fuel source. Thus, it becomes possible to replace part of the usual traditional fuel from hydrocarbons with hydrogen fuel found in ore. When using RUVE, the hydrogen that is extracted from the ore during the smelting of minerals will replace part of the volume of hydrogen that does not need to be included in the hydrocarbon charge, therefore, their quantity in the charge will decrease.

Органических углеводородов, образующих все известные месторождения угля, нефти и газа Земли, по своей массе в тысячу раз меньше, чем углеводородов, рассеянных в осадочных породах. Следовательно, разработанный углеводородный энергоблок позволяет при плавлении шихты, куда входит осадочная порода, извлекать из её состава рассеянные углеводороды, которых по запасам в тысячу раз больше, чем углеводородов находящихся во всех месторождениях. С учётом того, что водорода не связанного с углеродом входящего в состав минералов литосферы в десять раз больше, чем его находится во всех углеводородных органических соединениях, эффективность использования РУВЭ становится ещё больше, так как это позволяет использовать водородное топливо, извлекаемое из породы, где его в десять раз больше, чем в традиционных углеводородах. Поэтому, если общих запасов водорода содержащегося в минералах в десять тысяч раз больше, чем в месторождениях традиционных углеводородов, то эти минералы следует рассматривать, как источник топлива. Таким образом, наладив извлечение водорода из минералов с помощью РУВЭ, открывается перспектива неограниченного по объёмам доступа к топливу, которым служит водород. Соответственно при организации нового предлагаемого производства, открывается перспектива неограниченного извлечения водорода из минерального сырья.Organic hydrocarbons, which form all known deposits of coal, oil and gas on Earth, are a thousand times less in mass than hydrocarbons dispersed in sedimentary rocks. Consequently, the developed hydrocarbon power unit allows, when melting the charge, which includes sedimentary rock, to extract from its composition dispersed hydrocarbons, the reserves of which are a thousand times greater than the hydrocarbons found in all deposits. Considering that hydrogen not bound with carbon, which is part of the minerals of the lithosphere, is ten times greater than it is found in all hydrocarbon organic compounds, the efficiency of using the RUVE becomes even greater, since it allows using hydrogen fuel extracted from the rock, where it is ten times greater than in traditional hydrocarbons. Therefore, if the total reserves of hydrogen contained in minerals are ten thousand times greater than in deposits of traditional hydrocarbons, then these minerals should be considered as a source of fuel. Thus, having established the extraction of hydrogen from minerals using the RUVE, the prospect of unlimited access to fuel, which is hydrogen, opens up. Accordingly, when organizing the new proposed production, the prospect of unlimited extraction of hydrogen from mineral raw materials opens up.

РУВЭ принципиально отличается от работы обычных электростанций, а так же металлургических и химических производств. На РУВЭ основная энергия производится за счет сжигания водорода в кислороде, полученных в результате процесса разделения соединений на составляющие и образования новых соединений, то есть конвертирования вещества шихты. Процесс конвертирования вещества шихты, где смешано множество различных химических элементов, производится отдельно от процесса сжигания водорода, где в процессе взаимодействия присутствуют только два химических элемента – кислород и водород. Поэтому данная схема позволяет с наименьшими энергозатратами разделять реагенты на составляющие, а в зоне горения водорода производить максимально возможное количество тепловой энергии. Конвертирование смеси состоящей из множества химических элементов осуществляется за счёт дугового нагрева создающего плазму поддерживающей процесс деления реагентов шихты. Это позволяет в ограниченном небольшом объёме создавать высокую концентрацию тепловой энергии с образованием потока излучения в виде элементарных частиц, позволяя энергоэффективно разрывать межатомномолекулярные связи в различных соединениях вещества. Процесс деления соединений, образующих вещество шихты, ускоряется не только за счёт облучения, но и проведения электролиза в расплаве шихты, а так же этот процесс может ускоряться под действием различных катализаторов находящихся в шихте или вводимых специализированных катализаторов в необходимом объёме в зону нагрева и плавления шихты. На РУВЭ осуществляются параллельные, но разделённые процессы выработки энергии и разделения химических веществ из смеси химических соединений. The RUVE is fundamentally different from the operation of conventional power plants, as well as metallurgical and chemical industries. At the RUVE, the main energy is produced by burning hydrogen in oxygen, obtained as a result of the process of separating compounds into components and forming new compounds, that is, converting the charge substance. The process of converting the charge substance, where many different chemical elements are mixed, is carried out separately from the process of burning hydrogen, where only two chemical elements are present in the interaction process - oxygen and hydrogen. Therefore, this scheme allows for separating reagents into components with the lowest energy costs, and producing the maximum possible amount of thermal energy in the hydrogen combustion zone. Conversion of a mixture consisting of many chemical elements is carried out due to arc heating creating plasma supporting the process of dividing the charge reagents. This allows for creating a high concentration of thermal energy in a limited small volume with the formation of a radiation flow in the form of elementary particles, allowing for energy-efficient breaking of interatomic-molecular bonds in various compounds of the substance. The process of division of compounds forming the charge substance is accelerated not only by irradiation, but also by electrolysis in the charge melt, and this process can also be accelerated by the action of various catalysts located in the charge or specialized catalysts introduced in the required volume into the charge heating and melting zone. At the RUVE, parallel but separate processes of energy generation and separation of chemical substances from a mixture of chemical compounds are carried out.

Работа РУВЭ строится на том, что в одну точку пространства собирается различное по химическому составу вещество, где оно нагревается источником тепла в виде плазмы, независимым от химических реакций, которые протекают в веществе шихты. Это позволяет с наибольшей энергоэффективностью разделять смесь вещества на отдельные составляющие и химические элементы, производя водородное топливо и кислород, которые при сжигании производят наибольшее количество энергии, поддерживающей процесс деления реагентов шихты. Высокая температура нагрева, присутствие в разделяемой смеси катализаторов, создание разряжения, электролиза и облучения смеси разделяемого вещества потоком заряженных элементарных частиц плазмы, способствуют наиболее энергоэффективному делению вещества. The operation of the RUVE is based on the fact that a substance with different chemical compositions is collected at one point in space, where it is heated by a heat source in the form of plasma, independent of the chemical reactions that occur in the batch substance. This allows the mixture of substances to be separated into individual components and chemical elements with the greatest energy efficiency, producing hydrogen fuel and oxygen, which, when burned, produce the greatest amount of energy supporting the process of dividing the reagents of the batch. High heating temperatures, the presence of catalysts in the mixture being separated, the creation of a vacuum, electrolysis and irradiation of the mixture of the substance being separated by a flow of charged elementary plasma particles, contribute to the most energy-efficient division of the substance.

В результате этого процесса из начальной смеси вещества шихты с наименьшими энергозатратами извлекается максимально возможное количество топлива в виде водорода. Отделив от исходной смеси шихты водород и сжигая его в другой точке пространства РУВЭ, где в этом пространстве содержится только водород и кислород, будет произведено максимально возможное количество энергии. “Чистый” процесс сжигания позволяет производить наибольшее количество тепловой энергии, потому что в камере сгорания турбоустановки, присутствуют только два химических элемента, кислород и водород, где энергия не расходуется на побочные химические реакции с третьими химическими элементами. По этой причине в одной точке пространства РУВЭ концентрируется максимально возможное количество химических элементов, что позволяет их разделить под действием высокой температуры, облучения плазмой, катализа и электролиза на составляющие с минимальными энергозатратами, а в другой точке пространства концентрируется только, кислород и водород, за счет взаимодействия которых, без участия каких-либо третьих химических элементов, извлекается максимально возможное количество тепловой энергии. В процессе работы РУВЭ, образующийся углекислый газ служит технологическим сырьём в качестве плазмобразующегося газа и одновременно источником кислорода, используемого после распада углекислого газа для окисления водорода в камере сгорания турбины. Одновременно углекислый газ является источником углерода, активно участвующем в производственной схеме. Углерод служит связующим химическим элементом для удержания вокруг себя в соединении атомов водорода и кислорода, что позволяет создавать эффективный и технологичный энергоноситель метанол, который находится в жидкофазном состоянии. As a result of this process, the maximum possible amount of fuel in the form of hydrogen is extracted from the initial mixture of the charge substance with the lowest energy consumption. By separating hydrogen from the initial charge mixture and burning it in another point of the RCBE space, where this space contains only hydrogen and oxygen, the maximum possible amount of energy will be produced. The “clean” combustion process allows producing the greatest amount of thermal energy, because in the combustion chamber of the turbo plant, there are only two chemical elements, oxygen and hydrogen, where energy is not spent on side chemical reactions with third chemical elements. For this reason, in one point of the RCBE space, the maximum possible number of chemical elements is concentrated, which allows them to be separated under the action of high temperature, plasma irradiation, catalysis and electrolysis into components with minimal energy consumption, and in another point of space, only oxygen and hydrogen are concentrated, due to the interaction of which, without the participation of any third chemical elements, the maximum possible amount of thermal energy is extracted. During the operation of the RUVE, the resulting carbon dioxide serves as a technological raw material as a plasma-forming gas and at the same time as a source of oxygen used after the decomposition of carbon dioxide for the oxidation of hydrogen in the combustion chamber of the turbine. At the same time, carbon dioxide is a source of carbon, actively participating in the production scheme. Carbon serves as a binding chemical element for holding hydrogen and oxygen atoms around itself in a compound, which allows creating an effective and technological energy carrier methanol, which is in a liquid phase.

Расходуемые электроды для плазмотрона прессуются из углерода, который после испарения с поверхности при плавлении, далее начинает учувствовать в различных химических реакциях, например, снижая энергозатраты при извлечении водорода из водных соединений.Consumable electrodes for the plasma torch are pressed from carbon, which, after evaporation from the surface during melting, then begins to participate in various chemical reactions, for example, reducing energy costs when extracting hydrogen from aqueous compounds.

Технологической особенность работы РУВЭ, является то, что необходимый для сжигания на турбине водород извлекается из метанола и воды только в нужный момент и в нужном объёме. Для утилизации тепла сбрасываемого с турбины в виде пара, применяется частично метанол, поступающий на паровую конверсию, который нагреваясь, от этого пара забирает часть тепла, а часть воды, выходящая с турбины, обеспечивает протекание этой конверсии. Данная схема работы РУВЭ позволяет до момента использования газообразного водорода, хранить его в безопасных соединениях метанола и воды. Для хранения газообразного водорода, требуется специализированное и дорогое оборудование с обеспечением системами безопасности.The technological feature of the RUVE operation is that the hydrogen required for combustion in the turbine is extracted from methanol and water only at the right time and in the right volume. To utilize the heat discharged from the turbine in the form of steam, methanol is partially used, entering the steam conversion, which, when heated, takes away some of the heat from this steam, and some of the water leaving the turbine ensures the flow of this conversion. This scheme of the RUVE operation allows storing gaseous hydrogen in safe compounds of methanol and water until the moment of its use. To store gaseous hydrogen, specialized and expensive equipment with safety systems is required.

Циклический возврат тепловой энергии на РУВЭ, от одного участка оборудования к другому, делают разработанный энергоблок энергосберегающим и энергоэффективным. Горение водорода вблизи горения плазмы, позволяет снимать тепло с пара после турбины, нагревая им шихту, идущую под плазму, а тепло с плазменного нагрева снимается оборотной водой, которая превращаясь в пар, отдаёт энергию на турбине, преобразуясь в электроэнергию затрачиваемую на образование плазмы.Cyclic return of thermal energy to the RUVE, from one section of equipment to another, makes the developed power unit energy-saving and energy-efficient. Combustion of hydrogen near the combustion of plasma allows removing heat from steam after the turbine, heating the charge going under the plasma, and heat from the plasma heating is removed by circulating water, which, turning into steam, gives off energy to the turbine, transforming into electric energy spent on the formation of plasma.

Все современные электростанции, металлургические и химические производства, использующие сжигание топлива, не могут производить из сжигаемого сырья тепловую энергию в максимальном количестве и не могут полностью задействовать образующееся тепло на полезную работу, а следовательно не могут быть энергосберегающими и энергоэффективными. Поэтому, предлагаемое изобретение, в качестве РУВЭ можно рекомендовать для широкого применения в промышленности. Применение РУВЭ, может оказать положительный экономический эффект, не только в области энергетики, но и в области металлургии и химического производства. Особенно эффективно применение РУВЭ в горно-обогатительной области, где на дробление и измельчение руды, тратится до 20 % всей вырабатываемой электроэнергии. На РУВЭ руда, поступающая в шихту, не требует особо тонкого измельчения и после плавления автоматически сепарируется, обогащаясь по своему составу, что позволяет значительно экономить энергию, время производства и общие затраты на обогащение руды.All modern power plants, metallurgical and chemical industries using fuel combustion cannot produce thermal energy from the burned raw materials in the maximum amount and cannot fully use the generated heat for useful work, and therefore cannot be energy-saving and energy-efficient. Therefore, the proposed invention, as a RUVE, can be recommended for wide application in industry. The use of RUVE can have a positive economic effect, not only in the field of energy, but also in the field of metallurgy and chemical production. The use of RUVE is especially effective in the mining and processing industry, where up to 20% of all generated electricity is spent on crushing and grinding ore. At RUVE, the ore entering the batch does not require particularly fine grinding and after melting is automatically separated, enriched by its composition, which allows for significant energy savings, production time and total costs for ore enrichment.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

[1]. Osamu Odawara, Method for providing ceramic lining to a hollow body by thermit reaction. Patent US, no. 4363832, 1982.[1]. Osamu Odawara, Method for providing ceramic lining to a hollow body by thermit reaction. Patent US, no. 4363832, 1982.

[2]. В.А. Гармата, А.Н. Петрунько, Н.В. Галицкий, Ю.Г. Олесов, Р.А. Сандлер – Титан. М.: Изд-во “Металлургия”, 1983. (стр. 128÷212).[2]. V.A. Garmata, A.N. Petrunko, N.V. Galitsky, Yu.G. Olesov, R.A. Sandler - Titan. M.: Publishing house “Metallurgy”, 1983. (pp. 128÷212).

[3]. Ю.Н. Туманов – Плазменные и высокочастотные процессы получения и обработки материалов в ядерном топливном цикле: настоящее и будущее. – М.: Изд-во “ФИЗМАТЛИТ”, 2003г. (стр.295÷306).[3]. Yu.N. Tumanov – Plasma and high-frequency processes of obtaining and processing materials in the nuclear fuel cycle: present and future. – M.: Publishing house “FIZMATLIT”, 2003 (pp.295÷306).

[4]. В.А. Малаховский – Плазменные процессы в сварочном производстве: Учеб. пособие для сред. ПТУ. – М.: Изд-во “Высшая школа”, 1988. Стр. 29÷32. [4]. V.A. Malakhovsky – Plasma processes in welding production: Textbook for secondary vocational schools. – M.: Publishing house “Higher School”, 1988. Pp. 29÷32.

[5]. В. Е. Парфенов, Н. В. Никитченко, А. А. Пименов, А. Е. Кузьмин, М. В. Куликова, О. Б. Чупичев, А. Л. Максимов – Пиролиз метана водородного направления: особенности применения металлических расплавов (обзор) / В. Е. Парфенов, Н. В. Никитченко, А. А. Пименов, А. Е. Кузьмин, М. В. Куликова, О. Б. Чупичев, А. Л. Максимов // Журнал прикладной химии. – 2020 – Т. 93. Вып. 5. (Стр. 611÷619).[5]. V. E. Parfenov, N. V. Nikitchenko, A. A. Pimenov, A. E. Kuzmin, M. V. Kulikova, O. B. Chupichev, A. L. Maksimov – Hydrogen methane pyrolysis: features of the use of metal melts (review) / V. E. Parfenov, N. V. Nikitchenko, A. A. Pimenov, A. E. Kuzmin, M. V. Kulikova, O. B. Chupichev, A. L. Maksimov // Journal of Applied Chemistry. – 2020 – T. 93. Issue. 5. (Pages 611÷619).

[6]. Официальный сайт “N + 1” интернет-издание / Расплавы металлов разложили метан на углерод и водород без побочных продуктов [Электронный ресурс]. 2017. – Режим доступа: https://nplus1.ru/news/2017/11/22/methane-catalyst.[6]. Official website of “N + 1” online publication / Metal melts decomposed methane into carbon and hydrogen without by-products [Electronic resource]. 2017. – Access mode: https://nplus1.ru/news/2017/11/22/methane-catalyst.

[7]. О.В. Крылов. Углекислотная конверсия метана в синтез-газ / О.В. Крылов. // Российский Химический журнал. – 2000. – Т. 44. № 1. (Стр. 19÷33). [7]. O.V. Krylov. Carbon dioxide conversion of methane into synthesis gas / O.V. Krylov. // Russian Chemical Journal. – 2000. – Vol. 44. No. 1. (Pp. 19÷33).

[8]. Официальный сайт “ Vector-Study” [Электронный ресурс] / Производство метанола под давлением 5 МПа. – Режим доступа: https://vector-study.ru/library/tehnology/metanol/metanol-5mpa.html.[8]. Official website of “Vector-Study” [Electronic resource] / Production of methanol under pressure of 5 MPa. – Access mode: https://vector-study.ru/library/tehnology/metanol/metanol-5mpa.html.

[9]. Диссертация. Гаранин Иван Владимирович. Высокотемпературные технологии производства электроэнергии на угольно-водородных энергетических комплексах и способы их практической реализации. Стр. 19÷20, стр. 20÷22, стр. 38.[9]. Dissertation. Garanin Ivan Vladimirovich. High-temperature technologies for producing electric power at coal-hydrogen energy complexes and methods of their practical implementation. Pp. 19÷20, pp. 20÷22, p. 38.

[10]. Г.Ф. Быстрицкий – Общая энергетика (Производство тепловой и электрической энергии): учебник. – 2-е изд., стер. – М.: Изд-во “КНОРУС”, 2014. – стр. 103÷105; стр. 128÷132. [10]. G.F. Bystritsky – General Power Engineering (Production of Thermal and Electrical Energy): textbook. – 2nd ed., reprinted. – M.: KNORUS Publishing House, 2014. – pp. 103÷105; pp. 128÷132.

[11]. Ю.Н. Туманов. 2010 Плазменные, высокочастотные, микроволновые и лазерные технологии в химико-металлургических процессах. – М.: Изд-во “ФИЗМАТЛИТ”, 2010. – стр. 355÷359.[11]. Yu.N. Tumanov. 2010 Plasma, high-frequency, microwave and laser technologies in chemical-metallurgical processes. – M.: Publishing house “FIZMATLIT”, 2010. – pp. 355÷359.

[12]. Junma Tang, Jianbo Tang, Mohannad Mayyas, Mohammad B. Ghasemian, Jing Sun, Md Arifur Rahim, Jiong Yang, Jialuo Han, Douglas J. Lawes, Rouhollah Jalili, Torben Daeneke, Maricruz G. Saborio, Zhenbang Cao, Claudia A. Echeverria, Francois-Marie Allioux, Ali Zavabeti, Jessica Hamilton, Valerie Mitchell, Anthony P. O'Mullane, Richard B. Kaner, Dorna Esrafilzadeh, Michael D. Dickey, Kourosh Kalantar-Zadeh. Liquid-Metal-Enabled Mechanical-Energy-Induced CO2 Conversion // Advanced Material. 2022. Volume 34, issue 1. 2105789. [12]. Junma Tang, Jianbo Tang, Mohannad Mayyas, Mohammad B. Ghasemian, Jing Sun, Md Arifur Rahim, Jiong Yang, Jialuo Han, Douglas J. Lawes, Rouhollah Jalili, Torben Daeneke, Maricruz G. Saborio, Zhenbang Cao, Claudia A. Echeverria, Francois-Marie Allioux, Ali Zavabeti, Jessica Hamilton, Valerie Mitchell, Anthony P. O'Mullane, Richard B. Kaner, Dorna Esrafilzadeh, Michael D. Dickey, Kourosh Kalantar-Zadeh. Liquid-Metal-Enabled Mechanical-Energy-Induced CO 2 Conversion // Advanced Material. 2022. Volume 34, issue 1. 2105789.

[13]. Официальный сайт “Альфапедия” [Электронный ресурс] / Реакция Будуара. – Режим доступа: https://alphapedia.ru/w/Boudouard_reaction. [13]. Official website “Alphapedia” [Electronic resource] / Boudouard Reaction. – Access mode: https://alphapedia.ru/w/Boudouard_reaction.

[14]. Л.Г. Кесель, В.А. Милочкин, Б.А. Кесель – “Процесс получения метанола из природного газа под действием лазерного излучения” / Л.Г. Кесель, В.А. Милочкин, Б.А. Кесель // Электроника, фотоника и киберфизические системы. – 2022. – Т. 2, № 1. (Стр. 85÷92).[14]. L.G. Kesel, V.A. Milochkin, B.A. Kesel – “The process of obtaining methanol from natural gas under the action of laser radiation” / L.G. Kesel, V.A. Milochkin, B.A. Kesel // Electronics, photonics and cyber-physical systems. – 2022. – Vol. 2, No. 1. (Pp. 85÷92).

[15]. А.Е. Волков – Патент РФ №2524036 “Способ и устройство центробежного литья металла”, С2 B22D 13/00, 28.10.2010.[15]. A.E. Volkov – Russian Federation Patent No. 2524036 “Method and device for centrifugal metal casting”,-C2 B22D 13/00, 28.10.2010.

[16] Волков А.Е. Патент РФ 2524036. Способ и устройство центробежного литья металла. Заявл. 28.10.2010. Опубл. 27.07.2014.[16] Volkov A.E. Patent of the Russian Federation 2524036. Method and device for centrifugal metal casting. Claimed 28.10.2010. Published 27.07.2014.

[17] Волков А.А. Патент РФ 2758609. Способ и устройство для плазмотермического центробежного восстановления и разделения химических веществ из руды в гравитационном поле. Заявл. 20.07.2020. Опубл. 01.11.2021.[17] Volkov A.A. Russian Federation Patent 2758609. Method and device for plasma-thermal centrifugal recovery and separation of chemicals from ore in a gravitational field. Claimed 20.07.2020. Published 01.11.2021.

[18] Кесель Л.Г., Милочкин В.А., Кесель Б.А. Процесс получения метанола из природного газа под действием лазерного излучения // Электроника, фотоника и киберфизические системы. 2022. Т. 2. № 1. С. 85–92.[18] Kesel L.G., Milochkin V.A., Kesel B.A. The process of obtaining methanol from natural gas under the influence of laser radiation // Electronics, photonics and cyber-physical systems. 2022. Vol. 2. No. 1. P. 85–92.

[19] Молчанов В. И. – Генерация водорода в литогенезе. Новосибирск: Изд-во “Наука”, 1981. 142 с.[19] Molchanov V. I. – Generation of hydrogen in lithogenesis. Novosibirsk: Publishing house “Nauka”, 1981. 142 p.

[20] Vladimir Alekseenko, Alexey Alekseenko. The abundances of chemical elements in urban soils // Journal of Geochemical Exploration. - 2014. - № 147 (B). - С. 245–249.[20] Vladimir Alekseenko, Alexey Alekseenko. The abundance of chemical elements in urban soils // Journal of Geochemical Exploration. - 2014. - No. 147 (B). - pp. 245–249.

[21] Алексеенко В.А., Лаверов Н.П., Алексеенко А.В. Кларки химических элементов почв селитебных ландшафтов. Методика проведения исследований // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. - 2012. - № 3. - С. 120–125. - ISSN 1991-8801.[21] Alekseenko V.A., Laverov N.P., Alekseenko A.V. Clarks of chemical elements of soils of residential landscapes. Research methodology // Problems of biogeochemistry and geochemical ecology. - 2012. - No. 3. - P. 120–125. - ISSN 1991-8801.

[22] Алексеенко В.А., Лаверов Н.П., Алексеенко А.В. К вопросу о содержании химических элементов в почвах селитебных ландшафтов // Школа экологической геологии и рационального природопользования. - СПб., 2011. - С. 39-45.[22] Alekseenko V.A., Laverov N.P., Alekseenko A.V. On the content of chemical elements in the soils of residential landscapes // School of Environmental Geology and Rational Nature Management. - St. Petersburg, 2011. - P. 39-45.

[23] Алексеенко В.А., Алексеенко А.В. Химические элементы в геохимических системах. Кларки почв селитебных ландшафтов. - Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2013. - 388 с. - 5000 экз. - ISBN 978-5-9275-1095-5.[23] Alekseenko V.A., Alekseenko A.V. Chemical elements in geochemical systems. Soil clarks of residential landscapes. - Rostov n / D.: Publishing house of Southern Federal University, 2013. - 388 p. - 5000 copies. - ISBN 978-5-9275-1095-5.

[24] Алексеенко В.А., Алексеенко А.В. Химические элементы в городских почвах. - М.: Логос, 2014. - 312 с. -1000 экз. - ISBN 978-5-98704-670-8.[24] Alekseenko V.A., Alekseenko A.V. Chemical elements in urban soils. - M.: Logos, 2014. - 312 p. -1000 copies. - ISBN 978-5-98704-670-8.

[25] Гречухин, В. А. Предпосылки к использованию глинистых минералов и органических веществ в качестве добавок в бетонные смеси / В. А. Гречухин, Г. Д. Ляхевич // Строительная наука и техника. - 2010. - № 3. -С. 48-51.[25] Grechukhin, V. A. Prerequisites for the use of clay minerals and organic substances as additives in concrete mixtures / V. A. Grechukhin, G. D. Lyakhevich // Construction Science and Technology. - 2010. - No. 3. -P. 48-51.

[26] Майданикa М.Н., Вербовецкий Э.Х., Туговa А.Н. Предварительная оценка возможности перевода котлов тепловых электростанций на сжигание альтернативного угля // Теплоэнергетика. 2021. № 9. С. 33–42.[26] Maidanika M.N., Verbovetsky E.Kh., Tugova A.N. Preliminary assessment of the possibility of converting thermal power plant boilers to burning alternative coal // Thermal Power Engineering. 2021. No. 9. Pp. 33–42.

[27] Макушев Ю.П., Полякова Т.А., Быков П.С. Расчетное и экспериментальное определение теплоты сгорания углеводородных топлив // Архитектурно-строительный и дорожно-транспортный комплексы: проблемы, перспективы, инновации. Омск: Изд-во СибАДИ, 2019. С. 163–168.[27] Makushev Yu.P., Polyakova T.A., Bykov P.S. Calculation and experimental determination of the heat of combustion of hydrocarbon fuels // Architectural, construction and road transport complexes: problems, prospects, innovations. Omsk: SibADI Publishing House, 2019. pp. 163–168.

[28] Рудой В.И. Обзор малоизвестных методов распределения топлива между продуктами ТЭЦ // Молодой ученый. 2021. № 6 (348). С. 33–35.[28] Rudoy V.I. Review of little-known methods of fuel distribution between thermal power plant products // Young scientist. 2021. No. 6 (348). P. 33–35.

[29] Официальный сайт “Авторский блог Алексея Зайцева” Математика Экономика Физика. Теплота сгорания метана, бутана и пропана. 2020. – Режим доступа: https://zaitcev.ru/spravochniki/teplota-sgoraniya-metana-butana-i-propana/. Дата обращения: 27 февраля 2024.[29] Official website “Author's blog of Alexey Zaitsev” Mathematics Economics Physics. Heat of combustion of methane, butane and propane. 2020. – Access mode: https://zaitcev.ru/spravochniki/teplota-sgoraniya-metana-butana-i-propana/. Date of access: February 27, 2024.

[30] Официальный сайт “Calc.ru” Калькулятор справочный портал. Теплотворная способность газообразных веществ. 2000-2023. – Режим доступа: https://www.calc.ru/127.html. Дата обращения: 27 февраля 2024. [30] Official website “Calc.ru” Calculator reference portal. Calorific value of gaseous substances. 2000-2023. – Access mode: https://www.calc.ru/127.html. Date of access: February 27, 2024.

[31] Официальный сайт “Internet Archive Wayback Machine”. Физические и термодинамические свойства некоторых неорганических веществ. 2018. – Режим доступа: https://web.archive.org/web/20180505070354/https://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/simple7.html. Дата обращения: 27 февраля 2024. [31] Official website of the Internet Archive Wayback Machine. Physical and thermodynamic properties of some inorganic substances. 2018. – Access mode: https://web.archive.org/web/20180505070354/https://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/simple7.html. Date of access: February 27, 2024.

[32] Официальный сайт “Internet Archive Wayback Machine”. Теплотворная способность различных видов топлива. Сравнительный анализ. 2014. – Режим доступа: https://web.archive.org/web/20140706204919/http://antonio-merloni.ru/teplotvornaja-sposobnost-razlichnyh-vidov-topliva. Дата обращения: 27 февраля 2024.[32] Official website of the Internet Archive Wayback Machine. Calorific value of different types of fuel. Comparative analysis. 2014. – Access mode: https://web.archive.org/web/20140706204919/http://antonio-merloni.ru/teplotvornaja-sposobnost-razlichnyh-vidov-topliva. Date of access: February 27, 2024.

[33] Официальный сайт “NGE.RU” независимая торговая площадка по нефтепродуктам в России и СНГ. ГОСТ 5542-87 Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. 2016. – Режим доступа: https://www.nge.ru/g_5542-87.htm. Дата обращения: 27 февраля 2024.[33] Official website “NGE.RU” independent trading platform for petroleum products in Russia and the CIS. GOST 5542-87 Combustible natural gases for industrial and municipal purposes. 2016. – Access mode: https://www.nge.ru/g_5542-87.htm. Date of access: February 27, 2024.

[34] Официальный сайт “Internet Archive Wayback Machine”. Удельная теплота сгорания топлива и горючих материалов. 2019. – Режим доступа: https://web.archive.org/web/20190322033308/http://thermalinfo.ru/eto-interesno/udelnaya-teplota-sgoraniya-topliva-i-goryuchih-materialov. Дата обращения: 27 февраля 2024.[34] Official website of the Internet Archive Wayback Machine. Specific heat of combustion of fuel and combustible materials. 2019. – Access mode: https://web.archive.org/web/20190322033308/http://thermalinfo.ru/eto-interesno/udelnaya-teplota-sgoraniya-topliva-i-goryuchih-materialov. Date of access: February 27, 2024.

[35] А.М. Прохоров. Физическая энциклопедия, Том 5. Стробоскопические приборы — Яркость. М.: Научное издательство “Большая российская энциклопедия”, 1999. 81 с. 692 с. [35] A.M. Prokhorov. Physical Encyclopedia, Volume 5. Stroboscopic Devices — Brightness. Moscow: Scientific Publishing House “Great Russian Encyclopedia”, 1999. 81 p. 692 p.

[36] Официальный сайт “Calc.ru” Калькулятор справочный портал. Теплота сгорания твердых и жидких веществ, МДж/кг. 2000-2023. – Режим доступа: https://www.calc.ru/126.html. Дата обращения: 27 февраля 2024.[36] Official website “Calc.ru” Calculator reference portal. Heat of combustion of solids and liquids, MJ/kg. 2000-2023. – Access mode: https://www.calc.ru/126.html. Date of access: February 27, 2024.

[37] Ю. В. Максимук, З. А. Антонова, В. В. Фесько, В. Н. Курсевич. Вязкость и теплота сгорания дизельного биотоплива // Химия и технология топлив и масел. 2009. № 5. С. 27–30.[37] Yu. V. Maksimuk, Z. A. Antonova, V. V. Fesko, V. N. Kursevich. Viscosity and heat of combustion of diesel biofuel // Chemistry and technology of fuels and oils. 2009. No. 5. P. 27–30.

[38] Официальный сайт “Internet Archive Wayback Machine”. Обзор: Топлива. Высшая теплотворная способность - таблица. (Удельная теплота сгорания). Высшая / низшая теплотворная способность - пояснения. 2012. – Режим доступа: https://web.archive.org/web/20121103205927/http://www.dpva.info/Guide/GuidePhysics/GuidePhysicsHeatAndTemperature/ComnustionEnergy/FuelsHigherCaloricValues/. Дата обращения: 27 февраля 2024.[38] Official website of the “Internet Archive Wayback Machine”. Overview: Fuels. Higher calorific value - table. (Specific heat of combustion). Higher / lower calorific value - explanations. 2012. - Access mode: https://web.archive.org/web/20121103205927/http://www.dpva.info/Guide/GuidePhysics/GuidePhysicsHeatAndTemperature/ComnustionEnergy/FuelsHigherCaloricValues/. Date of access: February 27, 2024.

[39] Официальный сайт “Internet Archive Wayback Machine”. Удельная теплота сгорания топлива. 2008. – Режим доступа: https://web.archive.org/web/20081002060235/http://www.habit.ru/35/175.html [39] Official website of the “Internet Archive Wayback Machine”. Specific heat of combustion of fuel. 2008. – Access mode: https://web.archive.org/web/20081002060235/http://www.habit.ru/35/175.html

[40] М.Н. Гамрекели, П.С. Пургина. Энергетический потенциал процессов термической утилизации древесины / М.Н. Гамрекели, П.С. Пургина // Лесная наука в реализации концепции уральской инженерной школы: социально-экономические и экологические проблемы лесного сектора экономики Екатеринбург, 21 мая – 22 сентября 2019 года. 367-370 с. [40] M.N. Gamrekeli, P.S. Purgina. Energy potential of thermal utilization processes of wood / M.N. Gamrekeli, P.S. Purgina // Forest science in the implementation of the concept of the Ural engineering school: socio-economic and environmental problems of the forest sector of the economy Ekaterinburg, May 21 - September 22, 2019. 367-370 p.

[41] А.И. Перельман. Геохимия: Учебник. Изд. стереотип. – М.: Изд-во “ЛЕНАНД”, 2023. – 544 с.[41] A.I. Perelman. Geochemistry: Textbook. Stereotype Publishing House. – M.: LENAND Publishing House, 2023. – 544 p.

[42] Enrico Catizzone, Aristide Giuliano, Diego Barletta. Waste-to-Methanol: Direct CO2 Emissions Assessment for the Methanol Production from Municipal Waste-Derived Syngas // Chemical Engineering Transactions. 2021. Vol. 86. Pp. 511-516.[42] Enrico Catizzone, Aristide Giuliano, Diego Barletta. Waste-to-Methanol: Direct CO 2 Emissions Assessment for the Methanol Production from Municipal Waste-Derived Syngas // Chemical Engineering Transactions. 2021. Vol. 86. pp. 511-516.

[43] Martin Haafa, Jochen Hilz, Antonio Unger, Jochen Ströhle, Bernd Epple. Methanol Production via the Utilization of Electricity and CO2 Provided by a Waste Incineration Plant // 14th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, GHGT-14, 21st -25th October 2018, Melbourne, Australia. [43] Martin Haafa, Jochen Hilz, Antonio Unger, Jochen Ströhle, Bernd Epple. Methanol Production via the Utilization of Electricity and CO 2 Provided by a Waste Incineration Plant // 14th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, GHGT-14, 21st -25th October 2018, Melbourne, Australia.

[44] Тенденции в сталеплавильном производстве на основе водорода // Steel Times International Russian September 2019 – Вып. № 42. [44] Trends in Hydrogen-Based Steelmaking // Steel Times International Russian September 2019 – Issue No. 42.

[45] Седов И.В., Макарян И.А., Фокин И.Г. et al. Современные разработки в области прямого получения метанола из природного газа // Научный журнал российского газового общества. 2021. № 2 (30). С. 44–53.[45] Sedov I.V., Makaryan I.A., Fokin I.G. et al. Modern developments in the field of direct production of methanol from natural gas // Scientific Journal of the Russian Gas Society. 2021. No. 2 (30). P. 44–53.

[46] Волков А.Е., Волоков А.А. Производство металлов, неметаллов, энергии и энергоносителей методом плазменно-дугового электролитического центробежного конвертирования // Computational Nanotechnology. 2023. Т. 10. № 4. С. 122–139.[46] Volkov A.E., Volokov A.A. Production of metals, non-metals, energy and energy carriers by plasma-arc electrolytic centrifugal converting // Computational Nanotechnology. 2023. Vol. 10. No. 4. P. 122–139.

[47] Афанасьев С.В., Гартман В.Л. Каталитическая конверсия оксида углерода первой и второй ступени // Деловой журнал Neftegaz.ru. 2021. № 7 (115). С. 28–34.[47] Afanasyev S.V., Hartman V.L. Catalytic conversion of carbon monoxide of the first and second stages // Business journal Neftegaz.ru. 2021. No. 7 (115). P. 28–34.

[48]. Г.Ф. Быстрицкий, Г.Г. Гасангаджиев, В.С. Кожиченков – Общая энергетика (Производство тепловой и электрической энергии). Учебник. – 2-е изд., стер. – М.: Изд-во “КНОРУС”, 2014. 408 c.[48]. G.F. Bystritsky, G.G. Gasangadzhiev, V.S. Kozhichenkov – General Power Engineering (Production of Thermal and Electrical Energy). Textbook. – 2nd ed., reprinted – M.: KNORUS Publishing House, 2014. 408 p.

[49]. Волков А.Е., Волоков А.А. Производство металлов, неметаллов, энергии и энергоносителей методом плазменно-дугового электролитического центробежного конвертирования // Computational Nanotechnology. 2023. Т. 10. № 4. С. 122–139.[49]. Volkov A.E., Volokov A.A. Production of metals, non-metals, energy and energy carriers by plasma-arc electrolytic centrifugal converting // Computational Nanotechnology. 2023. Vol. 10. No. 4. P. 122–139.

[50]. Xi Sun and Hui Li. Recent progress of Ga-based liquid metals in catalysis // RSC Adv., 2022, 12, 24946-24957.[50]. Xi Sun and Hui Li. Recent progress of Ga-based liquid metals in catalysis // RSC Adv., 2022, 12, 24946-24957.

Claims (19)

1. Способ производства энергии с помощью рудоуглеводородного энергоблока (РУВЭ) в автономном режиме, заключающийся в том, что плазмохимический нагрев шихты, куда входит кислород, углерод и водород, приводит к созданию водородного топлива, которое сжигается на электростанции в водородно-кислородной турбоустановке с парогенератором, сбрасывающей с паром тепловую энергию, нагревающую вещество окружающей среды, где вещество шихты переходит в газообразный и жидкофазный остатки, далее перерабатываемые на химическом и металлургическом производстве, отличающийся тем, что решение проблемы осуществляется путем совмещения энергетического, металлургического и химического оборудования в единый производственный комплекс, состоящий из связанных между собой участков, где переработка исходной шихты осуществляется за счёт энергии, вырабатываемой путём сжигания водорода в кислороде, извлекаемых из этой шихты, при этом излишняя тепловая энергия с энергетического участка перенаправляется на металлургический и химический, а от этих участков снова на энергетический участок, позволяя в несколько раз больше переработать сырья и произвести энергии.1. A method for producing energy using an ore-hydrocarbon power unit (OHPU) in an autonomous mode, consisting in the fact that plasma-chemical heating of the charge, which includes oxygen, carbon and hydrogen, leads to the creation of hydrogen fuel, which is burned at a power plant in a hydrogen-oxygen turbo plant with a steam generator, discharging thermal energy with steam, heating the substance of the environment, where the charge substance passes into gaseous and liquid-phase residues, further processed in chemical and metallurgical production, characterized in that the solution to the problem is carried out by combining energy, metallurgical and chemical equipment into a single production complex consisting of interconnected sections, where the processing of the original charge is carried out due to the energy generated by burning hydrogen in oxygen, extracted from this charge, while excess thermal energy from the energy section is redirected to the metallurgical and chemical ones, and from these sections back to the energy sector, allowing several times more raw materials to be processed and energy to be produced. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в шихте, состоящей из смеси руды, углеводородов и воды, содержится кислород, углерод и водород в определенном соотношении, что позволяет из рудоуглеводородной шихты извлекать водородное топливо, которое сжигается в кислороде, так же произведённом из исходной шихты, где в камере сгорания турбоустановки, при сжигании присутствуют только два химических элемента, кислород и водород, поэтому энергия не расходуется на побочные химические реакции с третьими химическими элементами, что позволяет производить максимально возможное количество тепловой энергии, а пространство, где производится сжигание водорода, размещается вблизи пространства, где производится горение плазмы, за счёт вырабатываемой электроэнергии от сжигания водорода, в этом пространстве концентрируется максимально возможное количество различных химических соединений входящих в состав шихты, которые разделяются под действием высокой температуры, облучения плазмой, катализа и электролиза на составляющие с минимальными энергозатратами, при этом тепловая энергия, выделяемая после плазмохимической обработки вещества, передаётся оборотной воде, превращая её в пар, который поступает на турбину, а пар, сбрасываемый с турбины, передаёт тепло исходной шихте перед её плазменным нагревом.2. The method according to claim 1, characterized in that the charge consisting of a mixture of ore, hydrocarbons and water contains oxygen, carbon and hydrogen in a certain ratio, which makes it possible to extract hydrogen fuel from the ore-hydrocarbon charge, which is burned in oxygen, also produced from the original charge, where in the combustion chamber of the turbo unit, during combustion there are only two chemical elements, oxygen and hydrogen, so energy is not spent on side chemical reactions with third chemical elements, which makes it possible to produce the maximum possible amount of thermal energy, and the space where hydrogen combustion occurs is located near the space where plasma combustion occurs, due to the electricity generated from hydrogen combustion, in this space the maximum possible number of various chemical compounds included in the charge is concentrated, which are separated under the action of high temperature, plasma irradiation, catalysis and electrolysis into components with minimal energy costs, while the thermal energy released after plasma-chemical treatment substances, is transferred to the circulating water, turning it into steam, which enters the turbine, and the steam discharged from the turbine transfers heat to the original batch before it is plasma heated. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что энергоэффективное деление соединений вещества смеси шихты происходит за счет каталитических процессов, где в качестве катализаторов выступают различные химические элементы и их соединения, входящие в состав исходной шихты, которые возобновляются за счет постоянного поступления в зону плавления, где одновременно протекают металлургические процессы восстановления различных металлов и неметаллов под действием восстановителей углерода, угарного газа и водорода, выделяемых из состава шихты, при этом процесс производства металлов и неметаллов протекает одновременно с процессами производства энергии и энергоносителя, позволяя снизить в несколько раз потребление энергии по сравнению с энергией, необходимой на проведение этих процессов раздельно. 3. The method according to claim 1, characterized in that the energy-efficient division of the compounds of the mixture of the charge substance occurs due to catalytic processes, where the catalysts are various chemical elements and their compounds included in the composition of the initial charge, which are renewed due to the constant flow into the melting zone, where metallurgical processes of reducing various metals and non-metals occur simultaneously under the action of reducing agents of carbon, carbon monoxide and hydrogen released from the composition of the charge, wherein the process of producing metals and non-metals occurs simultaneously with the processes of producing energy and energy carriers, making it possible to reduce energy consumption several times compared to the energy required to carry out these processes separately. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для сохранения максимального количества энергии и предотвращения её потерь в окружающую среду процесс производства металлов, неметаллов, энергоносителя и энергии осуществляется одновременно на объединённом оборудовании, которое состоит из различных участков - металлургического, энергетического и химического, входящих в пространство контура, за который не сбрасывается какое-либо тепло, а обеспечение энергией всего процесса происходит за счет извлечения из шихты водорода и кислорода, которые сжигаются, образуя пар, вращающий генератор, вырабатывающий электроэнергию для поддержания горения плазмы, где углекислый газ служит плазмообразующим газом, который при взаимодействии с шихтой распадается на углерод и кислород, где кислород снова используется при сжигании водорода, а углерод снова идет на восстановление металлов и неметаллов, далее образуя различные соединения, из которых создаётся энергоноситель – метанол, где полная диссоциация углекислого газа в расплаве протекает с меньшими энергозатратами за счёт использования катализаторов, которые находятся в расплаве исходной шихты, а также при их недостатке поступают дополнительно, подаваясь отдельно в зону плавления.4. The method according to claim 1, characterized in that in order to conserve the maximum amount of energy and prevent its loss to the environment, the process of producing metals, non-metals, energy carriers and energy is carried out simultaneously on combined equipment, which consists of various sections - metallurgical, energy and chemical, included in the space of the circuit, behind which no heat is discharged, and the energy supply of the entire process occurs due to the extraction of hydrogen and oxygen from the charge, which are burned, forming steam, rotating the generator, producing electricity to maintain the combustion of the plasma, where carbon dioxide serves as a plasma-forming gas, which, when interacting with the charge, decomposes into carbon and oxygen, where oxygen is again used in the combustion of hydrogen, and carbon is again used to reduce metals and non-metals, then forming various compounds from which the energy carrier is created - methanol, where the complete dissociation of carbon dioxide in the melt occurs with lower energy costs due to the use of catalysts that are in the melt of the original charge, and also, if there is a shortage of them, they are supplied additionally, being fed separately into the melting zone. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что технологический процесс переработки шихты начинается с операции смешивания в определенном объёмном соотношении веществ руды, воды и углеводородов, где руда в основном содержит кислород, вода кислород и водород, а углеводороды в основном содержат в своём составе углерод и водород, для того, чтобы плазма, соприкасаясь с расплавом шихты и облучая различные соединения вещества, находящегося в зоне горения, ускоряла протекание реакций по распаду этих соединений с образованием газовой фазы, отделяемой от исходного вещества шихты путем испарения, с последующей сепарацией соединений с различной температурой кипения, а оставшаяся жидкая фаза вещества могла быть сепарируемая центробежным конвертированием, в случае нехватки в исходной смеси шихты заданного количества водорода в смесь добавляются дополнительные углеводороды, такие как торф, битум, мазут, парафин, горючий сланец и другие водородосодержащие вещества, с корректировкой объёма воды, а если в смеси недостаточное количество руды, содержащей кислород, в смесь добавляется песок, глина и другие минералы, а также кислородосодержащие шлаки от предшествующей плавки отходов, позволяя повторно вовлекать в плазмохимическую схему остатки тяжелых углеводородов и более стойких шлаков, при этом отдельные руды, содержащие углеводороды, углерод и водород в своём составе в определённом объёме, будут заменять в том же объёме водород и углерод, который необходимо замешивать в шихту с углеводородами и водой. 5. The method according to claim 1, characterized in that the technological process of processing the charge begins with the operation of mixing in a certain volume ratio the substances of the ore, water and hydrocarbons, where the ore mainly contains oxygen, water oxygen and hydrogen, and the hydrocarbons mainly contain carbon and hydrogen in their composition, so that the plasma, contacting the melt of the charge and irradiating various compounds of the substance located in the combustion zone, accelerates the reactions of decomposition of these compounds with the formation of a gas phase separated from the initial substance of the charge by evaporation, with subsequent separation of compounds with different boiling points, and the remaining liquid phase of the substance can be separated by centrifugal conversion, in the event of a shortage of a given amount of hydrogen in the initial mixture of the charge, additional hydrocarbons are added to the mixture, such as peat, bitumen, fuel oil, paraffin, oil shale and other hydrogen-containing substances, with adjustment volume of water, and if the mixture does not contain enough oxygen-containing ore, sand, clay and other minerals are added to the mixture, as well as oxygen-containing slags from the previous smelting of waste, allowing the remains of heavy hydrocarbons and more stable slags to be re-involved in the plasma-chemical scheme, while individual ores containing hydrocarbons, carbon and hydrogen in their composition in a certain volume will replace the hydrogen and carbon in the same volume, which must be mixed into the batch with hydrocarbons and water. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что преобразование реагентов начинается с взаимодействия смеси различных углеводородов и воды при нагреве в присутствии катализаторов, роль которых выполняют различные химические элементы, входящие в состав исходной шихты, что приводит к образованию синтез-газа, из которого производится метанол, с выделением тепловой энергии, которая расходуется на нагрев оборотной воды, что позволяет возвращать тепловую энергию в процесс для выработки электроэнергии на турбине, а при синтезе метанола в его состав поступает водород не только от распадающихся углеводородов, но и от воды, позволяя накапливать его в полтора раза больше, при этом параллельно протекает процесс паровой конверсии углерода, находящегося в составе шихты, позволяя увеличить объём образуемого синтез-газа, где водорода при синтезе метанола становится в два раза больше, а на следующей стадии при паровой конверсии метанола происходит извлечение водорода из соединений метанола и снова воды, позволяя в итоге по сравнению с водородом, содержащимся в исходных углеводородах, увеличить количество извлекаемого для сжигания водорода в три раза и соответственно больше произвести энергии, при этом прирост выработки дополнительной энергии происходит за счет применения операции плазменного облучения вещества исходной шихты потоком элементарных частиц, где под действием излучения плазмы возможно реализовать фотохимическую паровую конверсию метана, производимого из алифатических углеводородов, находящихся в шихте, где во время протекания реакции идёт не поглощение, а выделение энергии, что позволяет дополнительно вырабатывать определенный объем энергии, который может поставляться на рынок или направляться на производство полезной работы внутри рудоуглеводородного энергоблока.6. The method according to claim 1, characterized in that the conversion of the reagents begins with the interaction of a mixture of various hydrocarbons and water during heating in the presence of catalysts, the role of which is played by various chemical elements included in the composition of the initial batch, which leads to the formation of synthesis gas from which methanol is produced, with the release of thermal energy, which is spent on heating the circulating water, which allows the thermal energy to be returned to the process for generating electricity in the turbine, and during the synthesis of methanol, hydrogen enters its composition not only from the decomposing hydrocarbons, but also from water, allowing it to accumulate one and a half times more, while the process of steam conversion of carbon contained in the batch occurs in parallel, allowing an increase in the volume of the formed synthesis gas, where hydrogen during the synthesis of methanol becomes twice as much, and at the next stage, during the steam conversion of methanol, hydrogen is extracted from methanol compounds and water again, ultimately allowing, compared to the hydrogen contained in the initial hydrocarbons, to increase the amount of hydrogen extracted for combustion three times and, accordingly, to produce more energy, while the increase in the production of additional energy occurs due to the use of the operation of plasma irradiation of the substance of the initial charge with a flow of elementary particles, where, under the influence of plasma radiation, it is possible to implement photochemical steam conversion of methane produced from aliphatic hydrocarbons found in the charge, where during the reaction there is not absorption, but the release of energy, which makes it possible to additionally produce a certain amount of energy, which can be supplied to the market or directed to the production of useful work inside the ore-hydrocarbon power unit. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что производит чистую воду из реагентов шихты, где треть объема воды образуется из переработанной воды, поступающей вместе с шихтой, а две трети образуются из кислорода, содержащегося в руде, и водорода, содержащегося в углеводородах, что позволяет использовать рудоуглеводородный энергоблок в качестве очистного сооружения для загрязненной воды, которая сбрасывается из жилых и производственных объектов, а также для очистки морской воды, включая её в состав исходной шихты, переработки токсичной и радиоактивной воды, которая при плазменной обработке, проходя через цепочку различных реакций на атомно-молекулярном уровне, разделяется на водород и кислород, впоследствии снова образуя воду, которая полностью освобождается от вредных примесей.7. The method according to claim 1, characterized in that it produces clean water from the reagents of the batch, where a third of the volume of water is formed from processed water supplied together with the batch, and two thirds are formed from oxygen contained in the ore and hydrogen contained in hydrocarbons, which allows the ore-hydrocarbon power unit to be used as a treatment facility for contaminated water discharged from residential and industrial facilities, as well as for the purification of sea water, including it in the composition of the initial batch, the processing of toxic and radioactive water, which, during plasma treatment, passing through a chain of various reactions at the atomic-molecular level, is separated into hydrogen and oxygen, subsequently again forming water that is completely freed from harmful impurities. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используется объединенная схема с типовой электростанцией АЭС, где принципиальная схема РУВЭ совмещена со схемой АЭС, представляя единую схему, где в качестве охлаждающей среды для пара, сбрасываемого с турбины, используется перерабатываемая шихта, а источником парообразования служит не только атомный реактор и камера сгорания для сжигания водородно-кислородной смеси, а также продукты плазмохимических реакций, металлургическое и химическое оборудование, за счет охлаждения которого нагревается и превращается в пар оборотная вода, позволяя добиваться более высокого КПД и более стабильной и ровной работы совмещенной электростанции, где при снижении потребления энергии внешним потребителем вся вырабатываемая энергия идет на производство метанола или другого энергоносителя (этанола, синтетического топлива, аммиака), в котором запасается энергия, а при повышении потребления энергии внешним потребителем к нему передаётся электроэнергия, вырабатываемая за счёт совмещенной схемы АЭС и РУВЭ, путём переработки и сжигания водородного топлива от запасенного метанола и воды.8. The method according to paragraph 1, characterized in that a combined circuit with a typical NPP power plant is used, where the basic circuit of the RUVE is combined with the circuit of the NPP, representing a single circuit, where the processed charge is used as a cooling medium for the steam discharged from the turbine, and the source of steam generation is not only the nuclear reactor and the combustion chamber for burning the hydrogen-oxygen mixture, but also the products of plasma-chemical reactions, metallurgical and chemical equipment, due to the cooling of which the circulating water is heated and converted into steam, making it possible to achieve higher efficiency and more stable and smooth operation of the combined power plant, where, when energy consumption by the external consumer decreases, all the energy generated goes to the production of methanol or another energy carrier (ethanol, synthetic fuel, ammonia), in which energy is stored, and when energy consumption by the external consumer increases, electric power generated due to the combined circuit of the NPP is transmitted to it and RUVE, by processing and burning hydrogen fuel from stored methanol and water. 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве совмещённой с РУВЭ электростанции используются электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии, такие как гидроэлектростанции (ГЭС), ветровые электростанции (ВЭС) и солнечные электростанции (СЭС), где РУВЭ полностью потребляет электроэнергию, поступающую с этих электростанций, перерабатывая её в энергоноситель, металлы и неметаллы, если данная энергия не требуется внешнему потребителю, а в случае, когда энергия требуется внешнему потребителю, начинает перерабатываться накопленный энергоноситель, вырабатывая необходимое количество электроэнергии, при этом продолжая восстанавливать металлы и неметаллы. 9. The method according to paragraph 8, characterized in that the power plant combined with the RUVE is a power plant operating on renewable energy sources, such as hydroelectric power plants (HPP), wind power plants (WPP) and solar power plants (SPP), where the RUVE completely consumes the electric power coming from these power plants, processing it into an energy carrier, metals and non-metals, if this energy is not required by an external consumer, and in the case when energy is required by an external consumer, the accumulated energy carrier begins to be processed, generating the required amount of electric power, while continuing to restore metals and non-metals. 10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве совмещённой с РУВЭ электростанции используются тепловые электростанции на возобновляемых источниках энергии, такие как гидротермальные электростанции и солнечные, воздушные, земляные и водные коллекторы, которые извлекают тепло для его поставки потребителю, где объединённая схема, состоящая из двух энергоблоков, преобразует тепловую энергию с возобновляемых электростанций в энергоноситель, когда эта энергия не требуется, а когда энергия требуется, произведённый энергоноситель перерабатывается в тепло и электроэнергию, направляемые внешнему потребителю, при этом продолжая восстанавливать металлы и неметаллы. 10. The method according to paragraph 8, characterized in that the power plant combined with the RUVE is a thermal power plant using renewable energy sources, such as hydrothermal power plants and solar, air, earth and water collectors, which extract heat for its delivery to the consumer, where the combined circuit, consisting of two power units, converts thermal energy from renewable power plants into an energy carrier when this energy is not required, and when energy is required, the produced energy carrier is processed into heat and electric power sent to an external consumer, while continuing to restore metals and non-metals. 11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что в качестве совмещённой с РУВЭ электростанции используется тепловая электростанция ТЭС, где ранее используемое топливо - газ, уголь и мазут - включается в исходную шихту в качестве углеводородов, позволяя восстанавливать металлы и неметаллы и производить энергоноситель, включая производство технического углерода, который возможно использовать для изготовления электродов плазмотрона, строительства, электроники и повторного использования на этих электростанциях в качестве реагента, что приводит к полной замене ТЭС при выработке тепла и электроэнергии на рудоуглеводородный энергоблок, который позволяет в три-четыре раза больше вырабатывать энергии из углеводородного топлива.11. The method according to paragraph 7, characterized in that a thermal power plant TPP is used as a power plant combined with a RUVE, where the previously used fuel - gas, coal and fuel oil - is included in the initial batch as hydrocarbons, allowing for the recovery of metals and non-metals and the production of an energy carrier, including the production of carbon black, which can be used for the manufacture of plasma torch electrodes, construction, electronics and reuse at these power plants as a reagent, which leads to the complete replacement of a TPP in the generation of heat and electricity with an ore-hydrocarbon power unit, which allows for the generation of three to four times more energy from hydrocarbon fuel. 12. Устройство производства энергии с помощью рудоуглеводородного энергоблока (РУВЭ), содержащее электростанцию, металлургический и химический участок, турбину, рудоуглеводородную шихту, плазменный реактор, аппарат синтеза метанола, источник питания, катод, анод, электроды, шахты, гарнисаж, электролизёр, синтез-газ, углеводороды: вода, углерод, шлаки, шихта, метанол, угарный газ; оборотную воду, пар, камеру сгорания, тигель, генератор, плазмотрон, плазму, конденсатор, теплообменники, насос, канал, ванну расплава, патрубки, сепаратор, реактор паровой конверсии метанола, трубопроводы, выпрямитель, замкнутый контур для сохранения энергии, отличающееся тем, что смесь шихты, состоящей из руды, воды и углеводородов, нагревается паром, сбрасываемым с турбины, который получен в камере сгорания, где нагревается оборотный пар за счёт сжигания водорода в кислороде, которые извлекаются из рудоуглеводородной шихты в ходе циклических реакций, а тепло, вырабатываемое на участках плазменного плавления и синтеза метанола, передаётся оборотной воде, образующей пар, который идет в камеру сгорания, при этом вырабатываемая электроэнергия поддерживает горение дуги на плазмотроне, а углекислый газ, проходя через дугу, формирует плазму, расплавляющую исходную шихту, образуя расплав, в котором углекислый газ в присутствии катализаторов за счёт электролиза и облучения диссоциирует на углерод и кислород, при этом углерод восстанавливает металлы и неметаллы, которые сливаются во вращающуюся турбину, где разделяются в объеме слитка по плотностям, а газовая фаза от расплава вещества отделяется путем испарения и далее сепарируется на составляющие соединения путем конденсации.12. A device for producing energy using an ore-hydrocarbon power unit (OHPU), containing a power plant, a metallurgical and chemical section, a turbine, an ore-hydrocarbon charge, a plasma reactor, a methanol synthesis apparatus, a power source, a cathode, an anode, electrodes, shafts, a skull, an electrolyzer, synthesis gas, hydrocarbons: water, carbon, slag, charge, methanol, carbon monoxide; circulating water, steam, combustion chamber, crucible, generator, plasma torch, plasma, condenser, heat exchangers, pump, channel, melt bath, branch pipes, separator, methanol steam reforming reactor, pipelines, rectifier, closed loop for energy conservation, characterized in that the mixture of the charge consisting of ore, water and hydrocarbons is heated by steam discharged from the turbine, which is obtained in the combustion chamber, where the circulating steam is heated by burning hydrogen in oxygen, which are extracted from the ore-hydrocarbon charge during cyclic reactions, and the heat generated in the plasma melting and methanol synthesis sections is transferred to the circulating water, which forms steam, which goes to the combustion chamber, while the generated electrical energy maintains the combustion of the arc on the plasma torch, and carbon dioxide, passing through the arc, forms a plasma that melts the original charge, forming a melt in which carbon dioxide in the presence of catalysts, due to electrolysis and irradiation, dissociate into carbon and oxygen, while carbon restores metals and non-metals, which merge into a rotating turbine, where they are separated in the volume of the ingot by density, and the gas phase from the melt of the substance is separated by evaporation and then separated into constituent compounds by condensation. 13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что разделение образуемых продуктов после плазмы происходит в сепараторе, где отделяемый синтез-газ сразу поступает в аппарат синтеза метанола на синтез метанола, выступающего энергоносителем, который для выработки энергии поступает в процессор, где, смешиваясь с частью пара, выходящего с турбины, в результате паровой конверсии метанола образует водород, который идет на сжигание в камеру сгорания, а образуемый углекислый газ идет на образование плазмы, где, проходя через ванну расплава, диссоциирует на углерод и кислород, который снова поступает на сжигание в камеру сгорания, при этом две трети части объема воды, полученной при конденсации после турбины, направляются вовне, а одна треть объёма воды идет на охлаждение плазменного реактора, аппарата метанола и продуктов реакций, образуя пар, который поступает в камеру сгорания, где сжигается водород и кислород, образуя высокотемпературный пар, вращающий турбину и генератор, вырабатывая электроэнергию, которая с выпрямителя поступает на плазмотрон, обеспечивая горение плазмы. 13. The device according to claim 12, characterized in that the separation of the products formed after the plasma occurs in a separator, where the separated synthesis gas immediately enters the methanol synthesis apparatus for the synthesis of methanol, which acts as an energy carrier, which is fed to the processor for generating energy, where, mixing with part of the steam leaving the turbine, as a result of the steam conversion of methanol it forms hydrogen, which is sent for combustion in the combustion chamber, and the formed carbon dioxide is used to form plasma, where, passing through the melt bath, it dissociates into carbon and oxygen, which is again sent for combustion in the combustion chamber, wherein two-thirds of the volume of water obtained during condensation after the turbine are directed outside, and one-third of the volume of water is used to cool the plasma reactor, the methanol apparatus and the reaction products, forming steam, which enters the combustion chamber, where hydrogen and oxygen are burned, forming high-temperature steam that rotates the turbine and the generator, generating electric power, which is supplied from the rectifier to the plasma torch, ensuring plasma combustion. 14. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что для снижения тепловых потерь, метанол перед паровой конверсией нагревается теплом пара, сбрасываемого с турбины, проходя через теплообменник, при этом рудоуглеводородный энергоблок размещается в замкнутом пространстве контура, за границу которого всё вещество входит и выходит при температуре окружающей среды. 14. The device according to item 12, characterized in that, in order to reduce heat losses, methanol is heated before steam conversion by the heat of steam discharged from the turbine, passing through a heat exchanger, while the ore-hydrocarbon power unit is located in a closed space of the circuit, beyond the boundary of which all the substance enters and exits at ambient temperature. 15. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что проведение электролиза в расплаве шихты осуществляется за счет погружения в ванну расплава плазмотрона, выполняющего роль анода, при этом ванна расплава выполняет роль катода, к которой отрицательный заряд подводится через тигель от источника питания, где на дно ванны опускаются расплавы тяжелых металлов, выше их скапливаются более легкие металлы, а на поверхность ванны вытесняются наиболее стойкие шлаки, где электролиз осуществляется одновременно с процессом восстановления металлов под действием различных восстановителей, при этом ванна расплава окружена гарнисажем, в котором протекают предварительные реакции восстановления, являясь предварительной зоной нагрева, постоянно пополняясь веществом шихты, поступающей по центральной шахте, которая размещается внутри внешней шахты, где между шахтами образуется кольцевое пространство, через которое выходит поток синтез-газа, образованный в ходе каталитической паровой конверсии метана и углерода, который по кольцевому пространству уходит на сепарацию и далее на синтез в аппарат метанола, а вокруг плазмотрона, работающего анодом, формируется зона выделения газов, где в газовой смеси присутствует в основном кислород, образуемый в результате распада соединений расплава руды и углекислого газа, образуемый газово-кислородный поток, поднимаясь, откачивается через верхний патрубок, при этом тигель, являясь катодом, по своей границе с ванной расплава в ходе реакций и электролиза образует газово-водородный поток, который, поднимаясь, захватывается отбойником, отделяющим его от газово-кислородного потока, который откачивается через нижний патрубок и идёт на разделение в сепараторе, а далее произведённый водород и угарный газ идут на синтез метанола, водород, который снова выделяется во время паровой конверсии метанола, поступает на сжигание в камеру сгорания, куда также поступает кислород после отделения от других газов в сепараторе, для обеспечения процесса дополнительным водородным топливом и кислородом, реагенты, содержащие водород, кислород и углерод, в составе более стойкой руды, углеводородов, воды, угарного и углекислого, и других газов, включая природный газ и метан, а также твёрдых и жидких соединений, повторно через отдельный трубопровод поступают на преобразование в зону предварительного нагрева и далее в зону плавления. 15. The device according to claim 12, characterized in that electrolysis in the molten charge is carried out by immersing a plasma torch into the molten bath, which acts as an anode, while the molten bath acts as a cathode, to which a negative charge is supplied through a crucible from a power source, where heavy metal melts sink to the bottom of the bath, lighter metals accumulate above them, and the most stable slags are displaced to the surface of the bath, where electrolysis is carried out simultaneously with the process of reducing the metals under the action of various reducing agents, while the molten bath is surrounded by a skull in which preliminary reduction reactions take place, being a preliminary heating zone, constantly replenished with the substance of the charge supplied through the central shaft, which is located inside the outer shaft, where an annular space is formed between the shafts, through which a stream of synthesis gas exits, formed during the catalytic steam conversion of methane and carbon, which goes through the annular space for separation and then for synthesis into the methanol apparatus, and around the plasma torch, which operates as an anode, a gas emission zone is formed, where the gas mixture mainly contains oxygen, formed as a result of the decomposition of the compounds of the ore melt and carbon dioxide, the resulting gas-oxygen flow, rising, is pumped out through the upper branch pipe, while the crucible, being the cathode, along its boundary with the melt bath during reactions and electrolysis forms a gas-hydrogen flow, which, rising, is captured by a baffle, separating it from the gas-oxygen flow, which is pumped out through the lower branch pipe and goes to separation in the separator, and then the produced hydrogen and carbon monoxide go to the synthesis of methanol, hydrogen, which is again released during the steam reforming of methanol, goes to be burned in the combustion chamber, where oxygen also enters after separation from other gases in the separator, to provide the process with additional hydrogen fuel and oxygen, reagents containing hydrogen, oxygen and carbon, in the composition of more stable ore, hydrocarbons, water, carbon monoxide, carbon dioxide, and other gases, including natural gas and methane, as well as solid and liquid compounds, are re-entered through a separate pipeline for conversion into the preheating zone and then into the melting zone. 16. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что во вращающейся турбине после слива порции расплава формируется кольцевой слиток, где послойно разделяются восстановленные металлы, такие, например, как медь, железо, алюминий или олово, при этом на внешнем контуре сосредотачиваются наиболее тяжелые металлы, имеющие наибольшую плотность, такие как золото, платина, серебро, вольфрам, молибден и другие, за ними идёт слой меди, относительно более легкой по плотности, а далее слой ещё менее плотного железа, в котором будут растворены родственные металлы типа никеля, хрома и кобальта, далее ближе к центру формируется слой наименее плотного алюминия, включающий родственные металлы, такие как скандий, титан и магний, при этом металлы, принадлежащие к группе железа, меди и алюминия, в условиях центробежного конвертирования не сплавляются между собой.16. The device according to claim 12, characterized in that after a portion of the melt has been drained, an annular ingot is formed in the rotating turbine, wherein the reduced metals, such as, for example, copper, iron, aluminum or tin, are separated layer by layer, with the heaviest metals having the highest density, such as gold, platinum, silver, tungsten, molybdenum and others, concentrated on the outer contour, followed by a layer of copper, relatively lighter in density, and then a layer of even less dense iron, in which related metals such as nickel, chromium and cobalt will be dissolved, then closer to the center a layer of the least dense aluminum is formed, including related metals such as scandium, titanium and magnesium, while the metals belonging to the iron, copper and aluminum group do not fuse together under the conditions of centrifugal converting. 17. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что РУВЭ заменяет в качестве электростанции тепловые электростанции, где прямое сжигание углеводородного топлива в кислороде воздуха заменяется сжиганием водорода в кислороде, получаемых из компонентов шихты, при этом на первой стадии из шихты выделяется синтез-газ и восстанавливаются металлы, на второй стадии из реагентов синтезируется энергоноситель и на третьей стадии из энергоносителя извлекается водород, который используется в качестве топлива. 17. The device according to item 12, characterized in that the RUVE replaces thermal power plants as a power plant, where the direct combustion of hydrocarbon fuel in atmospheric oxygen is replaced by the combustion of hydrogen in oxygen obtained from the components of the charge, wherein at the first stage synthesis gas is released from the charge and metals are reduced, at the second stage an energy carrier is synthesized from the reagents and at the third stage hydrogen is extracted from the energy carrier, which is used as fuel. 18. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что РУВЭ объединяется для выработки электроэнергии с энергоблоком АЭС, где в качестве охлаждающей среды для конденсатора турбины используется шихта, при этом источником пара для вращения турбины служит не только атомный реактор и камера сгорания для сжигания водородно-кислородной смеси, а также тепло от продуктов реакций металлургического и химического оборудования, где при отсутствии потребления электроэнергии потребителем вся вырабатываемая энергия идет на производство метанола или другого энергоносителя (этанола, синтетического топлива, аммиака), в котором запасается энергия, а при возобновлении энергопотребления электроэнергия вырабатывается за счёт запасенного метанола, где побочным эффектом выработки энергии на совмещённом энергоблоке является производство различных продуктов в виде металлов и неметаллов.18. The device according to paragraph 12, characterized in that the RUVE is combined for the generation of electric power with a power unit of a nuclear power plant, where the charge is used as a cooling medium for the turbine condenser, and the source of steam for rotating the turbine is not only the nuclear reactor and the combustion chamber for burning the hydrogen-oxygen mixture, but also heat from the reaction products of metallurgical and chemical equipment, where, in the absence of electricity consumption by the consumer, all the energy generated goes to the production of methanol or another energy carrier (ethanol, synthetic fuel, ammonia), in which energy is stored, and when energy consumption is resumed, electric power is generated due to the stored methanol, where a side effect of energy generation at the combined power unit is the production of various products in the form of metals and non-metals. 19. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что для извлечения синтез-газа используется плазмотрон, нагревающий исходную шихту с образованием ванны расплава, где ванна расплава окружена гарнисажем, который постоянно пополняется веществом исходной шихты и веществом реагентов, образующихся после плавления исходной шихты, которые через патрубок поступают повторно в зону плазменного нагрева, где шихта поступает по центральной шахте, размещённой внутри внешней шахты, образуя кольцевое пространство, при этом в центральной шахте имеются отверстия, через которые выходит поток синтез-газа, образованный в ходе каталитической паровой конверсии метана и углерода, который по кольцевому пространству уходит в аппарат синтеза метанола, а вокруг плазмотрона, работающего анодом, формируется зона выделения газов, где в основном составе присутствует кислород, образуемый в результате распада соединений расплава шихты и углекислого газа, создавая газово-кислородный поток, который поступает в сепаратор для отделения кислорода, направляемого в накопитель, откуда кислород идёт на сжигание водорода в камеру сгорания, а на границе тигля образуется газово-водородный поток, который, поднимаясь, захватывается отбойником, отделяющим его от газово-кислородного потока, и поступает в сепаратор для отделения водорода, направляемого для синтеза метанола. 19. The device according to claim 12, characterized in that a plasma torch is used to extract the synthesis gas, heating the initial batch to form a melt bath, where the melt bath is surrounded by a skull, which is constantly replenished with the substance of the initial batch and the substance of the reagents formed after melting the initial batch, which are fed through a branch pipe again into the plasma heating zone, where the batch enters through a central shaft located inside the outer shaft, forming an annular space, while in the central shaft there are openings through which a stream of synthesis gas formed during the catalytic steam conversion of methane and carbon exits, which goes through the annular space to the methanol synthesis apparatus, and around the plasma torch, operating as an anode, a gas emission zone is formed, where the main composition contains oxygen, formed as a result of the decomposition of the compounds of the molten batch and carbon dioxide, creating a gas-oxygen flow, which enters the separator for separating oxygen, directed into the accumulator, from where oxygen goes to burn hydrogen in the combustion chamber, and at the boundary of the crucible a gas-hydrogen flow is formed, which, rising, is captured by a baffle, separating it from the gas-oxygen flow, and enters the separator for separating hydrogen, directed for the synthesis of methanol.
RU2024140316A 2024-12-28 Method and device for ore-hydrocarbon power unit (ohpu) for energy production in autonomous mode or jointly with other types of power plants RU2842776C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2842776C1 true RU2842776C1 (en) 2025-07-01

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2175075C2 (en) * 1996-12-26 2001-10-20 Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд. Method and device for electrical energy generation (alternatives)
RU2524036C2 (en) * 2010-10-28 2014-07-27 Анатолий Евгеньевич Волков Method and device for metal spun casting
RU2562336C2 (en) * 2009-08-27 2015-09-10 МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Systems and methods ensuring sustainable economic development by means of integrated development of renewable full spectrum energy
RU2782079C1 (en) * 2021-09-11 2022-10-21 Анатолий Евгеньевич Волков Method and apparatus for generating electricity from surface waves

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2175075C2 (en) * 1996-12-26 2001-10-20 Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд. Method and device for electrical energy generation (alternatives)
RU2562336C2 (en) * 2009-08-27 2015-09-10 МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Systems and methods ensuring sustainable economic development by means of integrated development of renewable full spectrum energy
RU2524036C2 (en) * 2010-10-28 2014-07-27 Анатолий Евгеньевич Волков Method and device for metal spun casting
RU2782079C1 (en) * 2021-09-11 2022-10-21 Анатолий Евгеньевич Волков Method and apparatus for generating electricity from surface waves

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fletcher Solarthermal processing: a review
Cavaliere Hydrogen assisted direct reduction of iron oxides
US20160068926A1 (en) Method for the integration of carbochlorination into a staged reforming operation as an alternative to direct residue oxidation for the recovery of valuable metals
CA2843645C (en) Plasma arc furnace and applications
Fernández-González A state-of-the-art review on materials production and processing using solar energy
Gabbar et al. Comparative study of MSW heat treatment processes and electricity generation
Rao et al. Thermal plasma torches for metallurgical applications
Taylor et al. Production of oxygen on the Moon: which processes are best and why
Bazhin et al. Deep conversion and metal content of Russian coals
US20210396157A1 (en) Inductive bath plasma cupola background of the invention
RU2842776C1 (en) Method and device for ore-hydrocarbon power unit (ohpu) for energy production in autonomous mode or jointly with other types of power plants
Gökalp A holistic approach to promote the safe development of hydrogen as an energy vector
Altaf et al. Decarbonizing the industry with green hydrogen
RU2836519C2 (en) Method and device for generation of electric power and heat in chemical-metallurgical process of ore, hydrocarbon material and wastes processing
RU2056008C1 (en) Method of and plasma plant for solid fuel reconditioning
Tsvetkov Plasma metallurgy: current state, problems and prospects
WO2024205452A1 (en) Plasma arc electrolytic centrifugal conversion method and device
CN107780987A (en) Turbine suitably a variety of working medium plasma method reheating and magnetic fluid cogeneration and Poly-generation
CA3064627C (en) Electrochemical device for cascading reactive distillation
RU2023107433A (en) METHOD AND DEVICE OF PLASMA-ARC ELECTROLYTIC CENTRIFUGAL CONVERSION FOR THE PRODUCTION OF METALS, NON-METALS AND ENERGY CARRIERS
Bulat et al. Energy of low-temperature plasma in the processes of thermal conversions of carbon-containing medium
EP4613700A1 (en) Process and reactor for generating hydrogen
Hacala et al. Innovative industrial plasma torch for converting biomass into high purity syngas
Bailey Avenues for Decarbonizing the Steel Industry.
CN121006236A (en) Comprehensive treatment system for coal gangue