CS211747B1 - Chemicko-tepelné akumulačně špičková elektráren s primárným využitím pracovnej látky - Google Patents

Abstract

Je navrhnutá schéma zapojenia zariadenia slúžiace ako rýchly energetický zdroj nezávislý na dodávke a rozvodu fosilných paliv. Zásobovanie dislokovanej energetickej jednotky sa realizuje prostredníctvom akumulácie, dopravy, uvolneniá a konverzie chemicky viazanej energie v pracovnej látke pomocou reverzibíIných chemických reakcií, Charakteríst ickým rysom chemicko-tepelnej akumulačnej špickovej elektrárně s primárným využitím pracovnej látky znázornenej na obr. 2 je, že z akumulačného systému chemiekej a tlakovej energie pracovná látka sa vedie po predohriatí do hlavného chemického reaktoru, v ktorom sa uskutoční exotermícká reakcia a uvolní, sa hlavná časů prvotné akumulované! energie vo formě reakčného tepla. Pracovná látka z reaktora je vedená do plynové! turbíny špickovej elektrárně. Z plynovej turbíny je pracovna látka dopravovaná do dalších stupňov reaktorov a výmeníkov tepla a tu uvolněné teplo sa použije na predohrev pracovnej látky, připadne sa použije pre teplárenské účely.

Description

1 211747

Vynález rieši schému zapojenia chemicko-tepelnej akumulačnej špičkovej elektrárně s pri-márným využitím pracovnej látky, ktorá umožňuje vybudovanie rýchlonabiehajúcich dislokovanýchenergetických zdrojov, nezávislých na rozvodu fosilných paliv.

Požiadavky dostatku primárných zdrojov energie a požiadavky zvyšovania efektivnosti ener-getických premien v rozvoji energetiky a jej struktury vynucujú stavbu velkých monoblokov ener-getických zariadení, ktorá musia pracovat v neměnných prevádzkových režimoch. Súčasne všakvzhladom na kolísanie odběru elektrickej energie v priebehu jedného dňa a súčasne i v priebehuročných období do energetickej sústavy je nutné organicky zabudovat s premenným režimom a krát-kodobé pracujúce energetické zariadenia menších výkonov - t-zv. špičkové energetické zariadenias velmi pružnými podmienkami startu. Tieto dva systémy energetických zariadení s neměnným apřerušovaným režimom práce zabezpečujú dodávku požadovaných energetických výkonov. Špičkové elektrárně s přerušovaným režimom práce sú realizované prečerpávacími vodnýmielektrárnami - s akurauláciou potenciálnej energie dalej akumulačnými tepelnými elektrárňami,využívajúcimi energiu fázových premien pracovných látok - akumulácia tepelnej formy energiepri vyšších teplotách - a špičkovými elektrárnami so spalovacími turbínami, ktoré nemajú priamyakumulačný charakter. V súcasnom období možno pozorovat úsilie pre ríesenie akumulácie tlako-vej energie stlačeného vzduchu pre spalovanie ušlachtilých paliv pre špičkové elektrárně so spa-lovacími turbínami - čiastočná akumulácie energie. Nevýhodou spomenutých riešení akumulačnýchšpičkových elektrární sú: 1/ u přečerpávacích vodných elektrární základná viazanost na prírodnélokalitné podmienky a ich obmedzenost výskytu a velké nároky na stavebné kapacity; 2/ akumulač-ně tepelné elektrárně zabezpečujú menšiu koncentráciu měrného akumulovaného výkonu. Samotnáakumulácia je přitom realizovaná pri vyšších teplotách, co vyvolává nákladné izolačně systémyakumulátorov energie, resp. nevyhnutné úniky energie; 3/ špičkové elektrárně so spalovacímiturbínami majú rastúce a vysoké prevádzkové náklady vzhladom na použitie ušlachtilých paliv azhorŠujú životné prostredie danej lokality.

Vyššie uvedené nevýhody doterajsích technických riešení špičkových elektrární rieši che-micko-tepelná akumulačná špičková elektráreň s primárným využitím pracovnej látky podlá vyná-lezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že zásobníky akumulačného systému chemickej a tlakovejenergie sú napojené cez predohrievacie výměníky na hlavný reaktor, ktorý je spojený s turbínou. Výhody chemicko-tepelnej akumulačnej špičkovej elektrárně s primárným využitím pracovnejlátky sú: 1/ stavba elektrárně nie je viazaná geologickými prírodnými podmienkami a može byťrealizovaná priamo u odberatela energie pri zaručení minimálnych strát v rozvodnej sieti užít-kovej energie; 2/ na prevádzku nie je potřebné žiadne palivo; 3/ systém zabezpečuje řádové vyš-šiu koncentráciu mernej akumulovanéj energie; 4/ prevádzka v lokalitě odberatela energie nemávplyv na životné prostredie; 5/ vyžaduje menšie investičně náklady a stavebné kapacity ako vý-konovo zrovnatelné iné technické ríešenía; 6/ doprava a akumulácia velkých energetíc.kých výko-nov, vzhladom na řádové vyššiu hodnotu mernej akumulovanej energie vyžaduje v dimenziách menšiezariadenie dopravných potrubných systémov, ktoré tepelne vóbec nemusia byt izolované. Přebytkový tepelný a elektrický výkon energetického systému sa akumuluje vo formě chemic-ky viazanej energie a tlakovej energie pracovnej látky. Doprava pracovnej látky zo zdroja ener-gie na miesto energetickej konverzie velkých výkonov v lokalitě odberatela energie pre sietšpičkových akumulačných elektrární sa realizuje prostredníctvom akumulácie, dopravy, uvolneniaa konverzie chemicky viazanej energie pracovnej látky pomocou reverzibilných chemických reakciítypu: n 1 m

kde B - je neobiehajúca zložka, a Di - sú obiehajúce zložky pracovnej látky. Ako příkladvyužitía reverzibilnej chemickej reakcie na akumulácíu, dopravu, na uvolnenie a konverziu vel-kých energetických výkonov móžeme uviesť reakciu podlá vztahu: 2!1747 2 1 H2Q » CH/, > C0+ 3.H2 /2/ 2 s entalpiou reakcíe pri teplote 298 K Δ H 205 kJ.mol“^. Táto metanizacná reakcia - zpravadolava, směr 1 -- prebíeha exotermícky pri teplote pracovnej látky od 300 °C do 600 °C. Reakciapodlá vztahu /1/ je uakutočriovaná vo smere 1 pri súčasnom ohřeve reagujuc.ej pracovnej látkytepelným zdrojom - prvotná akumulácia, například jádrovým reaktorom. V mieste prvotnej akumulá-cie sa využije disponibilná exergia pracovnej látky až na jej exergetickú hodnotu blížiacej sak nule - teplota okolia l’o. Táto pracovná látka s chemicky akumulovanou energiou pri teploteokolía dopravným potrubnýru rozvodným systémom sa dopravuje do lokalit chetni cko-tepe lných aku-mulačných špičkových elektrární priamo v lokalitě odberatela energie. Vzhladom na teplotu do-pravovanej pracovnej látky rovnú teplote okolia na rozvodný potrubný systém nie je potřebnéinštalovať nákladné tepelno-izolačnú sústavu. Na mieste špičkovej elektrárně v lokalitě odbe-ratela energie produkty Dj reakcíe sú skladované pri tfalšej akumulácií energie ” druhotná aku-mulácia tlakovej energie. V době potřeby Špičkového energetického výkonu v tepelnej alebo elek-trickej formě sa uskutoční priebeh chemickej reakcíe pracovnej látky podlá vztahu /1/ vo smere2. Charakteristickým rysom chemicko-tepelnej akumulačnej špičkovej elektrárně s primárným vy-užitím pracovnej látky je, že z akumulačného systému chemickej a tlakovej energie pracovna lát-ka sa vedie do hlavného chemického reaktora, v ktorom sa uskutoční chemická reakcia podlá vzta-hu /1/ vo smere 2, pri ktorej exotermícky sa uvolní hlavná Část prvotné akumulovanej energievo formě reakčného tepla.

Pracovna látka katalytického hlavného reaktoru je vedená do plynovej turbíny špičkovejelektrárně, ktorá cez elektrický generátor realizuje špičkový energetický výkon. Z plynovejturbíny pracovna látka je dopravovaná do dalších stupňov katalytických reaktorov, a výmeníkovtepla. V tomto systéme přídavných reaktorov a výmeníkov tepla uvolněné reakčné teplo sa použijena predohrev pracovnej látky na počiatočnú teplotu reakcíe, připadne pre teplárenské účely.Produkt reakcíe B podlá vztahu /1/ vo smere 2 z dopravné ekonomických dovodov sa odseparujek miestnemu využitiu a len produkty C£ sa vedu do zberného potrubného dopravného systému a dotepelného zdroja prvotnej akumulácie.

Na obr. 1 je znázorněné prepojenie sústavy akumulačných špičkových elektrární s primárnýmvyužitím s tepleným zdrojom, například jádrovým reaktorom v známem převedení na dialkovú dopra-vu chemicky viazanej energie. Predmetom vynálezu je zariadenie znázorněné schémou na obr. 2 -- chemicko-tepelná akumulačně špičková elektráren s primárným využitím pracovnej látky.

Tepelná centrála J_ prvotnej akumulácie na obr. 1 pozostáva z prvotného ohrievačazo štěpného chemického reaktora 3_, z parogenerátora £, z cirkulačného diichadla 5 a zo zaria-dení. na energetické využitie dísponibi 1 nej energie pracovnej látky, pozostávajúcej napr. z na-pájacieho čerpadla parnej turbíny 7., elektrického generátore J3, kondenzátora rekuperační-ho výmeníka j_C tepla, dodatkového výmeníka 11 tepla, z dialkového kompresora 12 pracovnej látky,z rozvodu 13 a zberného potrubia 14 . Sústava 1jj> chemicko"tepelných akumulačných špičkových elektrární 16 je napojená na rozvod13 pracovnej látky a na zbetné potrubie J_4 opatřené vratným diatkovým koiapresorom 17. Zariade-nie podlá vynálezu je znázorněné schémou na obr. 2. Je vytvořené z akumulačného systému 18,pozostávajúci z kompresora 19 akumulačného systému, chladiča 20, ventilov 2 1 , zásobníkov 22a redukčného ventilu 23, dalej zo systému 25 uvolnenia a premeny akumulovanej energie obsahujú-ce hlavný chemický reaktor 2 7 opatřený armaturami 2 6, plynovú turbínu 28 a elektrický generá-tor 2 9. Zariadenie je vybavené Startovacím systémom 30 hlavného reaktora, pozostávajúci zo star-tovacích armatur 31 , recirkulaČného’ kompresora 3 2 a z ohrievačov 33. Výstup turbíny 28 je napo-jený na přídavný systém 34 pozostávajúci z predohrievacích výmeníkov 24, z přídavných reakto-rov 35, z teplárenského výměníku 3 6 tepla, zo separátora 37 a z výstupného kompresora 38i.

Podlá schémy na obr. 1 v štepnom chemickom reaktoru 3. sa uskutočňuje endotermická reakcia

Claims (2)

1. 3 211747 podlá vztahu /1/ vo smere 1. Produkty reakcie sa dopravujú do rozvodu 13 pracovnej látky prezariadenie znázorněné ná obr. 2. Pracovna látky je akumulovaná v akumulačnom systéme 18 stla-čením v kompresore 19 a ochladená v chladiči 20 a je skladovaná v zásobníkoch 22 s výkonomv době mimo energetických špíčiek. Postupné plnenie jednotlivých zásobníkov 22 umožňujú ventily21 . V čase špičkovej potřeby elektrickej a tepelnej energie sa vyprázdňujú zásobníky 22 cezredukčný ventil 23, ktorým sa zabezpečí tlak chemickej reakcie podlá vztahu /1/ vo smere 2.Pracovna látka je ďalej predohriata na teplotu exotermickej reakcie v predohrievacích výmení-koch 24. Cez armatúru 26 je pracovná látka vedená do hlavného chemického reaktora 2 7 , kde sauvolňuje hlavná část akumulovanéj energie, a ďalej do plynovej turbíny 28. Z výstupu plynovej turbíny 28 pracovná látka je vedená do přídavného systému 34 , kdev přídavných reaktoroch 35 sa dokončuje exotermická reakcía. Tu uvolněné teplo zabezpečujepredohrev pracovnej látky pomocou predohrievacích výměníkov 24 na teplotu- chemickej reakciev hlavnom chemickom reaktore 2 7 , připadne sa použije na teplárenské účely pomocou teplárenské-ho výměníku 3 6 . Produkty reakcie sú vedené do separátora 3 7, kde sa oddělí zložka B podlávztahu /1/ a ostatné zložky pomocou výstupného kompresora 38 sú dopravované do zberného potru-bia 1 4. Recirkulačný kompresor 32 Štartovacieho systému recirkuluje určité množstvo pracovnejlátky cez ohrievače 3 3, armatury 31 a 26 do hlavného chemického reaktora 27, pokial sa nedo-siahne teplota exotermickej reakcie. Chemicko-tepelná akumulačná špičková elektráren s primárným využitím pracovnej látky umož-ňuje mimo popísanej funkcie vyrovnania nerovnosti medzi dostupnosťou energie a požiadavkou od-běru: samostatné, na centrálnom tepelnom zdroji primárnej energie nezávislú, časové definovanúdodávku elektrickej alebo tepelnej energie pre vyčleněné hospodářsky, společensky alebo inakvýznamné oblasti aj v případe mimoriadnych událostí, PŘEĎME T VYNÁLEZU

   1. Chemicko-tepelná akumulačná špičková elektráren s primárným využitím pracovnej látky,ktorá pozostává z akumulačného systému chemickej a tlakovej energie, obsahujúce zásobníky zo systému uvolnenia a premeny akumulovanej energie, obsahujúce hlavný chemický reaktor a tur-bínu z přídavného systému, obsahujúce predohrievacíe výměníky, přídavné reaktory a zo štarto-vacieho systému vyznačujúca sa tým, Že zásobníky /22/ sú napojené cez predohrievacíe výměníky/24/ na hlavný reaktor /27/, ktorý je spojený s turbínou /28/.
2. 2. Chemicko-tepelná akumulačná špičková elektráren s primárným využitím pracovnej látkypodlá bodu 1 vyznačujúca sa tým, že výstup turbíny /28/ je napojený na přídavný systém /34/obsahujúce jeden alebo viac sériovo zapojených predohrievacích výmeníkov /24/ a přídavnýchreaktorov /35/, teplárenský výměník tepla /36/, separátor /37/ a výstupný kompresor /38/. 2 listy výkresov Severografia, n. p.. řívod 7. Most