EA029923B1 - Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя - Google Patents

Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя Download PDF

Info

Publication number
EA029923B1
EA029923B1 EA201501073A EA201501073A EA029923B1 EA 029923 B1 EA029923 B1 EA 029923B1 EA 201501073 A EA201501073 A EA 201501073A EA 201501073 A EA201501073 A EA 201501073A EA 029923 B1 EA029923 B1 EA 029923B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
steam
gas generator
energy
converting
mechanical energy
Prior art date
Application number
EA201501073A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201501073A1 (ru
Inventor
Геннадий Павлович БАРЧАН
Original Assignee
Геннадий Павлович БАРЧАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Геннадий Павлович БАРЧАН filed Critical Геннадий Павлович БАРЧАН
Publication of EA201501073A1 publication Critical patent/EA201501073A1/ru
Publication of EA029923B1 publication Critical patent/EA029923B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/006—Auxiliaries or details not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1838—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines the hot gas being under a high pressure, e.g. in chemical installations
    • F22B1/1846—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines the hot gas being under a high pressure, e.g. in chemical installations the hot gas being loaded with particles, e.g. waste heat boilers after a coal gasification plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B33/00—Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
    • F22B33/18—Combinations of steam boilers with other apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Изобретение относится к энергетике. В способе преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя образуют первый контур циркуляции: газогенератор - устройство преобразования кинетической и тепловой энергии в механическую энергию - реактор гидрирования - газогенератор, в паровых котлах испаряют воду и подают пар в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию, например в турбину, при этом паровые котлы располагают в газогенераторе и реакторе гидрирования, пар из устройства преобразования направляют в конденсатор, формируют второй контур циркуляции, а в газогенератор подают кислород в составе воздуха из воздуходувки, воздух охлаждают, процесс охлаждения повторяют до остаточного содержания влаги в воздухе не более 0,2 г/м, а образовавшийся конденсат собирают и используют для подпитки паровых котлов. Изобретение позволяет упростить процесс регенерации оксидов углерода, образующегося в тепловых двигателях.

Description

Изобретение относится к энергетике. В способе преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя образуют первый контур циркуляции: газогенератор - устройство преобразования кинетической и тепловой энергии в механическую энергию - реактор гидрирования - газогенератор, в паровых котлах испаряют воду и подают пар в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию, например в турбину, при этом паровые котлы располагают в газогенераторе и реакторе гидрирования, пар из устройства преобразования направляют в конденсатор, формируют второй контур циркуляции, а в газогенератор подают кислород в составе воздуха из воздуходувки, воздух охлаждают, процесс охлаждения повторяют до остаточного содержания влаги в воздухе не более 0,2 г/м3, а образовавшийся конденсат собирают и используют для подпитки паровых котлов. Изобретение позволяет упростить процесс регенерации оксидов углерода, образующегося в тепловых двигателях.
029923 Β1
029923
Область применения
Изобретение относится к энергетике, а именно к способам преобразования внутренней энергии углеводородного топлива в механическую работу.
Предшествующий уровень техники
Известные современные способы получения тепловой энергии, за исключением атомной, термоядерной, солнечной и термальной, основаны на непосредственном сжигании источников энергии, т.е. полном окислении всех горючих элементов, входящих в топливо (см., например, книгу Л. С. Стерман и др. "Тепловые и атомные электростанции", М., Энергоиздат, 1982).
Недостатки этих способов, при всём их многообразии, имеют общий характер и заключаются в следующем:
невозможность переработки отходов с содержанием в них воды более 75%;
теоретический КПД лучших теплосиловых установок не превышает 75%, а эффективный - 35%;
продукты сгорания, выбрасываемые в атмосферу, загрязняют окружающую среду и создают проблемы для существования самой жизни на Земле;
природные, не возобновляемые топливно-энергетические ресурсы используются неэффективно; биомасса растений и продуктов жизнедеятельности человека и животных используются для получения энергии эпизодически и неэффективно.
Известен способ утилизации энергии, полученной в циклическом термохимическом процессе, и преобразования ее в механическую энергию, согласно которому смесь водорода и оксида углерода (энергоноситель, подаваемый в двигатель) в молярном соотношении 3:1 подается из емкости в реактор, в котором в ходе каталитической реакции образуется смесь метана и водяного пара (рабочее тело) и подается в рабочую полость двигателя, в результате расширения смеси вырабатывается механическая энергия. Отработанная метанопаровая смесь направляется в систему охлаждения газоохлаждаемого высокотемпературного атомного реактора, который находится вне двигателя, где превращается в исходный водород и оксид углерода, (см. заявку \7О 03/091549, кл. Р01К 25/06, 06.11.2003).
Данный способ позволяет значительно, по сравнению с известными, сократить расход топлива, однако, обладает следующими недостатками:
для обеспечения цикличности процесса необходим высокотемпературный источник тепловой энергии, находящийся вне двигателя;
способ может быть реализован только в стационарных условиях и в непосредственной близости от высокотемпературного источника энергии;
способ не позволяет использовать другие виды углеродсодержащего сырья; способ не позволяет создавать автономные и транспортные двигатели;
энергоноситель (смесь водорода и оксида углерода) должен изготавливаться на специализированном предприятии.
Известен способ преобразования энергии, выделяющейся в экзотермическом процессе, в механическую работу, включающий подачу исходного сырья в первый реактор (газогенератор), взаимодействие компонентов сырья в экзотермическом процессе, в результате которого образуется водород и оксид углерода, которые подают в реактор метанатор (частный случай реактора Фишера-Тропша), где посредством каталитической реакции образуют рабочее тело - метанопаровую смесь, при расширении которой в двигателе производят механическую работу, а отработанное рабочее тело направляют на регенерацию во второй реактор и затем возвращают в первый реактор. При этом исходное сырье в первом реакторе подвергают автотермической или термической газификации с отделением водорода и оксида углерода, подаваемых в реактор метанатор, от сопутствующих продуктов, каталитическую реакцию между водородом и оксидом углерода осуществляют при температуре от 600 до 1400 К и давлении 0,6-20 МПа (патент КИ № 2323351, кл. Р01К 23/04, 27.04.2008).
Указанный способ имеет следующие недостатки:
не используются энергия и газы, выделяющиеся в газогенераторе при риформинге или газификации исходного сырья;
плазмохимический риформинг или газификация используются только для переработки водных смесей;
проведение процесса метанирования при температуре более 700 К на товарных катализаторах трудноосуществимо:
ограничение температуры от 600 до 1400 К и давления 0,6-20 МПа существенно ограничивает достигаемые результаты.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя, заключающийся в том, что углеводородное топливо и кислород подают в газогенератор, в котором топливо газифицируют или конвертируют в автотермическом или термическом режиме с образованием смеси водорода и оксида углерода, полученную смесь водорода и оксида углерода подают в устройство для преобразования их кинетической и тепловой энергии в механическую энергию, после чего смесь водорода и оксида углерода подают в реактор гидрирования, где в каталитическом процессе образуют углево- 1 029923
дородные вещества и пирогенную воду, которые через устройство преобразования энергии смеси подают в газогенератор для их конвертирования с образованием таким образом первого контура циркуляции: газогенератор - устройство преобразования кинетической энергии в механическую энергию - реактор гидрирования - устройство преобразования тепловой и кинетической энергии газов в механическую энергию - газогенератор, воду в паровых котлах, обогреваемых продуктами газификации и гидрирования, испаряют и подают в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию, например в турбину (патент КИ № 2386819, кл. Р01К 23/04, 20.04.2010).
В известном техническом решении удалось существенно повысить ряд характеристик и устранить присущие способу циклической регенерации недостатки, выявившиеся в процессе практической реализации данного способа.
Однако при этом выявлены следующие недостатки:
использование метанатора для регенерации оксида углерода, если метан не является целевой продукцией энерготехнологической установки, приводит к увеличению расхода энергии на собственные нужды, в связи с компримированием горячей метанопаровой смеси и к увеличению стоимости оборудования, необходимого для реализации способа;
мольное отношение водорода к оксиду углерода в синтез газе 3: 1 ограничивает применение способа; обязательное использование плазмохимического способа не всегда целесообразно, поскольку ограничивает использование других способов газификации исходного сырья;
обязательное использование благородных газов или смеси благородных газов уменьшает производительность газогенераторов и реакторов гидрирования оксидов углерода.
Раскрытие изобретения
Задача, положенная в основу заявляемого изобретения, заключается в создании способа преобразования энергии с циклической регенерацией оксидов углерода в двигателях внутреннего сгорания, в котельных агрегатах в процессах извлечения и переработки сырья, содержащего углеводороды, включая газы, смеси различных веществ, промышленные и бытовые отходы.
Технический результат заключается в упрощении процесса регенерации оксидов углерода, образующихся в тепловых двигателях или в котельных агрегатах, или в различных технологических процессах.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя заключается в том, что углеводородное топливо и кислород подают в газогенератор, в котором топливо газифицируют или конвертируют в автотермическом или термическом режиме с образованием смеси водорода и оксида углерода, полученную смесь водорода и оксида углерода подают в устройство для преобразования их кинетической и тепловой энергии в механическую энергию, после чего смесь водорода и оксида углерода подают в реактор гидрирования, где в каталитическом процессе образуют углеводородные вещества и пирогенную воду, которые подают в газогенератор для их конвертирования с образованием таким образом первого контура циркуляции: газогенератор - устройство преобразования кинетической и тепловой энергии в механическую энергию - реактор гидрирования - газогенератор, в паровых котлах, испаряют воду и подают пар в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию, например в турбину, паровые котлы располагают в газогенераторе и реакторе гидрирования и таким образом путем нагрева воды в последних поддерживают в газогенераторе и реакторе гидрирования изотермический режим процессов газификации и гидрирования, пар из устройства преобразования энергии пара в механическую энергию направляют в конденсатор, из которого конденсат пара возвращают в паровые котлы и формируют таким образом второй контур циркуляции: паровые котлы - устройство преобразования энергии пара в механическую энергию - конденсатор - паровые котлы, при этом конденсат пара распределяют между котлами пропорционально их производительности, причем при газификации или конвертации в газогенераторе углеводородного топлива в автотермическом или термическом режиме образуют смесь водорода и оксидов углерода, одновременно в реакторе гидрирования в каталитическом процессе образуют смесь углеводородных веществ и пирогенную воду, а в газогенератор двигателя подают чистый кислород из кислородной станции или кислород в составе воздуха из воздуходувки, при этом поступающий в воздухозаборник воздух предварительно охлаждают или нагревают в зависимости от климатических условий до точки росы в каскаде теплообменников, а затем охлаждают до температуры 0-3°С в детандерной турбине, процесс охлаждения повторяют до остаточного содержания влаги в воздухе не более 0,2 г/м3, а образовавшийся конденсат собирают и используют для подпитки паровых котлов, после чего кислород в составе воздуха подают в кислородную станцию или непосредственно в газогенератор.
Охлаждение воздуха производят в каскаде теплообменников холодным воздухом, или холодным азотом, или охлаждающей газовой смесью, нагрев - горячей водой или паром, а конденсат воды используют для подпитки паровых котлов.
Пар из парового котла, установленного в реакторе гидрирования, направляют в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию через установленный в газогенераторе пароперегреватель.
- 2 029923
В газогенераторе двигателя получают синтез-газ с мольным отношением Н2:СО и Н2:СО2, необходимым и достаточным для полной регенерации оксидов углерода.
При мольном отношении СО:СО2 меньше 1 дополнительный водород, необходимый для гидрирования углекислого газа, получают из пирогенной воды или перегретого водяного пара.
Часть пара из устройства преобразования энергии пара в механическую энергию направляют в установленный в газогенераторе пароперегреватель, после чего перегретый пар возвращают в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию.
Из реактора гидрирования часть полученных в нем углеводородов отделяют от полученной смеси и направляют на дальнейшую переработку в ректификационную колонну.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена принципиальная схема теплового двигателя для реализации описанного способа преобразования энергии;
на фиг. 2 - принципиальная схема теплового двигателя для реализации описанного способа преобразования энергии с одновременным получением химических продуктов в ректификационной колонне;
на фиг. 3 - принципиальная схема теплового двигателя для реализации описанного способа преобразования энергии с пароперегревателем, подключенным к устройству преобразования энергии пара в механическую энергию.
Лучший вариант осуществления изобретения
Описываемый способ преобразования энергии может быть реализован в тепловом двигателе, например двигателе внутреннего сгорания в соответствии с фиг. 1, который содержит газогенератор 1 с расположенным в нем паровым котлом 2 и пароперегревателем 3, при этом газогенератор 1 подключен к источникам кислорода и углеводородного топлива, а также выходом водорода и оксидов углерода к устройству для преобразования их кинетической и тепловой энергии в механическую энергию 4, например турбине, последнее выходом подключено к реактору гидрирования 5, в котором расположен второй паровой котел 6, при этом последний выходом подключен к устройству преобразования энергии пара в механическую энергию 7, например турбине, подключенной выходом к конденсатору 8, а последний выходом воды подключен к паровым котлам 2 и 6, реактор гидрирования 5 выходом углеводородных веществ и пирогенной воды подключен к газогенератору 1.
Второй паровой котел 6 может быть подключен к устройству преобразования энергии пара в механическую энергию 7 через пароперегреватель 3, либо через пароперегреватель 3 к устройству преобразования энергии пара в механическую энергию 7 может быть подключен отвод пара из устройства преобразования энергии пара в механическую энергию 7.
Реактор гидрирования подключен выходом углеводородных веществ и пирогенной воды к колонне ректификации 9.
Кроме того, в качестве источника кислорода 10 в газогенератор 1 могут быть использованы воздуходувка или кислородная станция (не показаны на чертежах, а также при подготовке воздуха использован каскад теплообменников и детандерная турбина (не показаны).
Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя заключается в том, что углеводородное топливо и кислород подают в газогенератор 1, в котором топливо газифицируют или конвертируют в автотермическом или термическом режиме с образованием смеси водорода и оксида углерода. Полученную смесь водорода и оксида углерода подают в устройство для преобразования их кинетической и тепловой энергии в механическую энергию 4, после чего смесь водорода и оксида углерода подают в реактор гидрирования 5, где в каталитическом процессе образуют углеводородные вещества и пирогенную воду, которые подают в газогенератор 1 для их конвертирования с образованием таким образом первого контура циркуляции: газогенератор 1 - устройство преобразования кинетической и тепловой энергии в механическую энергию 4 - реактор гидрирования 5 газогенератор 1.
В паровых котлах 2 и 6 испаряют воду и подают пар в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию 7, например в турбину. Паровые котлы 2 и 6 располагают соответственно в газогенераторе 1 и реакторе гидрирования 6 и таким образом путем нагрева воды в последних поддерживают в газогенераторе 1 и реакторе гидрирования 5 изотермический режим процессов газификации и гидрирования. Пар из устройства преобразования энергии пара в механическую энергию 7 направляют в конденсатор 8, из которого конденсат пара возвращают в паровые котлы 2 и 6 и формируют таким образом второй контур циркуляции: паровые котлы 2 и 6 - устройство преобразования энергии пара в механическую энергию 7 - конденсатор 8 - паровые котлы 2 и 6.
Конденсат пара распределяют между котлами 2 и 6 пропорционально их производительности, причем при газификации или конвертации в газогенераторе 1 углеводородного топлива в автотермическом или термическом режиме образуют смесь водорода и оксидов углерода, а в реакторе гидрирования 5 в каталитическом процессе образуют смесь углеводородных веществ и пирогенную воду.
В газогенератор 1 двигателя подают чистый кислород из кислородной станции или кислород в составе воздуха из воздуходувки, при этом поступающий в воздухозаборник воздух предварительно охлаждают или нагревают в зависимости от климатических условий до точки росы в каскаде теплообменни- 3 029923
ков, а затем охлаждают до температуры 0-3°С в детандерной турбине, процесс охлаждения повторяют до остаточного содержания влаги в воздухе не более 0,2 г/м3, а образовавшийся конденсат собирают и используют для подпитки паровых котлов 2 и 6, после чего кислород в составе воздуха подают в кислородную станцию или непосредственно в газогенератор 1.
Охлаждение воздуха производят в каскаде теплообменников холодным воздухом, или холодным азотом или охлаждающей газовой смесью, нагрев - горячей водой или паром, а конденсат воды используют для подпитки паровых котлов 2 и 6.
Пар из парового котла 6, установленного в реакторе гидрирования 5, направляют (см. фиг. 1) в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию 7 через установленный в газогенераторе 1 пароперегреватель 3.
В газогенераторе 1 двигателя получают синтез-газ с мольным отношением Н2:СО и Н2:СО2, необходимым и достаточным для полной регенерации оксидов углерода.
При мольном отношении СО:СО2 меньше 1 дополнительный водород, необходимый для гидрирования углекислого газа, получают из пирогенной воды или перегретого водяного пара.
Часть пара (см. фиг. 2) из устройства преобразования энергии пара в механическую энергию 7 направляют в установленный в газогенераторе 1 пароперегреватель 3, после чего перегретый пар возвращают в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию 7.
Из реактора гидрирования 5 часть полученных в нем углеводородов отделяют от полученной смеси и направляют на дальнейшую переработку в ректификационную колонну 9 (см. фиг. 3).
Описанные выше установки могут быть объединены между собой, как это показано на фиг. 3
В качестве углеводородного топлива могут быть использованы газ или преимущественно жидкое топливо, при этом, поскольку энтальпия его окисления, отнесенная к 1 л объема максимальна, из топливного бака или из баллона подают в газогенератор 1, который, по существу, является камерой сгорания или блоком газогенераторов 1 двигателя. В газогенераторе 1 в свободном объеме при температуре 16252500 К или при температуре 785-1620 К в присутствии катализаторов, образуется синтез газ - смесь водорода и оксидов углерода. Процесс, предпочтительно, проводят при давлении 0,11-30 МПа. При плазмокаталитическом процессе температуру в плазме устанавливают в пределах 1700-10000 К и более. Синтез газ в реакторе гидрирования 5 при каталитическом гидрировании оксидов углерода в каталитическом изотермическом режиме образуются углеводороды с количеством углеродных атомов от С1 до С25, кислородсодержащие углеводородные соединения С1-С4 и, возможно, пары воды. Процесс проводят при давлении 3,1 МПа и температуре 610 К.
Теоретический эффективный коэффициент полезного действия может достигать 0,733, коэффициент цикла Карно -0,89.
Промышленная применимость
Изобретение может быть использовано в энергетике и машиностроении, в частности в автомобилестроении или судостроении, а также в химической промышленности для получения механической энергии вращения вала турбины для привода транспортных средств и электрогенераторов, а также для одновременного производства различной химической продукции с использованием, в частности, ректификационных колонн.

Claims (7)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя, заключающийся в том, что углеводородное топливо и кислород подают в газогенератор, в котором топливо газифицируют или конвертируют в автотермическом или термическом режиме с образованием смеси водорода и оксида углерода, полученную смесь водорода и оксида углерода подают в устройство для преобразования их кинетической и тепловой энергии в механическую энергию, после чего смесь водорода и оксида углерода подают в реактор гидрирования, где в каталитическом процессе образуют углеводородные вещества и пирогенную воду, которые подают в газогенератор для их конвертирования с образованием таким образом первого контура циркуляции: газогенератор - устройство преобразования кинетической и тепловой энергии в механическую энергию - реактор гидрирования - газогенератор, в паровых котлах испаряют воду и подают пар в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию, например в турбину, отличающийся тем, что паровые котлы располагают в газогенераторе и реакторе гидрирования и таким образом путем нагрева воды в последних поддерживают в газогенераторе и реакторе гидрирования изотермический режим процессов газификации и гидрирования, пар из устройства преобразования энергии пара в механическую энергию направляют в конденсатор, из которого конденсат пара возвращают в паровые котлы и формируют таким образом второй контур циркуляции: паровые котлы - устройство преобразования энергии пара в механическую энергию - конденсатор - паровые котлы, при этом конденсат пара распределяют между котлами пропорционально их производительности, причем при газификации или конвертации в газогенераторе углеводородного топлива в автотермическом или термическом режиме образуют смесь водорода и оксидов углерода, одновременно в реакторе гидрирования в каталитическом процессе образуют смесь углеводородных веществ и пиро- 4 029923
    генную воду, а в газогенератор двигателя подают чистый кислород из кислородной станции или кислород в составе воздуха из воздуходувки, при этом поступающий в воздухозаборник воздух предварительно охлаждают или нагревают в зависимости от климатических условий до точки росы в каскаде теплообменников, а затем охлаждают до температуры 0-(-3)°С в детандерной турбине, процесс охлаждения повторяют до остаточного содержания влаги в воздухе не более 0,2 г/м3, а образовавшийся конденсат собирают и используют для подпитки паровых котлов, после чего кислород в составе воздуха подают в кислородную станцию или непосредственно в газогенератор.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение воздуха производят в каскаде теплообменников холодным воздухом, или холодным азотом, или охлаждающей газовой смесью, нагрев - горячей водой или паром, а конденсат воды используют для подпитки паровых котлов.
  3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что пар из парового котла, установленного в реакторе гидрирования, направляют в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию через установленный в газогенераторе пароперегреватель.
  4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в газогенераторе двигателя получают синтез-газ с мольным отношением Н2:СО и Н2:СО2, необходимым и достаточным для полной регенерации оксидов углерода.
  5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при мольном отношении СО:СО2 меньше 1 дополнительный водород, необходимый для гидрирования углекислого газа, получают из пирогенной воды или перегретого водяного пара.
  6. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть пара из устройства преобразования энергии пара в механическую энергию направляют в установленный в газогенераторе пароперегреватель, после чего перегретый пар возвращают в устройство преобразования энергии пара в механическую энергию.
  7. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что из реактора гидрирования часть полученных в нем углеводородов отделяют от полученной смеси и направляют на дальнейшую переработку в ректификационную колонну.
EA201501073A 2013-03-27 2013-06-21 Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя EA029923B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013113358/06A RU2524317C1 (ru) 2013-03-27 2013-03-27 Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя
PCT/RU2013/000529 WO2014158054A1 (ru) 2013-03-27 2013-06-21 Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201501073A1 EA201501073A1 (ru) 2016-07-29
EA029923B1 true EA029923B1 (ru) 2018-05-31

Family

ID=51265307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201501073A EA029923B1 (ru) 2013-03-27 2013-06-21 Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9850784B2 (ru)
EP (1) EP2980371A4 (ru)
CN (1) CN105745402B (ru)
CA (1) CA2918603A1 (ru)
EA (1) EA029923B1 (ru)
RU (1) RU2524317C1 (ru)
SG (1) SG11201509795QA (ru)
WO (1) WO2014158054A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013001677A1 (de) * 2013-01-31 2014-07-31 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Brennstoff für eine Gasturbine
CN106500086B (zh) * 2016-10-18 2018-09-28 深圳市源禹环保科技有限公司 一种废蒸汽资源化利用及回收系统
CN106762778A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 用于双送风机的单送风系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003091549A1 (en) * 2002-04-24 2003-11-06 Geba As Method for the utilization of energy from cyclic thermochemical processes to produce mechanical energy and a plant for this purpose
RU2247701C2 (ru) * 1999-12-09 2005-03-10 Статоил Аса И Энд К Ир Пат Способ превращения природного газа в высшие углеводороды
RU2323351C2 (ru) * 2005-12-23 2008-04-27 Геннадий Павлович Барчан Способ преобразования энергии, выделяющейся в экзотермическом процессе, в механическую работу
RU2386819C2 (ru) * 2008-04-11 2010-04-20 Геннадий Павлович Барчан Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе (барчана)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU851033A1 (ru) * 1979-05-10 1981-07-30 Предприятие П/Я А-3605 Способ разделени воздуха
JPS5859303A (ja) * 1981-10-05 1983-04-08 Toshiba Corp コンバインドサイクルプラント
IL140627A (en) * 1998-07-13 2004-06-01 Norsk Hydro As Process for generating electric energy, steam and carbon dioxide from hydrocarbon feedstock
US6223519B1 (en) * 1999-02-11 2001-05-01 Bp Amoco Corporation Method of generating power using an advanced thermal recuperation cycle
EP1106788A1 (en) * 1999-12-09 2001-06-13 Abb Research Ltd. Co-generation of electricity and hydrocarbons
CA2469401A1 (en) * 2001-12-05 2003-06-19 Lawrence G. Clawson High efficiency otto cycle engine with power generating expander
CN101287893B (zh) * 2005-08-05 2012-06-13 西门子公司 提高带有一体化燃料气化器的燃气和蒸汽联合发电厂效率的方法
FI20115038L (fi) * 2011-01-14 2012-07-15 Vapo Oy Menetelmä btl-tehtaassa muodostuvien kaasujen sisältämän lämpöenergian hyödyntämiseksi

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2247701C2 (ru) * 1999-12-09 2005-03-10 Статоил Аса И Энд К Ир Пат Способ превращения природного газа в высшие углеводороды
WO2003091549A1 (en) * 2002-04-24 2003-11-06 Geba As Method for the utilization of energy from cyclic thermochemical processes to produce mechanical energy and a plant for this purpose
RU2323351C2 (ru) * 2005-12-23 2008-04-27 Геннадий Павлович Барчан Способ преобразования энергии, выделяющейся в экзотермическом процессе, в механическую работу
RU2386819C2 (ru) * 2008-04-11 2010-04-20 Геннадий Павлович Барчан Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе (барчана)

Also Published As

Publication number Publication date
CA2918603A1 (en) 2014-10-02
EA201501073A1 (ru) 2016-07-29
CN105745402B (zh) 2017-07-14
US9850784B2 (en) 2017-12-26
CN105745402A (zh) 2016-07-06
EP2980371A1 (de) 2016-02-03
WO2014158054A1 (ru) 2014-10-02
US20160258326A1 (en) 2016-09-08
SG11201509795QA (en) 2015-12-30
EP2980371A4 (de) 2017-06-07
RU2524317C1 (ru) 2014-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2010111716A (ru) Системы и способы для получения синтетических углеводородных соединений
EP3359627B1 (en) Sustainable energy system
CN102666808A (zh) 有机物在超临界水中的催化气化
RU2561755C2 (ru) Способ работы и устройство газотурбинной установки
RU2017101428A (ru) Способ получения аммиака и производных соединений, в частности мочевины
RU2008113706A (ru) Способ создания водородного энергохимического комплекса и устройство для его реализации
Prananto et al. Combined dehydrogenation and hydrogen-based power generation
EA029923B1 (ru) Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя
RU2015115878A (ru) Способ получения водорода и генерирования энергии
WO2020023452A1 (en) Methods and systems for the generation of high purity hydrogen with co2 capture from biomass and biogenic wastes
RU2250872C1 (ru) Комбинированный способ производства электроэнергии и жидкого синтетического топлива с использованием газотурбинных и парогазовых установок
Bozorgian et al. 2E Analysis of a Renewable Hydrogen Plant Based on the Bio-Steam Reforming (BSR) System
RU121300U1 (ru) Экологически чистое электрогенерирующее устройство с высокотемпературной паровой турбиной и воздушным конденсатором
CN107829825A (zh) 联产水的燃气轮机系统及燃气轮机联产水的方法
RU2587736C1 (ru) Установка для утилизации низконапорного природного и попутного нефтяного газов и способ её применения
RU2626291C2 (ru) Способ преобразования энергии
Aziz et al. Energy-efficient co-production of hydrogen and power from brown coal employing direct chemical looping
EA017175B1 (ru) Электрогенерирующий комплекс с комбинированным топливом
WO2010131943A1 (en) A method of operating an engine
Bai et al. Performance analysis of a polygeneration system for methanol production and power generation with solar-biomass thermal gasification
RU88671U1 (ru) Теплоэнергетическая парогазовая установка с газификацией
JP7474013B1 (ja) 発電設備併設ｅ－ｆｕｅｌ生産システムおよび発電設備併設ｅ－ｆｕｅｌ生産方法
RU43917U1 (ru) Газотурбинная установка с термохимическим реактором и с впрыском пара
KR102621148B1 (ko) 바이오매스 가스화 공정과 결합된 수소 생성 열화학적 레독스 사이클
CN114776407B (zh) 一种液化天然气冷能发电与重整制氢联合系统

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU