PL215658B1 - Urządzenie do zasilania mieszanką paliwową kogeneracyjnego agregatu prądotwórczego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do zasilania mieszanką paliwową kogeneracyjnego agregatu prądotwórczego składającego się z silnika spalinowego i prądnicy.

Agregat prądotwórczy składający się z wysokoprężnego silnika spalinowego i prądnicy lub turbiny, tradycyjnie zasilany jest olejem napędowym. Znane jest zastosowanie gazu Browna mającego również nazwę gazu wodnego, do zasilania silników spalinowych. Dotychczasowe próby wykorzystania gazu Browna dotyczyły zasilania silników spalinowych samochodów i stanowiły dodatek do paliwa płynnego. Gaz Browna składający się z dwóch atomów wodoru i jednego tlenu (HHO) wytwarza się w trakcie elektrolizy wody. Gaz ten jest związkiem palnym dostarczającym energii oraz spalin w postaci pary wodnej. Gaz Browna posiada energię atomowego wodoru, ale stabilność wody, dzięki czemu proces spalania przebiega łagodniej. Do wygenerowania tego gazu jest niezbędna woda i energia elektryczna. Alternator samochodu nie generuje tak dużej ilości energii elektrycznej, by wystarczyła do procesu elektrolizy na większą skalę. Dlatego otrzymany gaz stanowi tylko dodatek do paliwa płynnego.

Znane jest zastosowanie biogazu do produkcji energii cieplnej i elektrycznej. Substratami przy produkcji biogazu może być gnojowica, kiszonka, odpady poubojowe i wiele innych produktów pochodzenia organicznego podlegające fermentacji w wyniku czego wytwarzany jest metan. Zastosowanie biogazu, jako paliwo posiada poważną wadę. Podczas pracy agregatu prądotwórczego niezbędne jest ciągłe dostarczanie paliwa z zawartością metanu sięgającą powyżej 25 procent. W dotychczasowych rozwiązaniach dostarczany biogaz zawierał ilość metanu zmieniającą się w czasie sinusoidalnie o znacznej amplitudzie wahań.

Urządzenie do zasilania mieszanką paliwową kogeneracyjnego agregatu prądotwórczego według wynalazku, wyposażone w elementy składowe służące do prowadzenia procesu produkcji gazu Browna, charakteryzuje się tym, że zawiera zbiornik biogazu połączony gazowym przewodem z silnikiem spalinowym. Do tego przewodu z płynącym biogazem wpięta jest dysza połączona za pośrednictwem zaworu ze zbiornikiem wyrównawczym, magazynującym wytworzony gaz Browna lub wodór. Otrzymana mieszanka paliwowa jest za pomocą sprężarki tłoczona tym przewodem do silnika spalinowego. Celem zapewnienia kontrolowanej i bezpiecznej pracy, urządzenie wyposażone jest w wodomierze, manometry, zawory bezpieczeństwa, gazomierze i zawór o podwójnym działaniu, znajdujący się bezpośrednio przed dyszą. Zawór ten posiada grzybek osadzony przesuwnie między dolnym pierścieniem a górnym pierścieniem, który na obwodzie ma przelotowe otwory.

Urządzenie według wynalazku powoduje wzbogacenie biogazu, jako paliwa podstawowego, gazem Browna lub wodorem, co w znacznym stopniu zmniejsza amplitudę wahań zawartości metanu w paliwie. Wytwarzane przez silnik spalinowy znaczne ilości energii cieplnej, która dotychczas była odprowadzana na zewnątrz i bezpowrotnie tracona, w tym rozwiązaniu jest kierowana do destylarki. Urządzenie umożliwia odchodzenie od tradycyjnych paliw, co stanowi światową tendencję i wykorzystanie na większą skalę biogazu będącego paliwem ze źródeł odnawialnych. Usytuowanie agrobiogazowni powoduje, że nadają się one do zaopatrzenia w energię elektryczną i cieplną obszarów mało zurbanizowanych. Opracowany program budowy agrobiogazowni w kraju przewiduje wzrost produkcji biogazu w najbliższych latach do poziomu jednego miliarda metrów sześciennych.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia łącznie z agregatem prądotwórczym, fig. 2 przedstawia zawór połączony z dyszą doprowadzającą wodór do przewodu z biogazem.

Do wysokoprężnego silnika spalinowego 1 zainstalowany jest alternator 2 i destylarka 3, która zasila zbiornik gotowej wody destylowanej 4. Zbiornik 5, zawierający zasadę potasową lub sodową połączony jest ze zbiornikiem wody destylowanej 4. Ilość wody destylowanej oraz podawanej zasady potasowej lub sodowej kontrolowana jest za pomocą wodomierzy 6, 7. Kolejnymi częściami składowymi urządzenia jest elektrolizer wody 8 z umieszczonym przed nim separatorem 9 oraz zbiornik wyrównawczy 10, dla magazynowania wytworzonego wodoru, wyposażony w manometr 11 i zawór bezpieczeństwa 12. Zbiornik wyrównawczy 10 połączony jest z zaworem 13. Zbiornik biogazu 14 połączony jest przewodem 15 poprzez sprężarkę 16 z wysokoprężnym silnikiem spalinowym 1. Do tego przewodu wpięta jest dysza 17, która połączona jest z zaworem 13. Zawór 13 podwójnego działania zawiera grzybek 18 przykryty gumową membraną i podparty sprężyną 19, który jest osadzony przesuwnie między dolnym pierścieniem 20 a górnym pierścieniem 21. Górny pierścień posiada na obwodzie przelotowe otwory 22.

PL 215 658 B1

Pozyskiwanie wodoru następuje w wyniku elektrolizy mieszanki wody destylowanej i zasady potasowej lub sodowej. Produkcja wody destylowanej następuje na bieżąco w destylarce 3 wykorzystującej nadmiar produkowanego ciepła w pracującym agregacie prądotwórczym. Energia elektryczna niezbędna do zasilania elektrolizera 8 pochodzi z alternatora 2 zasilanego także tym agregatem. Wyprodukowany wodór kierowany jest najpierw do zbiornika wyrównawczego 10.

Biogaz dostarczany jest ze zbiornika biogazu 14 przewodem 15 przy użyciu sprężarki 16. Przed silnikiem spalinowym 1 biogaz wzbogacony jest wodorem ze zbiornika wyrównawczego 10 poprzez zawór 13 i dyszę 17. Zawór blokuje cofanie się gazu w sytuacji wzrostu ciśnienia w przestrzeni od strony wylotowej zaworu. Po ustąpieniu nadciśnienia sprężyna 19 stabilizuje położenie grzybka 18 w pozycji otwartej. W przypadku wystąpienia podciśnienia od strony wylotu, grzybek podnosi się do góry blokując główny przelot przez jego oparcie się o górny pierścień 21, co zapobiega gwałtownemu wyssaniu gazu z przewodu. Aby zamknięcie górnego pierścienia 21 nie spowodowało zakłócenia podawania gazu do wylotu zaworu, pierścień ten posiada przelotowe otwory 22, przez które gaz kompensuje stopniowo podciśnienie. Dysza 17 ma za zadanie precyzyjne zmieszanie dwóch składników mieszanki paliwowej i przygotowanie jej do wtryśnięcia do komory spalania. Instalacja wyposażona jest w manometr 23 i licznik gazu 24. Ilość wyprodukowanego i zużytego wodoru określana jest za pomocą gazomierza 25. W wyniku pracy kogeneracyjnego silnika spalinowego 1 i prądnicy 26 wytworzona jest energia elektryczna oraz ciepło. Część produkowanej energii elektrycznej wykorzystywana jest poprzez alternator 2 do zasilania elektrolizera 8, a energia cieplna kierowana jest do destylarki 3.

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do zasilania mieszanką paliwową kogeneracyjnego agregatu prądotwórczego

Claims (3)

1. Urządzenie do zasilania mieszanką paliwową kogeneracyjnego agregatu prądotwórczego zbudowanego z silnika spalinowego i prądnicy, wyposażone w destylarkę, elektrolizer, zbiornik na wodę destylowaną i zasadę potasową lub sodową oraz zbiornik wyrównawczy magazynujący wytworzony gaz Browna lub wodór, znamienne tym, że zawiera zbiornik biogazu (14) połączony przewodem (15) z silnikiem spalinowym (1) oraz do tego przewodu wpięta jest dysza (17) połączona za pośrednictwem zaworu (13) ze zbiornikiem wyrównawczym (10).

2. Urządzenie do zasilania mieszanką paliwową według zastrz. 1, znamienne tym, że zawór (13) podwójnego działania zawiera grzybek (18) osadzony przesuwnie między dolnym pierścieniem (20), a górnym pierścieniem (21) posiadającym na obwodzie przelotowe otwory (22).

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przewód (15) zaopatrzony jest w sprę-