RU2028474C1

RU2028474C1 - Method of operation of power plant

Info

Publication number: RU2028474C1
Application number: SU925021029A
Authority: RU
Inventors: И.А. Смирнов; С.В. Девятов; А.Т. Логунов
Original assignee: Смирнов Игорь Алексеевич
Priority date: 1992-01-30
Filing date: 1992-01-30
Publication date: 1995-02-09

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: oxygen is additionally fed to the oxidizing chamber. Hydrogen is burned out in the presence of a catalyzer. Combustion products are cooled, condensate is drained to canalization, and gas compounds are separated into two flows. The first flow is fed to a consumer and the second one is mixed with air and the mixture obtained is fed for burning of hydrogen. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к способам работы энергетических установок, использующих в качестве присадки вещества, активизирующие процесс сгорания. The invention relates to mechanical engineering, in particular engine manufacturing, and in particular to methods of operation of power plants using substances that activate the combustion process as additives.

Известен способ работы энергетической установки, заключающийся в том, что к всасывающему из атмосферы воздуху добавляют присадку кислорода, полученную смесь подают в камеру сгорания двигателя для сжигания топлива [1]. A known method of operation of a power plant is that an oxygen additive is added to the air sucked from the atmosphere, the resulting mixture is fed into the combustion chamber of the engine to burn fuel [1].

Присадки кислорода активизируют процесс сгорания, в результате чего снижается токсичность отработавших газов. Однако при этом в качестве источника кислорода используют кислородные баллоны, что существенно снижает эффективность способа, так как предъявляет повышение требования к безопасности эксплуатации. Oxygen additives activate the combustion process, resulting in reduced exhaust emissions. However, in this case, oxygen cylinders are used as the source of oxygen, which significantly reduces the efficiency of the method, since it makes higher demands on the safety of operation.

Известен также способ работы энергетической установки путем разложения воды в электролизере на кислород и водород, последний используют в качестве присадки к свежему заряду, подаваемому в цилиндры двигателя [2]. There is also a known method of operating a power plant by decomposing water in an electrolyzer into oxygen and hydrogen, the latter being used as an additive to fresh charge supplied to the engine cylinders [2].

Присадка водорода также активизирует процесс сгорания основного топлива. Однако кислород, получаемый в результате электролизера, при этом никак не используется, что снижает эффективность энергоустановки в целом. The hydrogen addition also activates the combustion of the main fuel. However, the oxygen obtained as a result of the electrolyzer is not used at all, which reduces the efficiency of the power plant as a whole.

Цель изобретения - повышение эффективности. The purpose of the invention is improving efficiency.

Поставленная цель достигается тем, что в способе работы энергетической установки путем подачи в камеpу окисления топлива и окисления, проведение в ней реакции окисления и преобразования выделившейся энергии во вращение вала, при этом часть вращательной энергии используют для привода электрогенератора, а полученную электрическую энергию используют для разложения воды в электролизере на водород и кислород для их последующего применения, согласно изобретению кислород, полученный в результате электролизера, подают в камеру окисления, а водород сжигают в присутствии катализатора, полученные продукты сжигания охлаждают, конденсат сбрасывают в канализацию, а газообразные составляющие разделяют на два потока, первый из которых направляют потребителю, второй смешивают с воздухом и полученную смесь направляют для сжигания водорода. This goal is achieved by the fact that in the method of operating a power plant by supplying fuel and oxidation to the chamber, carrying out an oxidation reaction in it and converting the released energy into shaft rotation, part of the rotational energy is used to drive the electric generator, and the obtained electric energy is used for decomposition water in the electrolyzer for hydrogen and oxygen for their subsequent use, according to the invention, the oxygen obtained from the electrolyzer is fed into the oxidation chamber, and hydrogen is burned in the presence of a catalyst, the resulting combustion products are cooled, the condensate is discharged into the sewer, and the gaseous components are divided into two streams, the first of which is sent to the consumer, the second is mixed with air and the resulting mixture is sent to burn hydrogen.

Кроме этого, в описываемом способе массовый расход водорода, воздуха и второго потока регулируют и выдерживают в интервале соотношений, обеспечивающем содержание кислорода в газообразных составляющих в интервале 2-21%, а в электролизере дополнительно используют электрическую энергию любого другого источника питания. In addition, in the described method, the mass flow rate of hydrogen, air and the second stream is controlled and maintained in the range of ratios ensuring the oxygen content in the gaseous components in the range of 2-21%, and the electric energy of any other power source is additionally used in the electrolyzer.

На чертеже изображена схема энергетической установки, реализующей описываемый способ. The drawing shows a diagram of a power plant that implements the described method.

Установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, снабженный впускным и выпускным патрубками 2 и 3 и системой 4 подачи горючего. Вал 5 электрогенератора 6 кинематически связан с валом 7 двигателя 1. Электролизер 8 снабжен магистралями 9 и 10 отвода соответственно кислорода и водорода и электрически связан с электрогенератором 5. Магистраль 9 отвода кислорода соединена с впускным патрубком 2 двигателя 1. Магистраль 10 отвода водорода подключена к каталитическому реактору 11. Вход 12 последнего связан с атмосферой, его выход 13 через холодильник 14 соединен со сборником 15 конденсата, снабженным газовой и жидкостной полостями 16 и 17. Газовая полость 16 сборника 15 конденсата подключена к отводящему трубопроводу 18 и при помощи рециркуляционного трубопровода 19 связана с входом 12 каталитического реактора 11. Электролизер 8 выполнен с возможностью подключения к источнику 20 питания. Кроме того, электролизер 8, каталитический реактор 11, холодильник 14, сборник 15 конденсата и рециркуляционный и отводящий трубопроводы 19 и 18 выполнены в виде автономного блока 21 с возможностью отключения электролизера от электрогенератора 6 и от впускного патрубка 2 двигателя 1. The installation comprises an internal combustion engine 1 equipped with inlet and outlet pipes 2 and 3 and a fuel supply system 4. The shaft 5 of the electric generator 6 is kinematically connected with the shaft 7 of the engine 1. The electrolyzer 8 is provided with oxygen and hydrogen exhaust lines 9 and 10, and is electrically connected with the electric generator 5. The oxygen exhaust pipe 9 is connected to the inlet pipe 2 of the engine 1. The hydrogen exhaust pipe 10 is connected to the catalytic reactor 11. The inlet 12 of the latter is connected to the atmosphere, its outlet 13 through a refrigerator 14 is connected to a condensate collector 15 provided with gas and liquid cavities 16 and 17. The gas cavity 16 of the condensate collector 15 is connected Chen to a recovery line 18 and by means of a recirculation pipe 19 is connected to the input 12 of the catalytic reactor 11. The cell 8 configured to connect to a power source 20. In addition, the electrolyzer 8, the catalytic reactor 11, the refrigerator 14, the condensate collector 15, and the recirculation and outlet pipes 19 and 18 are made in the form of an autonomous unit 21 with the possibility of disconnecting the electrolyzer from the generator 6 and from the inlet pipe 2 of the engine 1.

Описываемый способ реализуется следующим образом. The described method is implemented as follows.

В случае необходимости присадки кислорода во впускной патрубок 2 двигателя 1, например при его эксплуатации в высокогорных условиях или шахтах, вырабатываемый в электрогенераторе ток используют в электролизере 8 для получения водорода и кислорода. Последний в качестве присадки, активизирующей процесс сгорания топлива, подают во впускной патрубок 2 двигателя. Водород поступает в каталитический реактор, где он сгорает в смеси с атмосферным воздухом. Продукты сгорания (смесь азота, кислорода и водяных паров) направляют в холодильник 14 и далее в сборник 15 конденсата. Конденсат сбрасывают в канализацию, а часть продуктов сгорания через рециркуляционный трубопровод 19 направляют на вход 12 каталитического реактора 11. Другую часть продуктов сгорания подают в отводящий трубопровод 18. К этому трубопроводу подключается потребитель, характер потребления которого определяется условиями эксплуатации. В частности, при использовании описываемой установки в шахтах каталитический реактор выполняет функции утилизатора, поскольку в этих условиях водород взрывоопасен. If it is necessary to add oxygen to the inlet pipe 2 of the engine 1, for example, when it is operated in high altitude conditions or mines, the current generated in the electric generator is used in the electrolyzer 8 to produce hydrogen and oxygen. The latter as an additive that activates the process of combustion of fuel is fed into the inlet pipe 2 of the engine. Hydrogen enters the catalytic reactor, where it is burned in a mixture with atmospheric air. The combustion products (a mixture of nitrogen, oxygen and water vapor) are sent to the refrigerator 14 and then to the condensate collector 15. The condensate is discharged into the sewer, and part of the combustion products through the recirculation pipe 19 is sent to the inlet 12 of the catalytic reactor 11. The other part of the combustion products is fed into the discharge pipe 18. A consumer is connected to this pipe, the consumption of which is determined by the operating conditions. In particular, when using the described installation in mines, the catalytic reactor performs the functions of a utilizer, since under these conditions hydrogen is explosive.

Применение описываемого способа наиболее предпочтительно в системах, в которых используются азото-кислородные смеси с содержанием кислорода ниже, чем в атмосферном воздухе. К упомянутым системам относятся овощехранилища, медицинские комплексы и др. The use of the described method is most preferable in systems that use nitrogen-oxygen mixtures with an oxygen content lower than in atmospheric air. The mentioned systems include vegetable stores, medical complexes, etc.

Claims

1. WAY OF OPERATION OF THE POWER INSTALLATION by feeding the fuel and oxidizer into the oxidation chamber, carrying out the oxidation reaction in it and converting the released energy into shaft rotation, and part of the rotational energy is used to drive the electric generator, and the obtained electric energy is used to decompose water in the electrolyzer into hydrogen and oxygen for their subsequent use, characterized in that, in order to increase efficiency, oxygen is additionally supplied to the oxidation chamber, and hydrogen is burned in the presence of alizatora, enriched nitrogen is burned products, is cooled, the condensate discharged into the sewer, and gaseous constituents are separated into two streams, the first of which is directed to the consumer, and the second mixed with air and the resulting mixture was fed to the hydrogen combustion.

2. The method according to claim 1, characterized in that the electrolyzer additionally uses the electrical energy of an auxiliary power source.