RU2169319C1 - Анаэробная энергоустановка с двигателем стирлинга и водородосодержащим топливом - Google Patents
Анаэробная энергоустановка с двигателем стирлинга и водородосодержащим топливом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2169319C1 RU2169319C1 RU2000113141/06A RU2000113141A RU2169319C1 RU 2169319 C1 RU2169319 C1 RU 2169319C1 RU 2000113141/06 A RU2000113141/06 A RU 2000113141/06A RU 2000113141 A RU2000113141 A RU 2000113141A RU 2169319 C1 RU2169319 C1 RU 2169319C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- heater
- heat exchanger
- engine
- combustion chamber
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
- Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
В анаэробной энергоустановке источник водорода выполнен в виде системы генерации водорода на основе гидрида металла. Контур охлаждения двигателя содержит насос и теплообменник-холодильник и проходит через теплообменник-нагреватель замкнутого контура нагрева системы генерации водорода. Линия отвода продуктов сгорания последовательно проходит через нагреватель двигателя Стирлинга, пароперегреватель и парогенератор пароэжекторной холодильной машины и связывает камеру сгорания с емкостью для хранения конденсата. Замкнутый контур нагрева системы регенерации водорода содержит насос, теплообменник-нагреватель и электронагреватель. Использование изобретения позволит повысить долговечность работы нагревателя двигателя Стирлинга и получить дополнительную низкопотенциальную энергию для систем холодоснабжения специального объекта. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в качестве энергетической установки для объектов, функционирующих без связи с атмосферой, например специальных фортификационных сооружений.
Известны схема и принцип работы пароэжекторной холодильной машины, включающей в себя парогенератор, эжектор, в который поступает рабочая среда из парогенератора и холодильника, холодильник (испаритель), конденсатор, откуда рабочая среда поступает в парогенератор и холодильник, питательный насос перед парогенератором и дроссельный вентиль перед холодильником, при этом подвод высокотемпературной теплоты (нагрев) осуществляется в парогенераторе, а подвод низкотемпературной теплоты (охлаждение) - в холодильнике (Чечеткин А.В., Занемонец Н.А. Теплотехника./Учеб. для хим.-техн. вузов/. М. : "Высшая школа", 1986, стр. 105). Однако для повышения эффективности холодильной машины в ее состав целесообразно включить пароперегреватель.
Известна энергетическая установка с двигателем Стирлинга, включающая в себя двигатель Стирлинга и тепловую машину, работающую за счет теплоты отработанных газов двигателя и генерирующую холод для снижения минимальной температуры цикла двигателя Стирлинга (Патент РФ N 2099564, F 02 G 5/00. Бюл. N 35 от 20.12.97). Однако данная установка связана с атмосферой воздуха и осуществляет выброс отработавших газов в окружающую среду.
Известно устройство автономной энергоустановки с двигателем Стирлинга, включающее в себя двигатель Стирлинга, нагреватель которого размещен в камере сгорания, источник кислорода - емкость с жидким кислородом, источник водорода - емкость с жидким водородом, линию отвода продуктов сгорания, емкость для хранения конденсата (Заявка на изобретение РФ N 96116770. Бюл. N 32 от 20.11.98, F 02 G 1/04). Однако в данном устройстве нагреватель двигателя Стирлинга размещен в камере сгорания, что снижает долговечность работы этого узла при работе на водородном горючем.
Известно устройство анаэробной энергохолодильной установки с двигателем Стирлинга, включающее в себя двигатель Стирлинга, камеру сгорания, совмещенную с нагревателем двигателя, источник кислорода, выполненный в виде емкости с жидким кислородом, источник водорода, выполненный в виде системы генерации водорода на основе гидрида металла, контур охлаждения двигателя, содержащий насос и теплообменник-холодильник, линию отвода продуктов сгорания, емкость для хранения конденсата (Заявка на изобретение РФ N 96116460, Бюл. N 29 от 20.10.98, F 02 G 1/04). Однако в данном устройстве нагреватель двигателя Стирлинга размещен в камере сгорания, что снижает долговечность работы этого устройства на водородном горючем, а также при длительном хранении жидкого кислорода необходима система для переконденсации выпаров.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении долговечности работы нагревателя двигателей Стирлинга, в получении дополнительной низкопотенциальной энергии в виде холода для систем холодоснабжения специального объекта, снижении эксплуатационных затрат при длительном хранении кислорода.
Для достижения этого технического результата анаэробная энергоустановка с двигателем Стирлинга и водородосодержащим топливом включает в себя двигатель Стирлинга, камеру сгорания, источник кислорода, выполненный в виде емкости с газом высокого давления, источник водорода, выполненный в виде системы генерации водорода на основе гидрида металла, контур охлаждения, содержащий насос и теплообменник-холодильник, линию отвода продуктов сгорания, емкость для хранения конденсата снабжена линией подвода газообразного кислорода с регулирующими вентилями, линией подвода газообразного водорода с регулирующим вентилем и компрессором, пароэжекторной холодильной машиной с пароперегревателем, линией возврата остаточного водорода из емкости для хранения конденсата в камеру сгорания с расположенным на ней компрессором, при этом линия отвода продуктов сгорания последовательно проходит через нагреватель двигателя Стирлинга, пароперегреватель и парогенератор пароэжекторной холодильной машины и связывает камеру сгорания, выполненную с палладиевым катализатором, с емкостью для хранения конденсата, а также замкнутым контуром нагрева системы генерации водорода, содержащим насос, теплообменник-нагреватель и электронагреватель, причем контур охлаждения двигателя проходит через теплообменник-нагреватель замкнутого контура нагрева системы генерации водорода, а через теплообменник-холодильник контура охлаждения двигателя проходит магистраль с охлаждающей водой.
Введение в состав анаэробной энергоустановки с двигателем Стирлинга и водородосодержащим топливом источника кислорода, выполненного в виде емкости с газом высокого давления, линий подвода газообразных компонентов топлива (кислорода и водорода), пароэжекторной холодильной машины с пароперегревателем, линии отвода продуктов сгорания, последовательно проходящих через нагреватель двигателя Стирлинга, пароперегреватель и парогенератор пароэжекторной холодильной машины, связывающей камеру сгорания с емкостью для хранения конденсата, а также линии возврата остаточного водорода из емкости для хранения конденсата в камеру сгорания, замкнутого контура нагрева системы генерации водорода с электронагревателем и теплообменником-нагревателем, через который проходит контур охлаждения двигателя, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности использования теплового потенциала продуктов сгорания (смеси паров воды и водорода) для получения механической энергии в двигатели Стирлинга и холода в пароэжекторной холодильной машине, а также снижение затрат на хранение кислорода за счет его перевода из криогенного состояния в газообразное при высоком давлении.
На чертеже изображена анаэробная энергоустановка с двигателем Стирлинга и водородосодержащим топливом.
Анаэробная энергоустановка включает в себя емкость с газообразным кислородом высокого давления 1, систему генерации водорода 2, линию подачи кислорода 3 с регулирующим вентилем 4, линию подачи водорода 5 с регулирующим вентилем 6 и компрессором 7, камеру сгорания с палладиевым катализатором 8, двигатель Стирлинга 9 с нагревателем 10, пароэжекторную холодильную машину 11 с парогенератором 12 и пароперегревателем 13, линию отвода продуктов сгорания 14, последовательно проходящую через нагреватель 10 двигателя Стирлинга 9, пароперегреватель 13 и парогенератор 12 пароэжекторной холодильной машины 11 и связывающую камеру сгорания 9 с емкостью для хранения конденсата 15, а также линию возврата остаточного водорода 16 из емкости хранения конденсата 15 в камеру сгорания 8 с расположенным на ней компрессором 17, контур охлаждения 18 двигателя 9, содержащий насос 19 и теплообменник-холодильник 20, через который проходит магистраль 21 с охлаждающей водой, замкнутый контур 22 нагрева системы генерации водорода 2, содержащий насос 23, электронагреватель 24 и теплообменник-нагреватель 25, через который проходит контур охлаждения 18.
Анаэробная энергоустановка с двигателем Стирлинга и водородосодержащим топливом работает следующим образом.
В период функционирования специального объекта в анаэробном режиме (без связи с воздухом атмосферы) из емкости 1 и системы генерации водорода 2 по линиям 3 и 5 через регулирующие вентили 4 и 6 в камеру сгорания 8 подаются соответственно кислород и водород. Источником тепла служит водород, сгорающий в кислороде в камере 8 с палладиевым катализатором. При горении образуются водяные пары. Давление в процессе горения поддерживается за счет водорода, подаваемого компрессором 7. Продукты сгорания (пары воды и водород при температуре около 1000 K) по линии 14 сначала подаются в нагреватель 10 двигателя Стирлинга 9, где передают часть своей теплоты рабочему телу двигателя 9, за счет чего генерируется полезная механическая энергия, а затем проходят через пароперегреватель 13 и парогенератор 12 пароэжекторной холодильной машины 11, где отдают остаточную часть своей тепловой энергии рабочему теплу холодильной машины 11, обеспечивая ее работу, в результате чего генерируется холод, расходуемый на нужды специального объекта, при этом пары из продуктов сгорания конденсируются. При выходе из парогенератора 12 компоненты продуктов сгорания по линии 14 поступают в емкость для хранения конденсата 15, где конденсат паров воды сливается на дно емкости, а газообразный водород с помощью компрессора 17 по линии подачи оставшегося водорода 16 подается в камеру сгорания 8.
Для снятия тепловой нагрузки с двигателя Стирлинга 9 предусмотрен контур охлаждения 18, по которому насосом 19 теплоноситель подается сначала в теплообменник-нагреватель 25, где передает часть своей теплоты в замкнутый контур 22, а затем охлаждается в теплообменнике-холодильнике 20 за счет теплообмена с охлаждающей водой, проходящей по магистрали 21. Замкнутый контур нагрева 22 предназначен для передачи тепловой энергии от контура охлаждения 18 к системе генерации водорода 2. Для этой цели теплоноситель, получив теплоту от контура охлаждения 18 в теплообменнике-нагревателе 25, с помощью насоса 23 подается в систему генерации водорода 2. Для увеличения тепловой нагрузки на систему 2 (увеличения выхода водорода) предназначен электронагреватель 24.
Claims (1)
- Анаэробная энергоустановка с двигателем Стирлинга и водородосодержащим топливом, включающая в себя двигатель Стирлинга, камеру сгорания, источник кислорода, источник водорода, выполненный в виде системы генерации водорода на основе гидрида металла, контур охлаждения двигателя, содержащий насос и теплообменник-холодильник, линию отвода продуктов сгорания, емкость для хранения конденсата, отличающаяся тем, что источник кислорода выполнен в виде емкости с газом высокого давления, а установка снабжена линией подвода газообразного кислорода с регулирующим вентилем, линией подвода газообразного водорода с регулирующим вентилем и компрессором, пароэжекторной холодильной машиной с пароперегревателем, линией возврата остаточного водорода из емкости для хранения конденсата в камеру сгорания с расположенным на ней компрессором, при этом линия отвода продуктов сгорания последовательно проходит через нагреватель двигателя Стирлинга, пароперегреватель и парогенератор пароэжекторной холодильной машины и связывает камеру сгорания, выполненную с палладиевым катализатором, с емкостью для хранения конденсата, а также замкнутым контуром нагрева системы генерации водорода, содержащим насос, теплообменник-нагреватель и электронагреватель, причем контур охлаждения двигателя проходит через теплообменик-нагреватель замкнутого контура нагрева системы генерации водорода, а через теплообменник-холоднильник контура охлаждения двигателя проходит магистраль с охлаждающей водой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000113141/06A RU2169319C1 (ru) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | Анаэробная энергоустановка с двигателем стирлинга и водородосодержащим топливом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000113141/06A RU2169319C1 (ru) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | Анаэробная энергоустановка с двигателем стирлинга и водородосодержащим топливом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2169319C1 true RU2169319C1 (ru) | 2001-06-20 |
Family
ID=20235136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000113141/06A RU2169319C1 (ru) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | Анаэробная энергоустановка с двигателем стирлинга и водородосодержащим топливом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2169319C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2614133C1 (ru) * | 2016-03-17 | 2017-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный аграрный университет Северного Зауралья" (ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья) | Бездроссельная теплонасосная установка |
RU198970U1 (ru) * | 2020-04-03 | 2020-08-05 | Анатолий Сергеевич Кизуров | Бездроссельная теплонасосная установка с регенеративным теплообменником |
-
2000
- 2000-05-25 RU RU2000113141/06A patent/RU2169319C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2614133C1 (ru) * | 2016-03-17 | 2017-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный аграрный университет Северного Зауралья" (ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья) | Бездроссельная теплонасосная установка |
RU198970U1 (ru) * | 2020-04-03 | 2020-08-05 | Анатолий Сергеевич Кизуров | Бездроссельная теплонасосная установка с регенеративным теплообменником |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2215165C2 (ru) | Способ регенерации тепла выхлопных газов в преобразователе органической энергии с помощью промежуточного жидкостного цикла (варианты) и система регенерации тепла выхлопных газов | |
CN100462531C (zh) | 一种提高联合循环电厂效率的系统和方法 | |
US4231226A (en) | Method and apparatus for vaporizing liquid natural gases | |
RU99128094A (ru) | Регенерация тепла выхлопных газов в преобразователе органической энергии с помощью промежуточного жидкостного цикла | |
CN103267394B (zh) | 一种高效利用液化天然气冷能的方法和装置 | |
JPH09510276A (ja) | ガス及び蒸気タービン複合プラントの運転方法並びにこの方法により作動するプラント | |
US3006146A (en) | Closed-cycle power plant | |
SU1521284A3 (ru) | Энергетическа установка | |
CN109386316A (zh) | 一种lng冷能和bog燃烧能联合利用系统及方法 | |
US8387355B2 (en) | Gas turbine exhaust gas cooling system | |
RU2169319C1 (ru) | Анаэробная энергоустановка с двигателем стирлинга и водородосодержащим топливом | |
RU2643878C1 (ru) | Способ работы воздушно-аккумулирующей газотурбинной электростанции с абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной (АБХМ) | |
CN107289665B (zh) | 区域能源供应系统 | |
JPH11200884A (ja) | ガスタービン設備、及び同ガスタービン設備を含む液化天然ガス複合サイクル発電プラント | |
GB2086483A (en) | Plant vaporizing a secondary fluid using heat of compression of a primary fluid. | |
RU2169320C1 (ru) | Анаэробная энергетическая система с двигателем стирлинга | |
RU2171957C1 (ru) | Анаэробная энергетическая система с двигателем стирлинга | |
JP2020183854A (ja) | 燃料蒸発冷却機能付き熱機関を持つコージェネ発電 | |
RU2164612C1 (ru) | Анаэробная энергохолодильная установка с двигателем стирлинга | |
RU2162532C1 (ru) | Автономная стирлинг-установка для одновременного производства электроэнергии и тепла | |
JPS648304A (en) | Cooling water equipment for steam prime mover plant | |
RU2176024C2 (ru) | Комбинированная система использования сжиженного природного газа в котельных установках | |
RU1776825C (ru) | Парогазова установка | |
RU1793075C (ru) | Парогазова установка | |
RU2156373C1 (ru) | Автономная энергоустановка "стирлинг-стирлинг" |