RU2171957C1 - Анаэробная энергетическая система с двигателем стирлинга - Google Patents
Анаэробная энергетическая система с двигателем стирлингаInfo
- Publication number
- RU2171957C1 RU2171957C1 RU2000113142A RU2000113142A RU2171957C1 RU 2171957 C1 RU2171957 C1 RU 2171957C1 RU 2000113142 A RU2000113142 A RU 2000113142A RU 2000113142 A RU2000113142 A RU 2000113142A RU 2171957 C1 RU2171957 C1 RU 2171957C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- hydrogen
- steam
- superheater
- oxygen
- Prior art date
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title abstract 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 abstract 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
Abstract
В анаэробной энергетической системе с двигателем Стирлинга источники кислорода и водорода выполнены в виде емкостей с газом высокого давления. Система включает линии подвода газообразных компонентов топлива с регулирующими вентилями и пароэжекторной холодильной машиной с перегревателем. 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. Камера сгорания выполнена с палладиевым катализатором. На линии возврата остаточного водорода из емкости для хранения конденсата в камеру сгорания расположен компрессор. Использование изобретения позволит повысить долговечность работы нагревателя двигателя Стирлинга и получить дополнительную низкопотенциальную энергию. 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 и глубоководных аппаратов.
Известно устройство двигателя Стирлинга, включающее в себя камеру сгорания, нагреватель, регенератор, холодильник и поршневую группу (Г.Ридер., Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М., Изд. "Мир", 1986, стр. 55).
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, а также при длительном хранении жидкого кислорода и водорода необходимы системы для переконденсации выпаров этих газов.
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 на хранение кислорода и водорода.
Для достижения этого технического результата анаэробная энергетическая система с двигателем Стирлинга, включающая в себя двигатель Стирлинга, камеру сгорания, источник кислорода и источник водорода, выполненные в виде емкостей с газом высокого давления, линию отвода продуктов сгорания, емкость для хранения конденсата, снабжена линиями подвода газообразных компонентов топлива, кислорода и водорода с регулирующими вентилями, пароэжекторной холодильной машиной с пароперегревателем, 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 линией возврата остаточного водорода из емкости для хранения конденсата в камеру сгорания с расположенным на ней компрессором.
Введение в состав анаэробной энергетической системы с двигателем Стирлинга источников кислорода и водорода, выполненных в виде емкостей с газом высокого давления, линий подвода газообразных компонентов топлива (кислорода и водорода) с регулирующими вентилями, пароэжекторной холодильной машины с пароперегревателем, линии отвода продуктов сгорания, последовательно проходящей через нагреватель двигателя Стирлинга, пароперегреватель и парогенератор пароэжекторной холодильной машины и связывающей камеру сгорания с емкостью для хранения конденсата, а также линии возврата остаточного водорода из емкости для хранения конденсата в камеру сгорания, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности использования теплового потенциала продуктов сгорания (смеси паров воды и водорода) для получения механической энергии в двигателе Стирлинга и холода - в пароэжекторной холодильной машине, а также снижение затрат на хранение компонентов топлива за счет их перевода из криогенного состояния в газообразное при высоком давлении.
На чертеже изображена анаэробная энергетическая система с двигателем Стирлинга.
Анаэробная система включает в себя емкость с газообразным кислородом высокого давления 1, емкость с газообразным водородом высокого давления 2, линию подачи кислорода 3 с регулирующим вентилем 4, линию подачи водорода 5 с регулирующим вентилем 6, камеру сгорания с палладиевым катализатором 7, двигатель Стирлинга 8 с нагревателем 9 и потребителем мощности 10, расположенным на одном валу с двигателем 8, пароэжекторную холодильную машину 11 с парогенератором 12 и пароперегревателем 13, линию отвода продуктов сгорания 14, последовательно проходящую через нагреватель 9 двигателя Стерлинга 8, пароперегреватель 13 и парогенератор 12 пароэжекторной холодильной машины 11, и связывающую камеру сгорания 7 с емкостью для хранения конденсата 15, а также линию возврата остаточного водорода 16 из емкости для хранения конденсата 15 в камеру сгорания 7 с расположенным на ней компрессором 17.
Анаэробная энергетическая система с двигателем Стирлинга работает следующим образом.
В период функционирования специального объекта в анаэробном режиме (без связи с воздухом атмосферы) из емкостей 1 и 2 по линиям 3 и 5 через регулирующие вентили 4 и 6 в камеру сгорания 7 подаются соответственно кислород и водород. Источником тепла служит водород, сгорающий в кислороде в камере 7 с палладиевым катализатором. При горении образуются водяные пары. Давление в процессе горения поддерживается за счет водорода, необходимое количество которого добавляется в камеру сгорания 7. Продукты сгорания (пары воды и водород при температуре около 1000 К) по линии 14 сначала подаются в нагреватель 9 двигателя Стирлинга 8, где передают часть свой теплоты рабочему телу двигателя 8, за счет чего генерируется полезная механическая энергия, воспринимаемая потребителем 10, а затем, проходят через пароперегреватель 13 и парогенератор 12 пароэжекторной холодильной машины 11, где отдают остаточную часть своей тепловой энергии рабочему телу холодильной машины 11, обеспечивая ее работу, в результате чего генерируется холод, расходуемый на нужды специального объекта, при этом пары воды 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 остаточного водорода 16 подается в камеру сгорания 7.
Источники информации
1. Г.Ридер., Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М., Изд. "Мир", 1986, стр.55.
1. Г.Ридер., Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М., Изд. "Мир", 1986, стр.55.
2. Чечеткин А. В., Занемонец Н.А. Теплотехника. /Учеб. для хим. -техн. вузов/. М.: "Высшая школа", 1986, стр. 105.
3. Патент РФ N 2099564, F 02 G 5/00. Бюл. N 35 от 20.12.97.
4. Заявка на изобретение РФ N 96116770. Бюл. N 32 от 20.11.98, F 02 G 1/04, стр. 192-193. - прототип.
Claims (1)
- Анаэробная энергетическая система с двигателем Стирлинга, включающая в себя двигатель Стирлинга, камеру сгорания, источник кислорода, источник водорода, линию отвода продуктов сгорания, емкость для хранения конденсата, отличающаяся тем, что источники кислорода и водорода выполнены в виде емкостей с газом высокого давления, а система снабжена линиями подвода газообразных компонентов топлива, кислорода и водорода с регулирующими вентилями, пароэжекторной холодильной машиной с пароперегревателем, 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 линией возврата остаточного водорода из емкости для хранения конденсата в камеру сгорания с расположенным на ней компрессором.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2171957C1 true RU2171957C1 (ru) | 2001-08-10 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SU543360A3 (ru) | Установка дл вторичного сжижени газа | |
| RU2215165C2 (ru) | Способ регенерации тепла выхлопных газов в преобразователе органической энергии с помощью промежуточного жидкостного цикла (варианты) и система регенерации тепла выхлопных газов | |
| US7891188B2 (en) | Apparatus for producing power using geothermal liquid | |
| KR101619393B1 (ko) | 복합 발전 시스템 | |
| CN109386316B (zh) | 一种lng冷能和bog燃烧能联合利用系统及方法 | |
| CN102084114A (zh) | 气体发动机的气体供应系统 | |
| RU99128094A (ru) | Регенерация тепла выхлопных газов в преобразователе органической энергии с помощью промежуточного жидкостного цикла | |
| CN101708871A (zh) | 一种梯度预热多级蒸发式海水淡化发电系统 | |
| EP0382754A1 (en) | Absorption heat pumped cogeneration engine | |
| SU1521284A3 (ru) | Энергетическа установка | |
| CN103452670A (zh) | 基于可再生能源的微型燃气轮机联合循环系统 | |
| RU2171957C1 (ru) | Анаэробная энергетическая система с двигателем стирлинга | |
| GB1560096A (en) | Regasification of liquefied natural gas | |
| KR20140084832A (ko) | 엔진룸의 냉각 해수를 통한 ｌｎｇ 기화 시스템 | |
| RU2169319C1 (ru) | Анаэробная энергоустановка с двигателем стирлинга и водородосодержащим топливом | |
| CN203532054U (zh) | 一种基于可再生能源的微型燃气轮机联合循环系统 | |
| RU2169320C1 (ru) | Анаэробная энергетическая система с двигателем стирлинга | |
| RU2300654C1 (ru) | Когенерационная установка с двигателем стирлинга на местном топливе | |
| KR20150007950A (ko) | 보일러 시스템 | |
| RU2156373C1 (ru) | Автономная энергоустановка "стирлинг-стирлинг" | |
| RU2129661C1 (ru) | Паросиловой двигатель (варианты) | |
| RU2214566C1 (ru) | Энергохолодильная система с двигателем стирлинга для объектов, функционирующих без связи с атмосферой | |
| CN106468191A (zh) | Lng接收站冷能发电系统 | |
| RU2164612C1 (ru) | Анаэробная энергохолодильная установка с двигателем стирлинга | |
| RU2162532C1 (ru) | Автономная стирлинг-установка для одновременного производства электроэнергии и тепла |