RU2457559C2 - Power plant generating heat and electric energy by means of plasma chemical reactions with magnetic hydrodynamic generator on cold plasma - Google Patents
Power plant generating heat and electric energy by means of plasma chemical reactions with magnetic hydrodynamic generator on cold plasma Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457559C2 RU2457559C2 RU2010144369/07A RU2010144369A RU2457559C2 RU 2457559 C2 RU2457559 C2 RU 2457559C2 RU 2010144369/07 A RU2010144369/07 A RU 2010144369/07A RU 2010144369 A RU2010144369 A RU 2010144369A RU 2457559 C2 RU2457559 C2 RU 2457559C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- steam
- generator
- plasma
- mixture
- Prior art date
Links
Images
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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для получения тепловой и электрической энергий как автономно, так и в составе других энергетических установок - стационарных, транспортабельных и транспортных, причем позволяет расширить применение комбинированных энергетических установок средней и большой мощности не только в базовом режиме, но и в пиковых, частичных режимах, в аварийных ситуациях и диспетчерских режимах при локальном применении и в сетях.The invention relates to energy and can be used to produce thermal and electric energy both autonomously and as part of other power plants - stationary, transportable and transport, and allows to expand the use of combined power plants of medium and high power, not only in the basic mode, but also in peak, partial modes, in emergency situations and dispatch modes for local use and in networks.
В основу разработки энергетической установки положены теоретические разработки и экспериментальные исследования, проведенные в ИАЭ им. И.В.Курчатова отделом В.А.Легасова в 1970-1978 годах, по результатом этих работ было выпущено 8 сборников статей, по материалам которых и проведены разработки.The development of the power plant is based on theoretical developments and experimental studies conducted in IAE named after I.V. Kurchatov department of V.A. Legasov in 1970-1978, as a result of these works, 8 collections of articles were published, the materials of which were developed.
В основу процессов, происходящих в замкнутом контуре, положены реакции в смеси углекислого газа и водяного пара при давлении около 2,0 МПа и облучении сверхвысокочастотным (СВЧ) радиополем (ориентировочная частота около 2200 МГц). При указанных частотах сечения поглощения радиоизлучения углекислым газом превышают примерно в 200 раз сечения поглощения остальных элементов смеси в потоке газа. Это приводит к тому, что в смеси потока происходит разложение углекислого газа при затратах энергии 2,89 эВ/мол. с образованием неравновесных реакций: CO2≥CO+1/2O2+Q=2,89 эВ/мол., далее в смеси облученных углекислого газа и водяного пара идет более 20 неравновесных реакций без затрат энергии, но основной реакцией является CO+H2O→CO2+H2, причем эффективность образование H2 и O2 зависит от соотношения частей ионизированных и неионизированных газов.The processes taking place in a closed circuit are based on reactions in a mixture of carbon dioxide and water vapor at a pressure of about 2.0 MPa and exposure to a microwave (microwave) field (approximate frequency of about 2200 MHz). At the indicated frequencies, the absorption cross-sections of radio emission by carbon dioxide exceed approximately 200 times the absorption cross-sections of the remaining elements of the mixture in the gas stream. This leads to the fact that in the flow mixture decomposition of carbon dioxide occurs at an energy cost of 2.89 eV / mol. with the formation of nonequilibrium reactions: CO 2 ≥CO + 1 / 2O 2 + Q = 2.89 eV / mol., then in the mixture of irradiated carbon dioxide and water vapor there are more than 20 nonequilibrium reactions without energy consumption, but the main reaction is CO + H 2 O → CO 2 + H 2 , moreover, the efficiency of the formation of H 2 and O 2 depends on the ratio of parts of ionized and non-ionized gases.
Однако в первой реакции образуется O2, а во второй реакции образуется H2, допустимо ли это, так как при нормальных условиях предельные концентрации водорода в кислороде минимальная 4,5%, а максимальная до 95% приводят к цепным реакциям - взрыву. Из многочисленных источников известно значения температур воспламенения и пределы взрываемости некоторых газов в статической смеси с воздухом или кислородом при атмосферном давлении. Эксперименты показали, что в статических условиях при нормальном давлении (привожу часть таблицы «Температура воспламенения и пределы взрываемости некоторых газов в смеси с воздухом или кислородом») следует ожидать:However, in the first reaction, O 2 is formed , and in the second reaction, H 2 is formed , is this permissible, since under normal conditions the limiting concentrations of hydrogen in oxygen are minimum 4.5%, and the maximum up to 95% lead to chain reactions - explosion. From numerous sources, the ignition temperatures and the explosive limits of some gases in a static mixture with air or oxygen at atmospheric pressure are known. The experiments showed that under static conditions at normal pressure (I quote part of the table “Ignition temperature and explosive limits of some gases mixed with air or oxygen”), one should expect:
При наличии в смеси газов после облучения разбавителей (углекислый газ) и ингибиторов (водяной пар) при повышенном давлении нижний предел взрываемости водорода в кислороде ожидается не ниже 60-65% по объему.If there are gases in the mixture after irradiation, diluents (carbon dioxide) and inhibitors (water vapor) at high pressure, the lower explosive limit of hydrogen in oxygen is expected to be no lower than 60-65% by volume.
В нашем случае при замкнутом контуре и повышенном давлении смеси не достигаются указанные пределы, так как водяной пар и углекислый газ являются разбавителями, а водяной пар является дополнительно еще и ингибитором. Установка пожаро- и взрывобезопасна.In our case, with a closed circuit and increased pressure of the mixture, the indicated limits are not reached, since water vapor and carbon dioxide are diluents, and water vapor is also an inhibitor. The installation is fire and explosion proof.
Экспериментально установлено, что ионизированная смесь углекислого газа и водяного пара при повышенном давлении и температурах смеси потока газов ~350-400°C относительно медленно окисляется. При скорости потока смеси около 30-40 м/с по контуру влияние спонтанного окисления на характеристику состава потока незначительно.It has been experimentally established that an ionized mixture of carbon dioxide and water vapor at relatively high pressure and temperatures of a mixture of a gas stream of ~ 350-400 ° C is relatively slowly oxidized. At a mixture flow rate of about 30-40 m / s along the contour, the effect of spontaneous oxidation on the characteristic of the composition of the flow is negligible.
Для того чтобы провести реакцию окисления водорода в потоке, приходится прибегать к катализатору, которым может быть платина или палладий, нанесенному на внешнюю поверхность тепловых электрических нагревателей (ТЭНов). На поверхности ТЭНов образуется каталитическая зона окисления водорода кислородом в виде беспламенного горения, сдуваемая потоком смеси газов. Теоретически можно получить температуру по верхнему пределу около 6500°C, но в данной конструкции этого не требуется и, исходя из стойкости и прочности материалов конструкции, необходимо ограничиться температурным пределом до 650-700°C, то есть при степени ионизации потока около 8-12% по объему.In order to carry out the hydrogen oxidation reaction in a stream, one has to resort to a catalyst, which may be platinum or palladium, deposited on the outer surface of thermal electric heaters (TENs). A catalytic zone of hydrogen oxidation by oxygen in the form of flameless combustion, blown off by a stream of gas mixture, forms on the surface of the heating elements. Theoretically, it is possible to obtain a temperature at the upper limit of about 6500 ° C, but this is not required in this design and, based on the resistance and strength of construction materials, it is necessary to limit the temperature limit to 650-700 ° C, that is, with a degree of ionization of the flux of about 8-12 % by volume.
Вторым важным внутренним свойством замкнутого контура является образование в результате реакций конверсии более 20 неравновесных реакций с получением в потоке смеси углекислого газа и водяного пара электронов и ионов. При отношении ионизированных элементов к неионизированным в потоке смеси газов за камерой облучения и катализаторами около 10% смесь приобретает свойства сверхпроводимой плазмы, причем концентрации водорода и кислорода лежат до допустимых пределах по пожаро- и взрывобезопасности. Причем плазма относительно медленно окисляется. Это свойство плазмы использовано в данной разработке.The second important internal property of the closed loop is the formation of more than 20 nonequilibrium reactions as a result of conversion reactions to produce electrons and ions in a mixture of carbon dioxide and water vapor. When the ratio of ionized elements to non-ionized gases in the gas stream behind the irradiation chamber and catalysts is about 10%, the mixture acquires the properties of a superconducting plasma, and the concentrations of hydrogen and oxygen are within acceptable limits for fire and explosion safety. Moreover, the plasma is relatively slowly oxidized. This plasma property was used in this development.
Одновременно возникает вопрос: «Возможна ли работа такой установки, не скрыт ли в разработке «вечный двигатель»? Анализ процессов при работе установки показал, что в замкнутом контуре затрачивается энергия: на компрессию потока - на турбокомпрессор с коэффициентом полезного действия (КПД) около 0,8, на работу оборудования камеры облучения с КПД 0,9-0,8, на подогрев катализаторов ТЭНов до 350-380°C, далее это тепло отдается потоку смеси газов в МГДГ для создания магнитного потока в сопловых щелях и разгона плазмы до звуковых скоростей, КПД ожидается не хуже 0,85 из-за использования в магнитах керамики с высокой относительной магнитной проницаемостью около 900000-950000 и обмоток магнитов из труб, по которым протекает плазма, близкая к сверхпроводимости. Суммарное энерговыделение за соплами МГДГ воспринимается испарительно-экономайзерным участками для подогрева до насыщения котловой воды и получения насыщенного пара, поступающего в сепаратор и к пароперегревателю, в который может быть подан пар от постороннего источника. КПД эл. МГДГ около 0,6-0,65, а в целом КПД эл. установки около 0,5-0,55. Энергия берется за счет дефекта массы водорода воды (пара) (см. табл.):At the same time, the question arises: “Is the operation of such an installation possible, is the“ perpetual motion machine ”hidden in the development? An analysis of the processes during operation of the installation showed that energy is expended in a closed circuit: for compressing a stream - for a turbocompressor with a coefficient of efficiency (Efficiency) of about 0.8, for the operation of the equipment of the irradiation chamber with an efficiency of 0.9-0.8, for heating the catalysts Heating elements up to 350-380 ° C, then this heat is transferred to the gas mixture flow in the MHD to create a magnetic flux in the nozzle slots and accelerate the plasma to sound speeds, the efficiency is expected to be no worse than 0.85 due to the use of ceramics with high relative magnetic permeability in magnets about 900000-95 0000 and windings of magnets from pipes through which plasma flows close to superconductivity. The total energy release behind the MGDG nozzles is perceived by the evaporation-economizer sections for heating to saturation of the boiler water and obtaining saturated steam entering the separator and to the superheater, into which steam can be supplied from an external source. Efficiency MGDG about 0.6-0.65, and in general, the efficiency of email. installation about 0.5-0.55. Energy is taken due to a defect in the mass of hydrogen in water (steam) (see table):
Для определения характеристик МГДГ использовались расчетные методы: To determine the characteristics of MGDG, the following calculation methods were used:
Термодинамики: Thermodynamics:
1. Критическая скорость звука в сопловой щели рассчитывалась по следующим формулам: V*=a02/k+1=(2gk/k+1)*P0*v0 [м/с];1. The critical speed of sound in the nozzle gap was calculated by the following formulas: V * = a 0 2 / k + 1 = (2gk / k + 1) * P 0 * v 0 [m / s];
2. Давление, при котором достигается критическая скорость в горле сопловой щели:2. The pressure at which the critical speed in the throat of the nozzle slit is reached:
E*=Pi/P0=(2/k+1)k/k-1.E * = Pi / P 0 = (2 / k + 1) k / k-1 .
Ожидаемая критическая скорость плазмы в горле сопловой щели при параметрах потока: tсм=350-400°C; P0=(5,5-6,0) МПа; v0=0,0405 м3/кг; к~1,3; V*=530-550 м/с, а степень сжатия в компрессоре e*=~2,5-3,5.The expected critical plasma velocity in the throat of the nozzle gap with flow parameters: tcm = 350-400 ° C; P 0 = (5.5-6.0) MPa; v 0 = 0.0405 m 3 / kg; k ~ 1.3; V * = 530-550 m / s, and the compression ratio in the compressor e * = ~ 2.5-3.5.
Для повышения КПД электрического МГДГ на холодной плазме необходимо использовать магнитные цепи из керамики с относительной магнитной проницаемостью не хуже 900000-950000, а в обмотках электромагнитов использовать изолированные снаружи медные трубы, по которым пропускать малую часть сверхпроводимой плазмы для охлаждения сердечников магнитов и получения токов в обмотках электромагнитов около 100000 A, при этом магнитный поток в сопловой щели составит не менее (30-100)*103 Вб (В*с). Значение снимаемого постоянного тока с сопел около 10000 A и напряжением до 1 кВ. Некоторые сложности ожидаются с использованием в «роторе» обмотки «беличья клетка», так как в зафиксированном «роторе» ожидаются токи короткого замыкания, которые без экспериментальных данных авторы не смогли определить расчетным анализом. Следует добавить, что электрические и магнитные характеристики МГДГ необходимо определять в системе СИ, так как в настоящее время в справочниках и справочных таблицах присутствует некоторая путаница в данных - до пяти систем размерности магнитных и электрических величин. Поставленная задача получения тепла и электрической энергии за счет плазмохимических реакций решается установкой, выполненной согласно предложенной конструкции.To increase the efficiency of electric MHDG on a cold plasma, it is necessary to use ceramic magnetic circuits with a relative magnetic permeability of at least 900000-950000, and use electrically insulated copper pipes in the windings of the electromagnets to pass a small part of the superconducting plasma to cool the magnet cores and obtain currents in the windings electromagnets are about 100,000 A, while the magnetic flux in the nozzle gap will be at least (30-100) * 10 3 Vb (V * s). The value of the removed direct current from the nozzles is about 10,000 A and a voltage of up to 1 kV. Some difficulties are expected using the “squirrel cage” winding in the “rotor”, since short-circuit currents are expected in a fixed “rotor”, which the authors could not determine by calculation analysis without experimental data. It should be added that the electrical and magnetic characteristics of MGDGs must be determined in the SI system, since currently there is some confusion in the data and reference tables - up to five systems of dimensionality of magnetic and electrical quantities. The task of obtaining heat and electric energy due to plasma-chemical reactions is solved by the installation made in accordance with the proposed design.
Энергетическая установка, вырабатывающая тепло и электроэнергию посредством плазмохимических реакций с магнитно-гидродинамическим генератором (МГДГ) на холодной плазме, включает в конструкцию: замкнутый циркуляционный контур, заполненный смесью углекислого газа и водяного пара при повышенном давлении, конструктивно выполняется из двух параллельных труб, соединенных по торцам Г-образными коленами. Снаружи и внутри контура размещено следующее оборудование: валоповоротное устройство, электрический мотор-генератор, компрессор, за которым установлен неподвижный защитный блок сопел Вентури, и газопаровая турбина, соединенные одним валом. В промежутке между блоком сопел Вентури и направляющим аппаратом газопаровой турбины, снаружи контура установлен сверхвысокочастотный (СВЧ) генератор радиоволн, которые направляются через никелевую диафрагму в контур по цилиндрическому волноводу, причем диафрагма должна быть разогрета до 340-360°C потоком СВЧ или подогревателем, в этом случае никелевая диафрагма переходит из ферромагнитного состояния в парамагнитное состояние, прозрачное для радиоволн. Внутри контура располагается следующее оборудования: центробежный осевой компрессор, защитный блок сопел Вентури, диафрагмы в камере облучения СВЧ, катализатор-активатор (дожигатель водорода и кислорода из смеси газов), диафрагмы и рабочие колеса парогазовой турбины, работающей на смеси водяного пара и углекислого газа, что допустимо, так как скорости звука при указанных выше параметрах совпадают. Далее установлен пароперегреватель, конструктивно выполненный из пучков гладких трубок, объединенных входными и выходными коллекторами, за пароперегревателем установлены дополнительные камера облучения с волноводами и диафрагмами и катализатор-активатор. Блоки МГДГ, выделенные в особую группу, состоящую из нескольких цилиндрических корпусов, каждый корпус представляет собой аналог асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой ротора типа «беличьего колеса», но закрепленного от перемещения и проворачивания, в зазорах между статором и ротором установлено несколько щелевых сопел. В нашем случае каждый МГДГ имеет по несколько щелевых сопел, каждое сопло имеет постоянную высоту (высота зазора между статором и «ротором») и диффузор, конструктивно выполненный в виде прямоугольной трапеции, которая частично огибает статор и «ротор» и плоскими стенками опирается на них, боковые стороны трапеции конструктивно выполнены в виде гребенки с зубьями параллельно боковой стороне трапеции для уменьшения контактного сопротивления между боковой стороной сопла - съемной шиной и плазмой и являются съемниками постоянного тока, которые могут быть включены как последовательно, так и параллельно у каждого МГДГ и в группе.A power plant that generates heat and electricity through plasma-chemical reactions with a magnetohydrodynamic generator (MGDG) on a cold plasma includes the structure: a closed circulation loop filled with a mixture of carbon dioxide and water vapor at elevated pressure is structurally made of two parallel pipes connected by the ends of the L-shaped knees. The following equipment is located outside and inside the circuit: a shaft-turning device, an electric motor-generator, a compressor, behind which a fixed protective block of Venturi nozzles is installed, and a gas-steam turbine connected by one shaft. In the gap between the venturi nozzle block and the gas-turbine guide vanes, an ultra-high-frequency (microwave) generator of radio waves is installed outside the circuit, which are routed through the nickel diaphragm to the circuit through a cylindrical waveguide, and the diaphragm must be heated to 340-360 ° C by a microwave flow or heater, in In this case, the nickel diaphragm transfers from the ferromagnetic state to the paramagnetic state, which is transparent to radio waves. The following equipment is located inside the circuit: a centrifugal axial compressor, a protective block of Venturi nozzles, diaphragms in the microwave irradiation chamber, an activator catalyst (afterburner of hydrogen and oxygen from a mixture of gases), diaphragms and impellers of a combined cycle gas turbine operating on a mixture of water vapor and carbon dioxide, which is acceptable, since the speed of sound with the above parameters coincide. Next, a superheater is installed, which is structurally made of bundles of smooth tubes connected by input and output collectors; an additional irradiation chamber with waveguides and diaphragms and an activator catalyst are installed behind the superheater. MGDG blocks, allocated in a special group consisting of several cylindrical housings, each housing is an analog of an asynchronous motor with a short-circuited winding of a squirrel-cage rotor, but secured from movement and rotation, several slotted nozzles are installed in the gaps between the stator and the rotor. In our case, each MGDG has several slotted nozzles, each nozzle has a constant height (the height of the gap between the stator and the "rotor") and a diffuser, structurally made in the form of a rectangular trapezoid, which partially bends around the stator and the "rotor" and rests on them with flat walls , the sides of the trapezoid are structurally made in the form of a comb with teeth parallel to the side of the trapezoid to reduce the contact resistance between the side of the nozzle - a removable bus and plasma and are direct current pullers, which orye may be included either sequentially or in parallel and each group MGDG.
Через все трубчатые обмотки электромагнитов проходит для создания сверхпроводимого электрического проводника и охлаждения магнитных цепей статора и «ротора» незначительная часть потока плазмы.A small part of the plasma flow passes through all the tubular windings of electromagnets to create a superconducting electrical conductor and to cool the magnetic circuits of the stator and “rotor”.
«Ротор» закреплен и неподвижен, такая конструкция сопла и сопряжения с электромагнитами «ротора» и статора позволяют использовать повышенные давления смеси газов в герметичном контуре и сократить до минимума магнитные потери в МГДГ. В соплах происходит снижение давления и температуры парогазовой смеси, но одновременно происходит энерговыделение в щели сопла и трубчатых обмотках электромагнитов статора и «ротора» за счет магнитного потока, выделенное тепло от которых отводится локальными и общим потоком плазмы. Для того чтобы использовать тепло потока парогазовой смеси за МГДГ, установлен испарительно-экономайзерный участок, который позволяет использовать тепло для получения насыщенного пара из питательной воды, снижая и стабилизируя температуру парогазового потока перед входом в компрессор.The "rotor" is fixed and stationary, such a design of the nozzle and coupling with the electromagnets of the "rotor" and the stator make it possible to use the increased pressure of the gas mixture in an airtight circuit and minimize magnetic losses in MGDG. In the nozzles, the pressure and temperature of the vapor-gas mixture decrease, but at the same time, energy is released in the nozzle gap and the tubular windings of the stator and “rotor” electromagnets due to the magnetic flux, the heat generated from which is removed by the local and general plasma flow. In order to use the heat of the vapor-gas mixture stream behind the MGDG, an evaporation-economizer section has been installed that allows the use of heat to produce saturated steam from the feed water, reducing and stabilizing the temperature of the gas-vapor stream before entering the compressor.
Для того чтобы сохранить постоянную температуру парогазовой смеси перед входом в компрессор, используем контур котловой воды с многократно принудительной циркуляцией, который позволяет поддерживать постоянную температуру парогазовой смеси перед компрессором, но и позволяет работать замкнутому контуру в переменных режимах в пределах от 10 до 100% номинальной мощности.In order to maintain a constant temperature of the gas-vapor mixture before entering the compressor, we use a boiler water circuit with multiple forced circulation, which allows you to maintain a constant temperature of the gas-vapor mixture in front of the compressor, but also allows the closed circuit to operate in variable modes within the range of 10 to 100% of the rated power .
Дополнительно в трубопровод насыщенного пара в районе сепаратора через паровую задвижку подсоединяется паропровод насыщенного пара от постороннего источника с примерно одинаковыми параметрами пара, если параметры пара отличаются в этих установках, то необходимо нивелировать давление между ними через смесительный струйный аппарат, причем среда с более высокими температурой и давлением должна быть эжектирующей, а среда с меньшими параметрами эжектируемой.Additionally, a saturated steam steam line from an external source with approximately the same steam parameters is connected to the saturated steam pipeline in the separator region through a steam valve, if the steam parameters are different in these installations, it is necessary to level the pressure between them through a mixing jet device, and the medium with a higher temperature and pressure should be ejected, and a medium with less parameters ejected.
Для создания необходимого перепада давления на соплах МГДГ, циркулирующей смеси газов в различных режимах, в циркуляционный контур установлен кран сферический запорно-регулирующий параллельно блоку МГДГ, кран сферический необходим в следующих случаях: поток газопаровой смеси полностью проходит через МГДГ или при отсутствии необходимости использования МГДГ частично, при необходимости регулирования количества отдаваемого тепла и регулирования подаваемой электрической мощности постоянного тока для собственных нужд и отдаваемой энергии в сеть.To create the necessary pressure difference on the nozzles of the MGDG circulating a mixture of gases in various modes, a spherical shut-off valve parallel to the MGDG block is installed in the circulation circuit, a spherical valve is necessary in the following cases: the gas-vapor mixture flows completely through the MGDG or, if there is no need to use MGDG, , if necessary, control the amount of heat supplied and regulate the supplied DC electric power for own needs and the energy supplied gii to the network.
Аналогом могут служить Патенты на изобретение RU: №2291228,С2, МПК: C25B 1/02 «Реактор для получения водорода и кислорода плазмохимическим и электролизными методами», опубликовано 10.01.2007. Бюл. №1. И Патент на изобретение RU №2286402, С1, МПК: C25B 1/10; C01B 3/04 и 13/02 «Система получения водорода и кислорода плазмохимическим и электролизным методами», опубликовано 27.10. 2006. Бюл. №30. Аналог рассчитан на стационарное расположение и применение оборудования, в нашем случае энергетическую установку можно использовать как в стационарном, транспортабельном, так и в транспортном применении, но процессы внутри контура, условия пожаро- и взрывобезопасности сохраняются и в транспортном исполнении.Patents for the invention RU: No. 2291228, C2, IPC:
Прототипом служит Заявка на изобретение RU регистрационный №2009148418, С1, МПК: F22G 1/04; C25 1/02; C25B 1/10; C01B 3/04 и 13/02: «Энергетическая установка для выработки тепла плазмохимическими реакциями с дожиганием», поступила на регистрацию 28.12.2009. Входящий №071514. В части использования замкнутого контура и частично оборудования, так как в настоящем предлагаемом изобретении энергетическая установка служит для получения тепла и электроэнергии и отличается конструктивно по составу оборудования.The prototype is the Application for the invention RU registration No. 2009148418, C1, IPC:
Отличительной особенностью предлагаемого изобретения от прототипа является выработка электроэнергии МГДГ - статической установкой получения электроэнергии постоянного тока, которую можно использовать для питания собственных нужд и отдавать во внешнюю сеть. Эффективность получения электроэнергии постоянного тока - КПД эл. не хуже 0,60-0,65, что значительно выше КПД турбинных электрогенераторов и тем более аккумуляторных батарей как кислотных, так и щелочных. Следует отметить, что уровень мощности (в разумных пределах) и время подачи электроэнергии на собственные нужды и в сеть не ограничены одновременно с подачей потребителю тепла.A distinctive feature of the present invention from the prototype is the generation of electricity MGDG - a static installation for generating direct current electricity, which can be used to power your own needs and send to an external network. The efficiency of generating direct current electricity - the efficiency of el. no worse than 0.60-0.65, which is significantly higher than the efficiency of turbine power generators and, all the more, rechargeable batteries, both acid and alkaline. It should be noted that the power level (within reasonable limits) and the time for supplying electricity to own needs and to the network are not limited simultaneously with the supply of heat to the consumer.
Схема и конструкция узлов «Энергетической установки, вырабатывающей тепло и электроэнергию посредством плазмохимических реакций с магнитно-гидродинамическим генератором на холодной плазме» представлена чертежами:The layout and design of the units of the “Power plant that generates heat and electricity through plasma-chemical reactions with a magneto-hydrodynamic generator on a cold plasma” is presented in the drawings:
Фиг.1. Общая схема энергетической установки, вырабатывающей тепло и электрическую энергию посредством плазмохимических реакций с магнитно-гидродинамическим генератором на холодной плазме. Горизонтальное сечение.Figure 1. The general scheme of a power plant that generates heat and electric energy through plasma-chemical reactions with a magneto-hydrodynamic generator on a cold plasma. Horizontal section.
Фиг.2. Зависимость электропроводности смеси газов от степени ионизации.Figure 2. The dependence of the electrical conductivity of a mixture of gases on the degree of ionization.
Фиг.3. Общий вид крана сферического запорно-регулирующего. Разрез.Figure 3. General view of the crane spherical locking regulating. Incision.
Фиг.4. Общий вид МГДГ. Разрез.Figure 4. General view of MGDG. Incision.
На фиг.1 представлено горизонтальное сечение «Энергетической установки, вырабатывающей тепло и электрическую энергию посредством плазмохимических реакций с магнитно-гидродинамическим генератором на холодной плазме», где представлено необходимое оборудование для работы установки, за исключением систем: автоматического регулирования и управления, продувки-подпитки, систем аварийного вывода установки. Основу установки составляет циркуляционный контур, конструктивно выполненный из двух параллельных труб 1, по торцам герметично соединенных Г-образными коленами 2, 3, 4. Снаружи труб 1 установлены валоповоротное устройство 5, электрический мотор-генератор 6; внутри труб 1 установлены кожух 7 и вал 8 турбокомпрессора, компрессор 9, защитная плита 10 с блоком сопел Вентури, снаружи трубы 1 установлен генератор 11 СВЧ, волновод которого отделен от трубы 1 диафрагмой, пучок радиоволн от генератора 11 направлен в камеру 12 облучения газопаровой смеси по цилиндрическому волноводу через диафрагму. За камерой 12 установлен катализатор-активатор 13, служащий для дожигания смеси водорода и окиси углерода в кислороде с получением перегретого водяного пара и углекислого газа. Далее установлены блок диафрагм и рабочих колес газопаровой турбины 14. Для снижения и регулирования температуры парогазовой смеси за турбиной установлены входной коллектор 15, секции пароперегревателей 16 и 17, установленных противотоком и выполненных из гладких пучков труб, это связано с тем, что коэффициенты теплоотдачи внутри и снаружи труб близки по значениям, и на выходе коллектор 18. За блоком пароперегревателей 16 и 17 установлена вторая камера 19 облучения с генератором 20 СВЧ, волноводами и диафрагмами, за ними установлены катализатор-активатор 21 и кран 22 сферический запорно-регулирующий, в параллель крану 22 установлено несколько МГДГ 27. Эта схема установки МГДГ 27 позволяет работать автономно или в параллель с краном 22 на частичных режимах мощности. Каждый МГДГ 27 при неисправности может быть отключен от контура 1 задвижками 42 и 43 с электроприводами. Отработанная газопаровая смесь за задвижками 43 и краном 22 поступает на блок теплообменников: испарительный 44 и экономайзерный 45, которые установлены по противоточной схеме, конструктивно выполненные из пучков оребренных трубок с коэффициентом оребрения не ниже 15-20, так как этому значению соответствует отношение коэффициентов теплоотдачи внутри и с внешней стороны трубок, собранных во входном коллекторе 46 и выходном коллекторе 47. Схема циркуляции котловой воды собрана по многократно принудительной циркуляции (МПЦ): из сепаратора 48 котловая вода насосом 49 МПЦ подается в коллектор 46, проходит по экономайзерному участку 45, проходит испарительный участок 44, попадает в коллектор 47 и сепаратор 48, из которого насыщенный пар по трубопроводу 50 попадает в коллектор 15 пароперегревателей 16, 17, 18. Дополнительно предусмотрен трубопровод 51 с задвижкой запорно-регулирующей и смесительным струйным аппаратом для подачи насыщенного пара от постороннего источника. Контур МПЦ необходим по следующим причинам: учитывая, что в контуре 1 циркулирует газопаровая смесь и чтобы избежать точек росы на ступенях компрессора, температура смеси должна быть не ниже 290-300°C, мало того, компрессор должен быть рассчитан на такую входную температуру газопаровой смеси. При отклонениях входной температуры от заданной компрессор будет работать не в проектном режиме: высокие КПД и безаварийная работа компрессора не гарантирована.Figure 1 shows a horizontal section of an "energy installation that generates heat and electric energy through plasma-chemical reactions with a magneto-hydrodynamic generator on a cold plasma", which presents the necessary equipment for the operation of the installation, with the exception of systems: automatic regulation and control, purge-make-up, emergency output systems installation. The installation is based on a circulation circuit, structurally made of two
На фиг.2 показана зависимость электропроводности газопаровой смеси в зависимости от степени ионизации, причем степень ионизации дана в % в логарифмическом масштабе, а электропроводность газопаровой смеси в линейных %. Из графика видно, что при степени ионизации 0,01% электропроводность от сверхпроводимости составляет 10%, при 0,1%-40%, при 1,0%-80%, при 10% ионизации электропроводность от сверхпроводимости составляет 98-99% - фактически плазма становится сверхпроводящей. Это справедливо для нашей конструкции.Figure 2 shows the dependence of the electrical conductivity of the gas-vapor mixture depending on the degree of ionization, with the degree of ionization given in% on a logarithmic scale, and the electrical conductivity of the gas-vapor mixture in linear%. The graph shows that at a degree of ionization of 0.01%, the electrical conductivity from superconductivity is 10%, at 0.1% -40%, at 1.0% -80%, at 10% ionization, the electrical conductivity from superconductivity is 98-99% - in fact, the plasma becomes superconducting. This is true for our design.
На фиг.3 показана схематическая конструкция крана шарового запорно-регулирующего и сопряжение крана 22 с трубой 1. Конструктивно кран 22 выполнен сферической формы (подобная конструкция используется в нефтегазовой промышленности при высоких давлениях и больших сечениях трубопровода (до 5,0 м диаметром) и выпускался (выпускается) Пермским заводом нефтегазовой арматуры), соответственно пробка 23 крана 22 выполнена также сферической с фигурным вырезом для пропуска среды. Фигурный вырез необходим для регулирования расхода газопаровой смеси при высоком давлении в контуре. Пробка 23 крана 28 снабжена электроприводом 24, редуктором 25, грундбуксой 26.Figure 3 shows a schematic design of a ball-locking valve and coupling the
На фиг.4 показана схематическая конструкция блока МГДГ 27 и его сопряжение с трубой 1, где блок МГДГ 27, кожух 28 статора, обмотка 29 трубчатая электромагнита статора, клемма 30 обмотки статора, соединенная с трубчатой обмоткой 29, клемма 31 сопла, кожух 32 изолятора клеммы 30, забор 33 плазмы обмоткой 29, сброс 34 отработанной плазмы обмоткой 29, колено 35 Г-образное напорное МГДГ 27, колено 36 Г-образное сбросное МГДГ 27, сопло 37 (несколько штук), расширяющееся с постоянной высотой щели (зазором между поверхностями электромагнитов статора и «ротора»), «ротор» 38 керамический с короткозамкнутыми трубчатыми обмотками типа «беличье колесо», который закреплен от проворачивания и осевого смещения, зазор 39 (высота) сопла, обмотка 40 «ротора» типа «беличье колесо», которая может быть изготовлена из стали и с протоком через них плазмы, сердечник 41 керамический электромагнита статора, задвижка 42 входная запорная с электроприводом, задвижка 43 выходная запорная с электроприводом.Figure 4 shows the schematic construction of the
«Энергетическая установка, вырабатывающая тепло и электрическую энергию посредством плазмохимических реакций с МГДГ на холодной плазме», может работать в следующих режимах: “A power plant that generates heat and electric energy through plasma-chemical reactions with MHD in a cold plasma” can operate in the following modes:
1. Режим холодного хранения1. Cold storage mode
Состояние циркуляционного контура: давление снято, смесь газов разделена в холодильнике, вода подана на хранение в танки, углекислый газ осушен и подан на хранение в ресивер. Электропитание от оборудования контура отведено, клеммы отсоединены от сети, покрыты смазкой и изолированы от внешних воздействий и атмосферных осадков. Кроме валоповоротного 5 устройства электрическая схема которого собрана по временной подаче тока и вал периодически проворачивается. Трубопроводы отсоединены и заглушены, все внутренние полости отвакуумированы и заполнены инертным газом. На оборудовании, где трудно добиться плотности поместить емкости с селикогелем, в этом случае необходимо вести периодический контроль за состоянием внутренних поверхностей и селикогелем.The state of the circulation circuit: the pressure is removed, the gas mixture is separated in the refrigerator, the water is stored in tanks, the carbon dioxide is drained and stored in the receiver. The power supply from the equipment of the circuit is allotted, the terminals are disconnected from the network, coated with grease and isolated from external influences and precipitation. In addition to the shaft-turning
2. Режим горячего ожидания2. Hot Standby
Установка полностью собрана и укомплектована, подается насыщенный пар от постороннего источника по трубопроводу 51 в экономайзерно-испарительный участок 48, 49, 46; 45, 44, 47, 48, включен МПЦ 49, работает на малых оборотах компрессор 9 от мотор-генератора 6, турбина 14 проворачивается от мотор-генератора 6, прогреваются генератор СВЧ 11 и катализаторы-активаторы 13, подается от сепаратора 48 насыщенный пар по трубопроводу 50 в коллектор 15, трубные пучки 16 и 17 и коллектор 18, из которого конденсат сбрасывается на химическую водоочистку и в танки хранения конденсата. Включен и прогревается генератор СВЧ 20 с диафрагмами и волноводами, камера 19 облучения прогревается за счет минимальной циркуляции потока смеси газов, катализатор-активатор 21 включен на прогрев, кран 22 открыт на минимальный расход смеси газов и прогревается, задвижки 42 и 43 открыты и блоки МГДГ 27 прогреваются за счет потока смеси газов, по мере подъема температуры смеси газов и давления в циркуляционном контуре до номинала (2,0 МПа), увеличивают обороты компрессора 9, в начале за счет мотор-генератора 6, а потом принимает нагрузку турбина 14, в начале на холостых оборотах, а потом принимает нагрузку от компрессора 9 и мотор-генератора 6. После прогрева и пробных пусков МГДГ 27 включают их в работу, подавая электропитание на электромагниты статора и снимая электрическую энергию постоянного тока с внешних клемм 31, соединенных с токосъемными шинами сопла 37, с подачей постоянного тока на собственные нужды и к внешним потребителям (без конвертации и с конвертацией в переменный ток).The installation is fully assembled and equipped, saturated steam is supplied from an extraneous source through
3. Режим работы установки для получения электрической энергии3. The operation mode of the installation for generating electrical energy
Установка полностью собрана и укомплектована, прогрета, в работе газовая турбина 14,компрессор 9, мотор-генератор 6,генератор 11 СВЧ, катализатор-активатор 13, пароперегреватели 15, 16, 17, 18, работает генератор 20 СВЧ, камера 19 облучения потока смеси газа, катализатор-активатор 21, кран 22 прикрыт до минимально контролируемого расхода газопаровой смеси. МГДГ 27 работают на полную мощность, сбрасывая перегретую смесь газов после себя через задвижки 43 на систему испарительно-экономайзерного участка МПЦ 44, 45, 46, 49, 47, 48 для охлаждения газопаровой смеси. Полученный насыщенный пар по паропроводу 50 поступает на пароперегреватели 15, 16, 17 и коллектор 18, от которого пар подается внешнему потребителю. Дополнительно насыщенный пар можно сбрасывать по паропроводу 51 к внешнему потребителю. При работе на получение электрической, тепловой мощности или комбинированно, в любом случае необходимо подавать с контролируемым расходом насыщенный пар на пароперегреватели 15, 16, 17 и 18, так как позволяет регулировать и контролировать температуру смеси газов за турбиной 14 и перед входом в камеру облучения 19 с катализатором-активатором 21 и соответственно на входе перед задвижками 42 в МГДГ 27.The installation is fully assembled and equipped, warmed up, a gas turbine 14,
4. Режим работы установки для получения тепловой энергии4. The operating mode of the installation for thermal energy
Установка полностью собрана и укомплектована, прогрета, в работе газовая турбина 14 и на одном валу 8 установленные с ней компрессор 9, мотор-генератор 6. Работают генератор 11 СВЧ, камера облучения газопаровой смеси 12, катализатор-активатор 13, пароперегреватели 15, 16, 17, 18. Не работают генератор 20 СВЧ, камера облучения 19, катализатор-активатор 21, МГДГ 27, задвижки 42 и 43 закрыты. Кран 22 открыт полностью и газопаровая смесь поступает на испарительно-экономайзерный участок для охлаждения циркулирующей водой по контуру МПЦ 48, 49, 46, 45, 46, 47 и 48, из которого насыщенный пар поступает в трубопровод 50 насыщенного пара и далее в пароперегреватели 15, 16, 17 и 18 к внешним потребителям.The installation is fully assembled and equipped, heated up, the gas turbine 14 and the same shaft 8 are equipped with a
5. Режим работы установки для получения тепла и электрической энергии за счет плазмохимических реакций с МГДГ на холодной плазме.5. The operation mode of the installation for generating heat and electric energy due to plasma-chemical reactions with MHD in a cold plasma.
Установка полностью собрана и укомплектована, прогрета, в работе газопаровая турбина 14 и на одном валу 8 установленные с ней компрессор 9, мотор-генератор 6. Работают генератор 11 СВЧ, камера 12 облучения газопаровой смеси, катализатор-активатор 13, пароперегреватель: коллектор 15, секции пароперегревателя из гладкотрубных пучков 16 и 17 и выходной коллектор 18, соединенный с паропроводом перегретого пара внешних потребителей. Работают генератор 20 СВЧ, камера 19 облучения газопаровой смеси, катализатор-активатор 21, открыты задвижки 42 и 43, подано электропитание на электромагниты статора 41, через трубчатые обмотки 29 статора и обмотки «беличьего колеса» «ротора» за счет перепада давления на соплах 37 протекает плазма, охлаждая их и одновременно являясь сверхпроводником. Дня уменьшения энерговыделения в теле магнитов используется не проводящая ток керамика: на магнитопроводе 41 статора и магнитопроводе 38 «ротора».The installation is fully assembled and equipped, warmed up, the gas-steam turbine 14 and the
На блоки МГДГ подается через клеммы 30 электропитание статора, а с клемм 31, соединенных с шинами сопла 37, снимается электропитание постоянного тока для собственных нужд и внешних потребителей. Отработанная газопаровая смесь за соплами 37 поступает в колено 36 через задвижку 43 на испарительно-экономайзерные участки 44 и 45, выполненные из пучков оребренных труб с замыкающими коллекторами 46 и 47, между которыми установлены насос МПЦ 49 и сепаратор 48. Этот контур заполнен котловой водой, которая циркулирует за счет работы МПЦ 49 по испарительно-экономайзерному участку и за счет тепла газопаровой смеси вырабатывается насыщенный пар, далее поступающий в пароперегреватель и к внешнему потребителю.The stator power is supplied to the MGDG blocks through the
6. Комбинированная работа «Энергетической установки, вырабатывающей тепло и электрическую энергию посредством плазмохимических реакций с МГДГ на холодной плазме», возможна с другими энергетическими установками, такими как ядерные энергетические установки для производства пара и электроэнергии. Это возможно, так как в энергетической установке уровень температур газопаровой смеси в контуре циркуляции может быть в пределах 400-700°C, а мощность и соответствующее оборудование выбирается по техническому заданию. Следует отметить, что только перегрев насыщенного пара, получаемого в ядерной паропроизводящей установке (ЯППУ) с реакторами водо-водяного типа, может увеличить отдаваемую потребителю мощность в 1,7-1,8 раза без изменения параметров ЯППУ.6. The combined work of the “Power Plant Generating Heat and Electric Energy through Plasma-Chemical Reactions with MGDG on Cold Plasma” is possible with other power plants, such as nuclear power plants for the production of steam and electricity. This is possible, since in a power plant the temperature level of the gas-vapor mixture in the circulation circuit can be in the range of 400-700 ° C, and the power and related equipment are selected according to the technical specifications. It should be noted that only the overheating of saturated steam produced in a nuclear steam generating unit (NPPU) with water-water type reactors can increase the power delivered to the consumer by 1.7-1.8 times without changing the parameters of the NPPU.
Технико-экономическое обоснование «Энергетической установки»:Feasibility study for the “Power Plant”:
1. «Энергетическая установка» в виде замкнутого контура вырабатывает тепло и электрическую энергию за счет плазмохимических реакций в смеси углекислого газа и водяного пара. Для работы установки не требуется постоянной подачи пропорционально установленной мощности органического топлива, подачи атмосферного воздуха и сброса в окружающую среду отработанных газов (дымовых газов).1. “Power plant” in the form of a closed loop produces heat and electric energy due to plasma-chemical reactions in a mixture of carbon dioxide and water vapor. The unit does not require a constant supply of proportional installed fossil fuels, atmospheric air and discharge into the environment of exhaust gases (flue gases).
2. Установка экологически чистая, за исключением зон генератора СВЧ и МГДГ, где возможно будет наблюдаться слабое ионизирующее излучение, обусловленное физическими процессами внутри этого оборудования. Радиационная защита легкая экранирующая может быть из стального листа или тонких бетонных плит и организационная, так как эти зоны не обслуживаемые.2. The installation is environmentally friendly, with the exception of the zones of the microwave and MGDG generator, where weak ionizing radiation may be observed due to physical processes inside this equipment. Light shielding radiation protection can be made of steel sheet or thin concrete slabs and organizational, since these areas are not serviced.
3. Ожидаемый коэффициент полезного действия электрический МГДГ не хуже 60-65%, что в два раза выше, чем у энергетической установки с реактором ВВЭР-1000. Ожидаемый коэффициент полезного действия (электрический) турбогенератора, работающего на перегретом паре, ожидается не хуже 50-55%, что в 1,8 раза выше, чем у энергетической установки с реактором ВВЭР-1000.3. The expected efficiency of electric MGDG is not worse than 60-65%, which is two times higher than that of a power plant with a VVER-1000 reactor. The expected efficiency (electric) of a turbogenerator operating on superheated steam is expected to be no worse than 50-55%, which is 1.8 times higher than that of a power plant with a VVER-1000 reactor.
4. Капитальные затраты «Энергетической установки» не более 20% от капитальных затрат по машинному залу (без турбогенератора), текущие затраты около 1% от текущих затрат по машинному залу энергетической установки с ВВЭР-1000.4. The capital costs of the “Power Plant” are not more than 20% of the capital costs of the machine room (without a turbogenerator), current costs are about 1% of the current costs of the machine room of a power plant with VVER-1000.
5. «Энергетическая установка» может работать автономно и при накоплении достаточного опыта заменить пусковую котельную атомных электрических станций.5. “Power plant” can operate autonomously and, with sufficient experience, replace the start-up boiler room of nuclear power plants.
6. «Энергетическая установка» может работать совместно с ядерными энергетическими установками различной мощности и назначения. В итоге использования комбинированных установок: в пределе можем получить увеличение КПД, периода между перегрузками ядерного топлива до 2-3 раз с экономией ядерного топлива, снижением удельной стоимости электроэнергии и тепла не менее чем в два раза.6. “Power plant” can work in conjunction with nuclear power plants of various capacities and purposes. As a result of the use of combined installations: in the limit, we can obtain an increase in efficiency, a period between overloads of nuclear fuel up to 2-3 times with saving nuclear fuel, reducing the unit cost of electricity and heat by at least two times.
7. В комбинации с «Энергетической установкой» могут работать реакторные установки типа: АЭС с реакторами ВВЭР-1000, АЭС с реакторами РБМК-1000,1500 при замене турбогенераторов насыщенного пара на турбогенераторы перегретого пара - эффективность см. п.6.7. In combination with the “Power plant”, reactor plants of the type can operate: NPPs with VVER-1000 reactors, NPPs with RBMK-1000,1500 reactors when replacing saturated steam turbine generators with superheated steam turbine generators - for efficiency see
8. В комбинации с «Энергетической установкой» соответствующей мощности могут работать и должны АТЭЦ с реакторами ВБЭР-100, 150, 200, 250, 300, 335, 420, а также плавучие АТЭС ММ, в которых можно ограничиться одним реактором при той же мощности и без снижения надежности, но при снижении капитальных и топливных затрат и удельной себестоимости электроэнергии и тепла не менее чем в два раза.8. In combination with the “Power Plant” of the appropriate capacity, APEC can and should operate with VBER-100, 150, 200, 250, 300, 335, 420 reactors, as well as floating APEC MM, in which you can limit yourself to one reactor at the same power and without a decrease in reliability, but with a decrease in capital and fuel costs and unit costs of electricity and heat not less than two times.
9. В комбинации с «Энергетической установкой» могут быть использованы транспортабельные и транспортные энергетические установки различного назначения, включая локомотивные, судовые, корабельные, аварийные, околоземные станции и для межпланетных перелетов, где «Энергетическая установка» используется как источник тепла и электроэнергии для собственных нужд корабля и обеспечения энергией движителя.9. In combination with the “Power plant”, transportable and transport power plants for various purposes can be used, including locomotive, ship, ship, emergency, near-earth stations and for interplanetary flights, where the “Power plant” is used as a source of heat and electricity for own needs ship and providing propulsion energy.
Claims (3)
- замкнутый герметичный циркуляционный контур, заполненный смесью углекислого газа и водяного пара при повышенном давлении, конструктивно выполненный из двух параллельных труб, соединенных по торцам Г-образными коленами;
- снаружи и внутри контура размещено следующее оборудование: валоповоротное устройство, электрический мотор-генератор, компрессор, за которым установлен неподвижный защитный блок сопел Вентури с проходкой для кожуха и вала, соединенного с газопаровой турбиной;
- между защитным блоком сопел Вентури и турбиной расположены камера облучения газовой смеси полем сверхвысокочастотного (СВЧ) радиооблучения с генератором, разделительными металлическими диафрагмами, имеющими парамагнитные характеристики, цилиндрическими волноводами и отражателями СВЧ, за которыми установлен каталитический активатор, конструктивно выполненный как тепловой электронагреватель (ТЭН), наружная поверхность которого покрыта тонким слоем катализатора (любым стойким методом) платины (Pt) или палладия (Pd);
- далее установлены диафрагма, рабочие колеса турбины с диафрагмами и выходная спрямляющая поток газопаровой смеси диафрагма;
после рабочих колес газопаровой турбины и диафрагмы установлены: секции пароперегревателя, конструктивно выполнены из пучков гладких труб, объединенных распределяющими входными и собирающими выходными коллекторами;
- за входным распределяющим коллектором пароперегревателя снаружи контура установлен генератор СВЧ, а внутри контура - камера облучения газопарового потока полем СВЧ, передаваемого во внутреннюю полость контура волноводами и металлической диафрагмой, имеющей парамагнитные характеристики, поле СВЧ излучения направлено внутрь камеры облучения газопаровой смеси, а в самой камере облучения установлены отражатели СВЧ, имеющие высокий коэффициент альбедо;
- за камерой облучения установлены параллельно блоки цилиндрических магнитно-гидродинамических электрических генераторов (МГДГ), конструктивно выполненных аналогично асинхронным двигателям, но с зафиксированным ротором с обмоткой «беличье колесо», выполненной из труб, через которые протекает сверхпроводящая плазма, охлаждая «ротор», который зафиксирован от осевого перемещения и проворачивания, между статором и зафиксированным «ротором» установлено несколько щелевых расширяющихся сопел с постоянной высотой щели, конструктивно выполненных как трапеция, плоской поверхностью опирающихся на поверхности магнитов статора и «ротора», магниты выполнены из керамики с относительной магнитной проницаемостью ~900000-950000, причем боковые стенки сопел являются токосъемными шинами, выполненными в виде гребенки для увеличения контактной поверхности и снижения сопротивления между потоком в сопле и токосъемниками;
- параллельно МГДГ установлен кран сферический запорно-регулирующий на 0,5-0,8 проходного сечения труб контура, на одной из которых он установлен, за этим оборудованием установлены доохладители газопаровой смеси - парогенератор насыщенного пара, имеющий экономайзерно-испарительный участки, выполненные из пучков оребренных труб, объединенных коллекторами - входным распределяющим и выходным собирающим, коллектор экономайзерно-испарительного участков соединен с системой многократно-принудительной циркуляции (МПЦ) и конденсатно-питательной системой через сепаратор пара и насос МПЦ, а выходной коллектор посредством паропровода с сепаратором, пар из которого поступает во входной коллектор пароперегревателя, паропровод имеет дополнительный штуцер с задвижкой, который позволяет подавать насыщенный пар от постороннего источника на сепаратор и пароперегреватель с повышенным расходом и пониженной температурой перегрева пара, при различных параметрах насыщенного пара установки и постороннего источника необходимо использовать струйный (эжектор) аппарат для выравнивания параметров и общие параметры использовать для подачи в пароперегреватель.1. A power plant that generates heat and electricity through plasma-chemical reactions with a magneto-hydrodynamic generator on a cold plasma includes:
- closed hermetic circulation loop, filled with a mixture of carbon dioxide and water vapor at elevated pressure, structurally made of two parallel pipes connected at the ends by L-shaped elbows;
- the following equipment is located outside and inside the circuit: a shaft-turning device, an electric motor-generator, a compressor, behind which there is a fixed protective block of Venturi nozzles with a penetration for the casing and the shaft connected to the gas-steam turbine;
- between the protective block of the Venturi nozzles and the turbine there is a chamber for irradiating the gas mixture with a microwave field with a generator, metal separating diaphragms having paramagnetic characteristics, cylindrical waveguides and microwave reflectors, behind which there is a catalytic activator, structurally designed as a thermal electric heater (TEN) the outer surface of which is coated with a thin catalyst layer (by any resistant method) of platinum (Pt) or palladium (Pd);
- further installed a diaphragm, impellers of the turbine with diaphragms and the output straightening flow of the gas-vapor mixture of the diaphragm;
after the impellers of the gas-steam turbine and the diaphragm, the following are installed: sections of the superheater, structurally made of bundles of smooth pipes combined by distributing inlet and collecting outlet manifolds;
- behind the input distributor collector of the superheater, a microwave generator is installed outside the circuit, and inside the circuit there is a chamber for irradiating the gas-vapor stream with a microwave field transmitted to the inner cavity of the circuit by waveguides and a metal diaphragm having paramagnetic characteristics, the microwave field is directed inside the gas-vapor mixture irradiation chamber, and in the Microwave reflectors having a high albedo coefficient are installed in the irradiation chamber;
- behind the irradiation chamber, blocks of cylindrical magneto-hydrodynamic electric generators (MGDG) are installed in parallel, structurally made similar to asynchronous motors, but with a fixed rotor with a “squirrel wheel” winding made of pipes through which superconducting plasma flows, cooling the “rotor”, which fixed from axial movement and rotation, between the stator and the fixed "rotor" there are several slotted expanding nozzles with a constant slot height, structurally flaxen like a trapezoid, with a flat surface resting on the surface of the stator and “rotor” magnets, the magnets are made of ceramic with a relative magnetic permeability of ~ 900000-950000, and the side walls of the nozzles are slip rings made in the form of a comb to increase the contact surface and reduce the resistance between the flow in nozzle and current collectors;
- parallel to the MGDG, a spherical shut-off valve for 0.5-0.8 of the flow section of the circuit pipes is installed, on one of which it is installed; after this equipment, gas-vapor mixture after-coolers are installed - a saturated steam generator having economizer-vapor sections made of bundles finned tubes connected by collectors - inlet distributing and outlet collecting, the collector of economizer-evaporation sections is connected to a multiple-forced circulation system (MPC) and condensate-feed system through the steam separator and the MPC pump, and the output manifold by means of a steam line with a separator, the steam from which enters the inlet header of the superheater, the steam line has an additional fitting with a valve that allows you to supply saturated steam from an external source to the separator and superheater with increased flow and low steam overheating temperature, for various parameters of the saturated steam of the unit and an extraneous source, it is necessary to use a jet (ejector) apparatus for leveling ametrov and common parameters used to feed in the superheater.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010144369/07A RU2457559C2 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Power plant generating heat and electric energy by means of plasma chemical reactions with magnetic hydrodynamic generator on cold plasma |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010144369/07A RU2457559C2 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Power plant generating heat and electric energy by means of plasma chemical reactions with magnetic hydrodynamic generator on cold plasma |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010144369A RU2010144369A (en) | 2012-05-10 |
| RU2457559C2 true RU2457559C2 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=46311844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010144369/07A RU2457559C2 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Power plant generating heat and electric energy by means of plasma chemical reactions with magnetic hydrodynamic generator on cold plasma |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2457559C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004072210A1 (en) * | 2003-02-13 | 2004-08-26 | Xarox Group Limited | Method and plant for the conversion of solid civil and industrial waste into hydrogen |
| RU2286402C1 (en) * | 2005-03-17 | 2006-10-27 | Евгений Федорович Широков-Брюхов | System for producing of hydrogen and oxygen by plasmochemical and electrolysis methods |
| RU2291228C2 (en) * | 2005-03-17 | 2007-01-10 | Евгений Федорович Широков-Брюхов | Reactor for producing hydrogen and oxygen by plasmochemical and electrolysis processes |
| JP2008170439A (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | General Electric Co <Ge> | Method and system of nuclear power generation |
-
2010
- 2010-11-01 RU RU2010144369/07A patent/RU2457559C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004072210A1 (en) * | 2003-02-13 | 2004-08-26 | Xarox Group Limited | Method and plant for the conversion of solid civil and industrial waste into hydrogen |
| RU2286402C1 (en) * | 2005-03-17 | 2006-10-27 | Евгений Федорович Широков-Брюхов | System for producing of hydrogen and oxygen by plasmochemical and electrolysis methods |
| RU2291228C2 (en) * | 2005-03-17 | 2007-01-10 | Евгений Федорович Широков-Брюхов | Reactor for producing hydrogen and oxygen by plasmochemical and electrolysis processes |
| JP2008170439A (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | General Electric Co <Ge> | Method and system of nuclear power generation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010144369A (en) | 2012-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110289924A1 (en) | High-density energy storage and retrieval | |
| RU2704386C2 (en) | Multi-stage gas turbine device | |
| KR20090019759A (en) | A single loop heat pump generator | |
| CN103238245B (en) | Solid oxide fuel battery system and method for operation thereof | |
| RU2704385C2 (en) | Two-stage gas turbine device | |
| JP6099408B2 (en) | Power generation system and method for operating power generation system | |
| WO2008103067A1 (en) | Electrogenerating device with a high-temperature steam turbine | |
| RU2457559C2 (en) | Power plant generating heat and electric energy by means of plasma chemical reactions with magnetic hydrodynamic generator on cold plasma | |
| RU96193U1 (en) | COMPRESSOR STATION OF THE GAS PIPELINE | |
| JP2014165072A (en) | Fuel cell power generation system, combined power generating system, operational method, and control apparatus | |
| US20180058244A1 (en) | Ring Turbine Arrangements for Electricity Generation and Other Applications | |
| Beznosova et al. | Prospects for using hybrid power installations on the basis of solid-oxide fuel cells integrated with intracycle coal gasification | |
| JP6071575B2 (en) | Power generation system | |
| US5870895A (en) | Compact closed-loop brayton cycle rotating machine, propulsion system comprising a machine of this kind, and vehicle provided with propulsion means of this kind | |
| RU2426944C1 (en) | Power plant for heat generation with plasma chemical reactions with afterburning | |
| RU142270U1 (en) | HEAT AND POWER DEVICE | |
| RU2769511C1 (en) | Npp steam turbine plant with hydrogen safe use system | |
| RU129173U1 (en) | NATURAL GAS TRANSPORTATION PLANT | |
| JP5931775B2 (en) | Combined power generation system | |
| JP6012485B2 (en) | Fuel cell system | |
| RU2768766C1 (en) | Steam turbine plant of the npp with an additional steam turbine and with a system for the safe use of hydrogen | |
| RU2362027C1 (en) | Mobile power installation | |
| WO2010123391A1 (en) | An apparatus for utilizing flue gases | |
| WO2022225483A1 (en) | A generator | |
| RU2707182C1 (en) | Method to increase power of double circuit npp by combining with hydrogen cycle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131102 |