RU35482U1

RU35482U1 - Renewable energy power plant and heat accumulator

Info

Publication number: RU35482U1
Application number: RU2003103049/20U
Authority: RU
Inventors: А.Н. Дашков
Original assignee: Дашков Александр Николаевич
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2004-01-10

Description

Энергетическая установка на возобновляемом нсточнике энергииRenewable Energy Power Plant

и тепловой аккумуляторand heat accumulator

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к энергетическим установкам на возобновляемом источнике энергии и тепловым аккумуляторам, в частности иснользуемых в таких установках.The utility model relates to the field of energy, namely, renewable energy power plants and heat accumulators, in particular, used in such plants.

Известны энергетические установки, в которых энергию, например электрическую, вырабатьтают с помощью возобиовляемого источника энергии (ГЭС, ветровые, волновые, фотоэлектрические и т.п.) и передают энергию потребителю в той или иной форме как и непосредственно, так и запасая избыток выработанной электроэнергии в аккумуляторе с последующей передачей.Power plants are known in which energy, for example, electric energy, is produced using a renewable energy source (hydro, wind, wave, photoelectric, etc.) and transfer energy to the consumer in one form or another, either directly or by storing excess electricity generated in the battery with subsequent transmission.

Известно использование для аккумулирования энергии электрических аккумуляторных батарей патент RU 2035821, 1995, тепловых аккумуляторов патент RU 2123157, 1998, или их совместное использование патент RU 2095913, 1997.It is known to use RU 2035821, 1995, heat accumulators RU 2123157, 1998, or their joint use RU 2095913, 1997, for energy storage of electric batteries.

Известна ветряная электростанпия патент RU 2142573, 1999, содержащая ветроагрегат, включающий ветроколесо с рабочими лопатками крыльчатки, погруженными в обьем резервуара с водой, и электрогенератор, электрически сообщенный с резервуаром, причем резервуар выполнен в виде теплового аккумулятора, защищенного от окружающей среды тепловой изоляцией, который в отсутствие ветра отдает свою энергию потребителю, а при наличии ветра непрерывно заряжается, при этом накопленная тепловая энергия частично преобразуется в электрическую энергию, а основная ее часть в виде горячей воды непосредственно идет в системы отопления и горячего водоснабжения потребителя.Known wind power plant patent RU 2142573, 1999, comprising a wind turbine comprising a wind wheel with impeller blades immersed in the volume of the reservoir with water, and an electric generator electrically connected to the reservoir, the reservoir being made in the form of a heat accumulator protected from the environment by thermal insulation, which in the absence of wind, it gives its energy to the consumer, and in the presence of wind it is continuously charged, while the accumulated thermal energy is partially converted into electrical energy, and the main its part in the form of hot water goes directly to the heating and hot water supply systems of the consumer.

В качестве прототипа энергетической установки выбрана автономная энергетическая установка на возобновляемом источнике энергии, приведенная в описании вышеуказанного запатентованного технического рещения патент RU 2095913, 1997. Данная энергетическая установка включает устройство генерирования электрической энергии, электрически соединенное с электрической аккумуляторной батареей и со средством нагрева теплоаккумулирующего состава сердечника теплового аккумулятора. Тепловой аккумулятор содержит устройство для отдачи тепла потребителю. Преобразование запасенной теплоты в электрическую энергию не предусмотрено, кроме того используемые специальные плавящиеся составы сердечника теплового аккумулятора относительно дорогостоящи, а сам тепловой аккумулятор, использующий такие плавящиеся составы мало ремонтопригоден. Также конструкция относительно сложна в изготовлении.As a prototype of a power plant, an autonomous power plant based on a renewable energy source is selected, which is described in the description of the above patented technical solution patent RU 2095913, 1997. This power plant includes an electric power generation device that is electrically connected to an electric battery and with means for heating the heat storage composition of the thermal core battery. The thermal battery contains a device for transferring heat to the consumer. The conversion of stored heat into electrical energy is not provided, in addition, the special melting compositions of the core of the heat accumulator used are relatively expensive, and the heat accumulator using such melting compositions is not very repairable. Also, the design is relatively difficult to manufacture.

МПК Н02Л5/00; F 24 Н7/02 В качестве прототипа теплового аккумулятора тепловой аккумулятор,IPC Н02Л5 / 00; F 24 H7 / 02 As a prototype of a heat accumulator, a heat accumulator,

содержащий корпус и установлеппый в ием стакан из теплоизоляционпого материала, частично заполпенпый двумя плавящимися тецлоаккумулирующими веществами с различпой плотностью, а также теплообменник разрядки с жидким теплоносителем патент RU 2123157, 1998. Для подогрева теплоаккумулируюпщх веществ использован электронагреватель в виде индуктора с магнитопроводом. Такая конструкция относительно сложна. Использование в качестве теплоаккумулирующих веществ заэвтектического сплава алюминия с кремнием, сплавов на основе галлия, индия, олова, висмута, приводит к высокой стоимости готового изделия. Кроме того использование расплавов усложняет проведение ремонта теплового аккумулятора.containing a housing and a glass cup made of a heat-insulating material, partially filled with two melting heat-accumulating substances with different densities, and a discharge heat exchanger with a liquid heat carrier, patent RU 2123157, 1998. An electric heater in the form of an inductor with a magnetic circuit was used to heat the heat-accumulating substances. This design is relatively complex. The use of a hypereutectic alloy of aluminum and silicon as heat storage substances, alloys based on gallium, indium, tin, bismuth, leads to a high cost of the finished product. In addition, the use of melts complicates the repair of a heat accumulator.

Рещаемая техническая задача - упрощение конструкции и повьппение ремонтопригодности тепловых аккумуляторов, в том числе являющихся частью энергетической установки на возобновляемом ирточнике энергии.The current technical task is to simplify the design and maintain the maintainability of thermal batteries, including those that are part of a renewable energy power plant.

Предлагаемая энергетическая установка на возобновляемом источнике энергии включает генерирующее устройство, преобразующее энергию возобновляемого источника энергии в электрическую энергию, электрически соединенное со средством нагрева теплоаккумулирующего вещества сердечника теплового аккумулятора, а тепловой аккумулятор содержит устройство для отдачи запасенного сердечником тепла. Новым является то, что в качестве теплоаккумулирующего вещества содержит плотно размещенные в сердечнике окатыщи и/или куски породы металлической руды, устройство для отдачи запасенного сердечником тепла выполнено в виде теплообменника с жидким теплоносителем, и дополнительно содержит устройство регулирования нагрева теплоаккумулирующего вещества до температуры ниже температуры его плавления.The proposed renewable energy power plant includes a generating device that converts the energy of the renewable energy source into electrical energy, electrically connected to the heating means of the heat storage substance of the core of the heat accumulator, and the heat accumulator comprises a device for transferring the heat stored by the core. What is new is that, as a heat-storage substance, it contains pellets and / or pieces of rock of metal ore tightly placed in the core, a device for recovering the heat stored by the core is made in the form of a heat exchanger with a liquid heat carrier, and further comprises a device for controlling the heating of the heat-storage substance to a temperature below its temperature melting.

Средство нагрева может быть выполнено в виде как минимум одной пары электродов, электрически соединенных с генерирующим устройством и размещенных внутри сердечника так, чтобы обеспечить нагрев теплоаккумулирующего вещества под действием электрического тока, проходящего между электродами через теплоаккумулирующее вещество. Устройство для отдачи тепла может быть выполнено в виде теплообменника разрядки с жидким теплоносителем, в качестве которого может быть использована вода. Теплообменник разрядки может быть расположен внутри сердечника в теплоаккумулирующем веществе.The heating means can be made in the form of at least one pair of electrodes that are electrically connected to the generating device and placed inside the core so as to ensure heating of the heat storage substance under the action of an electric current passing between the electrodes through the heat storage substance. The device for heat transfer can be made in the form of a discharge heat exchanger with a liquid coolant, which can be used as water. The discharge heat exchanger may be located inside the core in a heat storage material.

В обоих вьппеприведенных частных случаях энергетическая установка может дополнительно содержать средство принудительной подачи жидкого теплоносителя в теплообменник разрядки.In both the above particular cases, the power plant may further comprise means for forcing the liquid coolant into the discharge heat exchanger.

2 Теплообменник разрядки с жидким теплоносителем в виде воды может быть2 The discharge heat exchanger with a liquid heat carrier in the form of water can be

выполнен в виде парогенератора. При этом энергетическая установка может дополнительно содержать паротурбинную установку для генерирования электрической энергии, вход которой соединен с выходом парогенератора.made in the form of a steam generator. The power plant may further comprise a steam turbine plant for generating electrical energy, the input of which is connected to the output of the steam generator.

Предлагаемый тепловой аккумулятор содержит теплоизолированный корпус, хотя бы частично заполненный теплоаккумулирующим веществом, электронагреватель для нагрева теплоаккумулирующего вещества, теплообменник разрядки с жидким теплоносителем. Повым является то, что в качестве теплоаккумулирующего вещества тепловой аккумулятор содержит окатьппи и/или куски породы металлической руды, и дополнительно содержит устройство регулирования нагрева состава теплоаккумулирующим веществ до температуры ниже температуры его плавления.The proposed heat accumulator comprises a thermally insulated body, at least partially filled with a heat storage substance, an electric heater for heating the heat storage substance, a discharge heat exchanger with a liquid heat carrier. It is clear that, as a heat storage substance, a heat accumulator contains okatppi and / or pieces of metal ore rock, and further comprises a device for controlling the heating of the composition of heat storage substances to a temperature below its melting temperature.

Электронагреватель может быть вьшолнен в виде как минимум одной пары электродов, размещенных так, чтобы обеспечить нагрев теплоаккумулирующего вещества под действием электрического тока, проходящего между электродами через теплоаккумулирующее вещество.An electric heater can be implemented in the form of at least one pair of electrodes placed so as to ensure heating of the heat storage substance under the action of an electric current passing between the electrodes through the heat storage substance.

Теплообменник разрядки может быть расположен внутри теплоаккумулирующего вещества.The discharge heat exchanger may be located inside the heat storage substance.

Тепловой аккумулятор может дополнительно содержать средство принудительной подачи жидкого теплоносителя в теплообменник разрядки.The heat accumulator may further comprise means for forcing the liquid coolant into the discharge heat exchanger.

В качестве жидкого теплоносителя может бьпъ использована вода, при этом теплообменник разрядки может быть вьшолнен в виде парогенератора, например в виде трубы, проходящей через теплоаккумулирующее вещество, соединенной одним концом с водяным насосом.Water can be used as the liquid coolant, while the discharge heat exchanger can be made in the form of a steam generator, for example, in the form of a pipe passing through a heat-accumulating substance connected at one end to a water pump.

Окатыши и/или куски породы металлической руды (железной, медной, цинковой и т.п.) имеют низкую стоимость и обладают высокой теплоемкостью. Их нагрев до температуры плавления, т.е. отсутствие спекания окатышей или кусков между собой, позволяет относительно легко производить ремонт внутри теплового аккумулятора. Высокое удельной сопротивление окатьппей или кусков металлической руды, особенно в местах их соприкосновения между собой, позволяет использовать их в качестве нагревательного элемента, что дополнительно упрощает конструкцию.Pellets and / or pieces of metal ore (iron, copper, zinc, etc.) have a low cost and high heat capacity. Their heating to the melting point, i.e. the absence of sintering of the pellets or pieces between each other makes it relatively easy to repair inside the heat accumulator. The high specific resistance of the okappippey or pieces of metal ore, especially in the places of their contact with each other, allows them to be used as a heating element, which further simplifies the design.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлен тепловой аккумулятор энергетической установки в разрезе.The utility model is illustrated in the drawing, which shows the thermal battery of the power plant in the context.

5W3/c 3W55W3 / c 3W5

3 5-50 мм, внутри объема которых размещен металлический трубчатый змеевик 4 с3 5-50 mm, inside the volume of which is placed a metal tubular coil 4 s

входом 5 и выходом 6 и графитовые электроды 7, электрически соединенные с клеммами 8.input 5 and output 6 and graphite electrodes 7, electrically connected to terminals 8.

Электрический ток, вьфаботанный например ветрогенератором (не ноказан), подается на клеммы 8, от них к электродам 5 и проходит через пространство, засыпанное окатышами 3, нагревая их. С помощью помпы (не показана), холодная вода подается через вход 5 в змеевик 4, где нагревается до температуры кипения и полученный пар выходит через выход 6 для использования, например для обогрева потребителей, либо для срабатывания на лопатках паротурбинной энергоустановки. Автоматическое устройство регулировки температуры нагрева (не показано) окатьппей 3 поддерживает их температуру в пределах от до за счет хотя бы одного из следующего:An electric current, such as a wind generator (not shown), is supplied to terminals 8, from them to the electrodes 5 and passes through the space covered by pellets 3, heating them. Using a pump (not shown), cold water is supplied through inlet 5 to the coil 4, where it is heated to a boiling point and the resulting steam exits through outlet 6 for use, for example, to heat consumers, or to operate on the blades of a steam turbine power plant. An automatic device for adjusting the heating temperature (not shown) okkappey 3 maintains their temperature in the range from to due to at least one of the following:

а)регулирование объема подачи воды на вход 5;a) regulation of the volume of water supply to the inlet 5;

б)регулирование расстояния между электродами 7;b) regulation of the distance between the electrodes 7;

в)регулирование силы тока, подаваемого на клеммы 8.c) regulation of the current supplied to the terminals 8.

Используемая температура окатьппей 3 исключает слипание их между собой, что облегчает ремонт, например как при замене змеевика 4, так и при замене самих окатышей 3. Кроме того прорыв змеевика 4 на приводит к катастрофическим последствиям, как в случае с использованием расплава вместо окатышей 3.The used temperature of the pellets 3 eliminates their sticking together, which facilitates repair, for example, both when replacing the coil 4, and when replacing the pellets themselves 3. In addition, the breakthrough of the coil 4 by leads to catastrophic consequences, as in the case of using a melt instead of pellets 3.

ощ sens

4 4

Claims

1. A power plant using a renewable energy source, including a generating device that converts the energy of a renewable energy source into electrical energy, is electrically connected to a heating means of a heat storage substance of a core of a heat accumulator, and the heat accumulator comprises a device for transferring heat stored by the core, characterized in that as the heat-accumulating substance contains pellets and / or pieces of metal ore rock densely placed in the core, The property for returning the heat stored by the core is made in the form of a heat exchanger with a liquid coolant and further comprises a device for controlling the heating of the heat-accumulating substance to a temperature below its melting temperature.

2. The power plant according to claim 1, characterized in that the heating means is made in the form of at least one pair of electrodes that are electrically connected to a generating device and placed inside the core so as to provide heating of the heat-accumulating substance under the action of an electric current passing between the electrodes through heat storage substance.

3. The power plant according to claim 1, characterized in that the device for heat transfer is made in the form of a discharge heat exchanger with a liquid coolant.

4. The power plant according to claim 3, characterized in that water is used as a liquid coolant.

5. The power plant according to claim 3, characterized in that the discharge heat exchanger is located inside the core in a heat-accumulating substance.

6. Power plant according to any one of claims 4 and 5, characterized in that it further comprises means for forcing the liquid coolant into the discharge heat exchanger.

7. The power plant according to claim 3, characterized in that the discharge heat exchanger is made in the form of a steam generator.

8. The power plant according to claim 7, characterized in that it further comprises a steam turbine installation for generating electrical energy, the input of which is connected to the output of the steam generator.

9. A heat accumulator comprising a thermally insulated body, at least partially filled with a heat storage substance, an electric heater for heating the heat storage substance, a discharge heat exchanger with a liquid heat carrier, characterized in that it contains pellets and / or pieces of metal ore rock as a heat storage substance and further comprises a control device heating the composition with a heat storage substance to a temperature below its melting point.

10. The heat accumulator according to claim 9, characterized in that the electric heater is made in the form of at least one pair of electrodes placed so as to ensure heating of the heat storage substance under the action of an electric current passing between the electrodes through the heat storage substance.

11. The heat accumulator according to claim 9, characterized in that the discharge heat exchanger is located inside the heat storage substance.

12. The heat accumulator according to claim 9, characterized in that it further comprises means for forcing the liquid coolant into the discharge heat exchanger.

13. The heat accumulator according to claim 9, characterized in that water is used as the liquid heat carrier.

14. The thermal battery according to item 13, wherein the discharge heat exchanger is made in the form of a steam generator.

15. The heat accumulator according to 14, characterized in that the steam generator is made in the form of a pipe passing through a heat-accumulating substance connected at one end to a water pump.