АВТОНОМНАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ТЕПЛА

АВТОНОМНАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ТЕПЛА


RU (11) 2162533 (13) C1

(51) 7 F02G5/02, F02G1/043, F02B65/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99120584/06 
(22) Дата подачи заявки: 1999.09.30 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.09.30 
(45) Опубликовано: 2001.01.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Ж. "Строительное обозрение". - С.Пб., N5(32), май-июнь 1999, с. 16-17. US 4657290 A, 14.04.1987. GB 2015151 A1, 05.09.1979. FR 2463858 A, 03.04.1981. DE 3120686 A1, 23.12.1982. 
(71) Заявитель(и): Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского 
(72) Автор(ы): Кириллов Н.Г. 
(73) Патентообладатель(и): Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского 
Адрес для переписки: 197082, Санкт-Петербург, П-82, ул. Красного Курсанта, д.16, Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского, НИО, НИЛ-6, Кириллову Н.Г. 

(54) АВТОНОМНАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ТЕПЛА 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и преобразователей энергии прямого цикла (например, двигателей внутреннего сгорания, двигателей Стирлинга), предназначено в качестве автономных энергоустановок для стационарных и передвижных объектов при одновременном производстве электроэнергии и тепла. Достигаемый технический результат - повышение КПД и снижение массогабаритных характеристик теплоэнергетической системы. При работе двигатель 1 производит полезную энергию, преобразуемую в электрическую энергию с помощью электрогенератора 4, расположенного на одном валу с двигателем 1. Для охлаждения двигателя 1 в рубашку охлаждения 3 подается вода из системы охлаждения 8, связанной с системой внешнего теплоснабжения 10 через теплообменник 9. Вода из водопровода по линии 11 частично поступает в парогенератор 5 по перемычке 13, частично в пароводяной насос-подогреватель 6. Пар высокого давления из парогенератора 5 по магистрали 15 поступает в пароводяной насос-подогреватель 6, перемешивается с водой, поступающей из линии 11, образуя воду с высокой температурой и давлением. За счет этого давления происходит подача горячей воды по магистрали 16 системы горячего водоснабжения. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области теплоэнергетики и преобразователей энергии прямого цикла (например, двигателей внутреннего сгорания, двигателей Стирлинга), предназначено в качестве автономных энергоустановок для стационарных и передвижных объектов при одновременном производстве электроэнергии и тепла.

Известна комбинированная установка на основе двигателя Стирлинга, с электрогенератором на одном валу, линиями подачи топлива и теплообменником для подогрева жидкости, через который проходят высокотемпературные отработанные газы двигателя Стирлинга, при этом нагретая жидкость передается во внешние магистрали (Заявка ЕПВ N 0457399. Реферативный журнал "Изобретение стран мира", выпуск В-65, N 5, 1993, стр. 13). Однако данная установка имеет сложную систему совместного охлаждения двигателя и генератора, а также она не предназначена для выработки пара.

Известно устройство силовой установки, содержащей двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с валом потребителя мощности через соединительную муфту, и утилизационную паротурбинную установку с контуром циркуляции рабочего тела, включающим паровую турбину, конденсатор, питательный насос, парогенератор, размещенный в магистрали выпуска высокотемпературных отработанных газов ДВС (Авторское свид. N 1677360. Бюллетень изобретений N 34 от 15.4.91 г., стр. 141 - 142). Однако данное устройство не предназначено для выработки тепловой энергии для теплоснабжения внешних потребителей.

Известно устройство пароводяного насоса-подогревателя (ПНП), предназначенного для применения в различных промышленных технологиях с использованием пара, совмещающего в себе функции подогревателя и насоса одновременно. Применение ПНП позволяет существенно сократить расход электроэнергии на собственные нужды и уменьшить массогабаритные характеристики теплообменных аппаратов ("Энергетика Петербурга" /газета/, N 5, (11), от 25.05.99 г.). Однако ранее пароводяной насос-подогеватель в когенерационных установках не применялся.

Известно устройство когенерационной установки, предназначенной для одновременного получения электроэнергии и тепла, включающей в себя двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором на одном валу, линии подачи топлива, контур охлаждения двигателя, отопительный контур (система теплоснабжения с потребителями тепла), систему теплообменников, обеспечивающую передачу тепла охлаждающей жидкости двигателя и высокотемпературных отработанных газов в отопительный контур, и щит управления ("Строительное обозрение" //Журнал качества//. СПб., N 5 (32), май-июнь 1999, стр. 16-17). Однако данное устройство не предполагает выработку пара и использование его для сокращения потребления электроэнергии на собственные нужды.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении КПД системы за счет уменьшения энергозатрат на собственные нужды, и снижении массогабаритных характеристик теплоэнергетической системы в целом.

Для достижения этого технического результата автономная теплоэнергетическая система для одновременного производства электроэнергии и тепла, включающая в себя преобразователь прямого цикла (например, двигатель внутреннего сгорания или двигатель Стирлинга) с электрогенератором на одном валу, линии подачи топлива, теплообменник-утилизатор тепла высокотемпературных отработанных газов двигателя, через который проходит магистраль отработанных газов двигателя, систему охлаждения двигателя, связанную через теплообменник с системой внешнего теплоснабжения, снабжена теплообменником-утилизатором высотемпературных отработанных газов двигателя, выполненным в виде парогенератора, пароводяным насосом-подогревателем и теплообменником-утилизатором низкотемпературных отработанных газов двигателя, а также линией подачи водопроводной воды с регулирующим клапаном, проходящей через теплообменник-утилизатор низкотемпературных отработанных газов двигателя, пароводяной насос-подогреватель и связанной перемычкой с парогенератором, расположенной после теплообменника-утилизатора и имеющей регулировочный клапан, магистралью пара высокого давления, идущей от парогенератора с пароводяному насосу-подогревателю, и магистралью системы горячего водоснабжения, при этом магистраль отработанных газов двигателя последовательно проходит сначала через парогенератор, а затем через теплообменник-утилизатор низкотемпературных отработанных газов.

Введение в состав автономной теплоэнергетической системы для одновременного производства электроэнергии и тепла теплообменника-утилизатора высокотемпературных отработанных газов двигателя, выполненного в виде парогенератора, пароводяного насоса-подогревателя и теплообменника-утилизатора низкотемпературных отработанных газов двигателя, а также линии водопроводной воды, связанной перемычкой с парогенератором и проходящей через теплообменник-утилизатор низкотемпературных газов, и пароводяной насос-подогреватель и магистрали системы горячего водоснабжения, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности использования теплоты системы охлаждения двигателя для теплоснабжения внешних потребителей тепла, а остаточного тепла обработанных газов двигателя для горячего водоснабжения, при этом вырабатывается пар высокого давления с целью его дальнейшего использования для замены сетевых насосов и теплообменных аппаратов в системе горячего водоснабжения.

На чертеже изображена автономная теплоэнергетическая система для одновременного производства электроэнергии и тепла.

Автономная теплоэнергетическая система включает в себя преобразователь прямого цикла (например, двигатель внутреннего сгорания) 1 с магистралью отработанных газов 2 и рубашкой охлаждения 3, электрогенератор 4, расположенный на одном валу с двигателем 1, теплообменник-утилизатор тепла высокотемпературных отработанных газов, выполненный в виде парогенератора 5, пароводяной насос-подогреватель 6, теплообменник-утилизатор низкотемпературных отработанных газов 7, систему охлаждения 8 двигателя 1, связанную через теплообменник 9 с системой внешнего теплоснабжения 10, линию водопроводной воды 11 с регулирующим клапаном 12, перемычку 13, связывающую линию 11 с парогенератором 5 с регулирующим клапаном 14, магистраль пара высокого давления 15, идущую от парогенератора 5 к пароводяному насосу-подогревателю 6, магистраль 16 системы горячего водоснабжения. Для циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения 8 двигателя 1 предусмотрен насос 17.

Автономная теплоэнергетическая система для одновременного производства электроэнергетики и тепла работает следующим образом.

При работе двигатель 1 производит полезную энергию, преобразуемую в электрическую энергию с помощью электрогенератора 4, расположенного на одном валу с двигателем 1. Для охлаждения двигателя 1 в рубашку охлаждения 3 подается с помощью насоса 17 охлажденная вода системы охлаждения 8. Для снятия тепловой нагрузки с двигателем 1 система охлаждения 8 связана через теплообменник 9 с системой внешнего теплоснабжения 10. Водопроводная вода через регулирующий клапан 12, по линии 11 поступает в теплообменник-утилизатор низкотемпературных отработанных газов 7, где это вода нагревается остаточным теплом низкотемпературных газов, поступающих из парогенератора 5. Далее из теплообменника-утилизатора 7 часть воды через перемычку 13 с регулирующим клапаном 14 поступает в парогенератор 5 для производства пара высокого давления за счет теплообмена с высокотемпературными отработанными газами, идущими от двигателя 1 по магистрали 2, а другая часть воды поступает в пароводяной насос-подогреватель 6, в который одновременно из парогенератора 5, по магистрали 15 поступает пар высокого давления. В пароводяном насосе-подогревателе 6 за счет особой конструкции и эффекта смешивания двухфазных парожидкостных сред происходит увеличение давления, интенсивное перемешивание пара и воды, с последующим получением горячей воды с высокой температурой (до 100 oC) и давлением. За счет этого давления происходит подача горячей воды по магистрали 16 в систему горячего водоснабжения. Для регулирования расхода воды предусмотрены регулирующие клапаны 12, 14.

Источники информации:

1. Заявка ЕПВ N 0457399. Реферативный журнал "Изобретение стран мира", выпуск В-65, N 5, 1993, стр. 13.

2. Авторское свид. N 1677360. Бюллетень изобретений N 34 от 15.4.91 г., стр. 141 - 142.

3. "Энергетика Петербурга" //газета//, N 5, (11), от 25.05.99 г.

4. "Строительное обозрение" //Журнал качества//, СПб., N 5 (32), май-июнь 1999, стр. 16 - 17. - прототип. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Автономная теплоэнергетическая система для одновременного производства электроэнергии и тепла, включающая в себя преобразователь прямого цикла (например, двигатель внутреннего сгорания или двигатель Стирлинга) с электрогенератором на одном валу, линии подачи топлива, теплообменник-утилизатор тепла высокотемпературных отработанных газов двигателя, через который проходит магистраль отработанных газов двигателя, систему охлаждения двигателя, связанную через теплообменник с системой внешнего теплоснабжения, отличающаяся тем, что снабжена теплообменником-утилизатором высокотемпературных отработанных газов двигателя, выполненным в виде парогенератора, пароводяным насосом-подогревателем и теплообменником-утилизатором низкотемпературных отработанных газов двигателя, а также линией подачи водопроводной воды с регулирующим клапаном, проходящей через теплообменник-утилизатор низкотемпературных отработанных газов двигателя, пароводяной насос-подогреватель и связанной перемычкой с парогенератором, расположенной после теплообменника-утилизатора и имеющей регулировочный клапан, магистралью пара высокого давления, идущей от парогенератора к пароводяному насосу-подогревателю, и магистралью системы горячего водоснабжения, при этом магистраль отработанных газов двигателя последовательно проходит сначала через парогенератор, а затем через теплообменник-утилизатор низкотемпературных отработанных газов.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru