ТЕПЛОВАЯ СТАНЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ И БЕЗОПАСНАЯ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА
ECOLOGICALLY SAFE AND NON-HAZARDOUS THERMAL ELECTRIC POWER STATION

Тепловая станция относится к области энергетики для создания пара и использования его в паровых турбинах с целью вращения турбины и ротора электрического генератора и получения электрической энергии, а также отпуска тепла для нужд промышленного производства и отопления зданий.
Известны тепловые электростанции, в которых пар для их работы получают в парогенераторах за счет химической энергии сжигаемого топлива (угля, нефти, газа и т.д.) и кислорода, содержащегося в воздухе, а также за счет использования энергии расщепления ядерного топлива и разогрева ядерного сердечника до нескольких миллионов градусов.
Известные тепловые станции содержат общие с заявленной тепловой станцией существенные признаки: парогенератор, паротурбина, электрический генератор, трансформатор, электросети и тепловые сети (см. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки. - М.: Издательство МЭИ, 2002, - 540 с., рис.1.1, с.11-15).
Известна ветровая электростанция, которая содержит турбину, вал, редуктор, электрогенератор и механизм поворота указанной электростанции с электрическим приводом и с автоматической системой управления (см. Ветроэнергетика / Под ред. Д Де Рензо. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 272 с.).
Известно турбинное оборудование гидроэлектростанций, которая содержит турбину, вал, редуктор, электрогенератор, трансформатор и электрические сети (см. Турбинное оборудование гидроэлектростанций/Под ред. А.А.Морозов. - М.-Л.: ГЭИ, 1958, - 519 с.).
Известны приливные электростанции, которые содержат турбину, вал, редуктор, электрогенератор, трансформатор и электрические сети (см. Приливные электростанции в современной энергетике / Под ред. Л.Б.Бернштейн. - М.-Л.: ГЭИ, 1961, - 270 с.).
Известны солнечные батареи, которые содержат кремниевые солнечные элементы, указанные фоторезисторы соединены последовательно или параллельно с целью увеличения выходных характеристик (см. Байерс Т. 20 конструкций с солнечными элементами. - М.: Мир, 1988, - 197 с.; Глиберман А.Я., Зайцева А.К. Кремниевые солнечные батареи. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961, - 72 с.).
Недостатками известных тепловых электростанций являются:
- при сгорании на планете земля около трех миллиардов тон топлива (угля, нефти, природного газа, торфа, дров и альтернативных видов топлива на основе кукурузы и т.д.) сгорает около трех миллиардов тонн кислорода в год, содержащегося в воздухе, образуя при этом большие скопления углекислого газа в атмосфере (по данным независимых экспертов РФ по экологии за 10 лет в атмосфере углекислый газ увеличился на 30%), что приводит к кислородному голоданию людей и животных, потребляющих ежедневно около 10 кг кислорода каждым человеком;
- при сгорании топлива выбрасываются в атмосферу сотни миллионов тонн пыли с вредными химическими веществами, в результате чего возникают болезни людей и сокращается их жизнь;
- при расщеплении ядерного топлива в замкнутом объеме кислород не горит, но в атмосфере распространяется радиоактивность, от которой возникают неизлечимые болезни людей;
- при длительной работе парогенератора с рабочей температурой 700-1200°С происходит выгорание и разрушение стальных стенок, что приводит к увеличению материальных затрат на изготовление и замену его на новые.
Техническим результатом является создание тепловой станции экологически чистой и безопасной для человека.
Тепловая станция содержит парогенератор, трансформатор, электрические и тепловые сети, отличается тем, что она снабжена парогенератором, расположенным в полости герметичной оболочки с теплоизоляционным материалом, слоем 50-500 мм, расположенным по внутреннему периметру наружной оболочки, например керамзитом, в полости оболочки парогенератора установлены трубы в количестве 1-50 змеевидной, или прямолинейной, или спиралеобразной формы, для предотвращения выгорания стальных листов внутренней оболочки парогенератора при температуре 700-1200°С и подогрева холодной воды до температуры 60°С на каждой стальной стенке указанного парогенератора установлены радиаторы, заполненные водой, указанные стенки соединены болтами или указанный парогенератор выполнен с двойными стенками в виде двух герметичных сварных оболочек, заполненными холодной водой, с наружной стороны на дне верхней оболочки приварены ребра для образования полости для воды, а на крышке установлен радиатор для охлаждения обмоток трансформаторов, которые установлены на крышке и боковых стенках, на каждом их кожухе установлен радиатор, каждый из которых соединен между собой трубами и с указанными радиаторами парогенератора, с подводящим трубопроводом, с насосом с электродвигателем постоянного тока низкого давления, равного 0,1-0,5 МПа, с фильтром и водопроводной сетью и с отводящим трубопроводом, с фильтром, с емкостью, заполненной водой с атмосферным давлением, с насосом, с электродвигателем постоянного тока, развиваемым давлением воды 0,5-24,5 МПа, в подводящем трубопроводе, в трубах парогенератора, в отводящем трубопроводе и в тепловой сети, для поддержания температуры воды в емкости до 60°С на внешней ее поверхности установлен датчик температуры с автоматической системой управления вентилем, снабженным электродвигателем и редуктором для его открывания и подачи холодной воды из водопроводной сети насосом низкого давления в указанную емкость и его закрывание при снижении температуры воды до указанного предела, на крышке и боковых стенках в полостях труб установлены керамические катушки с проводами накаливания, соединенными со вторичными и первичными обмотками трансформаторов, электрической сетью, ветровых электростанций или с электрической сетью гидроэлектростанции или с электрической сетью приливной электростанции или с солнечными батареями и аккумуляторами, провода накаливания расположены в промежутке между трубами под углом 90-180° относительно горизонтальной линии, а трансформаторы, которые установлены на указанной крышке парогенератора, расположены по одной горизонтальной линии или в шахматном порядке, в количестве 1-15 в одном ряду, на территории тепловой станции установлены 1-15 ветровых экологически чистых электростанций, каждая из которых имеет трех-, или четырех-, или пяти-, или семилопастную турбину с дифференциальным устройством, вал, на котором закреплены указанная турбина и маховик, редуктор и электрогенератор, валы которых соединены муфтами, указанный электрогенератор соединен с трансформатором для понижения переменного тока и преобразования его тиристорными вентилями в постоянный ток, который через зарядное устройство заряжает аккумуляторы, каждый указанный электрогенератор ветровой электростанции соединен с указанным трансформатором с тиристорными вентилями, с пятиконтактным переключателем, с тяговым электродвигателем постоянного тока насоса низкого давления и с тяговым электродвигателем постоянного тока насоса высокого давления, каждый аккумулятор ветровой электростанции соединен с тяговым реверсивным электродвигателем, вал которого соединен с клиноременной передачей, с валом глобоидного червяка, червячным колесом реверсивного червячного редуктора, с валом червячного колеса и рамой ветровой электростанции для поворота турбины по встречному направлению ветра, определяемому по направлению стрелки флюгера, который установлен на верхней части рамы, каждой ветровой электростанции, для дистанционной установки каждой турбины по направлению стрелки флюгера в специальном помещении установлены контактные переключатели двустороннего действия для каждой ветровой электростанции, при включении контактного переключателя вправо ветровая электростанция поворачивается по часовой стрелке, а при включении его влево ветровая электростанция поворачивается против часовой стрелки, для автоматического поворота турбины по направлению встречного ветра на верхней части вала каждого флюгера, установленного в корпусе на подшипниках качения, установлен один датчик давления или два датчика давления с двух сторон указанного вала, например, мембранного типа, в котором мембрана соединена с толкателем, который выполнен из полимера с цилиндрической полостью, расположенным в полимерной втулке, в указанной полости толкателя установлена катушка с намотанным проводом сопротивления, которая закреплена неподвижно к крышке датчика давления, в толкателе выполнена полость, в которой установлена токоподводящая пластина с возможностью ее перемещения вместе с толкателем по обмотке сопротивления, токоподводящая пластина соединена изолированным проводом с нижней стороны вала с токосъемным кольцом, прижимной щеткой и клеммой аккумулятора, а провод сопротивления R1 со стороны крышки указанного датчика давления соединен с изолированным проводом, с токосъемным кольцом, с прижимной щеткой и с контактным переключателем двустороннего действия, от контактного переключателя электрический постоянный ток подается на электронную схему следящего электропривода ветровой электростанции, которая автоматически поворачивает турбину навстречу ветра, которая содержит два указанных датчика давления, один из которых установлен на раме ветровой электростанции, а другой рядом на сооружении, с проводами сопротивления R1 и R2 и токоподводящими пластинами, установленными с возможностью перемещения их по указанным проводам сопротивления, два компаратора напряжения IC1 и IC2 и микросхему компаратора IC3, которая соединена с электродвигателем постоянного тока, провода с изменяемыми сопротивлениями R1, R2 соединены с резисторами R3, R4, R5 в мостовую схему, одно плечо которой образовано сопротивлениями R1 и R2, а другое - резисторами R3, R4, R5, два различных напряжения снимаются с точки соединения изменяемых сопротивлений R1, R2 и с выводов резистора R4 на компараторы IC1 и IC2, для повышения мощности выходного электрического сигнала компаратора включена микросхема IC3, которая управляет электродвигателем постоянного тока и механизмами поворота ветровой электростанции, при одинаковых напряжениях каждого плеча мостовой схемы электродвигатель находится в состоянии покоя, в данном случае направление стрелки флюгера и турбины совпадают с направлением ветра, питание электродвигателя постоянного тока и электронной схемы осуществляется от аккумулятора для предотвращения разрядки аккумуляторов в схему включен диод, давление ветра приводит во вращение турбину, вал, маховик, валы редуктора и ротор генератора, от каждого статора указанного генератора переменный электрический ток подается на трансформатор с диодными выпрямителями для преобразования его в постоянный ток, на пятипозиционный переключатель на первичную и вторичную обмотки трансформаторов и провода накаливания указанного парогенератора, на зарядное устройство для зарядки аккумуляторов, на электродвигатель постоянного тока, насоса низкого давления и на электродвигатель постоянного тока, насоса высокого давления при давлении ветра, равном нулю, мембрана с толкателем и токоподводящей пластиной возвращается в исходное положение, следящая электронная схема управления и контактный переключатель ветровой электростанции обесточиваются, который автоматически переключается в новое положение и включает пятипозиционный контактный переключатель, к которому подключена электрическая сеть гидроэлектростанции или электрическая сеть приливной электростанции, переменный электрический ток от указанных электростанций подается на трансформатор с диодными выпрямителями и к источникам питания парогенератора, парогенератор выполнен в виде 1-10 отдельных секций.
На фиг.1, 2 показана тепловая станция экологически чистая безопасная для человека, на фиг.1 показан общий вид парогенератора. На фиг.2 показана ветровая электростанция и ее электронная схема следящего привода.
Тепловая станция снабжена парогенератором 1, расположенным в полости герметичной оболочки 2 с теплоизоляционным материалом 3, слоем 50-500 мм, расположенным по внутреннему периметру наружной оболочки, например керамзитом, в полости оболочки парогенератора установлены трубы 4 в количестве 1-50 змеевидной, или прямолинейной, или спиралеобразной формы, для предотвращения выгорания стальных листов внутренней оболочки парогенератора при температуре 700-1200°С и подогрева холодной воды до температуры 60°С на каждой стальной стенке указанного парогенератора установлены радиаторы 5, заполненные водой, указанные стенки соединены болтами или указанный парогенератор выполнен с двойными стенками в виде двух герметичных сварных оболочек, заполненными холодной водой, с наружной стороны на дне верхней оболочки приварены ребра для образования полости для воды, а на крышке установлен радиатор 5 для охлаждения обмоток трансформаторов 6, которые установлены на крышке и боковых стенках, на каждом их кожухе 7 установлен радиатор 8, каждый из которых соединен между собой трубами 9 и с указанными радиаторами парогенератора 1, с подводящим трубопроводом 10, с насосом 11 с электродвигателем 12 постоянного тока низкого давления, равного 0,1-0,5 МПа, с фильтром 13 и водопроводной сетью 14 и с отводящим трубопроводом 15, с фильтром 16, с емкостью 17, заполненной водой с атмосферным давлением, с насосом 18, с электродвигателем 19 постоянного тока, развиваемым давлением воды 0,5-24,5 МПа, в подводящем трубопроводе 20, в трубах 4 парогенератора 1, в отводящем трубопроводе 21 и в тепловой сети 22, для поддержания температуры воды в емкости до 60°С на внешней ее поверхности установлен датчик температуры 23 с автоматической системой управления вентилем 24, снабженным электродвигателем и редуктором для его открывания и подачи холодной воды из водопроводной сети насосом 11 низкого давления в указанную емкость и его закрыванием при снижении температуры воды до указанного предела, на крышке и боковых стенках в полостях труб установлены керамические катушки 25 с проводами накаливания 26, соединенными со вторичными и первичными обмотками трансформаторов 6, электрической сетью, ветровых электростанций (см. фиг.2) или с электрической сетью гидроэлектростанции или с электрической сетью приливной электростанции или с солнечными батареями и аккумуляторами (на фиг.1 указанные электростанции не показаны), провода накаливания 26 расположены в промежутке между трубами 4 под углом 90-180° относительно горизонтальной линии, а трансформаторы, которые установлены на указанной крышке парогенератора, расположены по одной горизонтальной линии или в шахматном порядке, в количестве 1-15 в одном ряду, на территории тепловой станции установлены 1-15 ветровых экологически чистых электростанций (см. фиг.2), каждая из которых имеет трех-, или четырех-, или пяти-, или семилопастную турбину 27, с дифференциальным устройством 28, вал 29, на котором закреплены указанная турбина и маховик 30, редуктор 31 и электрогенератор 32, валы которых соединены муфтами, указанный электрогенератор соединен с трансформатором 33 для понижения переменного тока и преобразования его тиристорными вентилями 34 в постоянный ток, который через зарядное устройство 35 заряжает аккумуляторы 36, каждый указанный электрогенератор 32 ветровой электростанции соединен с указанным трансформатором 33 с тиристорными вентилями 34, с пятиконтактным переключателем 37, с тяговым электродвигателем 12 постоянного тока насоса 11 низкого давления и с тяговым электродвигателем 19 постоянного тока насоса 18 высокого давления, каждый аккумулятор 36 ветровой электростанции соединен с тяговым реверсивным электродвигателем, вал которого соединен с клиноременной передачей (на фиг.2 реверсивный электродвигатель и клиноременная передача не показаны), с валом глобоидного червяка 38, червячным колесом 39 реверсивного червячного редуктора 40, с валом 41 червячного колеса и рамой 42 ветровой электростанции для поворота турбины 27 по встречному направлению ветра, определяемому по направлению стрелки флюгера 43, который установлен на верхней части рамы, каждой ветровой электростанции, для дистанционной установки каждой турбины 27 по направлению стрелки флюгера 43 в специальном помещении установлены контактные переключатели двустороннего действия для каждой ветровой электростанции, при включении контактного переключателя вправо ветровая электростанция поворачивается по часовой стрелке, а при включении его влево ветровая электростанция поворачивается против часовой стрелки, для автоматического поворота турбины по направлению встречного ветра на верхней части вала 44 каждого флюгера 43, установленного в корпусе 45 на подшипниках качения 46, установлен один датчик давления 47 или два датчика давления с двух сторон указанного вала, например, мембранного типа, в котором мембрана 48 соединена с толкателем 49, который выполнен из полимера с цилиндрической полостью, расположенным в полимерной втулке, в  указанной полости толкателя установлена катушка 50 с намотанным проводом сопротивления 51, которая закреплена неподвижно к крышке 52 датчика давления, в толкателе 49 выполнена полость, в которой установлена токоподводящая пластина 53 с возможностью ее перемещения вместе с толкателем 49 по обмотке сопротивления, токоподводящая пластина соединена изолированным проводом, с нижней стороны вала, с токосъемным кольцом 54, прижимной щеткой 55 и клеммой аккумулятора 36, а провод сопротивления R1 со стороны крышки указанного датчика давления соединен с изолированным проводом, с токосъемным кольцом 56, с прижимной щеткой 57 и с контактным переключателем 58 двустороннего действия, от контактного переключателя электрический постоянный ток подается на электронную схему 59 (см. фиг.2) следящего электропривода ветровой электростанции, которая автоматически поворачивает турбину навстречу ветру, которая содержит два указанных датчика давления 47, один из которых установлен на раме ветровой электростанции, а другой рядом на сооружении, с проводами сопротивления 51 R1 и R2 и токоподводящими пластинами 53, установленными с возможностью перемещения их по указанным проводам сопротивления, два компаратора напряжения IC1 и IC2 и микросхему компаратора IC3, которая соединена с электродвигателем постоянного тока, провода с изменяемыми сопротивлениями R1, R2 соединены с резисторами R3, R4, R5 в мостовую схему, одно плечо которой образовано сопротивлениями R1 и R2, а другое - резисторами R3, R4, R5, два различных напряжения снимаются с точки соединения изменяемых сопротивлений R1, R2 и с выводов резистора R4 на компараторы IC1 и IC2, для повышения мощности выходного электрического сигнала компаратора включена микросхема IC3, которая управляет электродвигателем постоянного тока и механизмами поворота ветровой электростанции, при одинаковых напряжениях каждого плеча мостовой схемы электродвигатель находится в состоянии покоя, в данном случае направление стрелки флюгера и турбины совпадают с направлением ветра, питание электродвигателя постоянного тока и электронной схемы осуществляется от аккумулятора для предотвращения разрядки аккумуляторов в схему включен диод, давление ветра приводит во вращение турбину 27, вал 29, маховик 30, валы редуктора 31 и ротор генератора 32, от каждого статора указанного генератора переменный электрический ток подается на трансформатор 33 с диодными выпрямителями для преобразования его в постоянный ток, на пятипозиционный переключатель 37 на первичную и вторичную обмотки трансформаторов 6 и провода накаливания 26 указанного парогенератора 1, на зарядное устройство 35 для зарядки аккумуляторов 36, а электродвигатель 12 постоянного тока, насоса 11 низкого давления и на электродвигатель 19 постоянного тока насоса 18 высокого давления, при давлении ветра, равном нулю, мембрана 48 с толкателем 49 и токоподводящей пластиной 53 возвращается в исходное положение, следящая электронная схема управления 59 и контактный переключатель 58 ветровой электростанции обесточиваются, который автоматически переключается в новое положение и включает пятипозиционный контактный переключатель 37, к которому подключена электрическая сеть гидроэлектростанции или электрическая сеть приливной электростанции, переменный электрический ток от указанных электростанций подается на трансформатор 33 с диодными выпрямителями и к источникам питания парогенератора 1, парогенератор выполнен в виде 1-10 отдельных секций.
Тепловая станция экологически чистая и безопасная для человека работает следующим образом.
При наличии ветра турбину 27 поворачивают навстречу ветру по направлению стрелки флюгера 43 дистанционно или в автоматическом режиме, используя два датчика давления с переменными проводами сопротивления 51 R1 и R2 и токоподводящими пластинами 53, резисторы R3, R4 и R5, подключенные в мостовую схему, два компаратора напряжения IC1 и IC2 и микросхему компаратора IC3, которая соединена с электродвигателем постоянного тока ветровой электростанции и с аккумуляторами 36 (см. фиг.2). С увеличением давления ветра мембраны 48 с толкателями 49 перемещают токоподводящие пластины 53 по проводам сопротивления 51. При равенстве сопротивлений R1, R2, и сопротивлений резисторов R3, R4, R5 напряжение каждого плеча мостовой схемы одинаковое, следовательно, электродвигатели находятся в состоянии покоя, стрелка флюгера совпадает с направлением ветра и турбины 27. При изменении давления ветра на мембраны каждого датчика давления происходит разбалансировка моста сопротивления, изменяется напряжение на каждом плече, что приводит к повороту вала электродвигателя постоянного тока и турбины ветровой электростанции. Под давлением ветра турбина 27 приводит во вращение вал 29, маховик 30, редуктор 31 и ротор электрогенератора 32. Со статора электрогенератора 32 переменный электрический ток подается на трансформатор 33 с диодными выпрямителями 34 для преобразования его в постоянный ток, на пятипозиционный контактный переключатель 37, на первичные и вторичные обмотки трансформаторов 6 и провода накаливания 26 для нагрева труб 4 парогенератора 1, на электродвигатель 12 постоянного тока насоса 11 низкого давления, равного 0,1-0,5 МПа, который из водопроводной сети 14 через фильтр 13 подает по подводящему трубопроводу 10 холодную воду в радиаторы 8 кожухов 7 для охлаждения обмоток трансформаторов 6 и радиаторы 5 каждой стальной стенки парогенератора для предотвращения их выгорания при температуре 700-1200°С и нагрева воды до температуры 60°, из отводящего трубопровода 15 нагретая вода подается в фильтр 16 и емкость 17, на электродвигатель 19 постоянного тока, насоса 18 высокого давления, развиваемого давления 0,5-24,5 МПа воды в подводящем трубопроводе 20, в трубах 4, в отводящем трубопроводе 21, в конце труб 4 вода превращается в пар с указанным давлением и температурой 550°С, который подается в тепловую сеть, на зарядное устройство для зарядки аккумуляторов 36, которые питают электродвигатели постоянного тока ветровой электростанции и электронную следящую схему 59.
При отсутствии ветра мембрана 48, толкатель 49 и токоподводящая пластина 53 датчика давления 47 возвращаются в исходное положение, обесточивается электронная следящая схема управления 59, электродвигатель ветровой электростанции и контактный переключатель 58, который автоматически подключает пятипозиционный контактный переключатель 37 к электрической сети гидроэлектростанции или к электрической сети приливной электростанции или к солнечным батареям и заряженным аккумуляторам и к источникам питания парогенератора 1.
Тепловая станция при использовании электрического тока ветровой электростанции, гидроэлектростанции, приливной электростанции, солнечных батарей и аккумуляторов для разогрева труб и воды в трубах проводами накаливания для получения пара в парогенераторах экологически чистая и безопасная для человека. Кислород в замкнутом объеме парогенератора не сгорает, а следовательно, человеку гарантированы жизнь и здоровье на планете Земля.