АГРЕГАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ

Техническое решение относится к области энергетики, а именно, к области генерирования электрической энергии, и может быть использовано в качестве электрогенератора в условиях малых поселений, удаленных объектов, а также полевых работ и лесо- и торфоразработок.
В дальнейшем при характеристике разработанного технического решения будет использован термин «нагреваемый элемент». В рамках данного описания он означает конструктивную деталь двигателя внешнего сгорания, принимающего тепловую энергию. В качестве нагреваемого элемента могут быть использованы теплообменник, теплообменный цилиндр, а также аналогичные конструктивные элементы.
Также при характеристике разработанного технического решения в дальнейшем будет использован термин «теплогенератор». В рамках данного описания он означает любое устройство, способное при сжигании органического материала генерировать тепловую энергию.
Известна (SU, авторское свидетельство 1760147) электротеплостанция, содержащая дизельную силовую установку, котел-утилизатор и электрогенератор, приводимый во вращение дизелем. При работе электротеплостанции происходит сжигание топлива в цилиндрах дизеля и в топке котла-утилизатора, куда подают выхлопные газы дизеля, и получение электрической энергии от электрогенератора, приводимого во вращение дизелем, и тепловой энергии от котла-утилизатора, причем количество сжигаемого в котле-утилизаторе топлива регулируют в диапазонах относительных электрической и тепловой нагрузок 0,2-1,0 и 0,4-1,0 соответственно.
Недостатком известной электротеплостанции следует признать ее низкую экономичность, необходимость подвоза жидкого топлива для дизельной силовой установки, а также ее стационарность.
Известен (RU, патент 2035667) теплоэлектрогенератор, содержащий корпус, в котором размещены топочное устройство с трубой для отвода отходящих газов, встроенное в водяной кожух охлаждения и включающее керамическую горелку, подключенную к газопроводу с запорно-регулирующей арматурой, вентилятор с патрубками забора и подачи воздуха, зажигательное устройство и теплообменник, соединенный трубопроводом с водяным кожухом охлаждения и через циркуляционный насос и трехпозиционный вентиль с системой отопления и/или бойлером системы горячего водоснабжения, блок управления вентилятором, запорно-регулирующей арматурой, циркуляционным насосом и трехпозиционным вентилем. Кроме того, устройство дополнительно содержит теплообменник-рекуператор, термоэмиссионные преобразователи, включающие эмиттеры, коллекторы, тепловые трубы и общую систему охлаждения, а также инвертор, включенный в систему энергоснабжения, при этом теплообменник-рекуператор размещен в среде отходящих газов между керамическими горелками и теплообменником с возможностью нагрева воздуха после вентилятора, тепловые трубы установлены в верхней части топочного устройства и взаимодействуют с коллекторами и системой охлаждения, последняя образует с теплообменником, водяным кожухом охлаждения, системой отопления и/или бойлером системы горячего водоснабжения единый контур циркуляции теплоносителя, причем керамические горелки выполнены в виде горелок инфракрасного излучения, а эмиттеры расположены в зоне их излучения и скоммутированы вместе с коллекторами на инвертор.
Недостатком известного устройства следует признать сложность конструкции, а также ее стационарность.
Наиболее близким аналогом разработанной конструкции можно признать (http://www;//metodolog.ru/node/220) аппарат для получения электроэнергии в полевых условиях, содержащий теплогенератор, установленный на шасси, смонтированный на теплогенераторе, по меньшей мере, один двигатель внутреннего сгорания, к которому подключен к генератору электрической энергии.
Недостатком известного устройства следует признать его недостаточную эффективность, обусловленную неполнотой утилизации тепловой энергии, выделяемой теплогенератором.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного агрегата, состоит в создании подвижной электростанции.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного устройства, состоит в повышении эффективности аппарата за счет более полной переработки выделенной теплогенератором тепловой энергии в электрическую энергию.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать агрегат для получения электроэнергии в полевых условиях разработанной конструкции. Разработанный агрегат содержит теплогенератор, установленный на шасси, смонтированный на теплогенераторе, по меньшей мере, один двигатель внешнего сгорания, к которому подключен генератор электрической энергии, причем нагреваемый элемент двигателя внешнего сгорания, по меньшей мере, частично расположен, внутри теплогенератора. В качестве теплогенератора может быть использована печь, выполненная с возможностью сжигания твердого органического материала (дрова, древесные отходы лесозаготовительного и лесоперерабатывающего производства, торф и т.д.). В качестве двигателя внешнего сгорания может быть использован двигатель Стирлинга. Агрегат может быть смонтирован на раме для применения погрузочно-разгрузочного механизма с крюковым или тросовым захватом. Это облегчит перевозку агрегата с одного места пользования на другое место. Агрегат может быть смонтирован на раме, содержащей контейнерные фитинги в нижнем основании и/или выдвигающиеся опоры, позволяющиеся раме устойчиво располагаться на поверхности земли. Это облегчает установку устройства на неровную поверхность землю в полевых условиях, а именно - в случае использования агрегата в условиях лесосек и торфоразработок.
Агрегат предпочтительным образом используют следующим образом.
Устройство доставляют в лес или к лесу. В теплогенераторе сжигают органические отходы, предпочтительно, не пригодные к использованию в качестве сырья для производства биотоплива, в том числе, но не исключительно, листья, хвою, ветки, корни, шишки и т.д.
Размещение нагреваемого элемента двигателя внешнего сгорания, по меньшей мере, частично, внутри теплогенератора позволяет более полно использовать выделенную теплогенератором тепловую энергию, повышая тем самым к.п.д аппарата. Полученная от сжигания в теплогенераторе тепловая энергия поступает на двигатель внешнего сгорания, вращающий момент двигателя и/или колебания поршня передают на генератор электрической энергии с вырабатыванием электрической энергии, используемой потребителем.
Полученная электрическая энергия может быть израсходована на работу других механизмов, в частности сушки, измельчения, прессования непосредственно в месте производства электрической энергии.
Использование разработанного устройства позволяет избавиться от необходимости использования электрических генераторов на углеводородном топливе, а также осуществить сушку и переработку органического сырья для производства целевого продукта, в том числе, и биотоплива, без несения излишних расходов на углеводородное топливо в случае перевозки сырья естественной влажности к месту его переработки.