ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭНЕРГИИ ПОСРЕДСТВОМ СЖИГАНИЯ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО ТОПЛИВА В КИСЛОРОДЕ

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована для сжигания углеродсодержащего топлива в кислороде, что снижает выбросы окислов азота и диоксида углерода в атмосферу.
Известна плазменно-циклонная камера (патент РФ № 2425284, МПК F23C 1/00, опубликован: 27.07.2011), содержащая тангенциальные каналы для ввода угольной аэросмеси и тангенциальные и/или аксиальные каналы для ввода вторичного воздуха, центральный канал для выхода газов и периферийный канал для выхода жидкого шлака, расположенные в днище камеры, при этом камера выполнена горизонтальной и снабжена устройством для электротермохимической подготовки топлива, расположенным в тангенциальном канале для подачи пылеугольной аэросмеси. Плазменно-циклонная камера для сжигания угля может быть использована в качестве предтопка для твердотопливных котлов.
Недостатком известной камеры является большой расход электроэнергии.
Известна энергетическая установка для выработки энергии посредством сжигания углеродсодержащего топлива в кислороде (патент №2433339, МПК F23B 99/00, F23L 7/00, F23J 15/06, опубликован: 10.11.2011), содержащая топку парогенератора с горелочным устройством и газонагревателем, вход которого соединен с напорным патрубком дымососа газов рециркуляции и источником кислорода, причем газонагреватель размещен в конвективном газоходе парогенератора, включающем также первую и вторую ступени экономайзера, при этом газы рециркуляции содержат 18-28% кислорода, остальное - диоксид углерода.
Недостатком известной установки является низкая эффективность.
Задача полезной модели - повышение эффективности энергетической установки.
Задача решается тем, что в энергетической установке для выработки энергии посредством сжигания углеродсодержащего топлива в кислороде, содержащей топку парогенератора с горелочным устройством и газонагревателем, вход которого соединен с напорным патрубком дымососа газов рециркуляции и источником кислорода, причем газонагреватель размещен в конвективном газоходе парогенератора, включающем также первую и вторую ступени экономайзера, согласно полезной модели, газонагреватель размещен в рассечку между первой и второй ступенями экономайзера, при этом в качестве горелочного устройства топки парогенератора используется плазменно-циклонная камера, тангенциальные патрубки которой соединены, соответственно, с источником пыли и выходом газонагревателя, а аксиальный входной патрубок подключен к источнику кислорода.
Размещение газонагревателя в рассечку между первой и второй ступенями экономайзера, при этом в качестве горелочного устройства топки парогенератора используется плазменно-циклонная камера, тангенциальные патрубки которой соединены, соответственно, с источником пыли и выходом газонагревателя, а аксиальный входной патрубок подключен к источнику кислорода, позволяет повысить эффективность энергетической установки за счет снижения выбросов окислов азота и диоксида углерода в атмосферу, работы парогенератора на чистом газе (окиси углерода), и снижения потребления углеродсодержащего топлива.
2
2
2
2
2
В плазменно-циклонной камере, в аксиальный патрубок которой подается чистый кислород, а в тангенциальные патрубки - нагретая смесь из газонагревателя, содержащая 18-28% кислорода, остальное - диоксид углерода, происходит процесс конверсии диоксида углерода в окись углерода по известной реакции: СО+С+37 ккал = 2СО, который сгорает в кислороде с выделением 134 ккал тепла: 2СО+О=2СО+134 ккал. В результате дополнительно образуется 97 ккал тепла, что экономит расход углеродсодержащего топлива, так как такое же количество тепла образуется при дополнительном сжигании угля по реакции: С+О=CO+97 ккал. («Краткий курс общей химии», Б.В.Некрасов, стр.192, 194, Москва, 1937 г).
В плазменно-циклонной камере к молекуле диоксида углерода добавляется один атом углерода и получается 2 молекулы окиси углерода, то-есть, дополнительный атом углерода и чистый кислород берутся из ранее выбрасываемой в атмосферу молекулы диоксида углерода.
Соединение тангенциальных патрубков плазменно-циклонной камеры соответственно с источником пыли и выходом газонагревателя, а аксиального входного патрубка с источником кислорода, обеспечивает повышение температуры внутри плазменно-циклонной камеры за счет подачи кислорода в аксиальный (100%) и тангенциальные патрубки (18-28%) плазменно-циклонной камеры, что ускоряет процесс конверсии диоксида углерода в окись углерода.
На чертеже изображена схема предлагаемой энергетической установки.
Энергетическая установка для выработки энергии посредством сжигания углеродсодержащего топлива в кислороде содержит топку 1 парогенератора 2 с горелочным устройством и газонагревателем 3, вход которого соединен с напорным патрубком дымососа 4 газов рециркуляции и источником 5 кислорода, причем газонагреватель 3 размещен в конвективном газоходе 6 парогенератора 2, включающем также первую и вторую ступени 7 и 8 экономайзера. Согласно полезной модели газонагреватель 3 размещен в рассечку между первой и второй ступенями 7 и 8 экономайзера, при этом в качестве горелочного устройства топки 1 парогенератора 2 используется плазменно-циклонная камера 9, тангенциальные патрубки 10 и 11 которой соединены, соответственно, с источником пыли 12 и выходом газонагревателя 3, а аксиальный входной патрубок 13 плазменно-циклонной камеры 9 подключен к источнику 5 кислорода. В плазменно-циклонной камере 7 имеется летка 14 для вытекания жидкого шлака и устройство 15 для электротермохимической подготовки топлива, расположенное в тангенциальном патрубке 10 для подачи пылеугольной аэросмеси.
Энергетическая установка работает следующим образом.
2
В плазменно-циклонную камеру 9, при включенном устройстве 15 для электротермохимической подготовки топлива, через тангенциальные патрубки 10 и 11, подаются, соответственно, пыль от источника 12 пыли с помощью горячих газов, содержащих 18-28% кислорода, остальное - диоксид углерода, которые поступают из выхода газонагревателя 3, а в аксиальный входной патрубок 13 - чистый кислород из источника 5 кислорода. Многократно оборачиваясь в плазменно-циклонной камере 9 частицы пыли углеродсодержащего топлива взаимодействуют с диоксидом углерода с образованием окиси углерода по известной реакции: СО+С+37 ккал = 2СО, которая при горении дает выделение большого количества тепла. На выходе из парогенератора 2 чистый диоксид углерода с помощью дымососа 4 рециркуляции вновь поступает с кислородом, подаваемым из источника 5 кислорода, через газонагреватель 3, в плазменно-циклонную камеру 9 и процесс повторяется. Жидкий шлак вытекает из летки 14 плазменно-циклонной камеры 9 по мере накопления.
Выбросы окислов азота в атмосферу отсутствуют, так азот отсутствует в рециркулирующих газах, а содержание азота в угле - ничтожно. Снижаются также выбросы диоксида углерода в атмосферу, так как большая его часть рециркулирует, при этом сам парогенератор работает на чистом газе.
Как показали испытания, предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность энергетической установки за счет снижения выбросов окислов азота и диоксида углерода в атмосферу, а также за счет работы парогенератора на чистом газе (окиси углерода) и снижения потребления углесодержащего топлива.