Когенератор на твердом биотопливе



Когенератор на твердом биотопливе
Когенератор на твердом биотопливе
F23B99/00 - Устройства для сжигания твердого топлива (для одновременного или попеременного сжигания кускового с другим видом топлива F23C 1/00; устройства для сжигания в псевдоожиженном слое F23C 10/00; сжигание низкосортного топлива и мусора F23G; колосниковые решетки F23H; подача твердого топлива в устройства для сжигания F23K; конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; бытовые отопительные устройства F24; котлы центрального отопления F24D; автономные компактные котлы F24H)

Владельцы патента RU 2654265:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)

Изобретение относится к энергетике, а именно к системам генерации тепла и электроэнергии. Когенератор на твердом биотопливе содержит воздушный компрессор, электрический генератор и турбину для привода компрессора, согласно изобретению содержит эжектор, выполненный с камерой смешения воздуха и продуктов сгорания топлива, бункер твердого биотоплива, пеллетную горелку, вторую турбину для привода электрического генератора, при этом получаемая в камере смешения смесь продуктов сгорания и воздуха использована для работы турбин и переноса тепла в отапливаемые помещения. Технический результат - экономия жидкого топлива (дизельного, керосина) или газа и уменьшение загрязнения окружающей среды продуктами сгорания за счет замены жидкого топлива и газа в когенераторе древесными гранулами (пеллетами) как наиболее экологически чистым и дешевым твердым биотопливом, сырьем для которого служит древесина и отходы сельскохозяйственного производства, например солома, лузга семечек и др. 1 ил.

 

Изобретение относится к энергетике, а именно к системам генерации тепла и электроэнергии.

Известны пеллетные камины и котлы, дизельные и газовые тепловые пушки с теплообменниками, вентиляторами для подачи тепла в дома и большие помещения (http://www.proclimatgroup.ru/kalorifery/vozduhonagrevateli-elektricheskie/). Известные пеллетные котлы оснащаются электрическими дымососами и вытяжными трубами для создания разрежения в пеллетной горелке. Указанные устройства генерируют только тепло и не генерируют электроэнергию.

Известны когенерационные микротурбины на газе и жидком топливе, которые помимо тепла также генерируют электроэнергию, но имеют электрический КПД преобразования тепла менее 30% (www.bpcenergy.ru/equipment/capstone/, www.manbw.ru/analitycs/capstone.html).

Недостатком известных микротурбин является то, что КПД микротурбин достигается за счет использования рекуператора тепла отходящих газов и без рекуператора не сможет иметь приемлемое значение, поэтому микротурбинные установки без рекуператоров не применяются.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является теплоэлектрогенератор, состоящий из воздушного компрессора, горелки топлива, теплообменника, воздуховодов, электрического генератора и двух расширительных машин, одна из которых служит для привода компрессора, а вторая служит для привода электрического генератора (патент РФ №162043, МПК F02B 41/10, 2015). Подвод тепловой энергии от сгораемого топлива к воздуху происходит через теплообменник с последующим нагнетанием теплого воздуха в отапливаемое помещение турбокомпрессором.

Недостатками известного устройства являются высокие затраты на энергоносители, загрязнение окружающей среды продуктами сгорания.

Задачей предлагаемого изобретения является экономия жидкого топлива (дизельного, керосина) или газа и уменьшение загрязнения окружающей среды продуктами сгорания за счет замены жидкого топлива и газа в когенераторе древесными гранулами (пеллетами) как наиболее экологически чистым и дешевым твердым биотопливом, сырьем для которого служит древесина и отходы сельскохозяйственного производства, например солома, лузга семечек и др.

В результате использования предлагаемого изобретения происходит прямое использование тепловой энергии отходящих продуктов сгорания пеллет при одновременном получении тепла и электроэнергии за счет формирования смешанного потока продуктов сгорания и воздуха в камере смешения эжектора, который на выходе из эжектора имеет давление выше, чем давление воздуха на входе в эжектор. Смешанный поток используется для работы двух расширительных машин (турбин) и также идет на отопление.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый когенератор на твердом биотопливе, содержащий воздушный компрессор, электрический генератор и турбину для привода компрессора, согласно изобретению снабжен бункером твердого биотоплива, пеллетной горелкой, второй турбиной для привода электрического генератора и эжектором, выполненным с камерой смешения воздуха и продуктов сгорания топлива, используемых для работы турбин и переноса тепла в отапливаемые помещения.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема когенератора.

Когенератор на твердом биотопливе содержит бункер твердого топлива 1, пеллетную горелку 2 с вентилятором 8, эжектор 3 с камерой смешения 9, воздушный компрессор 4, турбину компрессора 5, электрический генератор 6, турбину электрического генератора 7. Воздушный компрессор 4 и электрический генератор 6 имеют общие валы с турбинами 5 и 7 соответственно.

Работает когенератор на твердом топливе следующим образом.

Перед розжигом пеллетной горелки 2 запускается ее вентилятор 8, воздух проходит через горелку 2 и поступает на турбину 5, которая раскручивается вместе с компрессором 4. Воздух от компрессора 4 пропускается через сопло эжектора 3, которое создает разрежение в камере смешения 9 и самой горелке 2, увеличивая поток воздуха через горелку 2.

Затем поджигается топливо (пеллеты), поступающее из бункера 1 в пеллетную горелку 2, и начинается процесс горения с использованием воздуха от вентилятора 8 на горение топлива. Продукты сгорания топлива с высокой температурой поступают от горелки 2 в камеру смешения эжектора 3, в которой происходит смешивание продуктов сгорания с воздухом, проходящим через сопло эжектора 3. Рабочая смесь из воздуха и горячих продуктов сгорания с высоким теплосодержанием подается на турбину 5, мощность турбины 5, частота вращения турбины 5 с компрессором 4 и расход воздуха через сопло эжектора 3 увеличиваются. Разрежение в горелке 2 возрастает и поступающего воздуха становится достаточно для полного сгорания и обеспечения автономного горения топлива в горелке 2. Горячая смесь с большим содержанием чистого воздуха совершает работу в турбине 5 (привод компрессора 4). Отходящая от турбины 5 рабочая смесь поступает в турбину 7, где совершает работу - привод электрического генератора 6, расширяется и с пониженной температурой и остаточным давлением нагнетается в отапливаемые помещения.

Электрический вентилятор 8 отключается. Когенератор выходит на рабочий режим.

В результате работы предлагаемого когенератора происходит более эффективное использование тепловой энергии отходящих продуктов сгорания пеллет при одновременном получении тепла и электроэнергии. Это достигается за счет смешивания продуктов сгорания пеллет с воздухом в камере смешения 9 эжектора 3 под воздействием эжектирующего потока воздуха, создаваемого компрессором 4, и работы турбины 5 на горячей смеси продуктов сгорания топлива и воздуха для обеспечения привода компрессора 4. Вторая турбина 7 работает на отходящей от турбины 5 рабочей смеси газов и является приводом электрического генератора 6, а отходящая от турбины 7 рабочая смесь газов с большим содержанием воздуха и незначительным содержанием CO2 под остаточным давлением, при умеренной температуре поступает в теплицы, сушильные и другие отапливаемые помещения без использования вентилятора. Учитывая небольшое содержание CO2 в продуктах сгорания пеллет и повышенное содержание воздуха в отходящей смеси газов, смесь может также нагнетаться в проветриваемые жилые помещения.

В результате работы когенератора происходит эффективное использование тепловой энергии отходящих продуктов сгорания пеллет при одновременном получении тепла и электроэнергии за счет формирования смешанного потока продуктов сгорания и воздуха в камере смешения эжектора 9. Пройдя камеру смешения 9, поток устремляется в диффузор, в котором происходит его торможение и рост давления. На выходе из эжектора 3 смешанный поток имеет давление выше, чем давление воздуха на входе в эжектор 3. Давление смешанного потока используется для совершения работы двух турбин 5 и 7.

Область применения когенераторов: системы воздушного отопления и электроснабжение сельскохозяйственных объектов (фермы, мастерские, зернохранилища, овощехранилища, сушилки фруктов, грибов) и жилых домов, ангаров, складских помещений, бытовок в арктических условиях эксплуатации и как автономное энергетическое средство для тепличных хозяйств.

Когенератор на твердом биотопливе, содержащий воздушный компрессор, электрический генератор и турбину для привода компрессора, отличающийся тем, что снабжен бункером твердого биотоплива, пеллетной горелкой, второй турбиной для привода электрического генератора и эжектором, выполненным с камерой смешения воздуха и продуктов сгорания топлива, используемых для работы турбин и переноса тепла в отапливаемые помещения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области экологии и защиты окружающей среды, а точнее к способам обработки осадка сточных вод. Для уменьшения выброса вредных продуктов горения в окружающую среду при сжигании обезвоженного осадка сточных вод перед подачей обезвоженного осадка в камеру сгорания его смешивают с наночастицами гидроксида магния - Mg(OH)2, после чего подают в камеру сгорания и нагревают до температуры сгорания осадка.

Изобретение относится к устройствам для термокаталитической очистки газообразных выбросов и может использоваться в машиностроении, энергетике, различных отраслях химической промышленности, в нефтехимической и нефтегазовой, в газоперекачивающих агрегатах (ГПА).

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способам утилизации хлорбензолов и полихлорбифенилов с помощью контактных низковольтных электрических разрядов.

Изобретение может быть использовано при обезвреживании твердых продуктов сгорания, образующихся в процессе утилизации твердого ракетного топлива. Способ получения оксида алюминия включает промывку, очистку от оксидов металлов с помощью соляной кислоты и сушку.

Изобретение относится к установке для очистки газов дыхания наливных терминалов нефтепродуктов и иных отходящих газов, содержащих летучие органические соединения, пары углеводородов, оксид углерода (II) и другие вещества, опасные в пожарном или токсическом отношении, при утилизации хвостовых и сдувочных газов в процессе нефтедобычи и нефтепереработки, при очистке от растворителей вентиляционных выбросов окрасочных производств, при утилизации побочного метана и т.п.

Предложен способ обеспечения теплом и электричеством компактных автономных объектов, расположенных в полевых условиях. Согласно способу в пиролизном котле, установленном в автономном объекте, сжигают твердое топливо в верхней части котла 1 с недостаточным количеством окислителя и дожигают пиролизный газ в нижней части котла 2, где подогревают теплоноситель замкнутой системы отопления 10, при этом часть пиролизного газа из верхней части котла 1 выводят наружу, отчищают от примесей и подают в двигатель внутреннего сгорания 8, на валу которого установлен электрогенератор 9.

Изобретение относится к способам высокотемпературного обезвреживания жидких, пастообразных, их смесей и твёрдых промышленных и медицинских отходов I – IV классов опасности.

Изобретение относится к области ликвидации крупногабаритных зарядов твердого ракетного топлива на стенде, а именно к способам сжигания канальных зарядов твердого ракетного топлива непосредственно в корпусах ракетных двигателей.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для подготовки твердого топлива к сжиганию на тепловых электрических станциях (ТЭС). Установка подготовки твердого топлива к сжиганию содержит технологически соединенные между собой тракт сырого топлива, бункер сырого топлива, обезвоживающее устройство, соединенное с трактом горячего воздуха, бункер запаса топлива, измельчающее устройство, тракт топливоподачи, соединенный с бункером запаса топлива.

Изобретение относится к области производства биотоплив на основе возобновляемого органического сырья и может быть использовано для целей транспортной отрасли и в энергетике.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания электроположительного металла, который выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка и/или их сплавов и/или смесей, с горючим газом содержит первое сопло (1), сначала сужающееся в поперечном сечении, к которому подается газ-носитель и которое выполнено с возможностью распыления электроположительного металла с газом-носителем, первое устройство (1') подачи для газа-носителя к первому соплу (1), которое выполнено с возможностью подачи газа-носителя к первому соплу (1), контейнер (3), который выполнен с возможностью подготовки электроположительного металла в виде жидкости или в виде порошка с частицами, имеющими размер частиц менее 100 мкм, второе устройство (2') подачи для электроположительного металла к первому соплу (1), которое выполнено с возможностью направления электроположительного металла из контейнера (3) к первому соплу (1), и горелку (4), которая выполнена с возможностью сжигания электроположительного металла с горючим газом.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для получения тепловой энергии и отопления производственных и жилых помещений. Перед сжиганием твердого биотоплива его подают в зону горения сверху вниз и предварительно подогревают вместе с воздухом, твердые остатки горения: шлак и зола, автоматически удаляются из зоны горения в золосборник новыми порциями топлива и потоком воздуха, движение которого обеспечено перепадом давления в результате разницы температур между внешней средой и внутри сжигающего устройства, газовые остатки отводят из топки в атмосферу.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для зонированного центробежного сжигания топлива содержит верхнюю камеру сгорания, выполненную с возможностью подавать через нее топочный воздух в камеру сгорания и выпускать из нее колонну огня, образующуюся в процессе сжигания топлива с использованием топочного воздуха, нижнюю камеру сгорания, соединенную с нижней частью упомянутой верхней камеры сгорания, при этом упомянутая нижняя камера сгорания выполнена с возможностью подачи в нее топлива и с возможностью подачи из нее топлива в камеру сгорания с обеспечением перемешивания топлива с топочным воздухом для идеального его сжигания, трубку подачи воздуха, один конец которой разделен на верхнее ответвление трубки подачи воздуха и нижнее ответвление трубки подачи воздуха, при этом упомянутое верхнее ответвление трубки подачи воздуха отклонено кверху, а нижнее ответвление трубки подачи воздуха отклонено книзу с обеспечением возможности подачи топочного воздуха соответственно в верхнюю камеру сгорания и нижнюю камеру сгорания, узел вихреобразования, соединенный с нижней камерой сгорания и выполненный с возможностью поддерживать центробежную силу для топочного воздуха при протекании в нижней камере сгорания процесса воспламенения, средство подачи топлива, выполненное на нижнем конце узла вихреобразования и содержащее топливный питатель-дозатор, выполненный с возможностью подавать топливо в нижнюю камеру сгорания в фиксированном количестве, и камеру переработки золы, расположенную на одной стороне упомянутого узла вихреобразования и выполненную с возможностью улавливания и переработки золы, шлака и взвешенного в газовой среде пепла, образующихся при сжигании топлива.

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для термического обезвреживания дробленых древесных отходов 3 класса опасности, например старых железнодорожных шпал, пропитанных антисептическими средствами (каменноугольным креозотовым пропиточным маслом), древесно-стружечных плит (ДСП), древесно-волокнистых плит (ДВП), отходов мебельных производств, с целью утилизации тепла, при содержании в их продуктах сгорания малой концентрации вредных и канцерогенных веществ.

Изобретение относится к теплоэнергетике. Котел длительного горения представляет собой огнестойкий герметичный теплоизолированный корпус достаточного размера для перемещения в нем человека, с герметичной входной дверью на передней стенке.

Настоящее изобретение относится к области сжигания твердого топлива в топочных узлах котлов отопления. Топочный узел котла отопления включает горелку 2, воздушную камеру 1, шнек 7 подачи топлива из бункера на сжигание, котел, устройство подачи воздуха 13, выносной блок автоматики 17.

Изобретение относится к установкам для получения тепловой энергии из твердого топлива и может применяться в котельных жилищно-коммунальных хозяйств и в установках промышленного назначения.

Изобретение относится к области энергетики. Твердотопливный питатель содержит бункер, размещенный над топкой, выпускное отверстие которого сообщено через камеру топливоподачи с поверхностью колосниковой решетки, снабженной кривошипно-шатунным механизмом ее возвратно-поступательного движения, и привод этого механизма, при этом в полости камеры топливоподачи размещены дозатор топлива, верхняя и нижняя шиберные заслонки, установленные с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей, параллельных передней стенки топки, и отбойный лист с наклоном не меньше угла скольжения угля по стали.

Изобретение относится к котлам на твердом топливе. Твердотопливный жаротрубный котел содержит фронтовой узел загрузки твердого топлива, горизонтальную цилиндрическую емкость котловой воды и вставленную в нее эллиптическую жаровую трубу с горизонтально ориентированной эллипсностью, оканчивающуюся цилиндрической огневой поворотной камерой с отводящими дымогарными трубами, нижняя часть огневой поворотной камеры снабжена штуцером, образующим охлаждаемую шлаковую шахту.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для преобразования тепловой энергии в механическую или электрическую энергию, в стационарных и передвижных теплоэлектростанциях, а также в транспортных средствах.

Изобретение относится к газогенератору непрерывного действия. При этом газогенератор характеризуется тем, что в цилиндрической части корпуса установлен поршень со штоком, на верхнем торце которого установлен магнит и закреплен гибкий трос, соединенный с электроприводом подъемного механизма; на крышке корпуса газогенератора установлена штанга с закрепленными на ней датчиками нижнего и верхнего положения уровня топлива, а на верхнем торце штанги установлен стопорный механизм; сбоку от корпуса газогенератора установлен механизм загрузки топлива, включающий в себя бункер, соединенный с корпусом газогенератора шнековым каналом, причем конец канала, присоединенный к бункеру, содержит приводной шнек, шток которого соединен с валом электродвигателя, а конец канала, присоединенный к корпусу газогенератора, - электромеханическую заслонку, снабженную электроприводом; выходы датчиков нижнего и верхнего положения уровня топлива подключены к измерительным входам блока управления, а силовые выходы последнего подключены соответственно к электроприводу подъемного механизма, стопорному механизму, электродвигателю приводного шнека и электроприводу электромеханической заслонки. Использование предлагаемого изобретения позволяет обеспечить непрерывную работу газогенератора, работающего на древесных отходах. 1 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике, а именно к системам генерации тепла и электроэнергии. Когенератор на твердом биотопливе содержит воздушный компрессор, электрический генератор и турбину для привода компрессора, согласно изобретению содержит эжектор, выполненный с камерой смешения воздуха и продуктов сгорания топлива, бункер твердого биотоплива, пеллетную горелку, вторую турбину для привода электрического генератора, при этом получаемая в камере смешения смесь продуктов сгорания и воздуха использована для работы турбин и переноса тепла в отапливаемые помещения. Технический результат - экономия жидкого топлива или газа и уменьшение загрязнения окружающей среды продуктами сгорания за счет замены жидкого топлива и газа в когенераторе древесными гранулами как наиболее экологически чистым и дешевым твердым биотопливом, сырьем для которого служит древесина и отходы сельскохозяйственного производства, например солома, лузга семечек и др. 1 ил.

Наверх