Теплоэлектрогенератор на твердом топливе



Теплоэлектрогенератор на твердом топливе
Теплоэлектрогенератор на твердом топливе
F23B60/00 - 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 2660226:

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

Изобретение относится к энергетике, а именно к системам отопления и генерации электроэнергии и может быть использовано: в системах воздушного отопления и электроснабжения сельскохозяйственных объектов (фермы, теплицы, мастерские, зернохранилища, овощехранилища, сушилки фруктов, грибов), жилых домов, складских помещений, бытовок в арктических условиях эксплуатации и как автономное энергетическое средство для тепличных хозяйств. Теплоэлектрогенератор на твердом топливе состоит из воздушного компрессора, горелки топлива, электрического генератора и расширительной машины в виде турбины для привода компрессора. Он снабжен эжектором, выполненным с камерой смешения воздуха и продуктов сгорания топлива, при этом горелка выполнена в пеллетном исполнении с бункером твердого топлива и использована для получения рабочей смеси из воздуха и продуктов сгорания пеллет, которая подается в турбину для обеспечения привода компрессора и электрического генератора. В результате работы теплоэлектрогенератора происходит эффективное использование тепловой энергии отходящих продуктов сгорания пеллет при одновременном получении тепла и электроэнергии. 1 ил.

 

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

Известны различные типы теплогенераторов для нагнетания теплого воздуха с целью отопления домов, коттеджей, помещений, с. х. объектов и других объектов.

Серийно выпускаются пеллетные камины и котлы, дизельные и газовые тепловые пушки с теплообменником и вентилятором для подачи тепла в дома и большие помещения. Пеллетные котлы оснащаются электрическими дымососами и высокими вытяжными трубами для создания разрежения в пеллетной горелке. Указанные устройства генерируют только тепло, но не электроэнергию [http.//www.proclimatgroup.ru/kalorifery/vozduhonagrevateli-elektricheskie/.

Известны когенерационные микротурбины, которые помимо тепла, также генерируют электроэнергию, но имеют невысокий электрический КПД преобразования тепла (менее 30%) [www.bpcenergy.ru/equipment/capstone/, www.manbw.ru/analitycs/capstone.html].

Такой КПД микротурбин достигается за счет использования рекуператора тепла отходящих газов и без рекуператора не сможет иметь приемлемое значение, поэтому микротурбинные установки без рекуператора не применяются.

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

Недостатками известных устройств являются высокие затраты на энергоносители, загрязнение окружающей среды продуктами сгорания.

Технической 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 теплоэлектрогенераторе твердым топливом - древесными гранулами (пеллетами) как наиболее экологически чистым и дешевым твердым биотопливом, сырьем для которого служит древесина и отходы сельскохозяйственного производства. Технический результат достигается тем, что теплоэлектрогенератор на твердом топливе, состоящий из воздушного компрессора, горелки топлива, электрического генератора и расширительной машины в виде турбины для привода компрессора, согласно изобретению, снабжен эжектором, выполненным с камерой смешения воздуха и продуктов сгорания топлива, при этом горелка выполнена в пеллетном исполнении с бункером твердого топлива и использована для получения рабочей смеси из воздуха и продуктов сгорания пеллет, которая подается в турбину для обеспечения привода компрессора и электрического генератора.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена общая схема теплоэлектрогенератора.

Теплоэлектрогенератор содержит бункер твердого топлива 1, пеллетную горелку 2 с вентилятором, эжектор 3 с камерой смешения, турбину 4, воздушный компрессор 5 и электрический генератор 6. Воздушный компрессор 5 расположен на общем валу с электрическим генератором 6 и турбиной 4.

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

Затем поджигается топливо (пеллеты) и начинается процесс горения с подачей воздуха на горение топлива вентилятором. Продукты сгорания топлива с высокой температурой поступают в камеру смешения эжектора 3, в которой произходит смешивание продуктов сгорания с воздухом. Рабочая смесь из воздуха и продуктов сгорания с высоким теплосодержанием от тепла сгораемого топлива подается на турбину 4, мощность турбины 4, частота вращения турбины 4 с компрессором 5 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. Электрический вентилятор отключается. Теплоэлектрогенератор выходят на рабочий режим.

Горячая смесь с большим содержанием чистого воздуха, совершает работу в турбине 4, расширяется и ее температура понижается.

В результате работы предлагаемого теплоэлектрогенератора 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 эжектора 3 под воздействием эжектирующего потока воздуха, создаваемого компрессором 5, и работы турбины 4 на горячей смеси продуктов сгорания топлива и воздуха. Турбина 4 обеспечивает привод компрессора 5 и электрического генератора 6. Отходящая от турбины 4 рабочая смесь газов с большим содержанием воздуха и незначительным содержанием СО2 под остаточным давлением поступает в теплицы, сушильные и других отапливаемые помещения без использования вентилятора. Учитывая небольшое содержание СО2 в продуктах сгорания пеллет и повышенное содержание воздуха в отходящей смеси газов, смесь может также нагнетаться в проветриваемые жилые помещения.

В результате применения изобретения происходит прямое использованием энергии продуктов сгорания твердого топлива для получения тепла и электроэнергии.

Область применения теплоэлектрогенераторов: 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.

Теплоэлектрогенератор на твердом топливе, состоящий из воздушного компрессора, горелки топлива, электрического генератора и расширительной машины в виде турбины для привода компрессора, отличающийся тем, что он снабжен эжектором, выполненным с камерой смешения воздуха и продуктов сгорания топлива, при этом горелка выполнена в пеллетном исполнении с бункером твердого топлива и использована для получения рабочей смеси из воздуха и продуктов сгорания пеллет, которая подается в турбину для обеспечения привода компрессора и электрического генератора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для нагрева воздуха путем смешения с продуктами полного окисления углеводородного газа и может найти использование в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу получения тепловой энергии и устройству для его осуществления, в частности к воздухонагревателям и теплогенераторам, применяемым для отопления помещений (жилых, складских, животноводческих, производственных, теплиц), в технологических процессах пром.

Изобретение относится к электрооборудованию для отопления, в частности для производственных и животноводческих помещений. В комбинированном теплоаккумуляционном электроотопительном приборе со ступенчатым нагревом теплоаккумулирующего сердечника в последнем на одном из электрических нагревательных элементов установлен термодатчик, позволяющий задавать и контролировать температуру электрических нагревательных элементов, нагревая их по принципу ступенчатого нагрева и не превышая их максимально допустимой температуры, а внутри камеры с теплоаккумулирующим сердечником выполнена двухслойная теплоизоляция с экраном между слоями теплоизоляции, при этом в камере с электроконвектором установлена смесительная камера, позволяющая смешивать потоки холодного и горячего воздуха на выходе из прибора до однородного состояния, причем между нижней стенкой корпуса прибора и полом имеется воздушный зазор.

Изобретение относится к автономному воздушному отоплению, в частности к воздухонагревательным устройствам смесительного типа, может использоваться для подачи нагретого воздуха в производственные и жилые помещения, например в агрегатные и обслуживающие помещения газоперекачивающей станции.

Изобретение относится к фену, содержащему корпус, блок вентилятора и патрубок для доставки текучей среды в корпус. Патрубок содержит вход для текучей среды, расположенный на конце патрубка или вблизи него и удаленный от корпуса.

Изобретение относится к вентиляторному воздухонагревателю, такому как фен. Описано ручное приспособление, содержащее корпус, тракт потока текучей среды, простирающийся через корпус в аксиальном направлении от первого впускного отверстия для текучей среды, через которое поступает первый поток текучей среды в приспособление, до первого выпускного отверстия для текучей среды для выпуска первого потока текучей среды из приспособления, тракт первичного потока текучей среды, который простирается от второго впускного отверстия для текучей среды, через которое первичный поток текучей среды поступает в приспособление, до второго выпускного отверстия для текучей среды, секцию тракта первичного потока текучей среды, простирающуюся через корпус в аксиальном направлении, окружая тракт текучей среды, и нагреватель, расположенный в пределах секции тракта первичного потока текучей среды, для нагревания текучей среды, проходящей по тракту первичного потока текучей среды, в котором нагреватель имеет длину, простирающуюся в аксиальном направлении.

Изобретение относится к вентилятору, в частности к вентиляторному воздухонагревателю, такому как фен. Описан фен, содержащий, по меньшей мере, одно впускное отверстие для текучей среды для впуска текучей среды в фен, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для выпуска текучей среды из фена, по меньшей мере, один тракт потока текучей среды, проходящий через фен, нагреватель и камеру для текучей среды, по меньшей мере частично ограниченную внешней стенкой фена.

Изобретение относится к вентилятору, в частности к вентиляторному воздухонагревателю, такому как фен. Фен содержит корпус, патрубок, тракт потока текучей среды, проходящий через патрубок от первого впускного отверстия, через которое первый поток текучей среды поступает в фен, до первого выпускного отверстия для испускания первого потока текучей среды из фена, тракт первичного потока, проходящий от второго впускного отверстия для текучей среды, через которое первичный поток поступает в фен до второго выпускного отверстия.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах децентрализованного отопления. Технический результат достигается предлагаемой автономной тепловой пушкой, включающей цилиндрический корпус, внутри которого по ходу движения воздуха коаксиально установлены вентилятор с электродвигателем, горелка с инжектором, соединенная с подводящим газопроводом, цилиндрическая камера сгорания, совмещенная с теплообменником, соединенная с инжектором, кольцевую тепловую камеру, очистной насадок, заполненный гранулами металлургической пемзы, изготовленной из металлургических шлаков, при этом поверхность цилиндрической камеры сгорания выполнена с горизонтальными прямоугольными гофрами, образующими горизонтальные прямоугольные гнезда, в которые частично утоплены термоэлектрические звенья, состоящие из прямоугольных вставок, внутри которых помещены ряды, состоящие из расположенных параллельно термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых представляет собой пару параллельных проволочных отрезков, выполненных из разных металлов, спаянных на концах между собой, термоэлектрические звенья попарно соединены между собой перемычкой и электрическим конденсатором, образуя термоэлектрические секции, которые также последовательно соединены между собой через электрические конденсаторы, образуя термоэлектрический блок, соединенный с токовыводами, преобразователем, аккумулятором и электродвигателем вентилятора.

Изобретение относится к электроприборам и предназначено для направленного обогрева помещений и просушки поверхностей с регулировкой угла наклона. Тепловентилятор, несущая конструкция которого включает изготовленные из листовой стали и имеющие цилиндрическую форму кожухи - наружный и внутренний, на наружном кожухе расположены органы управления и индикации, а во внутреннем кожухе размещены электронагревательные элементы и вентилятор.

Изобретение относится к отопительным устройствам, в частности к печам длительного горения для отопления помещений, в том числе в районах с суровым климатом и при использовании топлива низкого качества.
Изобретение относится к области сжигания твердого топлива, имеющего в своем составе углеродосодержащие материалы, и может быть использовано для автономного, экологически чистого и экономичного обогрева жилых и хозяйственных помещений, теплиц и парников, дачных домиков, бытовок, палаток и железнодорожных вагонов, переработки углеродсодержащих отходов.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания сплава электроположительного металла, причем этот электроположительный металл выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка, а также их смесей, и этот сплав электроположительного металла включает в себя по меньшей мере два электроположительных металла, включающее в себя пористую горелку или устройство для распыления сплава электроположительного металла, устройство для подвода сплава электроположительного металла, предпочтительно в виде жидкости, во внутреннюю часть пористой горелки или к устройству для распыления сплава, которое выполнено для того, чтобы подводить к пористой горелке или к устройству для распыления сплава сплав электроположительного металла, предпочтительно в виде жидкости, устройство подвода горючего газа, которое выполнено для того, чтобы подводить горючий газ.

Изобретение может быть использовано при создании источников для выработки электроэнергии. Отделение отходящего газа от твердых и/или жидких продуктов реакции проводят при сжигании в газообразном топливе металла, выбранного из группы, включающей щелочные металлы, щелочноземельные металлы, Al и Zn, а также их смеси.

Изобретение относится к области энергетики. Топочное устройство для сжигания твердого топлива содержит расходный бункер твердого топлива, камеру сгорания с загрузочным окном во фронте, плунжерный питатель-дозатор с поршнем подачи топлива и топливную трубу для верхней загрузки твердого топлива в камеру сгорания, колосниковую решетку с топливоподдерживающей поверхностью, механизм очистки топливоподдерживающей поверхности и приемный бункер для нелетучих продуктов сгорания, расходный бункер связан с камерой сгорания через топливную трубу, внутри которой размещен поршень питателя-дозатора, выполненный с возможностью продольного возвратно-поступательного движения и нахождения в положениях, первое из которых характеризуется открытым входным отверстием топливной трубы, второе положение характеризуется полным перекрытием входного отверстия топливной трубы при нахождении рабочего торца поршня внутри данной трубы, в третьем положении рабочий торец поршня выступает из топливной трубы внутрь камеры сгорания, причем поршень подачи топлива полностью перекрывает при этом проходное сечение топливной трубы и загрузочного окна.

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.

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.

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 области энергомашиностроения. Технический результат направлен на обеспечение максимальной эффективности трансформации тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику.

Изобретение относится к энергетике, а именно к системам отопления и генерации электроэнергии и может быть использовано: в системах воздушного отопления и электроснабжения сельскохозяйственных объектов, жилых домов, складских помещений, бытовок в арктических условиях эксплуатации и как автономное энергетическое средство для тепличных хозяйств. Теплоэлектрогенератор на твердом топливе состоит из воздушного компрессора, горелки топлива, электрического генератора и расширительной машины в виде турбины для привода компрессора. Он снабжен эжектором, выполненным с камерой смешения воздуха и продуктов сгорания топлива, при этом горелка выполнена в пеллетном исполнении с бункером твердого топлива и использована для получения рабочей смеси из воздуха и продуктов сгорания пеллет, которая подается в турбину для обеспечения привода компрессора и электрического генератора. В результате работы теплоэлектрогенератора происходит эффективное использование тепловой энергии отходящих продуктов сгорания пеллет при одновременном получении тепла и электроэнергии. 1 ил.

Наверх