Спосіб отримання електричної і/або теплової енергії на теплових електростанціях, електроцентралях, котельних і інших енергетичних об’єктах, що виробляють енергію з використанням рідкого вуглеводневого палива

Є ще 5 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб отримання електричної і/або теплової енергії на теплових електростанціях, електроцентралях, котельних і інших енергетичних об'єктах, що виробляють енергію з використанням рідкого вуглеводневого палива, за яким паливо готують для використання на конкретних енергетичних об'єктах, забезпечують характеристики рідкого вуглеводневого палива, відповідні технічним вимогам цих енергетичних об'єктів, транспортують готове рідке вуглеводневе паливо до енергетичних об'єктів, розміщують його в накопичувальних сховищах енергетичних об'єктів, звідки подають рідке вуглеводневе паливо до котлів енергетичних об'єктів для спалювання і перетворення первинної енергії рідкого вуглеводневого палива у вторинну електричну і/або теплову енергію, яку подають споживачам для використання, пилогазоподібні викиди котлів енергетичних об'єктів перед виведенням в атмосферу очищають до норм, передбачених законодавством в сфері екології, який відрізняється тим, що як рідке вуглеводневе паливо використовують паливну емульсію з мазуту (вуглеводневий компонент) та води (вологовмісний компонент) у пропорціях, %:

мазут

від 30 до 70

вода

від 70 до 30,

паливну емульсію готують на устаткуванні, де забезпечують регулювання подачі об'ємів компонентів паливної емульсії і їх якісне перемішування, для спалювання паливної емульсії на енергетичних об'єктах використовують електрокінетичний пальник імпульсно-швидкісний (ЕПІШ), в якому на виході форсунки застосовують розряд стримера з використанням першого багатофункціонального високовольтного високочастотного резонансного генератора (БВВРГ), а параметри вихідного сигналу першого БВВРГ вибирають в діапазоні від 150 до 250 кВ за амплітудою та від 450 до 550 кГц за частотою, для очищення пилогазоподібних викидів котлів енергетичних об'єктів додатково застосовують розряд стримера з використанням другого БВВРГ з вихідним сигналом у вигляді пачок імпульсів з періодом в діапазоні від 1 до 5 с і шпаруватістю від 5 до 10, а параметри імпульсів вибирають в діапазоні від 100 до 200 кВ за амплітудою та від 150 до 1100 кГц за частотою.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як рідкий вуглеводневий компонент паливної емульсії використовують відпрацьовану мастильну оливу.

3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що як вологовмісний компонент паливної емульсії використовують осади забруднених водойм та очисних споруд.

4. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що як вологовмісний компонент паливної емульсії використовують відходи тваринницьких комплексів та птахоферм.

Текст

Реферат: Спосіб отримання електричної і/або теплової енергії на теплових електростанціях, електроцентралях, котельних і інших енергетичних об'єктах, що виробляють енергію з використанням рідкого вуглеводневого палива, за яким паливо готують для використання на конкретних енергетичних об'єктах, забезпечують характеристики рідкого вуглеводневого палива, відповідні технічним вимогам цих енергетичних об'єктів. Транспортують готове рідке вуглеводневе паливо до енергетичних об'єктів, розміщують його в накопичувальних сховищах енергетичних об'єктів, звідки подають рідке вуглеводневе паливо до котлів енергетичних об'єктів для спалювання і перетворення первинної енергії рідкого вуглеводневого палива у вторинну електричну і/або теплову енергію, яку подають споживачам для використання. Пилогазоподібні викиди котлів енергетичних об'єктів перед виведенням в атмосферу очищають до норм, передбачених законодавством в сфері екології. При цьому як рідке вуглеводневе паливо використовують паливну емульсію з мазуту (вуглеводневий компонент) та води (вологовмісний компонент). Паливну емульсію готують на устаткуванні, де забезпечують UA 116409 U (12) UA 116409 U регулювання подачі об'ємів компонентів паливної емульсії і їх якісне перемішування. Для спалювання паливної емульсії на енергетичних об'єктах використовують електрокінетичний пальник імпульсно-швидкісний, в якому на виході форсунки застосовують розряд стримера з використанням першого багатофункціонального високовольтного високочастотного резонансного генератора (БВВРГ). Для очищення пилогазоподібних викидів котлів енергетичних об'єктів додатково застосовують розряд стримера з використанням другого БВВРГ. UA 116409 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до джерел електричної та теплової енергій, які працюють на рідкому вуглеводному паливі, і систем промислового та побутового теплопостачання, до нафтопереробної галузі та·підприємств, що забезпечують утилізацію промислових та побутових відходів. Сьогодні у всьому світі на одному з перших місць стоїть проблема утилізації або знешкодження як побутових відходів (при цьому для будь-яких населених пунктів проблема утилізації та переробки відходів має, в першу чергу, екологічне значення), так і промислових відходів. І те, і інше потребує значних матеріальних та часових затрат. Наприклад, утилізація вуглеводневих відходів нафтопереробних заводів, а це озера місткістю сотні тисяч тон, вимагає їх доставку на спеціалізовані підприємства та відповідну оплату за кожну передану тонну відходів. В той же час отримання теплової, електричної енергії, гарячої води в парових і водогрійних котлах, нагрівання сировини в печах, сушарках і т. ін. потребує застосування палива відповідного типу (твердого, рідкого чи газоподібного), вартість якого на три чверті формує собівартість кінцевого продукту, при цьому спалювання вуглеводневого палива на теплових електростанціях, електроцентралях, котельних і інших енергетичних об'єктах призводить до значних обсягів викидів SOX і ΝΟX сполук, за що підприємствам необхідно або виплачувати значні екологічні штрафи, або застосовувати дороге устаткування для попереднього очищення викидів. Для вирішення цих проблем, враховуючи, що промислові та побутові відходи в значній своїй частині можуть бути відновлюваним вуглеводневим паливом для енергетичних об'єктів, пропонуються різні способи. Відомий спосіб переробки зневоднених осадів очисних споруд в паливні брикети у формі циліндрів [див. патент РФ № 2505587, МПК C10L5/06, C10L5/16, C10L5/44, C10L5/46], за яким вихідні компоненти дозують і перемішують в змішувачі твердих компонентів, підготовлену масу подають у спеціальний роторно-пульсаційний апарат, де суміш під тиском (15÷20) МПа піддають механоактивації, гомогенізації і реструктуризації, далі витримують протягом (2÷3) год., після чого збагачують нафтошламом і подають у формувальний екструдер для формування суміші і подальшого сушіння формованого палива у вигляді брикетів, при (70÷80)°С протягом (30÷50) хв. або при кімнатній температурі (2÷3) доби до вологості (17÷22) %, при цьому формоване паливо містить, мас. %: подрібнені тверді компоненти, що містять 40÷70 рослинні відходи, торф, вугільний пил нафтошлам 5÷6 осади очисних споруд залишок. Позитивом способу є можливість утилізації вуглеводневих відходів, а до недоліків можна віднести невисоку продуктивність способу, неможливість використання отриманого палива на енергетичних об'єктах, пристосованих до рідкого вуглеводневого палива. Відомий спосіб переробки вуглеводневих відходів в рідке дисперсне паливо (див. патент РФ № 2408663, МПК C10L1/32, C02F1/40), за яким вуглеводневі відходи очищують від механічних домішок, роздрібнюють їх на каплі та пропускають через гідрофобний фільтр, що розділяє воду та залишки нафтопродуктів, останні накопичують та подають в блок переробки для їх гомогенізації і подальшого відведення як вихідного продукту. Позитивом способу є можливість утилізації вуглеводневих відходів, а до недоліків можна віднести невисоку продуктивність способу, необхідність періодичного очищення або заміни гідрофобного фільтра, низьку якість отриманого нафтопродукту. Відомий також спосіб отримання рідкого біопалива (див. патент РФ № 2385900, МПК С11С3/04), що включає підготовку сировини, нагрівання підготовленої сировини при температурі (55-60)°С та обробку підготовленої сировини у реакційному котлі шляхом одночасної реакції етерифікації і трансетерифікації при змішуванні сировини зі спиртом і додаванням гетерогенного кислотного каталізатора, при цьому процес ведуть при температурі (120-150)°С протягом (60-120) хв. при турбулентному перемішуванні і атмосферному тиску, за 15 хв. до закінчення процесу додають гліцерин 5 %, зупиняють процес і витягають гетерогенний каталізатор, поміщають отриманий субстрат у відстійний бак на 6 год., поділяють біопаливо і гліцерин у відстійному баку шляхом зливу біопалива, відганяють надлишок спирту, очищають біопаливо силікатом магнію протягом 30 хв., витягують силікат магнію і його відновлюють, причому використовують сировину з вмістом вільних жирних кислот (10-100) % та/або рослинну сировину олійних культур. 1 UA 116409 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Позитивом способу є можливість переробки вуглеводневих відходів, а до недоліків можна віднести невисоку продуктивність та високу технологічну складність способу. Загальний недолік наведених і подібних до них аналогів полягає в намаганні забезпечити кінцеві параметри отриманого палива, ідентичні параметрам продукції нафтопереробних заводів, що і призводить до низької економічності аналогів. Відомі також способи переробки та утилізації осадів очисних споруд на основі процесу безперервного піролізу [див. патент України № 41411 МПК F23G5/027, патент РФ № 2168676, МПК F23G5|027, F23G7/00, презентація продукції фірми GK Energy, http://ziif.in.ua/images/presentation-energoforum-2014/…], за якими початковою сировиною з вологістю до 80 % заповнюють завантажувальний бункер, з якого її подають у подрібнювач, де забезпечують очищення, подрібнення та сепарацію подрібненої сировини, підготовлену сировину висушують до вологості не більше 13 % з нейтралізацією запахів, висушену сировину подають у термореактор піролізної установки, де без доступу кисню проходить перетворення сировини в деревне вугілля з виділенням піролізного газу, деревне вугілля відводять до реактору активації вугілля, після чого забезпечують пакування активованого деревного вугілля, як одного з продуктів переробки осадів очисних споруд, а піролізний газ направляють до конденсатора, де він в більшій своїй частині зріджується, меншу незріджену частину його використовують за допомогою газогенератора для енергозабезпечення технологічного процесу піролізу, зріджену частину очищують, а очищене рідке піропаливо, як другий продукт переробки осадів очисних споруд, направляють до сховища рідкого палива. Позитивом способу є можливість утилізації вуглеводневих відходів, високу якість рідкого піропалива і достатньо прийнятний об'єм твердого палива, а до недоліків можна віднести високу технологічну складність способу, що призводить до значних матеріальних затрат, необхідність застосування матеріалів в термореакторі піролізної установки, здатних витримувати високу температуру, невисокий процент (приблизно 25 %) виходу рідкого піропалива. Відомі способи очищення газових середовищ [див. патент РФ № 2343964, МПК B01D53/32, В03С3/00, патент РФ № 2142852, МПК В03С3/00], за якими забруднений газовий потік пропускають через електричне поле, створене в міжелектродному просторі джерелом високовольтної електричної енергії, з'єднаному з електродами, на одному з яких осаджуються забруднюючі частки. Позитивом таких способів є зменшення забруднення газовими викидами оточуючого середовища, а до недоліків можна віднести низьку технологічність способів, пов'язану з необхідністю періодичного очищення осаджувальних електродів, значні матеріальні затрати в зв'язку з великою енергозатратністю способів. Відомий також спосіб очищення води і газу від домішок [див. патент України № 50662 МПК B01D53/32, C02F1/46], найбільш близький до пропонованої корисної моделі, що включає обробку газу, пропущеного через воду, яка заповнює простір між електродами, стримерним розрядом між цими електродами, крім того, в воду додатково встановлюють електроди, на які 2 подають постійну напругу, що забезпечує щільність струму не менше 0,25 мА/см . Позитивом такого способу очищення води і газу від домішок є зменшення забруднення як газу, пропущеного через воду, так і води, а до недоліків можна віднести його низьку технологічність, пов'язану з необхідністю періодичного очищення осаджувальних електродів, високу енергозатратність, а також неможливість прямого застосування на енергетичних об'єктах. В основу створення корисної моделі поставлена комплексна задача створення біопалива під час утилізації промислових та побутових відходів, забезпечення перетворення на енергетичних об'єктах створеного біопалива в електричну і/або теплову енергію шляхом ефективного спалювання, забезпечення якісного очищення побічних продуктів спалювання перед їх викидом в атмосферу. Зазначена задача вирішується тим, що в способі отримання електричної і/або теплової енергії на теплових електростанціях, електроцентралях, котельних і інших енергетичних об'єктах, що виробляють енергію з використанням рідкого вуглеводневого палива, за яким паливо готують для використання на конкретних енергетичних об'єктах, забезпечують характеристики рідкого вуглеводневого палива, відповідні технічним вимогам цих енергетичних об'єктів, транспортують готове рідке вуглеводневе паливо до енергетичних об'єктів, розміщують його в накопичувальних сховищах енергетичних об'єктів, звідки подають рідке вуглеводневе паливо до котлів енергетичних об'єктів для спалювання і перетворення первинної енергії рідкого вуглеводневого палива у вторинну електричну і/або теплову енергію, яку подають споживачам для використання, пилогазоподібні викиди котлів енергетичних об'єктів перед 2 UA 116409 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 виведенням в атмосферу очищають до норм, передбачених законодавством в сфері екології, згідно з корисною моделлю, як рідке вуглеводневе паливо використовують паливну емульсію з мазуту (вуглеводневий компонент) та води (вологовмісний компонент) у пропорціях, %: мазут від 30 до 70 вода від 70 до 30, водомазутну паливну емульсію готують на устаткуванні, де забезпечують регулювання подачі об'ємів компонентів паливної емульсії і їх якісне перемішування, для спалювання паливної емульсії на енергетичних об'єктах використовують електрокінетичний пальник імпульсно-швидкісний (ЕПІШ), в якому на виході форсунки застосовують розряд стримера з використанням першого багатофункціонального високовольтного високочастотного резонансного генератора (БВВРГ), а параметри вихідного сигналу першого БВВРГ вибирають в діапазоні від 150 до 250 кВ за амплітудою та від 450 до 550 кГц за частотою, для очищення пилогазоподібних викидів котлів енергетичних об'єктів додатково застосовують розряд стримера з використанням другого БВВРГ з вихідним сигналом у вигляді пачок імпульсів з періодом в діапазоні від 1 до 5 с і шпаруватістю від 5 до 10, а параметри імпульсів вибирають в діапазоні від 100 до 200 кВ за амплітудою та від 150 до 1100 кГц за частотою, крім того, як рідкий вуглеводневий компонент паливної емульсії використовують відпрацьовану мастильну оливу, а як вологовмісний компонент паливної емульсії використовують осади забруднених водойм та очисних споруд або відходи тваринницьких комплексів та птахоферм. До відмінних від аналогів ознак запропонованого способу отримання електричної і/або теплової енергії на теплових електростанціях, електроцентралях, котельних і інших енергетичних об'єктах, що виробляють енергію з використанням рідкого вуглеводневого палива належать: - застосування як рідкого вуглеводневого палива паливної емульсії з мазуту (вуглеводневий компонент) та води (вологомісткий компонент) у пропорціях, %: мазут від 30 до 70 вода від 70 до 30; - підготовка паливної емульсії на устаткуванні, що забезпечує регулювання подачі об'ємів компонентів паливної емульсії і їх якісне перемішування; - вибір для спалювання паливної емульсії на енергетичних об'єктах електрокінетичного пальника імпульсно-швидкісного (ЕПІШ), в якому на виході форсунки застосовують розряд стримера з використанням першого багатофункціонального високовольтного високочастотного резонансного генератора (БВВРГ); - застосування вихідного сигналу першого БВВРГ з параметрами в діапазоні від 150 до 250 кВ за амплітудою та від 450 до 550 кГц за частотою; - застосування для очищення пилогазоподібних викидів котлів енергетичних об'єктів розряду стримера з використанням другого БВВРГ; - застосування вихідного сигналу другого БВВРГ' у вигляді пачок імпульсів з періодом в діапазоні від 1 до 5 с і шпаруватістю від 5 до 10, з параметрами імпульсів в діапазоні від 100 до 200 кВ за амплітудою та від 150 до 1100 кГц за частотою; - застосування як рідкого вуглеводневого компонента паливної емульсії відпрацьованої мастильної оливи; - застосування як вологовмісного компонента паливної емульсії осадів забруднених водойм та очисних споруд; - застосування як вологовмісного компонента паливної емульсії відходів тваринницьких комплексів та птахоферм. Корисна модель пояснюється кресленнями: на фіг. 1 зображено спрощений варіант побудови комплексу для виготовлення паливної емульсії та отримання електричної і теплової енергії з очищенням пилогазоподібних викидів в навколишнє середовище; на фіг. 2 зображено процес горіння палива без розряду стримера (фіг. 2, а) та з наявністю розряду стримера (фіг. 2, б); на фіг. 3 зображений розряд стримера без вприскування рідкого вуглеводневого палива в реактор; на фіг. 4 зображений процес горіння рідкого вуглеводневого палива в реакторі при наявності розряду стримера; на фіг. 5 представлений ряд кадрів відеозйомки процесу очищення димових викидів за допомогою розряду стримера; на фіг. 6 наведена порівняльна таблиця економічності застосування різних видів палива. 3 UA 116409 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Комплекс для виготовлення паливної емульсії та отримання електричної і теплової енергії з очищенням викидів в навколишнє середовище, варіант побудови якого наведено на фіг. 1, містить: - блоки підготовки вологовмісного та вуглеводневого компонентів паливної емульсії (нумерація складових частин блока підготовки вологовмісного компонента паливної емульсії з нижнім індексом "В", нумерація складових частин блока підготовки вуглеводневого компонента паливної емульсії з нижнім індексом "М"), кожний з яких містить ємність 1 (1В та 1М відповідно) з датчиком 2 рівня рідини (2В та 2М відповідно) та нагрівач 3 (3в та 3м відповідно). Збільшення температури рідини в ємності 1 відбувається в той час, коли до нагрівача 3 за допомогою комутатора 4 (4В та 4М відповідно) подають трифазну напругу промислової мережі змінного струму. Підготовлені вологовмісний та вуглеводневий компоненти паливної емульсії кожен через свій вихідний трубопровід 5 (5в та 5М відповідно) з датчиком 6 температури (6В та 6М відповідно) і датчиком 7 витрат (7В та 7М відповідно) за допомогою запірного вентиля 8 (8В та 8М відповідно) та насоса 9 (9В та 9М відповідно) можуть бути направлені до наступних складових частин комплексу; - блок змішування, який складається із змішувальної ємності 10 з датчиком 11 рівня та змішувальним агрегатом 12, що приводиться в дію за допомогою комутатора 13, який подає на змішувальний агрегат 12 трифазну напругу промислової мережі змінного струму. Після закінчення відрізку часу, необхідного для якісного приготування паливної емульсії, готова паливна емульсія може через вихідний трубопровід 14 з датчиком 15 вмісту води і датчиком 16 витрат за допомогою запірного вентиля 17 та насоса 18 надходити до наступних складових частин комплексу; - резервуар для зберігання паливної емульсії, що складається з накопичувальної ємності 19 з датчиком 20 рівня, де паливна емульсія зберігається і може бути доступна для використання на енергетичних об'єктах через вихідний трубопровід 21 з датчиком 22 витрат при відкритому запірному вентилі 23 (точка А на фіг. 1). Управління режимами роботи блоків підготовки вологовмісного та вуглеводневого компонентів паливної емульсії, блока змішування і резервуара для зберігання паливної емульсії відбувається за допомогою блока 24 управління підготовкою біопалива, до якого через шину обміну даними надходять сигнали усіх задіяних датчиків, на основі чого блок 24 управління підготовкою біопалива виробляє сигнали для управління комутаторами 4 В, 4М, 13, запірними вентилями 8В, 8М, 17, 23, насосами 9В, 9М, 18 (сигнали управління насосами на фіг. 1 не показані). Доставка готової паливної емульсії до енергетичних об'єктів може відбуватися за допомогою різних видів транспорту: залізничного, автомобільного, трубопровідного. Для прикладу на фіг. 1 використано трубопровід 25, яким за допомогою нагнітального насоса 26 паливна емульсія надходить до камери 28 згоряння енергогенеруючих пристроїв через форсунку 29, що забезпечує розпилення паливної емульсії в об'ємі камери 28 згоряння. Особливістю процесу згоряння підготовленої паливної емульсії є застосування ЕПІШ 30 (електрокінетичного пальника імпульсно-швидкісного) з використанням розряду стримера, створеного за допомогою першого БВВРГ 31 (багатофункціонального високовольтного високочастотного резонансного генератора). При цьому теплова енергія 32 направляється до енергогенеруючих пристроїв, а пилогазоподібні викиди 33 з камери 28 згоряння надходять до блока 34 електрокінетичного очищення, де за допомогою електрода 35 з використанням розряду стримера, створеного за допомогою другого БВВРГ 36, забезпечується практично повне знешкодження пилогазоподібних викидів 33. Для більш гнучкого використання електрокінетичних пристроїв (ЕПІШ 30 і блока 34 електрокінетичного очищення) можливе використання спеціалізованого блока 37 управління процесом горіння та очищення, вихідні сигнали якого слугують для зміни режимів роботи БВВРГ 31 і БВВРГ 36. Невеликий залишок пилогазоподібних викидів 33 з виходу блока 34 електрокінетичного очищення доочищають за допомогою традиційного очищувача 38 від домішок і виводять в атмосферу через висотну трубу 39, на виході якої залишок 40 пилогазоподібних викидів з величезним запасом задовольняє екологічні норми для оточуючого довкілля. Спосіб отримання електричної і/або теплової енергії на теплових електростанціях, електроцентралях, котельних і інших енергетичних об'єктах, що виробляють енергію з використанням рідкого вуглеводневого палива полягає в комплексному вирішенні кількох важливих проблем. У зв'язку із зростаючими об'ємами споживання нафтопродуктів і відповідно їх відходів, зокрема, мастильних олив, набуває все більшої гостроти проблема їх утилізації. Враховуючи, що ці відходи складують у вигляді відкритих озер, внаслідок потрапляння туди дощових опадів, 4 UA 116409 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ґрунтових вод та стоків, вони містять велику кількість води, що перешкоджає їх безпосередньому спалюванні в камерах згоряння енергетичних об'єктів. В той же час, відпрацьовані мастильні оливи за калорійністю, принаймні, не поступаються таким видам палива, як газ, вугілля, мазут і навіть дизельне паливо. Відходи нафтопродуктів як вуглеводневий компонент різних паливних сумішей використовуються вже тривалий час, але при цьому у більшості випадків застосовується енергозатратна операція висушування паливних сумішей для використання їх в наявних печах, котлах чи камерах згоряння. Але (при дотриманні певних умов) емульсія мастильних олив з водою може грати роль якісного альтернативного палива. При цьому спалювання водопаливних емульсій одночасно вирішує три проблеми - утилізації відходів, отримання дешевого і повноцінного палива та забезпечення екологічних нормативів. При спалюванні обводнених вуглеводневих палив, наприклад; водопаливних емульсій, завжди присутня пара води. Відомий екологічний ефект, що вода знижує виділення оксидів азоту та інших шкідливих продуктів згорання. У присутності води підвищується також повнота згоряння палива. Швидкість і повнота горіння будь-якого палива пропорційно залежить від величини його 3 реакційної поверхні, наприклад, зразок вугілля розміром 1 см (масою приблизно 1,7 г) буде горіти десятки хвилин. Якщо ж його розмолоти в порошок з розміром частинок 10 мкм, то його 2 2 реакційна поверхня стане рівною 3000 см , що порівняно з 6 см для вихідного зразка; зросте в п'ятсот разів. При факельному спалюванні ця кількість вугільного пилу згоряє за частки секунди. Для збільшення реакційної поверхні водопаливних емульсій пропонується на виході форсунки застосувати ЕПІШ (електрокінетичний пальник імпульсно-швидкісний) з використанням розряду стримера, виробленого за допомогою БВВРГ (багатофункціонального високовольтного високочастотного резонансного генератора). На фіг. 1 це відповідно форсунка 28, ЕПІШ 30 і БВВРГ 31. Внаслідок впливу розряду стримера на резонансних характеристиках полум'я миттєво дробить крапельки палива на найдрібніші частинки, внаслідок чого реакційна поверхня палива багаторазово, приблизно в 200 разів, збільшується, а сама реакція горіння прискорюється до 5 разів. Крім цього, молекули води при зіткненні з молекулами вуглецю частково дисоціюють на кисень і водень, а кисень повітря на озон і активний кисень, при цьому атом водню, що утворився при дисоціації, швидко дифундує в область з надлишком озону, внаслідок чого температура горіння збільшується, і паливо згоряє практично повністю. Це підтверджується зображеннями на фіг. 2, на фіг. 2,а показано полум'я звичайного горіння палива, а на фіг. 2,б в - полум'я під впливом розряду стримера. Конструктивно ЕПІШ 30 може бути виконаний у різний спосіб, наприклад, у вигляді реактора з кварцової труби з центральним електродом спеціальної форми, яка сприяє стабільному утриманню розряду стримера. На центральний електрод реактора надходять високовольтні імпульси від БВВРГ 31, параметри яких, залежно від розмірів реактора та форми центрального електрода, можуть бути в діапазоні від 150 кВ до 250 кВ за амплітудою та від 450 кГц до 550 кГц за частотою. На фіг. 3 показано ЕПІШ без наявності палива зі стабільним утриманням розряду стримера на всю довжину реактора (у даному випадку 300 мм), а на фіг. 4 ЕПІШ в присутності струменя водопаливної емульсії з довжиною факела до 800 мм (на деяких типах реакторів довжина факела досягала 1200 мм). Застосування ЕПІШ дозволяє мати вміст вологовмісного компонента паливної емульсії в діапазоні від 30 % до 70 %, при цьому вміст вуглеводневого компонента паливної емульсії решта, застосовувати як вологовмісний компонент паливної емульсії не тільки воду, а навіть осади забруднених водойм та очисних споруд, рідкі відходи тваринницьких комплексів та птахоферм, а як вуглеводневий компонент паливної емульсії не тільки мазут, а і відпрацьовану мастильну оливу. Підготовлена відповідним чином паливна емульсія в різних комбінаціях наповнення вологовмісного та вуглеводневого компонентів за допомогою застосування ЕПІШ згоряє практично повністю. При цьому значно скорочується споживання повітря в камері 28 згоряння, оскільки збільшилась швидкість згоряння внаслідок процесів дисоціації і появи озону та активного кисню, а також атомів водню. Крім цього, знижується вміст SOX, ΝΟX і ванадієвих сполук в димових газах пропорційно процентному вмісту вологовмісного компонента паливної емульсії, що призводить до суттєвого зменшення зносу конвективних поверхонь. 5 UA 116409 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Отже, залишилась одна проблема - ліквідація пилогазоподібних викидів 33, які в меншій кількості, але все-таки наявні на виході камери 28 згоряння, враховуючи можливі джерела постачання вологовмісного компонента паливної емульсії. Пропонується застосування блока електрокінетичного очищення, в реакторі якого за допомогою центрального електрода з використанням розряду стримера, виробленого за допомогою БВВРГ, забезпечується практично повне знешкодження пилогазоподібних викидів з виходу камери 28 згоряння (на фіг. 1 блок 34 електрокінетичного очищення, електрод 35, другий БВВРГ 36). В результаті утворення стримера в повітряно-димовому середовищі відбувається інтенсифікація процесу окислення і допалювання пилогазоподібних викидів шляхом прискорення до окислення незгорілих залишків органічного походження з утворенням озону та кисню. У зв'язку з високою окислювальною здатністю озону та кисню, їх хімічній активності, при розриві складних радикалів і вуглеводнів відбувається ефективна дезактивація, знешкодження пилогазоподібних викидів. Активізований окислювач інтенсивно перемішаний з очищуваними газами, забезпечує істотне прискорення процесів горіння і доокислення багатьох токсичних компонентів, що входять до складу пилогазоподібних викидів. Фіг. 5 ілюструє пропонований спосіб знешкодження пилогазоподібних викидів. На ній представлені фрагменти швидкісної відеозйомки процесу просвітлення попередньо задимленого об'єму реактора. Проміжок часу між сусідніми фрагментами близько 10 мс. На фіг. 5, а відображено початок формування високовольтних імпульсів БВВРГ, зображення на фіг. 5, г відповідає моменту повного просвітлення об'єму реактора, тобто процес знешкодження пилогазоподібних викидів тривав приблизно 30 мс. Враховуючи невеликі швидкості пересування пилогазоподібних викидів, пропонується в БВВРГ, що обслуговує блок електрокінетичного очищення (БВВРГ 36 та блок 34 електрокінетичного очищення на фіг. 1), виробляти вихідний сигнал у вигляді пачок імпульсів з періодом в діапазоні від 1 до 5 с і шпаруватістю від 5 до 10, та вибирати параметри імпульсів в діапазоні від 100 до 200 кВ за амплітудою та від 150 до 1100 кГц за частотою, що залежить від процентного співвідношення вологовмісного і вуглеводневого компонентів паливної емульсії, потужності енергогенеруючих пристроїв, площі поперечного перерізу димоходів, висоти димової труби енергетичного об'єкта тощо. В перспективі пропонований метод знешкодження пилогазоподібних викидів дозволяє організувати роботу теплового агрегату без викиду продуктів згоряння в атмосферу. Застосування перед виводом димових викидів в атмосферу традиційних очищувачів газів від домішок, наприклад, широковідомого мокрого скрубера тощо, дозволить звести рівень пилогазоподібних викидів в атмосферу до надзвичайно малих величин, що на порядки менші від значень екологічних норм. На останок проведемо оцінку ефективності пропонованого способу. Для цього розглянемо гіпотетичний енергетичний об'єкт потужністю 2 МВт. В порівняльній таблиці на фіг. 6 розглянуті два види традиційного, палива - природний газ та мазут, а також альтернативне паливо - водоналивна емульсія з вмістом вологовмісного компонента 70 % (ВПЕ 70 % води). Ціни на паливо взяті з відкритих джерел станом на червень 2015 року, ціна на альтернативне паливо розрахункова на основі даних з відкритих джерел. З даних таблиці на фіг. 6 видно, що вартість альтернативного палива приблизно в 20 разів менша від вартості мазуту і приблизно в 30 разів менша вартості природного газу при однакових об'ємах виробленої енергії. Якщо зважити, що у собівартості одиниці виробленої енергії (70-80) % припадає саме на вартість палива, то перевага альтернативного палива у порівнянні з традиційними видами палива більш ніж очевидна. Якщо до цього додати скорочення використання повітря, зменшення у пилогазоподібних викидах вмісту SOX, NOX і ванадієвих сполук, а також СО2, поліпшення екології внаслідок утилізації промислових та побутових відходів, то пропонований спосіб отримання електричної і/або теплової енергії на теплових електростанціях, електроцентралях, котельних і інших енергетичних об'єктах, що виробляють енергію з використанням рідкого вуглеводневого палива, є дуже привабливим з науково-технологічної і комерційної точок зору. Кожна складова частина комплексу, що може реалізувати пропонований спосіб отримання електричної і/або теплової енергії на теплових електростанціях, електроцентралях, котельних і інших енергетичних об'єктах, що виробляють енергію з використанням рідкого вуглеводневого палива, відома в техніці або може бути реалізована на основі відомих технологічних процесів. Отже, запропонована корисна модель дозволяє вирішити комплексну задачу створення біопалива під час утилізації промислових та побутових відходів, забезпечення перетворення на 6 UA 116409 U енергетичних об'єктах створеного біопалива в електричну і/або теплову енергію шляхом ефективного спалювання, забезпечення якісного очищення побічних продуктів спалювання перед їх викидом в атмосферу. 5 10 15 20 25 30 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб отримання електричної і/або теплової енергії на теплових електростанціях, електроцентралях, котельних і інших енергетичних об'єктах, що виробляють енергію з використанням рідкого вуглеводневого палива, за яким паливо готують для використання на конкретних енергетичних об'єктах, забезпечують характеристики рідкого вуглеводневого палива, відповідні технічним вимогам цих енергетичних об'єктів, транспортують готове рідке вуглеводневе паливо до енергетичних об'єктів, розміщують його в накопичувальних сховищах енергетичних об'єктів, звідки подають рідке вуглеводневе паливо до котлів енергетичних об'єктів для спалювання і перетворення первинної енергії рідкого вуглеводневого палива у вторинну електричну і/або теплову енергію, яку подають споживачам для використання, пилогазоподібні викиди котлів енергетичних об'єктів перед виведенням в атмосферу очищають до норм, передбачених законодавством в сфері екології, який відрізняється тим, що як рідке вуглеводневе паливо використовують паливну емульсію з мазуту (вуглеводневий компонент) та води (вологовмісний компонент) у пропорціях, %: мазут від 30 до 70 вода від 70 до 30, паливну емульсію готують на устаткуванні, де забезпечують регулювання подачі об'ємів компонентів паливної емульсії і їх якісне перемішування, для спалювання паливної емульсії на енергетичних об'єктах використовують електрокінетичний пальник імпульсно-швидкісний (ЕПІШ), в якому на виході форсунки застосовують розряд стримера з використанням першого багатофункціонального високовольтного високочастотного резонансного генератора (БВВРГ), а параметри вихідного сигналу першого БВВРГ вибирають в діапазоні від 150 до 250 кВ за амплітудою та від 450 до 550 кГц за частотою, для очищення пилогазоподібних викидів котлів енергетичних об'єктів додатково застосовують розряд стримера з використанням другого БВВРГ з вихідним сигналом у вигляді пачок імпульсів з періодом в діапазоні від 1 до 5 с і шпаруватістю від 5 до 10, а параметри імпульсів вибирають в діапазоні від 100 до 200 кВ за амплітудою та від 150 до 1100 кГц за частотою. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як рідкий вуглеводневий компонент паливної емульсії використовують відпрацьовану мастильну оливу. 3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що як вологовмісний компонент паливної емульсії використовують осади забруднених водойм та очисних споруд. 4. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що як вологовмісний компонент паливної емульсії використовують відходи тваринницьких комплексів та птахоферм. 7 UA 116409 U 8 UA 116409 U 9 UA 116409 U 10 UA 116409 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: C02F 103/00, C10G 3/00, C10L 1/32, C02F 11/00, C08J 11/00, F23D 11/16, F23N 5/00, F24D 3/08

Мітки: палива, використанням, інших, електроцентралях, енергетичних, вуглеводневого, теплової, рідкого, спосіб, електростанціях, виробляють, енергії, електричної, об'єктах, котельних, отримання, енергію, теплових

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/13-116409-sposib-otrimannya-elektrichno-i-abo-teplovo-energi-na-teplovikh-elektrostanciyakh-elektrocentralyakh-kotelnikh-i-inshikh-energetichnikh-obehktakh-shho-viroblyayut-energiyu-z-vikori.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб отримання електричної і/або теплової енергії на теплових електростанціях, електроцентралях, котельних і інших енергетичних об’єктах, що виробляють енергію з використанням рідкого вуглеводневого палива</a>

Подібні патенти