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invention
Fédération de Russie Patent RU2247446
PROCÉDÉ DE FONCTIONNEMENT DE PUISSANCE GÉNÉRATEUR DISPOSITIF A BASE ELECTROCHIMIQUE ET PROCEDE DE MISE EN ŒUVRE
Nom de l'inventeur: Deaf IN (RU); UN Starostin (RU); Cheliabinsk VF (RU)
Le nom du titulaire du brevet: Open Joint Stock Company "Rocket and Space Corporation" Energia "SP Korolev."
Adresse pour la correspondance: 141070, région de Moscou, Korolev, st .. Lénine, 4a, OAO RSC "Energia" nommé d'après SP Reine de la propriété industrielle et de laboratoire Innovation
Date de début du brevet: 08.01.2003
L'invention concerne les alimentations à courant continu, à savoir le système d'alimentation à la prise DC fonctionnant à l'hydrogène et de l'oxygène. Selon l'invention, un procédé d'exploitation des centrales sur la base du générateur électrochimique (ECG) consiste à exécuter les centrales électriques et ses travaux à l'état d'évaporation constante de méthanol liquide et de l'eau en hydrogène et en dioxyde de carbone par des composés chimiques vapeur de méthanol et de vapeur d'eau, suivie d'un composé produit l'hydrogène chimique et de l'oxygène avec un sous forme de chaleur et de vapeur d'eau et du dioxyde de carbone et d'évacuation d'eau dans l'environnement. Lors du fonctionnement de la centrale à l'état thermique liquide vaporisé méthanol réaction chimique stable de l'hydrogène avec l'oxygène dans un composé de la vapeur d'ECH et de l'eau formée à la suite de cette réaction chimique, la réaction est réalisé avec des vapeurs de méthanol pour produire de l'hydrogène. Dispositif pour la réalisation de ce procédé pour faire fonctionner la centrale sur la base du générateur électrochimique comprend un réservoir de stockage relié successivement et de reformage du méthanol à la vapeur, l'unité de séparation de gaz de dioxyde de carbone et de l'artère réinitialisée générateur électrochimique à ossatures réinitialisées la chaleur et des produits de réaction. L'appareil de méthanol introduit circuit de pompage comprenant une série reliée générateur électrochimique reliée par l'intermédiaire d'une pompe à chaleur de la ligne de remise à zéro, l'échangeur de chaleur, un régulateur d'écoulement et fluidifiant vapeur de méthanol; en outre, l'échangeur de chaleur de gaz de l'appareil mis en place, une et boucle de pompage à la vapeur comprenant connectés en série générateur électrochimique relié par une entrée - Hydrogène et remise à zéro de la ligne des produits de réaction, un échangeur de chaleur, un séparateur d'eau pour les produits de la réaction de remise à zéro du squelette, un échangeur de chaleur, un séparateur d'eau à l'eau de débordement de la route un ventilateur, un reformeur à la vapeur et un échangeur de chaleur à gaz et le reformeur à travers l'échangeur de chaleur de gaz d'entrée de vapeur est relié au régulateur d'écoulement de la vapeur de méthanol et le stockage du méthanol réservoir est relié au circuit de pompage entre l'échangeur de chaleur méthanol-fluidifiant et de la pompe. Le résultat technique de l'invention est une réduction significative de la consommation d'énergie pour ses propres besoins, d'accroître l'efficacité, d'améliorer le poids et la taille de fonctionnalités pour simplifier sa structure.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention concerne les alimentations à courant continu, à savoir le système d'alimentation à la prise DC fonctionnant à l' hydrogène et de l' oxygène.
procédé connu des plantes d'exploitation d'énergie (CE) sur la base du générateur électrochimique (ECG), un composé chimique comprenant de l'hydrogène et de l'oxygène pour former de l'eau et de la chaleur qui est évacuée dans l'environnement [1]. IE approprié de réaliser ce procédé comprend ECH, des blocs d'hydrogène et d'oxygène stockage, couplé à l'ECG, un circuit de circulation de l'hydrogène [1]. Drainante est réalisée par une circulation de fluide de refroidissement - électrolyte. Cette solution technique choisie comme l'analogue proposé.
L'inconvénient de ce procédé d'exploitation d'une centrale électrique avec ECG et un dispositif pour sa mise en œuvre est le Pozharovzryvoopasnost augmenté en raison de la présence constante d'une usine d'hydrogène. En outre, des quantités importantes de stockage de l'hydrogène dans un nombre relativement petites centrales implique des difficultés techniques considérables (cylindres ont besoin de haute ou très haute pression, des réservoirs cryogéniques etc ..), Et souvent limitées dans le temps.
Closer est essentiellement un procédé d'exploitation d'une centrale électrique avec un ECG oxygène hydrogène, pris comme un prototype [2] et en utilisant le stockage d'hydrogène chimiquement lié - sous la forme de méthanol. Ce procédé comprend l'évaporation du méthanol liquide et de l'eau, la production d'hydrogène par réaction chimique en phase vapeur obtenu (vaporeformage du méthanol) et du composé chimique ultérieure et l'hydrogène et l'oxygène pour produire de l'électricité, de la chaleur et de l'eau.
Un dispositif pour faire fonctionner la centrale avec ECG, la mise en œuvre de cette méthode, [2] contient l'ECG aux artères de chaleur de décharge de la route fournissant l'oxygène et de l'hydrogène et du tronc unité d'évacuation d'eau de stockage de méthanol, la pompe et un convertisseur de carburant (réformateur), amarré au dépôt d'union ECG hydrogène.
A la différence de l'analogue [1] dans cette solution technique, aucune quantité d'hydrogène est stocké et est utilisé pour installer la pile à combustible (FC) immédiatement après la production, ce qui augmente considérablement l'installation de sécurité incendie et d'explosion (PVB). En outre, le stockage du méthanol, contrairement au stockage de l'hydrogène, et aucune difficulté est pratiquement sans limite de temps.
L'inconvénient du prototype (comme un procédé et un appareil) est faible efficacité associée à un transfert de chaleur inefficace de l'ECG à d'autres unités et de la combustion de l'hydrogène. Comme dans l'analogue [1], dans le prototype [2], le transfert de l'ECG thermique est effectué par le système de régulation de température (STR) avec un liquide de refroidissement. Dans la plupart des cas, un tel support est un liquide spécial avec une large gamme de températures de fonctionnement (par exemple, l'antigel). En outre, il y a un deuxième PP réformateur pour l'hydrogène en raison de postcombustion thermique. Dans tous les cas, le transfert de chaleur à travers les parois des échangeurs de chaleur. L'efficacité de ces systèmes de transfert de chaleur sont faibles (en particulier à de faibles unités de différence de température) et la consommation d'énergie pour la circulation du fluide de chauffage important. En outre, une partie de l'hydrogène est brûlé dans la chambre de postcombustion.
Tout cela augmente la consommation d'énergie pour les besoins propres centrales électriques et réduit son efficacité.
L'objet des solutions techniques proposées fournissent une méthode d'exploitation des centrales électriques avec ECG et dispositif pour sa mise en œuvre, qui sont caractérisés par PVB élevée ont les propriétés suivantes:
- Accroître l'efficacité de performance (COP) conversion de l'énergie chimique en énergie électrique;
- Simplification de la méthode de transfert de chaleur entre les unités ET et PAGE simplifiée;
- L'augmentation de la fiabilité de fonctionnement;
- Réduire le nombre de travailleurs composants CE.
Le problème est résolu en ce que dans le mode de fonctionnement de la centrale sur la base du générateur électrochimique, comprenant l'évaporation du méthanol liquide, la production d'hydrogène par un composé chimique de vapeur de methanol et la vapeur d'eau, puis le composé chimique produit de l'hydrogène avec l'oxygène pour former de la vapeur d'eau et à la chaleur, le méthanol liquide est évaporé dans l'ECG la chaleur de la réaction électrochimique de l'hydrogène et des composés d'oxygène et de vapeur d'eau produite par cette réaction est amené à la réaction avec la vapeur de methanol pour produire de l'hydrogène.
Le dispositif mettant en oeuvre ce procédé de fonctionnement de la centrale sur la base du générateur électrochimique comprend un mélange méthanol réservoir stockage, une pompe pour sa livraison et connecté en série unité de reformage à la vapeur de séparation de gaz squelette réinitialiser le dioxyde de carbone et électrochimique squelette générateur produits décharge de la chaleur et de remise à zéro du squelette réaction, dans lequel le gaz introduit dans ce Echangeur monté entre le reformeur à la vapeur et la séparation de gaz d'alimentation échangeur liquéfacteur et le flux de contrôle de vapeur de méthanol est reliée à l'entrée du dispositif de reformage à la vapeur par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur à gaz, dans lequel le pompage plan de methanol formé, comprenant la pompe connectée en série générateur électrochimique reliée par la conduite de chaleur de secours, régulateur de débit de vapeur de methanol et liquéfacteur échangeur de chaleur; En outre, introduite dans le séchoir de l'appareil avec une conduite d'eau de surverse de l'échangeur thermique, la ligne de remise à zéro connectée aux produits de réaction du générateur électrochimique, tout en l'échangeur d'entrée sécheur avec un ventilateur en communication avec l'entrée du dispositif de reformage à la vapeur.
L'essence de la méthode proposée est que, au fonctionnement de l'état d'équilibre comme un liquide de refroidissement pour refroidir l'ECG, le réactif de travail utilisé PP - méthanol. Il est adapté pour cela, étant donné que l'électrocardiogramme à la pression de fonctionnement (~ 3 atm) méthanol bout à une température légèrement inférieure à la température de fonctionnement du générateur (par opposition à l'eau). Ceci permet au fluide de refroidissement pour faire bouillir ECH (methanol). Dans ce cas, la chaleur spécifique de la vaporisation du méthanol, bien que la moitié de la chaleur d'évaporation de l'eau, suffisamment par rapport aux autres liquides organiques grand.
La vapeur de méthanol résultant dans l'ECG partiellement alimenté à la réaction de reformage à la vapeur, les chauffer en même temps plus chaud de gaz de synthèse sortant du reformeur. Ainsi, la vapeur de méthanol à acquérir la température requise pour la réaction chimique. La vapeur de methanol restant est liquéfié puis envoyé à l'évacuation de la chaleur du tuyau de l'ECG. Ainsi, le méthanol est mis en circulation dans un circuit fermé avec de la vapeur pour la réaction de reformage.
La vapeur d'eau formée dans la réaction d'hydrogène et d'oxygène ECH et sans condensation, entièrement dirigée vers la réaction de reformage à la vapeur. L'excès d'eau est condensée et évacuée dans l'environnement. Ainsi, la circulation de la vapeur d'eau se produit dans un circuit fermé avec de l'eau en excès étant évacuée dans l'environnement.
Le procédé proposé dans ce système est réalisé de la manière suivante: EC. Après le démarrage de la centrale de méthanol liquide amené à l'ECG (4), où elle s'évapore et sa vapeur est dirigée vers la réaction de reformage à la vapeur. Le long du chemin, l'autre paire préchauffé par les produits chauds de cette réaction - mélange d'hydrogène et de dioxyde de carbone (un échangeur de chaleur à gaz).
Ce mélange gazeux (gaz de synthèse) est séparé en composants et du dioxyde de carbone rejetée dans l'environnement. L'hydrogène est amené à une réaction électrochimique avec l'oxygène et la vapeur d'eau ainsi produite et est envoyée à la vaporeformage du méthanol, le chemin de séparation partielle de l'eau de celui-ci. Ainsi, lorsque l'installation il y a deux circuits de circulation - avec du méthanol et de l'eau, avec du méthanol et de l'eau et de circuler dans les circuits avec la mesure de son état d'agrégation (condensation et évaporation).
Pour mettre en oeuvre ce procédé, l'installation est conçue, le schéma synoptique est représenté sur le dessin, lorsque cela est indiqué:
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1 - reformage à la vapeur; entrée ECG (4) reliée à la sortie d'hydrogène pour l'unité de séparation de l'hydrogène gazeux (3), la ligne de remise à zéro des produits de réaction (6) à travers l'échangeur de chaleur-sécheur (12) et le ventilateur (13) est relié à l'entrée du dispositif de reformage à la vapeur (1). reformeur à vapeur connexion à travers l'échangeur de chaleur à gaz (2) et est relié à la sortie du régulateur de débit de vapeur de méthanol (10). La deuxième sortie du régulateur (10) connecté à travers l'échangeur de chaleur condenseur (9) avec une pompe (8). Signe de la pompe reliée au réservoir et le stockage de méthanol (11). |
débit de la pompe (8) couplée à l'entrée de remise à zéro du caloduc (5) et la sortie de la ligne reliée à l'entrée du régulateur de débit de vapeur de méthanol (10), formant ainsi une boucle fermée de pompage à travers le méthanol ECG.
Le dispositif met en oeuvre la méthode de la manière suivante. Au fonctionnement en régime permanent, la pompe (8) pompe le méthanol liquide par la ligne de remise à zéro de chaleur (5) ECG (4) le long du contour, dans lequel, en plus de la pompe (8) et chauffer la ligne de réinitialisation (5) comprennent contrôleur de méthanol d'écoulement de vapeur (10) et teploobmennik- liquéfacteur (9). Circulant dans ce circuit, le méthanol se vaporise dans l'ECG (4), une partie de la vapeur d'eau est ensuite introduit dans un reformeur à vapeur (1) et la vapeur restante est condensé dans un échangeur de liquéfaction (9), puis est pompé par la pompe (8) pour refroidir l'ECG (4). Le pompage du fluide dans le circuit produit à partir du réservoir de stockage de méthanol (11).
Les paires restantes de méthanol à partir de l'ECG (4) à travers la vapeur soupape de méthanol de commande d'écoulement (10) pénètre dans le reformeur à la vapeur (1) est préchauffé dans un échangeur de chaleur à gaz (2) Le mélange gazeux sortant du reformeur à la vapeur (1), alors que le méthanol la température de la vapeur presque atteint le niveau requis pour la réaction. Obtenus dans le reformage à la vapeur (1) un mélange de gaz à travers un échangeur de chaleur à gaz (2) pénètre dans l'unité de séparation de gaz (3), dans lequel un mélange gazeux d'hydrogène est libéré, et le dioxyde de carbone libéré dans l'environnement par la ligne de remise à zéro du dioxyde de carbone (7). Mis en évidence dans l'unité de séparation de gaz (3) est dirigé vers l'ECG d'hydrogène (4) pour la réaction avec l'oxygène. Obtenu à la vapeur d'eau introduite dans le reformeur de vapeur (1) après l'élimination de l'eau dans l'échangeur de chaleur eau-séparateur (12). Stimulus écoulement annulaire de vapeur est un ventilateur (13).
Le mode de fonctionnement de la centrale électrique proposée sur la base du générateur électrochimique et le dispositif met en oeuvre son effet positif sur le fonctionnement à l'état d'équilibre est atteint en raison des facteurs majeurs suivants:
1. Grâce à un procédé plus efficace d'élimination de chaleur à partir de l'ECG - est non seulement la capacité calorifique du fluide de refroidissement, et son évaporation;
2. En raison d'un moyen plus efficace de retour de la chaleur du réactif - la chaleur est transférée avec le liquide de refroidissement lui-même, qui est aussi l'agent;
3. En raison de l'utilisation optimale des produits de réaction dans l'ECG - la vapeur d'eau, qui sont dirigés vers le reformeur sans condensation intermédiaire.
Cela permet dans un état stable à réduire de manière significative la consommation d'énergie pour l'alimentation propres besoins usine, à savoir d'accroître son efficacité, pour améliorer le poids et la taille de fonctionnalités pour simplifier sa structure en réduisant le nombre de composants de travail (comme dans la source d'énergie est utilisée comme liquide de refroidissement PAGE) et rendre l'installation plus fiable. Cette installation ne se détériore pas le PVB.
Ainsi, le problème résolu par la mise en place de la méthode de fonctionnement de la centrale sur la base du générateur électrochimique et le dispositif pour sa mise en oeuvre, dans laquelle:
- L'échange de chaleur entre l'ECG et reformeur ED effectué non seulement par transfert de chaleur au fluide caloporteur, mais aussi en raison de l'évaporation de la dernière (on sait que l'évaporation pour l'élimination de la chaleur est beaucoup plus efficace le transfert de chaleur);
- Réduire le nombre de travail des composants EI obtenus dans ce comme un liquide de refroidissement pour refroidir l'ECG en utilisant l' un des réactifs consommés PP - à savoir, le méthanol ayant un point d'ébullition (à la pression de service dans l'ECG) est légèrement inférieure à la température de fonctionnement de l' ECG (T ECH ~ 90 ° C ; F ~ 3 atm ECG), et donc lors du passage à travers le méthanol ECG s'évapore.
En outre, la vapeur d'eau produite dans la réaction chimique entre l'oxygène et l'ECG hydrogène, et sont utilisés dans la réaction de vaporeformage de méthanol. Cela augmente le rendement de la centrale électrique et sa fiabilité. Simplifie et d'entretien, car il simplifie le circuit.
Les mesures proposées peuvent réduire considérablement la consommation d'énergie pour l'alimentation propres besoins usine, à savoir d'accroître son efficacité, pour améliorer les caractéristiques de poids et de la taille de l'installation, de simplifier sa structure en réduisant le nombre de composants de travail, comme la source d'énergie utilisée, et rendre l'installation plus fiable comme une PAGE de liquide de refroidissement. Cette installation ne se détériore pas le PVB.
LISTE DES LITTÉRATURE USED
1. N.V.Korovin. "générateurs électrochimiques", "énergie", M. 1974 str.106-109.
2. brevet US №6063515 2000 g.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour faire fonctionner une centrale électrique à base d'un générateur électrochimique comprenant une unité d'alimentation et de commencer son fonctionnement à l'état d'équilibre avec un liquide par évaporation du méthanol et de l'eau en hydrogène et en dioxyde de carbone par des composés chimique en phase vapeur de méthanol à la vapeur d'eau, suivie d'un atome d'hydrogène composé chimique produit avec de l'oxygène pour former une vapeur d'eau et de chaleur, et l'évacuation de l'eau et du dioxyde de carbone dans l'environnement, caractérisé en ce que lors du fonctionnement de la centrale au méthanol liquide à l'état stationnaire est évaporé dans un générateur électrochimique, la chaleur de la réaction électrochimique du composé d'hydrogène avec de l'oxygène et de la vapeur d'eau produite par cette réaction est amené à la réaction couples avec du méthanol pour produire de l'hydrogène.
2. Procédé de réalisation d'un dispositif d'exploitation des centrales électriques sur la base du générateur électrochimique comprenant un réservoir de stockage de méthanol, une pompe pour la délivrance et à la vapeur reformage connectées en série, l'unité de séparation des gaz avec du dioxyde de carbone et de l'artère réinitialisée générateur électrochimique avec des produits de réaction de décharge de chaleur et la colonne vertébrale du tronc de remise à zéro, dans lequel qui est entré dans l'échangeur de chaleur à gaz est monté entre le reformeur à la vapeur et la séparation de gaz d'alimentation échangeur liquéfacteur et le flux de contrôle de vapeur de méthanol est reliée à l'entrée du dispositif de reformage à la vapeur par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur à gaz, dans lequel le pompage plan de methanol formé, comprenant la pompe connectée en série générateur électrochimique reliée à travers le tuyau d'évacuation de la chaleur, le flux de contrôle de vapeur de methanol et de l'échangeur de chaleur condenseur; En outre, introduite dans le séchoir de l'appareil avec une conduite d'eau de surverse de l'échangeur thermique, la ligne de remise à zéro reliée au générateur électrochimique des produits de réaction à la sortie de l'échangeur-sécheur thermique avec un ventilateur en communication avec l'entrée du dispositif de reformage à la vapeur.
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Date de publication 13.01.2007gg
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