Результат интеллектуальной деятельности: ЭНЕРГОУСТАНОВКА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области энергетики, а именно к парогазовым энергоустановкам.

В настоящее время важными проблемами в создании и эксплуатации энергетических установок являются проблемы повышения их КПД и улучшения условий экологичности, особенно при эксплуатации в специфических условиях ограниченного и/или замкнутого пространства.

Известна парогазовая установка (см. патент РФ №2142565, МПК F01K 23/10 по заявке №96108097 от 18.04.1996 г.), включающая газотурбинную установку с электрогенератором и источником пара.

Известна паровая энергетическая установка, содержащая паровую машину выходной вал, который связан с электрической машиной, систему управления (см. патент РФ №2144984, МПК F01C 1/16 по заявке №97122296/06 от 30.12.1997 г. - прототип).

Недостатком известных устройств является низкий КПД и недостаточная экологичность установок, что не позволяет использовать их в ограниченных и/или замкнутых пространствах.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение КПД установки и улучшение экологичности ее эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что в известной паровой энергетической установке, содержащей паровую машину, кинематически связанную с электрогенератором, систему управления, согласно изобретению паровая машина выполнена в виде высокотемпературного парогазогенератора, например кислородо-водородного, на выходе которого установлен турбонасосный агрегат, выходной вал которого кинематически связан с водяным и масляным насосами, причем вход водяного насоса соединен с выходом теплообменника, установленного на выходе турбины турбонасосного агрегата, а выход водяного насоса подстыкован к тракту охлаждения парогазогенератора, при этом масляный насос включен в систему смазки энергоустановки.

Вторым вариантом достижения поставленной цели может быть вариант, в котором масляная система смазки заменена водяной.

В таком случае масляный насос отсутствует, вход водяного насоса соединен с выходом теплообменника, установленного на выходе турбины, а выход водяного насоса подстыкован к тракту охлаждения энергоустановки, в т.ч. и парогазогенератора.

Указанная совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что появляется возможность использовать энергетическую установку в ограниченном и/или закрытом пространстве, т.к. в результате горения водорода в кислороде получается только вода - экологически абсолютно чистый продукт.

Кроме того, использование теплообменника возвращает существенную часть энергии пара, повышая тем самым КПД установки в целом.

Принципиальная схема установки показана на чертежах: фиг.1 - (первый вариант) и фиг.2 - (второй вариант), где:

1 - парогазогенератор;

2 - турбонасосный агрегат;

3 - турбина;

4 - водяной насос;

5 - электрогенератор;

6 - масляный насос;

7 - теплообменник;

8 - трубопроводы системы смазки;

9 - вентиль.

Энергоустановка (первый вариант, фиг.1) включает в себя высокотемпературный кислородо-водородный парогазогенератор 1, на выходе которого установлен турбонасосный агрегат 2, включающий турбину 3 и блок водяного насоса 4. Валы турбины 3, водяного насоса 4, электрогенератора 5 и масляного насоса 6 кинематически связаны между собой. Вход водяного насоса 4 соединен с выходом теплообменника 7, установленного на выходе турбины 3. Выход водяного насоса 4 подстыкован к тракту охлаждения парогазогенератора 1, а масляный насос 6 включен в систему смазки энергоустановки посредством трубопроводов 8.

Работа установки начинается с подачи компонентов топлива (кислорода и водорода) в парогазогенератор 1, где они сгорают с образованием высокотемпературного (~900°) водяного пара.

Обладая высокой энергетикой, высокотемпературный пар приводит в действие турбину 3 турбонасосного агрегата 2 и кинематически связанные с ней водяной насос 4 и электрогенератор 5. Отработанный пар поступает в теплообменник 7 и далее (после конденсации в жидкую фазу) на вход водяного насоса 4, а с его выхода - на тракт охлаждения парогазогенератора 1. Цикл, таким образом, повторяется. Поскольку масляный насос 6 кинематически связан с валом турбины 3, то он также начинает вращаться, создавая необходимую циркуляцию масла в системе смазки энергоустановки. Вращающийся электрогенератор 5 вырабатывает электроэнергию. При необходимости получения горячей воды это легко достигается ее отбором посредством вентиля 9.

Второй вариант электроустановки (фиг.2) отличается отсутствием масляного насоса, т.к. электрогенератор имеет водяную систему смазки. Трубопроводы системы смазки 8 соединены с входом и выходом водяного насоса 4.

Работа электроустановки варианта 2 аналогична варианту 1, с той лишь разницей, что при вращении водяного насоса 4 вода под давлением поступает в систему смазки, чем и обеспечивается смазка установки.

Таким образом, предлагаемая энергоустановка обеспечивает выработку электроэнергии (а при необходимости и горячей воды) практически без выброса экологически вредных веществ при повышенном коэффициенте полезного действия.