Proponowana metoda opiera się na:
- Wiązanie elektronowe między atomami wodoru i tlenu słabnie wraz ze wzrostem temperatury wody. Potwierdza to praktyka spalania suchego węgla. Przed spaleniem suchego węgla wylewa się go wodą. Mokry węgiel daje więcej ciepła, spala się lepiej. Wynika to z faktu, że przy wysokiej temperaturze spalania węgla woda rozkłada się na wodór i tlen. Wodór spala węgiel i dostarcza dodatkowych kalorii, a tlen zwiększa ilość tlenu w powietrzu w palenisku, co przyczynia się do lepszego i całkowitego spalania węgla.
- Temperatura zapłonu wodoru wynosi od 580 do 590 stopni Celsjusza, rozkład wody musi być poniżej progu zapłonu wodoru.
- Wiązanie elektronowe między atomami wodoru i tlenu w temperaturze 550 stopni Celsjusza jest nadal wystarczające do utworzenia cząsteczek wody, ale orbity elektronów są już zniekształcone, wiązanie z atomami wodoru i tlenu jest osłabione. Aby elektrony opuściły swoje orbity, a wiązanie atomowe między nimi rozpadło się, elektrony muszą dodać więcej energii, ale nie ciepła, ale energii pola elektrycznego wysokiego napięcia. Następnie energia potencjalna pola elektrycznego jest zamieniana na energię kinetyczną elektronu. Prędkość elektronów w polu elektrycznym prądu stałego wzrasta proporcjonalnie do pierwiastka kwadratowego napięcia przyłożonego do elektrod.
- Rozkład pary przegrzanej w polu elektrycznym może zachodzić przy małej prędkości pary, a taką prędkość pary w temperaturze 550 stopni Celsjusza można uzyskać tylko na otwartej przestrzeni.
- Aby uzyskać wodór i tlen w dużych ilościach, konieczne jest zastosowanie prawa zachowania materii. Z tego prawa wynika: w jakiej ilości woda została rozłożona na wodór i tlen, w takiej samej ilości otrzymujemy wodę utleniając te gazy.
Możliwość realizacji wynalazku potwierdzają przykłady wykonane w trzech wariantach instalacji.
Wszystkie trzy warianty roślin są wykonane z tych samych, jednolitych cylindrycznych produktów z rur stalowych.
Pierwsza opcja
Działanie i urządzenie do instalacji pierwszej opcji (schemat 1)
We wszystkich trzech wersjach eksploatację instalacji rozpoczyna się od przygotowania pary przegrzanej na otwartej przestrzeni o temperaturze pary 550 stopni Celsjusza. Otwarta przestrzeń zapewnia prędkość wzdłuż obwodu rozkładu pary do 2 m / s.
Film promocyjny:
Para przegrzana przygotowywana jest w rurze stalowej żaroodpornej / rozrusznik /, której średnica i długość zależy od mocy instalacji. Moc instalacji określa ilość rozłożonej wody, litry / s.
Jeden litr wody zawiera 124 litry wodoru i 622 litry tlenu, w przeliczeniu na kalorie to 329 kcal.
Przed przystąpieniem do montażu rozrusznik nagrzewa się od 800 do 1000 stopni Celsjusza / nagrzewanie odbywa się w dowolny sposób /.
Jeden koniec rozrusznika jest zaślepiony kołnierzem, przez który doprowadzana jest do obliczonej mocy dozowana woda do rozkładu. Woda w rozruszniku nagrzewa się do 550 stopni Celsjusza, swobodnie wypływa z drugiego końca rozrusznika i wpływa do komory rozkładu, do której rozrusznik jest przymocowany kołnierzem.
W komorze rozkładu przegrzana para jest rozkładana na wodór i tlen przez pole elektryczne wytwarzane przez elektrody dodatnie i ujemne, do których doprowadzany jest prąd stały o napięciu 6000 V. Sam korpus komory / rura / służy jako elektroda dodatnia, a cienkościenna rura stalowa zamontowana na środek obudowy, na całej powierzchni którego znajdują się otwory o średnicy 20 mm.
Rurka - elektroda to siatka, która nie powinna stwarzać oporu dla przedostania się wodoru do elektrody. Elektroda jest przymocowana do korpusu rury za pomocą tulei, a do tego samego złącza przykładane jest wysokie napięcie. Koniec rurki elektrody ujemnej jest zakończony rurką izolującą elektrycznie i odporną na ciepło, przez którą wodór ucieka przez kołnierz komory. Wylot tlenu z korpusu komory rozkładu przez stalową rurkę. Dodatnia elektroda / korpus kamery / musi być uziemiona, a biegun dodatni źródła prądu stałego musi być uziemiony.
Wydajność wodoru w stosunku do tlenu wynosi 1: 5.
Druga opcja
Obsługa i rozmieszczenie instalacji wg opcji drugiej (schemat 2)
Instalacja drugiej opcji ma na celu uzyskanie dużej ilości wodoru i tlenu w związku z równoległym rozkładem dużej ilości wody i utlenianiem gazów w kotłach w celu uzyskania wysokociśnieniowej pary roboczej dla elektrowni pracujących na wodór / dalej WPP /.
Działanie instalacji, podobnie jak w pierwszej wersji, rozpoczyna się od przygotowania pary przegrzanej w rozruszniku. Ale ten starter różni się od pierwszej wersji. Różnica polega na tym, że odgałęzienie jest przyspawane na końcu rozrusznika, w którym zamontowany jest wyłącznik parowy, który ma dwie pozycje - „start” i „praca”.
Para uzyskana w rozruszniku trafia do wymiennika ciepła, który ma za zadanie regulować temperaturę odzyskanej wody po utlenieniu w kotle / K1 / do 550 stopni Celsjusza. Wymiennik ciepła / Do / jest rurą, podobnie jak wszystkie produkty o tej samej średnicy. Pomiędzy kołnierzami rur zamontowane są rury ze stali żaroodpornej, przez które przepływa przegrzana para. Rury są zasilane wodą z zamkniętego układu chłodzenia.
Z wymiennika ciepła para przegrzana trafia do komory rozkładu dokładnie tak samo jak w pierwszej wersji instalacji.
Wodór i tlen z komory rozkładu trafiają do palnika kotła 1, w którym zapalany jest wodór zapalniczką - powstaje pochodnia. Latarka opływająca kocioł 1 wytwarza w nim parę roboczą pod wysokim ciśnieniem. Końcówka palnika z kotła 1 wchodzi do kotła 2 i wraz ze swoim ciepłem z kotła 2 przygotowuje parę do kotła 1. Ciągłe utlenianie gazów rozpoczyna się wzdłuż całego obwodu kotłów według znanego wzoru:
W wyniku utleniania gazów następuje redukcja wody i wydzielanie ciepła. Ciepło to jest odbierane w instalacji przez kotły 1 i 2, zamieniając je w wysokociśnieniową parę roboczą. A odzyskana woda o wysokiej temperaturze wpływa do następnego wymiennika ciepła, stamtąd do następnej komory rozkładu. Ta sekwencja przejścia wody z jednego stanu do drugiego jest kontynuowana tyle razy, ile potrzeba do odbioru energii z tego zgromadzonego ciepła w postaci pary roboczej, aby zapewnić projektową wydajność WPP.
Po tym, jak pierwsza porcja pary przegrzanej ominie wszystkie produkty, odda do obwodu obliczoną energię i opuści ostatnią w obiegu kotła 2, para przegrzana kierowana jest przewodem do wyłącznika pary zamontowanego na rozruszniku. Przełącznik pary z pozycji „start” przechodzi do pozycji „praca”, po czym wchodzi do rozrusznika. Rozrusznik wyłączony / woda, ogrzewanie /. Z rozrusznika przegrzana para wchodzi do pierwszego wymiennika ciepła, a stamtąd do komory rozkładu. W obwodzie rozpoczyna się nowy obrót pary przegrzanej. Od tego momentu kontur rozkładu i plazmy zamyka się w sobie.
Woda jest pobierana przez instalację tylko do wytworzenia się pary roboczej o wysokim ciśnieniu, która jest pobierana z powrotu obiegu pary wylotowej za turbiną.
Wadą elektrowni dla farm wiatrowych jest ich nieporęczność. Przykładowo, dla farmy wiatrowej o mocy 250 MW konieczne jest jednoczesne rozłożenie 455 litrów wody na sekundę, a to będzie wymagało 227 komór rozkładu, 227 wymienników ciepła, 227 kotłów / K1 /, 227 kotłów / K2 /. Ale taką uciążliwość usprawiedliwiłby stokrotnie tylko fakt, że tylko woda będzie paliwem dla farmy wiatrowej, nie mówiąc już o ekologicznej czystości farmy wiatrowej, taniej energii elektrycznej i cieple.
Trzecia opcja
3. wersja elektrowni (schemat 3)
To dokładnie ta sama elektrownia, co druga.
Różnica między nimi polega na tym, że ta instalacja działa nieprzerwanie od rozrusznika, rozkład pary i spalanie wodoru w obwodzie tlenowym nie są zamknięte na siebie. Produktem końcowym instalacji będzie wymiennik ciepła z komorą rozkładu. Taki układ produktów pozwoli na odbieranie oprócz energii elektrycznej i ciepła także wodoru i tlenu lub wodoru i ozonu. Elektrownia na 250 MW pracując z rozrusznika będzie zużywać energię do podgrzania rozrusznika, wodę 7,2 m3 / h oraz wodę do wytworzenia pary roboczej 1620 m3 / h / woda jest wykorzystywana z pętli powrotnej pary /. W elektrowni dla farmy wiatrowej temperatura wody wynosi 550oC. Ciśnienie pary 250 at. Zużycie energii do wytworzenia pola elektrycznego na komorę rozkładu wyniesie około 3600 kW / h.
Elektrownia na 250 MW przy ustawieniu produktów na czterech kondygnacjach zajmie powierzchnię 114 x 20 mi wysokość 10 m, z wyłączeniem obszaru dla turbiny, generatora i transformatora na 250 kVA - 380 x 6000 V.
WYNALAZKU MA NASTĘPUJĄCE ZALETY
- Ciepło powstające podczas utleniania gazów można wykorzystać bezpośrednio na miejscu, a wodór i tlen uzyskuje się poprzez wykorzystanie pary odpadowej i wody procesowej.
- Niskie zużycie wody przy wytwarzaniu energii elektrycznej i ciepła.
- Prostota drogi.
- Znaczne oszczędności energii, jak wydaje się tylko na rozgrzanie rozrusznika do ustalonego reżimu termicznego.
- Wysoka produktywność procesu, ponieważ dysocjacja cząsteczek wody trwa dziesiątki sekundy.
- Bezpieczeństwo wybuchowe i przeciwpożarowe metody, ponieważ w jego wykonaniu nie ma potrzeby stosowania zbiorników do zbierania wodoru i tlenu.
- Podczas pracy instalacji woda jest wielokrotnie oczyszczana, przekształcana w wodę destylowaną. Eliminuje to osady i kamień, co wydłuża żywotność instalacji.
- Instalacja wykonana jest ze zwykłej stali; z wyjątkiem kotłów wykonanych ze stali żaroodpornych z wykładziną i osłonami ścian. Oznacza to, że nie są wymagane żadne specjalne drogie materiały.
Wynalazek może znaleźć zastosowanie w przemyśle zastępując węglowodory i paliwo jądrowe w elektrowniach tanią, powszechną i przyjazną dla środowiska wodą, przy jednoczesnym zachowaniu mocy tych elektrowni.
ROSZCZENIE
Metoda wytwarzania wodoru i tlenu z pary wodnej, w tym przepuszczania tej pary przez pole elektryczne, charakteryzująca się tym, że wykorzystuje się przegrzaną parę wodną o temperaturze 500 - 550 stopni Celsjusza, przepuszczaną przez wysokonapięciowe pole elektryczne prądu stałego w celu dysocjacji pary i podzielenia jej na atomy wodoru i tlen.