Тепловая электростанция экологически чистая и безопасная для человека и окружающей среды

Тепловая электростанция экологически чистая и безопасная для человека и окружающей среды

Реферат

Тепловая электростанция относится к области энергетики для создания пара и использования его в паровых турбинах с целью вращения турбины и ротора электрического генератора и получения электрической энергии, а также отпуска тепла для нужд промышленного производства и отопления зданий.

Известны тепловые электростанции, в которых пар для их работы получают в парогенераторах за счет химической энергии сжигаемого топлива (угля, нефти, газа и т.д.) и кислорода, содержащегося в воздухе, а также за счет использования энергии расщепления ядерного топлива и разогрева ядерного сердечника до нескольких миллионов градусов.

Известные тепловые станции содержат общие с заявленной тепловой станцией существенные признаки: парогенератор, паротурбину, электрический генератор, трансформатор, электросети и тепловые сети (см. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: - М.: Издательство МЭИ, 2002. - 540 с., рис.1.1 с.11-15).

Недостатками известных тепловых электростанций являются:

- при сгорании на планете земля около трех миллиардов тон топлива (угля, нефти, природного газа, торфа, дров и альтернативны; видов топлива на основе кукурузы и т.д.) сгорает около четырех с половиной миллиардов тонн кислорода в год, содержащегося в воздухе, образуя при этом большие скопления углекислого газа в атмосфере (по данным независимых экспертов РФ по экологии за последние 10 лет в атмосфере углекислый газ увеличился на 30%), что приводит к кислородному голоданию людей и животных, потребляющих ежедневно около 10 кг кислорода каждым человеком;

- при сгорании топлива выбрасываются в атмосферу сотни миллионов тонн пыли с вредными химическими веществами, в результате чего возникают болезни людей и сокращается их жизнь;

- при расщеплении ядерного топлива в замкнутом объеме кислород не горит, но в атмосфере распространяется радиоактивность, от которой возникают неизлечимые болезни людей.

Техническим результатом является создание тепловой электростанции экологически чистой и безопасной для человека и окружающей среды.

Тепловая электростанция содержит парогенератор, турбину, электрический генератор, трансформатор, электрические и тепловые сети, отличающаяся тем, что парогенератор расположен в полости герметичной оболочки с теплоизоляционным материалом, слоем 50-500 мм, расположенным по внутреннему периметру наружной оболочки, например керамзитом, в полости оболочки парогенератора установлены трубы в количестве 1-50 змеевидной или прямолинейной или спиралеобразной формы, на крышке и боковых стенках которого установлены керамические катушки с проводами накаливания, соединенными со вторичными и первичными обмотками трансформаторов, электрической сетью, контактными переключателями с автоматической системой управления, которые с одной стороны соединены с основным трансформатором и с электрическим генератором, турбиной, а с другой - с электрическим генератором - двигателем на газовом топливе или с проводами гидроэлектростанции, ветровой электростанции и солнечной батареей, провода накаливания расположены в промежутке между трубами под углом 90-180° относительно горизонтальной линии, а трансформаторы, установленные на крышке парогенератора, расположены по одной горизонтальной линии или в шахматном порядке в количестве 1-15 в одном ряду, трубы парогенератора с одной стороны соединены с входным каналом турбины, а с другой - с 1-5 рядами трубопроводов, которые установлены по высоте на расстоянии 10-300 мм, каждый трубопровод в одном ряду установлен на расстоянии 5-50 мм, образуя колосник для прохода воздуха и горящего природного газа, трубопроводы расположены над трубами с горящими факелами завода по сжижению природного газа и нефтеперерабатывающего завода, в полостях дифференциальных устройств с окнами, снабженных крышками для предотвращения попадания воды во время ливневых дождей в указанные полости, и трубы с горящими факелами, которые прикреплены к стойкам с опорой на крышу завода, с насосом, развиваемым давление воды 10-40 МПа с приводом от электродвигателя, с емкостью, заполненной кристально чистой водой, с трубопроводом, с фильтром для очистки воды, с трубопроводом спиралеобразной или змеевидной формы, расположенным в емкости, с трубопроводом спиралеобразной или змеевидной формы, расположенным в емкости, и турбиной, подводящие каналы емкости соединены с насосом низкого давления, равного 0,1-1,0 МПа, с фильтром для очистки холодной воды и подводящими трубопроводами, а отводящие каналы емкости и насос через вентиль с электродвигателем соединены трубопроводами с емкостью, с наружной стороны емкости установлен датчик температуры с автоматической системой управления электродвигателя вентиля, отводящий канал емкости соединен с насосом, развивающим давления воды 10-40 МПа, и трубами парогенератора и тепловой сетью, в крышке парогенератора и в наружной оболочке установлен трубопровод с вентилем, соединенный с вакуумным насосом, трубопроводы обмотаны слоем 5-200 мм теплоизоляционного материала, например стекловатой и стальным листом, которые закреплены растяжками к поверхности земли, парогенераторы выполнены в виде отдельных секций.

На фиг.1 показаны общий вид тепловой электростанции и вид А - секционное расположение парогенераторов.

Тепловая электростанция содержит парогенератор 1, который расположен в полости герметичной оболочки 2 с теплоизоляционным материалом 3 слоем 50-500 мм, расположенным по внутреннему периметру наружной оболочки, например керамзитом, в полости оболочки парогенератора установлены трубы 4, 5 в количестве 1-50 змеевидной или прямолинейной или спиралеобразной формы, на крышке и боковых стенках которого установлены керамические катушки 6 с проводами накаливания 7, соединенными со вторичными и первичными обмотками трансформаторов 8, электрической сетью 9, контактными переключателями 10, 11 с автоматической системой управления (на фиг.1 автоматическая система управления переключателями не показана), которые с одной стороны соединены с основным трансформатором 12 и с электрическим генератором 13, турбины 14, а с другой - с электрическим генератором 15 - двигателем 16 на газовом топливе, или с проводами гидроэлектростанции, ветровой электростанции и солнечной батареей (на фиг.1 указанные электростанции не по казаны), провода накаливания 7 расположены в промежутке между трубами 4, 5 под углом 90°-180° относительно горизонтальной линии, а трансформаторы 8, установленные на крышке парогенератора расположены по одной горизонтальной линии или в шахматном порядке, в количестве 1-15 в одном ряду, трубы 4, 5 парогенератора 1 с одной стороны соединены с входным каналом турбины 14, а с другой - с 1-5 рядами трубопроводов 17, 18, которые установлены по высоте на расстоянии 10-300 мм, каждый трубопровод 1-10 в одном ряду установлен на расстоянии 5-50 мм, образуя колосник для прохода воздуха и горящего газа (см. фиг.1, сечение А-А), трубопроводы расположены над трубами 19 с горящими факелами завода 20 по сжижению природного газа и нефтеперерабатывающего завода, в полостях дифференциальных устройств 21 с окнами 22, снабженных крышками 23 для предотвращения попадания воды во время ливневых дождей в указанные полости, и трубы с горящими факелами, которые закреплены к стойкам 24 с опорой на крышу завода, с насосом 25, развиваемым давление воды 10-40 МПа с приводом от электродвигателя, с емкостью 26, заполненной кристально чистой водой, с трубопроводом 27, с фильтром 28 для очистки воды, с трубопроводом 29 спиралеобразной или змеевидной формы, расположенным в емкости 30, с трубопроводом 31 спиралеобразной или змеевидной формы, расположенным в емкости 32, и турбиной 14, подводящие каналы емкости соединены с насосом 33 низкого давления, равного 0,1-1,0 МПа, с фильтром 34 для очистки холодной воды и подводящими трубопроводами, а отводящие каналы емкости 30, 32 и насос 33 через вентиль 35 с электродвигателем соединены трубопроводами с емкостью 36, с наружной стороны емкости установлен датчик температуры 37 с автоматической системой управления электродвигателя вентиля 35 (на фиг.1 автоматическая система управления датчика температуры и электродвигателя вентиля не показана), отводящий канал емкости 36 соединен с насосом 38, развивающим давления воды 10-40 МПа и трубами 39, 40 парогенератора 41 и тепловой сетью 42, в крышке парогенератора 1 и в наружной оболочке 2 установлен трубопровод 43 с вентилем 44, соединенный с вакуумным насосом (на фиг.1 вакуумный насос не показан), трубопроводы 17, 18 обмотаны слоем 5-200 мм теплоизоляционного материала, например стекловатой и стальным листом, которые закреплены растяжками к поверхности земли (на фиг.1 растяжки не показаны), парогенераторы выполнены в виде отдельных секций 45, 46, 47 (см. фиг.1 вид А).

Тепловая электростанция работает следующим образом.

Перед началом работы тепловой электростанции вакуумным насосом откачивается воздух из полости парогенератора 1 через канал трубопровода 43, и вентилем 44 указанный канал трубопровода перекрывается. Включается электрический генератор 15 и двигатель внутреннего сгорания 16, который работает на природном газе. В этот момент сгорает кислород, содержащийся в воздухе, который является важнейшим элементом для жизни человека. Поэтому лучше электроэнергию использовать не от электрического генератора - двигателя, а от гидроэлектростанции, ветровой электростанции и солнечных батарей (на фиг.1 указанные электростанции не показаны). С появлением электрического тока в электрогенераторе 15 автоматически включается контактный переключатель 10, а контактный переключатель 11 и электрическая сеть за ним обесточена (на фиг.1 автоматическая система включения переключателей не показана). От электрогенератора 15 электрический ток по проводам 9 подается на первичные и вторичные обмотки трансформаторов 8 и провода накаливания 7 парогенератора 1. Одновременно разогреваются трубы 17, 18, расположенные над трубами 19 с горящими факелами, трубы 4, 5 и стенки оболочки парогенератора до температуры 700-1200°С. Затем включается электродвигатель и насос 25 (на фиг.1 автоматическая система включения контактного переключателя и включения электродвигателя насоса не показаны). Давление воды в емкости 26 равно нулю. Вода из емкости самотеком стекает в насос 25, который развивает давления воды 10-40 МПа в трубах 17, 18, 4, 5. Вода в трубах 17, 18 над горящими факелами разогревается до температуры 40-50°С в начальный момент, а в процессе работы парогенератора до температуры 80-90°С, а конец труб 4, 5 превращается в перегретый пар с температурой 550°С и давлением 10-40 МПа, который по трубопроводу подается в турбину 14, приводя ее во вращение и ротор электрогенератора 13. С обмоток статора электрогенератора электрический ток поступает в основной трансформатор 12 и общую электрическую сеть.

В этот момент времени автоматически контактный переключатель 10 включается, а контактный переключатель 11 выключается, электрогенератор 15 и двигатель 16 внутреннего сгорания также выключаются (на фиг.1, автоматическая схема включения и отключения контактных переключателей, электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания не показана).

С этого момента времени электрический ток на трансформаторы 8, электродвигатель насосов 25, 33, 38 и электродвигатели компрессоров завода по сжижению природного газа и в электрическую сеть для освещения (на фиг.1 электродвигатели и компрессора не показаны) подается только от тепловой электростанции.

Из турбины 14 отработанный пар подается по трубопроводу спиралеобразной или змееобразной формы 31, расположенному в емкости 32, заполненной холодной водой насосом 33, охлаждается до температуры 150-180°С. Затем пар поступает в спиралеобразный или змееобразный трубопровод 29, расположенный в емкости 30, охлаждается до температуры 60°С, превращаясь в воду, и по трубопроводу вода перемещается в фильтр 28 для ее очистки, трубопроводу 27 в емкость 26 и самотеком подается в насос 25, образуя при этом замкнутую систему перемещения воды и пара.

Поскольку насос 33 подает холодную воду беспрерывно в емкости 30, 32 и она от трубопроводов 29, 31 нагревается, то ее можно использовать в отопительной системе завода по сжижению природного газа и нефтеперерабатывающего завода.

Здесь предложен один из вариантов ее использования. Нагретая вода в нижней части емкости 32 до температуры 100-120°С и нагретая вода в верхней части емкости 30 до температуры 50-60°С насосом 33 подается по каналам указанных емкостей и трубам в емкость 36, и разнотемпературная вода в ней смешивается.

При температуре воды свыше 60°С от датчика температуры 37 срабатывает автоматическая система управления температурой, включается контактный переключатель, и ротор электродвигателя поворачивает вентиль 35 и открывает трубопровод, по которому насос 33 подает холодную воду в емкость 36. При достижении температуры воды 60°С в емкости 36 включается электродвигатель и насос 38, развиваемый давление воды 10-40 МПа, подает воду в трубы 39, 40 парогенератора 41, которая нагревается до температуры 550°C с давлением 10-40 МПа и направляется в тепловую сеть 42 для отопления зданий (на фиг.1 автоматическая схема управления датчика температуры, электродвигателя вентиля и электродвигателя насоса не показаны).

Тепловая электростанция при использовании электрического тока и тепловой энергии при сжижении природного газа и кислорода завода по снижению природного газа, построенного на острове Сахалин, и нефтеперерабатывающего завода, для разогрева труб и воды в трубах для получения пара в парогенераторах работает в замкнутом цикле, экологически чистая и безопасная для человека и окружающей среды. Кислород в безвоздушном пространстве парогенератора не сгорает, а, следовательно, человеку гарантированна жизнь и здоровья на планете земля. Использование тепловой энергии горящих факелов для нагрева воды в трубах до температуры 80-90°С позволяет уменьшить количество трансформаторов и нагревательных элементов и расход электроэнергии для получения перегретого пара, но горящие факелы природного газа сжигают большое количество кислорода, важнейшего для жизни человека (1 кг природного газа сжигает 1,5 кг кислорода).

Тепловая электростанция, содержащая парогенератор, турбину, электрический генератор, трансформатор, электрические и тепловые сети, отличающаяся тем, что парогенератор расположен в полости герметичной оболочки с теплоизоляционным материалом слоем 50-500 мм, расположенным по внутренними периметру наружной оболочки, например керамзитом, в полости оболочки парогенератора установлены трубы в количестве 1-50 змеевидной, или прямолинейной, или спиралеобразной формы, на крышке и боковых стенках которого установлены керамические катушки с проводами накаливания, соединенными со вторичными и первичными обмотками трансформаторов с электрической сетью с электрическим генератором - двигателем на газовом топливе или с проводами гидроэлектростанции, ветровой электростанции и солнечной батареей, провода накаливания расположены в промежутке между трубами под углом 90°-180° относительно горизонтальной линии, а трансформаторы, установленные на крышке парогенератора расположены по одной горизонтальной линии или в шахматном порядке, в количестве 1-15 в одном ряду, трубы парогенератора с одной стороны соединены с входным каналом турбины, а с другой - с 1-5 рядами трубопроводов, которые установлены по высоте на расстоянии 10-300 мм, каждый трубопровод в одном ряду установлен на расстоянии 5-50 мм, образуя колосник для прохода воздуха и горящего газа, трубопроводы расположены над трубами с горящими факелами завода по сжижению природного газа и нефтеперерабатывающего завода, в полостях дифференциальных устройств с окнами, снабженных крышками для предотвращения попадания воды во время ливневых дождей в указанные полости и трубы с горящими факелами, которые закреплены к стойкам с опорой на крышу завода, с насосом, развиваемым давление воды 10-40 МПа с приводом от электродвигателя, с емкостью, заполненной кристально чистой водой, с трубопроводом, с фильтром для очистки воды, с трубопроводом спиралеобразной или змеевидной формы, расположенным в емкости, с трубопроводом спиралеобразной или змеевидной формы, расположенными в емкости, и турбиной, подводящие каналы емкости соединены с насосом низкого давления, равного 0,1-1,0 МПа, с фильтром для очистки холодной воды и подводящими трубопроводами, а отводящие каналы емкости и насос через вентиль с электродвигателем соединены трубопроводами с емкостью, с наружной стороны емкости установлен датчик температуры с автоматической системой управления электродвигателя вентиля, отводящий канал емкости соединен с насосом, развивающим давления воды 10-40 МПа и трубами парогенератора и тепловой сетью, в крышке парогенератора и в наружной оболочке установлен трубопровод с вентилем, соединенный с вакуумным насосом, трубопроводы обмотаны слоем 5-200 мм теплоизоляционного материала, например стекловатой и стальным листом, которые закреплены растяжками к поверхности земли, парогенераторы выполнены в виде отдельных секций.