Metoda propusă se bazează pe următoarele:
- Legătura electronică dintre atomii de hidrogen și oxigen slăbește proporțional cu creșterea temperaturii apei. Acest lucru este confirmat de practică la arderea cărbunelui uscat. Înainte de a arde cărbune uscat, se toarnă cu apă. Cărbunele umed dă mai multă căldură, arde mai bine. Acest lucru se datorează faptului că la o temperatură ridicată de combustie a cărbunelui, apa se descompune în hidrogen și oxigen. Hidrogenul arde și oferă calorii suplimentare cărbunelui, iar oxigenul crește volumul de oxigen din aer în cuptor, ceea ce contribuie la o mai bună și completă combustie a cărbunelui.
- Temperatura de aprindere a hidrogenului este de la 580 la 590 grade Celsius, descompunerea apei trebuie să fie sub pragul de aprindere a hidrogenului.
- Legătura electronică dintre atomii de hidrogen și oxigen la o temperatură de 550 de grade Celsius este încă suficientă pentru a forma molecule de apă, dar orbitele electronilor sunt deja denaturate, legătura cu atomii de hidrogen și oxigen este slăbită. Pentru ca electronii să-și părăsească orbitele și legătura atomică între ei să se dezintegreze, electronii trebuie să adauge mai multă energie, dar nu căldură, ci energia unui câmp electric de înaltă tensiune. Apoi, energia potențială a câmpului electric este convertită în energia cinetică a electronului. Viteza electronilor într-un câmp electric cu curent continuu crește proporțional cu rădăcina pătrată a tensiunii aplicate electrozilor.
- Descompunerea aburului supraîncălzit într-un câmp electric se poate produce la o viteză scăzută a aburului, iar o astfel de viteză a aburului la o temperatură de 550 de grade Celsius poate fi obținută doar într-un spațiu deschis.
- Pentru a obține hidrogen și oxigen în cantități mari, este necesar să se utilizeze legea conservării materiei. Din această lege rezultă: în ce cantitate de apă a fost descompusă în hidrogen și oxigen, în aceeași cantitate obținem apă oxidând aceste gaze.
Posibilitatea realizării invenției este confirmată de exemple realizate în trei variante de instalații.
Toate cele trei variante de plante sunt fabricate din aceleași produse cilindrice uniforme din țevi de oțel.
Prima opțiune
Funcționarea și dispozitivul instalării primei opțiuni (diagrama 1)
În toate cele trei versiuni, funcționarea instalațiilor începe cu pregătirea aburului supraîncălzit într-un spațiu deschis, cu temperatura aburului de 550 de grade Celsius. Spațiul deschis asigură o viteză de-a lungul circuitului de descompunere a aburului până la 2 m / s.
Video promotional:
Aburul supraîncălzit este preparat într-o conductă / demaror din oțel rezistent la căldură, al cărui diametru și lungime depinde de puterea instalației. Puterea instalației determină cantitatea de apă descompusă, litri / s.
Un litru de apă conține 124 litri de hidrogen și 622 litri de oxigen, din punct de vedere caloric este de 329 kcal.
Înainte de a începe instalarea, demarorul se încălzește de la 800 până la 1000 de grade Celsius / încălzirea se face în orice mod /.
Un capăt al demarorului este conectat cu o flanșă prin care apa alimentată pentru descompunere este furnizată la puterea calculată. Apa din starter se încălzește până la 550 de grade Celsius, curge liber de la celălalt capăt al demarorului și intră în camera de descompunere, la care este demontat.
În camera de descompunere, aburul supraîncălzit este descompus în hidrogen și oxigen printr-un câmp electric creat de electrozii pozitivi și negativi, care sunt alimentați cu curent continuu cu o tensiune de 6000 V. centrul carcasei, pe toată suprafața căreia există găuri cu un diametru de 20 mm.
Tubul - electrod este o grilă care nu ar trebui să creeze rezistență pentru ca hidrogenul să intre în electrod. Electrodul este atașat la corpul conductei pe bucșe și se aplică o tensiune înaltă la același atașament. Capătul tubului electrodului negativ este încheiat cu un tub izolant electric și rezistent la căldură pentru ca hidrogenul să poată ieși prin flanșa camerei. Ieșire de oxigen din corpul camerei de descompunere printr-o țeavă de oțel. Electrodul pozitiv / corpul camerei / trebuie să fie împământat și polul pozitiv la sursa de curent continuu trebuie să fie împământat.
Randamentul hidrogenului în raport cu oxigenul este de 1: 5.
A doua opțiune
Funcționarea și amenajarea instalației în conformitate cu a doua opțiune (schema 2)
Instalarea celei de-a doua versiuni este proiectată pentru a obține o cantitate mare de hidrogen și oxigen, datorită descompunerii paralele a unei cantități mari de apă și oxidarea gazelor în cazane, pentru a obține abur de lucru de înaltă presiune pentru centralele electrice care operează pe hidrogen / în continuare WPP /.
Funcționarea instalației, la fel ca în prima versiune, începe cu pregătirea aburului supraîncălzit în demaror. Dar acest starter este diferit de prima versiune. Diferența constă în faptul că o ramură este sudată la capătul demarorului, în care este montat un întrerupător cu abur, care are două poziții - „pornire” și „lucru”.
Aburul obținut în demaror intră în schimbătorul de căldură, care este conceput pentru a regla temperatura apei recuperate după oxidarea din cazan / K1 / la 550 de grade Celsius. Schimbătorul de căldură / To / este o conductă, la fel ca toate produsele cu același diametru. Țevile din oțel rezistente la căldură sunt montate între flanșele conductelor, prin care trece aburul supraîncălzit. Tuburile sunt curgând cu apă dintr-un sistem de răcire închis.
De la schimbătorul de căldură, aburul supraîncălzit intră în camera de descompunere, exact la fel ca în prima versiune a instalației.
Hidrogenul și oxigenul din camera de descompunere intră în arzătorul cazanului 1, în care hidrogenul este aprins de o brichetă - se formează o torță. Lanterna, care curge în jurul cazanului 1, creează un abur de lucru cu presiune înaltă. Coada lanternei din cazanul 1 intră în cazanul 2 și cu căldura sa în cazanul 2 pregătește aburul pentru cazan 1. Oxidarea continuă a gazelor începe pe întregul circuit al cazanelor, după formula binecunoscută:
Ca urmare a oxidării gazelor, apa este redusă și se eliberează căldură. Această căldură este colectată în instalație de către cazanele 1 și 2, transformând această căldură în abur de lucru cu presiune înaltă. Iar apa recuperată cu o temperatură ridicată intră în următorul schimbător de căldură, de acolo în următoarea cameră de descompunere. Această secvență de tranziție a apei de la o stare la alta continuă de câte ori este necesară pentru a primi energie de la această căldură colectată sub formă de abur de lucru pentru a asigura capacitatea de proiectare a WPP.
După ce prima porție de abur supraîncălzit ocolește toate produsele, conferă circuitului energia calculată și lasă ultima în circuitul cazanului 2, aburul supraîncălzit este direcționat prin conductă către comutatorul de abur montat pe demaror. Comutatorul cu abur din poziția "pornire" este transferat în poziția "de lucru", după care intră în demaror. Demarorul este oprit / apă, încălzire /. Din starter, aburul supraîncălzit intră în primul schimbător de căldură, iar de acolo în camera de descompunere. De-a lungul circuitului începe o nouă viraj de abur supraîncălzit. Din acest moment, conturul descompunerii și plasmei este închis pe sine.
Apa este consumată de instalație numai pentru formarea aburului de lucru cu presiune înaltă, care este preluat din fluxul de retur al circuitului de abur de evacuare după turbină.
Dezavantajul centralelor electrice pentru fermele eoliene este greutățile lor. De exemplu, pentru un parc eolian cu o capacitate de 250 MW, este necesar să se descompună simultan 455 litri de apă pe secundă, iar acest lucru va necesita 227 camere de descompunere, 227 schimbătoare de căldură, 227 cazane / K1 /, 227 cazane / K2 /. Dar o astfel de greutăți va fi justificată de o sută de ori doar prin faptul că numai apa va fi combustibilul pentru parcul eolian, fără să mai vorbim de curățenia de mediu a parcului eolian, de energie electrică ieftină și de căldură.
A treia opțiune
A treia versiune a centralei (diagrama 3)
Aceasta este exact aceeași centrală electrică ca a doua.
Diferența dintre ele este că această instalație funcționează constant de la un starter, descompunerea cu abur și arderea hidrogenului în circuitul de oxigen nu este închisă de la sine. Produsul final din instalație va fi un schimbător de căldură cu o cameră de descompunere. Acest aranjament de produse va permite să primească, pe lângă energie electrică și căldură, și hidrogen și oxigen sau hidrogen și ozon. Centrala electrică de 250 MW, când funcționează de la demaror, va consuma energie pentru încălzirea demarorului, apă 7,2 m3 / h și apă pentru formarea aburului de lucru 1620 m3 / h / apă este utilizată din bucla de retur a aburului de evacuare /. În centrala pentru parcul eolian, temperatura apei este de 550oC. Presiunea la abur 250 la. Consumul de energie pentru crearea unui câmp electric pe cameră de descompunere va fi de aproximativ 3600 kW / h.
Centrala de 250 MW, atunci când așezați produse pe patru etaje, va ocupa o suprafață de 114 x 20 m și o înălțime de 10 m. Excluzând suprafața pentru o turbină, generator și transformator pentru 250 kVA - 380 x 6000 V.
INVENȚIA are urmatoarele avantaje
- Căldura generată de oxidarea gazelor poate fi utilizată direct la fața locului, iar hidrogenul și oxigenul sunt obținute prin utilizarea aburului uzat și a apei de proces.
- Consum redus de apă la generarea de energie electrică și căldură.
- Simplitatea drumului.
- Economii semnificative de energie ca se cheltuiește numai pentru încălzirea demarorului la regimul termic stabilit.
- Productivitate ridicată a procesului, deoarece disocierea moleculelor de apă durează zecimi de secundă.
- Securitatea exploziei și a incendiului metodei, deoarece în implementarea sa, nu este nevoie de containere pentru colectarea hidrogenului și oxigenului.
- În timpul funcționării instalației, apa este purificată de multe ori, fiind transformată în apă distilată. Aceasta elimină sedimentele și scala, ceea ce crește durata de funcționare a instalației.
- Instalarea este realizată din oțel obișnuit; cu excepția cazanelor din oțeluri termorezistente cu căptușeală și ecranare a pereților lor. Adică nu sunt necesare materiale speciale costisitoare.
Invenția poate găsi aplicație în industrie prin înlocuirea hidrocarburilor și a combustibilului nuclear din centralele electrice cu apă ieftină, răspândită și ecologică, menținând în același timp puterea acestor centrale.
REVENDICARE
O metodă de producere a hidrogenului și a oxigenului din vaporii de apă, inclusiv trecerea acestui vapor printr-un câmp electric, caracterizat prin aceea că se folosește vaporii de apă supraîncălziți cu o temperatură de 500 - 550 grade Celsius, trecuți printr-un câmp electric cu curent continuu de înaltă tensiune pentru a disocia vaporii și a-l împărți în atomi de hidrogen și oxigen.
