De voorgestelde methode is gebaseerd op het volgende:
- De elektronische binding tussen waterstof- en zuurstofatomen verzwakt evenredig met de stijging van de watertemperatuur. Dit wordt bevestigd door de praktijk bij het verbranden van droge steenkool. Voordat droge kolen worden verbrand, wordt het met water overgoten. Natte steenkool geeft meer warmte, brandt beter. Dit komt door het feit dat bij een hoge verbrandingstemperatuur van steenkool, water uiteenvalt in waterstof en zuurstof. Waterstof verbrandt en geeft extra calorieën aan steenkool, en zuurstof verhoogt het zuurstofvolume in de lucht in de oven, wat bijdraagt aan een betere en volledige verbranding van steenkool.
- De ontbrandingstemperatuur van waterstof is van 580 tot 590 graden Celsius, de ontleding van water moet onder de waterstofontstekingsdrempel liggen.
- De elektronische binding tussen waterstof- en zuurstofatomen is bij een temperatuur van 550 graden Celsius nog voldoende om watermoleculen te vormen, maar de banen van elektronen zijn al vervormd, de binding met waterstof- en zuurstofatomen is verzwakt. Om ervoor te zorgen dat de elektronen hun banen verlaten en de atoombinding tussen hen uiteenvalt, moeten de elektronen meer energie toevoegen, maar geen warmte, maar de energie van een elektrisch hoogspanningsveld. Vervolgens wordt de potentiële energie van het elektrische veld omgezet in de kinetische energie van het elektron. De snelheid van elektronen in een gelijkstroom elektrisch veld neemt evenredig toe met de vierkantswortel van de spanning die op de elektroden wordt toegepast.
- De ontleding van oververhitte stoom in een elektrisch veld kan plaatsvinden bij een lage stoomsnelheid, en een dergelijke stoomsnelheid bij een temperatuur van 550 graden Celsius kan alleen in een open ruimte worden bereikt.
- Om waterstof en zuurstof in grote hoeveelheden te verkrijgen, is het noodzakelijk om de wet van behoud van materie te gebruiken. Uit deze wet volgt: in welke hoeveelheid water werd afgebroken tot waterstof en zuurstof, in dezelfde hoeveelheid krijgen we water door deze gassen te oxideren.
De mogelijkheid om de uitvinding uit te voeren wordt bevestigd door voorbeelden die zijn uitgevoerd in drie varianten van installaties.
Alle drie varianten van planten zijn gemaakt van dezelfde, uniforme cilindrische producten van stalen buizen.
Eerste optie
Werking en apparaat van de installatie van de eerste optie (diagram 1)
In alle drie de versies begint de werking van de installaties met de bereiding van oververhitte stoom in een open ruimte met een stoomtemperatuur van 550 graden Celsius. De open ruimte zorgt voor een snelheid langs het stoomontledingscircuit tot 2 m / s.
Promotie video:
Oververhitte stoom wordt bereid in een hittebestendige stalen buis / starter / waarvan de diameter en lengte afhankelijk zijn van het vermogen van de installatie. Het vermogen van de installatie bepaalt de hoeveelheid afgebroken water, liter / s.
Een liter water bevat 124 liter waterstof en 622 liter zuurstof, in termen van calorieën is dat 329 kcal.
Voordat de installatie wordt gestart, wordt de starter opgewarmd van 800 tot 1000 graden Celsius / opwarmen gebeurt op enigerlei wijze /.
Het ene uiteinde van de starter is afgesloten met een flens waardoor het gedoseerde water voor decompositie wordt geleverd aan het berekende vermogen. Het water in de starter warmt op tot 550 graden Celsius, stroomt vrijelijk vanaf het andere uiteinde van de starter en komt de ontledingskamer binnen, waaraan de starter is geflensd.
In de ontledingskamer wordt oververhitte stoom afgebroken tot waterstof en zuurstof door een elektrisch veld gecreëerd door positieve en negatieve elektroden, die worden gevoed met een gelijkstroom met een spanning van 6000 V. het midden van de behuizing, langs het hele oppervlak waarvan er gaten zijn met een diameter van 20 mm.
De buis-elektrode is een rooster dat geen weerstand mag creëren voor de waterstof om de elektrode binnen te dringen. De elektrode is op bussen aan het buislichaam bevestigd en op hetzelfde hulpstuk wordt hoogspanning toegepast. Het uiteinde van de negatieve elektrodebuis wordt afgesloten met een elektrisch isolerende en hittebestendige buis zodat de waterstof door de kamerflens kan ontsnappen. Zuurstofuitlaat van het lichaam van de ontledingskamer via een stalen buis. De positieve elektrode / camerabehuizing / moet worden geaard en de positieve pool op de DC-voedingsbron moet worden geaard.
De opbrengst aan waterstof ten opzichte van zuurstof is 1: 5.
Tweede optie
Bediening en opstelling van de installatie volgens de tweede optie (schema 2)
De installatie van de tweede optie is ontworpen om een grote hoeveelheid waterstof en zuurstof te verkrijgen door de parallelle ontleding van een grote hoeveelheid water en oxidatie van gassen in boilers om hogedruk werkstoom te verkrijgen voor energiecentrales die werken op waterstof / hierna WPP /.
De werking van de installatie begint, net als in de eerste versie, met de bereiding van oververhitte stoom in de starter. Maar deze starter is anders dan de 1e versie. Het verschil zit hem in het feit dat aan het einde van de starter een aftakking is gelast, waarin een stoomschakelaar is gemonteerd, die twee standen heeft - "start" en "werk".
De stoom die in de starter wordt verkregen, komt de warmtewisselaar binnen, die is ontworpen om de temperatuur van het teruggewonnen water na oxidatie in de ketel / K1 / aan te passen tot 550 graden Celsius. De warmtewisselaar / To / is een buis, zoals alle producten met dezelfde diameter. Tussen de pijpflenzen zijn hittebestendige stalen buizen gemonteerd waar oververhitte stoom doorheen gaat. De buizen worden gevoed met water uit een gesloten koelsysteem.
Vanuit de warmtewisselaar komt de oververhitte stoom de ontledingskamer binnen, precies hetzelfde als in de eerste versie van de installatie.
Waterstof en zuurstof uit de ontledingskamer komen de brander van ketel 1 binnen, waarin de waterstof wordt ontstoken door een aansteker - een toorts wordt gevormd. De toorts, die rond de ketel 1 stroomt, creëert daarin een onder hoge druk werkende stoom. De staart van de fakkel van ketel 1 komt ketel 2 binnen en bereidt met zijn warmte in ketel 2 stoom voor ketel 1. Continue oxidatie van gassen begint langs het hele circuit van de ketels volgens de bekende formule:
Door de oxidatie van gassen wordt water verminderd en komt warmte vrij. Deze warmte wordt in de installatie opgevangen door ketels 1 en 2, die deze warmte omzetten in hogedrukwerkstoom. En het teruggewonnen water met een hoge temperatuur gaat de volgende warmtewisselaar binnen, van daar naar de volgende ontledingskamer. Deze opeenvolging van waterovergangen van de ene toestand naar de andere gaat zo vaak door als nodig is om energie te ontvangen uit deze verzamelde warmte in de vorm van werkende stoom om de ontwerpcapaciteit van het WPP te waarborgen.
Nadat het eerste deel van de oververhitte stoom alle producten omzeilt, het circuit de berekende energie geeft en de laatste in het ketelcircuit 2 verlaat, wordt de oververhitte stoom door de pijp naar de stoomschakelaar op de starter geleid. De stoomschakelaar van de "start" -stand wordt overgebracht naar de "werk" -stand, waarna deze de starter binnengaat. De starter is uitgeschakeld / water, verwarming /. Van de starter komt oververhitte stoom de eerste warmtewisselaar binnen en van daaruit in de ontledingskamer. Een nieuwe wending van oververhitte stoom begint langs het circuit. Vanaf dit moment wordt de contour van ontbinding en plasma op zichzelf gesloten.
Water wordt door de installatie alleen verbruikt voor de vorming van werkstoom onder hoge druk, die wordt onttrokken aan de retourstroom van het uitlaatstoomcircuit na de turbine.
Het nadeel van energiecentrales voor windparken is hun omslachtigheid. Voor een windpark met een vermogen van 250 MW is het bijvoorbeeld nodig om tegelijkertijd 455 liter water per seconde af te breken en daarvoor zijn 227 ontledingskamers, 227 warmtewisselaars, 227 ketels / K1 /, 227 ketels / K2 / nodig. Maar een dergelijke omslachtigheid zal alleen honderdvoudig worden gerechtvaardigd door het feit dat alleen water de brandstof voor het windpark zal zijn, om nog maar te zwijgen van de milieuhygiëne van het windpark, goedkope elektrische energie en warmte.
Derde optie
3e versie van de energiecentrale (schema 3)
Dit is precies dezelfde centrale als de tweede.
Het verschil tussen hen is dat deze installatie constant werkt vanuit een starter, de stoomontleding en waterstofverbranding in het zuurstofcircuit is niet op zichzelf gesloten. Het eindproduct in de installatie wordt een warmtewisselaar met een ontledingskamer. Deze opstelling van producten maakt het mogelijk om naast elektrische energie en warmte ook waterstof en zuurstof of waterstof en ozon te ontvangen. De krachtcentrale voor 250 MW, die vanaf de starter werkt, zal energie verbruiken om de starter op te warmen, water 7,2 m3 / h en water voor de vorming van werkstoom. 1620 m3 / h / water wordt gebruikt uit de uitlaatstoomretourlus /. In de energiecentrale voor het windpark is de watertemperatuur 550oC. Stoomdruk 250 bij. Het energieverbruik voor het creëren van een elektrisch veld per ontledingskamer zal ongeveer 3600 kW / h bedragen.
De energiecentrale voor 250 MW zal bij plaatsing van producten op vier verdiepingen een oppervlakte van 114 x 20 m en een hoogte van 10 m innemen, exclusief de ruimte voor een turbine, generator en transformator voor 250 kVA - 380 x 6000 V.
DE UITVINDING HEEFT DE VOLGENDE VOORDELEN
- De warmte die wordt gegenereerd door de oxidatie van gassen kan direct ter plaatse worden gebruikt en waterstof en zuurstof worden verkregen door afvalstoom en proceswater te gebruiken.
- Laag waterverbruik bij opwekking van elektriciteit en warmte.
- De eenvoud van de weg.
- Aanzienlijke energiebesparingen zoals het wordt alleen besteed aan het opwarmen van de starter tot het gevestigde thermische regime.
- Hoge productiviteit van het proces, omdat dissociatie van watermoleculen duurt tienden van een seconde.
- Explosie- en brandveiligheid van de methode, omdat bij de uitvoering zijn er geen containers nodig voor het verzamelen van waterstof en zuurstof.
- Tijdens de werking van de installatie wordt water vele malen gezuiverd en omgezet in gedestilleerd water. Dit elimineert afzettingen en kalkaanslag, wat de levensduur van de installatie verlengt.
- De installatie is gemaakt van gewoon staal; met uitzondering van ketels gemaakt van hittebestendig staal met bekleding en afscherming van hun wanden. Dat wil zeggen dat er geen speciale dure materialen nodig zijn.
De uitvinding kan in de industrie worden toegepast door koolwaterstof en nucleaire brandstof in energiecentrales te vervangen door goedkoop, wijdverbreid en milieuvriendelijk water, terwijl de energie van deze centrales behouden blijft.
BEWEREN
Een methode voor het produceren van waterstof en zuurstof uit waterdamp, inclusief het door een elektrisch veld leiden van deze damp, met het kenmerk dat oververhitte waterdamp met een temperatuur van 500-550 graden Celsius wordt gebruikt, die door een hoogspanningsgelijkstroomveld wordt geleid om de damp te dissociëren en te verdelen in waterstofatomen en zuurstof.
