Il metodo proposto si basa su quanto segue:
- Il legame elettronico tra gli atomi di idrogeno e ossigeno si indebolisce in proporzione all'aumento della temperatura dell'acqua. Ciò è confermato dalla pratica quando si brucia carbone secco. Prima di bruciare il carbone secco, viene versato con acqua. Il carbone umido dà più calore, brucia meglio. Ciò è dovuto al fatto che a un'elevata temperatura di combustione del carbone, l'acqua si decompone in idrogeno e ossigeno. L'idrogeno brucia e fornisce calorie aggiuntive al carbone e l'ossigeno aumenta il volume di ossigeno nell'aria nel forno, il che contribuisce a una combustione migliore e completa del carbone.
- La temperatura di accensione dell'idrogeno va da 580 a 590 gradi Celsius, la decomposizione dell'acqua deve essere inferiore alla soglia di accensione dell'idrogeno.
- Il legame elettronico tra gli atomi di idrogeno e ossigeno a una temperatura di 550 gradi Celsius è ancora sufficiente per formare molecole d'acqua, ma le orbite degli elettroni sono già distorte, il legame con gli atomi di idrogeno e ossigeno è indebolito. Affinché gli elettroni lascino le loro orbite e il legame atomico tra loro per disintegrarsi, gli elettroni devono aggiungere più energia, ma non calore, ma l'energia di un campo elettrico ad alta tensione. Quindi l'energia potenziale del campo elettrico viene convertita nell'energia cinetica dell'elettrone. La velocità degli elettroni in un campo elettrico a corrente continua aumenta in proporzione alla radice quadrata della tensione applicata agli elettrodi.
- La decomposizione del vapore surriscaldato in un campo elettrico può avvenire a una bassa velocità del vapore e tale velocità del vapore a una temperatura di 550 gradi Celsius può essere ottenuta solo in uno spazio aperto.
- Per ottenere idrogeno e ossigeno in grandi quantità, è necessario utilizzare la legge di conservazione della materia. Da questa legge segue: in quale quantità l'acqua è stata decomposta in idrogeno e ossigeno, nella stessa quantità si ottiene acqua ossidando questi gas.
La possibilità di realizzare l'invenzione è confermata da esempi realizzati in tre varianti di installazione.
Tutte e tre le varianti di impianti sono realizzate con gli stessi prodotti cilindrici uniformi da tubi di acciaio.
Prima opzione
Funzionamento e dispositivo di installazione della prima opzione (schema 1)
In tutte e tre le versioni, il funzionamento degli impianti inizia con la preparazione del vapore surriscaldato in uno spazio aperto con una temperatura del vapore di 550 gradi Celsius. Lo spazio aperto garantisce una velocità lungo il circuito di decomposizione del vapore fino a 2 m / s.
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Il vapore surriscaldato viene preparato in un tubo di acciaio resistente al calore / starter /, il cui diametro e lunghezza dipendono dalla potenza dell'installazione. La potenza dell'impianto determina la quantità di acqua decomposta, litri / s.
Un litro d'acqua contiene 124 litri di idrogeno e 622 litri di ossigeno, in termini di calorie è di 329 kcal.
Prima di iniziare l'installazione, lo starter viene riscaldato da 800 a 1000 gradi Celsius / il riscaldamento viene eseguito in qualsiasi modo /.
Un'estremità dell'avviatore è tappata con una flangia attraverso la quale l'acqua dosata per la decomposizione viene fornita alla potenza calcolata. L'acqua nello starter si riscalda fino a 550 gradi Celsius, scorre liberamente dall'altra estremità dello starter ed entra nella camera di decomposizione, a cui lo starter è flangiato.
Nella camera di decomposizione, il vapore surriscaldato viene decomposto in idrogeno e ossigeno da un campo elettrico creato da elettrodi positivi e negativi, a cui viene fornita una corrente continua con una tensione di 6000 V. Il corpo della camera stesso / tubo / funge da elettrodo positivo e un tubo di acciaio a pareti sottili montato su il centro della cassa, lungo tutta la cui superficie sono presenti fori di diametro 20 mm.
Il tubo - elettrodo è una griglia che non dovrebbe creare resistenza all'ingresso dell'idrogeno nell'elettrodo. L'elettrodo è fissato al corpo del tubo su boccole e l'alta tensione viene applicata allo stesso attacco. L'estremità del tubo dell'elettrodo negativo è terminata con un tubo elettricamente isolante e resistente al calore per consentire all'idrogeno di fuoriuscire attraverso la flangia della camera. Uscita dell'ossigeno dal corpo della camera di decomposizione attraverso un tubo in acciaio. L'elettrodo positivo / il corpo della telecamera / deve essere messo a terra e il polo positivo sulla fonte di alimentazione CC deve essere messo a terra.
La resa dell'idrogeno rispetto all'ossigeno è di 1: 5.
Seconda opzione
Funzionamento e disposizione dell'impianto secondo la seconda opzione (schema 2)
L'installazione della seconda opzione è progettata per ottenere una grande quantità di idrogeno e ossigeno a causa della decomposizione parallela di una grande quantità di acqua e ossidazione dei gas nelle caldaie per ottenere vapore di lavoro ad alta pressione per centrali elettriche funzionanti a idrogeno / di seguito WPP /.
Il funzionamento dell'impianto, come nella prima versione, inizia con la preparazione del vapore surriscaldato nello starter. Ma questo antipasto è diverso dalla prima versione. La differenza sta nel fatto che un ramo è saldato all'estremità dell'avviatore, in cui è montato un interruttore del vapore, che ha due posizioni: "inizio" e "lavoro".
Il vapore ottenuto nello starter entra nello scambiatore di calore, che ha lo scopo di regolare la temperatura dell'acqua recuperata dopo l'ossidazione in caldaia / K1 / a 550 gradi Celsius. Lo scambiatore di calore / To / è un tubo, come tutti i prodotti con lo stesso diametro. I tubi in acciaio resistenti al calore sono montati tra le flange del tubo, attraverso le quali passa il vapore surriscaldato. I tubi fanno scorrere l'acqua da un sistema di raffreddamento chiuso.
Dallo scambiatore di calore, il vapore surriscaldato entra nella camera di decomposizione, esattamente come nella prima versione dell'installazione.
L'idrogeno e l'ossigeno dalla camera di decomposizione entrano nel bruciatore della caldaia 1, in cui l'idrogeno viene acceso da un accendino: si forma una torcia. La torcia, scorrendo intorno alla caldaia 1, crea al suo interno un vapore di lavoro ad alta pressione. La coda della torcia dalla caldaia 1 entra nella caldaia 2 e con il suo calore nella caldaia 2 prepara il vapore per la caldaia 1. Lungo tutto il circuito delle caldaie inizia l'ossidazione continua dei gas secondo la nota formula:
Come risultato dell'ossidazione dei gas, l'acqua viene ridotta e il calore viene rilasciato. Questo calore viene raccolto nell'impianto dalle caldaie 1 e 2, convertendolo in vapore di lavoro ad alta pressione. E l'acqua recuperata ad alta temperatura entra nello scambiatore di calore successivo, da lì alla camera di decomposizione successiva. Questa sequenza di transizione dell'acqua da uno stato a un altro continua tante volte quante sono necessarie per ricevere energia da questo calore raccolto sotto forma di vapore di lavoro per garantire la capacità di progetto del WPP.
Dopo che la prima porzione di vapore surriscaldato bypassa tutti i prodotti, fornisce al circuito l'energia calcolata e lascia l'ultima nel circuito caldaia 2, il vapore surriscaldato viene convogliato attraverso il tubo all'interruttore vapore montato sullo starter. L'interruttore vapore dalla posizione "start" viene trasferito alla posizione "lavoro", dopodiché entra nello starter. Lo starter è spento / acqua, riscaldamento /. Dallo starter, il vapore surriscaldato entra nel primo scambiatore di calore e da lì nella camera di decomposizione. Inizia un nuovo giro di vapore surriscaldato lungo il circuito. Da questo momento in poi, il contorno della decomposizione e del plasma si chiude su se stesso.
L'acqua viene consumata dall'impianto solo per la formazione del vapore di lavoro ad alta pressione, che viene prelevato dal flusso di ritorno del circuito dei vapori di scarico a valle della turbina.
Lo svantaggio delle centrali elettriche per i parchi eolici è la loro ingombro. Ad esempio, per un parco eolico con una capacità di 250 MW, è necessario decomporre contemporaneamente 455 litri di acqua al secondo, e questo richiederà 227 camere di decomposizione, 227 scambiatori di calore, 227 caldaie / K1 /, 227 caldaie / K2 /. Ma tale ingombro sarà centuplicato solo dal fatto che solo l'acqua sarà il carburante del parco eolico, per non parlare della pulizia ambientale del parco eolico, dell'energia elettrica e del calore a buon mercato.
Terza opzione
3a versione della centrale (diagramma 3)
Questa è esattamente la stessa centrale elettrica della seconda.
La differenza tra loro è che questa installazione funziona costantemente da un avviamento, la decomposizione del vapore e la combustione dell'idrogeno nel circuito dell'ossigeno non si chiudono su se stesse. Il prodotto finale dell'installazione sarà uno scambiatore di calore con una camera di decomposizione. Questa disposizione dei prodotti consentirà di ricevere, oltre all'energia elettrica e al calore, anche idrogeno e ossigeno oppure idrogeno e ozono. La centrale da 250 MW, funzionando dallo starter, consumerà energia per riscaldare l'avviatore, acqua 7,2 m3 / he acqua per la formazione del vapore di lavoro 1620 m3 / h / acqua viene utilizzata dal circuito di ritorno del vapore di scarico /. Nella centrale elettrica per il parco eolico, la temperatura dell'acqua è di 550oC. Pressione del vapore 250 a. Il consumo di energia per la creazione di un campo elettrico per camera di decomposizione sarà di circa 3600 kW / h.
La centrale da 250 MW, posizionando i prodotti su quattro piani, occuperà un'area di 114 x 20 me un'altezza di 10 m. Esclusa l'area per una turbina, generatore e trasformatore per 250 kVA - 380 x 6000 V.
L'INVENZIONE HA I SEGUENTI VANTAGGI
- Il calore generato dall'ossidazione dei gas può essere utilizzato direttamente in loco e l'idrogeno e l'ossigeno si ottengono utilizzando il vapore di scarico e l'acqua di processo.
- Basso consumo di acqua durante la generazione di elettricità e calore.
- La semplicità del modo.
- Notevole risparmio energetico come viene speso solo per riscaldare lo starter al regime termico stabilito.
- Alta produttività del processo, perché la dissociazione delle molecole d'acqua richiede decimi di secondo.
- Esplosione e sicurezza antincendio del metodo, perché nella sua realizzazione, non sono necessari contenitori per la raccolta di idrogeno e ossigeno.
- Durante il funzionamento dell'impianto, l'acqua viene purificata molte volte, convertendosi in acqua distillata. Questo elimina i sedimenti e le incrostazioni, aumentando la durata dell'impianto.
- L'impianto è realizzato in acciaio ordinario; ad eccezione delle caldaie in acciai resistenti al calore con rivestimento e schermatura delle pareti. Cioè, non sono richiesti materiali costosi speciali.
L'invenzione può trovare applicazione nell'industria sostituendo l'idrocarburo e il combustibile nucleare nelle centrali elettriche con acqua economica, diffusa ed ecologica, pur mantenendo la potenza di questi impianti.
RICHIESTA
Un metodo per produrre idrogeno e ossigeno dal vapore acqueo, incluso il passaggio di questo vapore attraverso un campo elettrico, caratterizzato dal fatto che viene utilizzato vapore acqueo surriscaldato con una temperatura di 500-550 gradi Celsius, fatto passare attraverso un campo elettrico a corrente continua ad alta tensione per dissociare il vapore e dividerlo in atomi di idrogeno e ossigeno.
