Das vorgeschlagene Verfahren basiert auf Folgendem:
- Die elektronische Bindung zwischen Wasserstoff- und Sauerstoffatomen schwächt sich proportional zum Anstieg der Wassertemperatur ab. Dies wird durch die Praxis beim Verbrennen von trockener Kohle bestätigt. Vor dem Verbrennen von trockener Kohle wird diese mit Wasser übergossen. Nasse Kohle gibt mehr Wärme, brennt besser. Dies liegt daran, dass sich Wasser bei einer hohen Verbrennungstemperatur von Kohle in Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt. Wasserstoff verbrennt und gibt der Kohle zusätzliche Kalorien, und Sauerstoff erhöht das Sauerstoffvolumen in der Luft im Ofen, was zu einer besseren und vollständigen Verbrennung von Kohle beiträgt.
- Die Zündtemperatur von Wasserstoff liegt zwischen 580 und 590 Grad Celsius, die Zersetzung von Wasser muss unterhalb der Wasserstoffzündungsschwelle liegen.
- Die elektronische Bindung zwischen Wasserstoff- und Sauerstoffatomen bei einer Temperatur von 550 Grad Celsius reicht noch aus, um Wassermoleküle zu bilden, aber die Bahnen der Elektronen sind bereits verzerrt, die Bindung mit Wasserstoff- und Sauerstoffatomen ist geschwächt. Damit die Elektronen ihre Bahnen verlassen und die atomare Bindung zwischen ihnen zerfällt, müssen die Elektronen mehr Energie hinzufügen, aber nicht Wärme, sondern die Energie eines elektrischen Hochspannungsfeldes. Dann wird die potentielle Energie des elektrischen Feldes in die kinetische Energie des Elektrons umgewandelt. Die Geschwindigkeit der Elektronen in einem elektrischen Gleichstromfeld nimmt proportional zur Quadratwurzel der an die Elektroden angelegten Spannung zu.
- Die Zersetzung von überhitztem Dampf in einem elektrischen Feld kann bei einer niedrigen Dampfgeschwindigkeit erfolgen, und eine solche Dampfgeschwindigkeit bei einer Temperatur von 550 Grad Celsius kann nur in einem offenen Raum erhalten werden.
- Um Wasserstoff und Sauerstoff in großen Mengen zu erhalten, muss das Gesetz der Materieerhaltung angewendet werden. Aus diesem Gesetz folgt: In welcher Menge Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt wurde, in der gleichen Menge erhalten wir Wasser durch Oxidation dieser Gase.
Die Möglichkeit der Durchführung der Erfindung wird durch Beispiele bestätigt, die in drei Varianten von Anlagen durchgeführt werden.
Alle drei Pflanzenvarianten werden aus den gleichen, einheitlichen zylindrischen Produkten aus Stahlrohren hergestellt.
Erste Wahl
Bedienung und Gerät der Installation der ersten Option (Abbildung 1)
In allen drei Ausführungen beginnt der Betrieb der Anlagen mit der Aufbereitung von Heißdampf in einem offenen Raum mit einer Dampftemperatur von 550 Grad Celsius. Der offene Raum bietet eine Geschwindigkeit entlang des Dampfzersetzungskreislaufs von bis zu 2 m / s.
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Überhitzter Dampf wird in einem hitzebeständigen Stahlrohr / Anlasser / hergestellt, dessen Durchmesser und Länge von der Leistung der Anlage abhängt. Die Leistung der Anlage bestimmt die Menge an zersetztem Wasser, Liter / s.
Ein Liter Wasser enthält 124 Liter Wasserstoff und 622 Liter Sauerstoff, kalorienmäßig sind es 329 kcal.
Vor Beginn der Installation wird der Anlasser von 800 auf 1000 Grad Celsius erwärmt / das Aufwärmen erfolgt auf irgendeine Weise /.
Ein Ende des Anlassers ist mit einem Flansch verschlossen, durch den das dosierte Wasser zur Zersetzung der berechneten Leistung zugeführt wird. Das Wasser im Starter erwärmt sich auf 550 Grad Celsius, fließt frei vom anderen Ende des Starters und tritt in die Zersetzungskammer ein, in die der Starter geflanscht ist.
In der Zersetzungskammer wird überhitzter Dampf durch ein elektrisches Feld, das durch positive und negative Elektroden erzeugt wird, in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, dem ein Gleichstrom mit einer Spannung von 6000 V zugeführt wird. Der Kammerkörper selbst / Rohr / dient als positive Elektrode und ein dünnwandiges Stahlrohr ist darauf montiert In der Mitte des Gehäuses befinden sich entlang der gesamten Oberfläche Löcher mit einem Durchmesser von 20 mm.
Die Röhrenelektrode ist ein Gitter, das keinen Widerstand für den Wasserstoff erzeugen sollte, um in die Elektrode einzutreten. Die Elektrode ist an Buchsen am Rohrkörper befestigt, und an dieselbe Befestigung wird Hochspannung angelegt. Das Ende des negativen Elektrodenrohrs ist mit einem elektrisch isolierenden und hitzebeständigen Rohr abgeschlossen, damit der Wasserstoff durch den Kammerflansch entweichen kann. Sauerstoffaustritt aus dem Zersetzungskammerkörper durch ein Stahlrohr. Die positive Elektrode / das Kameragehäuse / muss geerdet sein und der positive Pol an der Gleichstromquelle muss geerdet sein.
Die Wasserstoffausbeute in Bezug auf Sauerstoff beträgt 1: 5.
Zweite Option
Betrieb und Anordnung der Anlage nach der zweiten Option (Schema 2)
Die Installation der zweiten Option ist darauf ausgelegt, eine große Menge an Wasserstoff und Sauerstoff aufgrund der parallelen Zersetzung einer großen Menge Wasser und der Oxidation von Gasen in Kesseln zu erhalten, um Hochdruck-Arbeitsdampf für Kraftwerke zu erhalten, die mit Wasserstoff betrieben werden / im Folgenden WPP /.
Der Betrieb der Anlage beginnt wie in der ersten Version mit der Aufbereitung von Heißdampf im Anlasser. Dieser Starter unterscheidet sich jedoch von der 1. Version. Der Unterschied besteht darin, dass am Ende des Anlassers ein Abzweig geschweißt ist, in dem ein Dampfschalter montiert ist, der zwei Positionen hat - "Start" und "Arbeit".
Der im Anlasser gewonnene Dampf tritt in den Wärmetauscher ein, der die Temperatur des zurückgewonnenen Wassers nach Oxidation im Kessel / K1 / auf 550 Grad Celsius einstellen soll. Der Wärmetauscher / To / ist wie alle Produkte mit gleichem Durchmesser ein Rohr. Zwischen den Rohrflanschen sind hitzebeständige Stahlrohre montiert, durch die überhitzter Dampf strömt. Die Rohre werden mit Wasser aus einem geschlossenen Kühlsystem gefüllt.
Vom Wärmetauscher gelangt der überhitzte Dampf genau wie in der ersten Version der Anlage in die Zersetzungskammer.
Wasserstoff und Sauerstoff aus der Zersetzungskammer gelangen in den Brenner von Kessel 1, in dem Wasserstoff von einem Feuerzeug gezündet wird - es entsteht ein Brenner. Der Brenner, der um den Kessel 1 fließt, erzeugt darin einen Hochdruck-Arbeitsdampf. Das Ende des Brenners von Kessel 1 tritt in Kessel 2 ein und bereitet mit seiner Wärme in Kessel 2 Dampf für Kessel 1 vor. Die kontinuierliche Oxidation von Gasen beginnt entlang des gesamten Kesselkreislaufs gemäß der bekannten Formel:
Durch die Oxidation von Gasen wird Wasser reduziert und Wärme freigesetzt. Diese Wärme wird in der Anlage von den Kesseln 1 und 2 gesammelt und wandelt diese Wärme in Hochdruck-Arbeitsdampf um. Und das zurückgewonnene Wasser mit hoher Temperatur gelangt von dort in den nächsten Wärmetauscher in die nächste Zersetzungskammer. Diese Abfolge des Wasserübergangs von einem Zustand in einen anderen setzt sich so oft fort, wie es erforderlich ist, Energie aus dieser gesammelten Wärme in Form von Arbeitsdampf zu erhalten, um die Auslegungskapazität des WPP sicherzustellen.
Nachdem der erste Teil des überhitzten Dampfes alle Produkte umgangen hat, dem Kreislauf die berechnete Energie gibt und den letzten im Kesselkreislauf 2 belässt, wird der überhitzte Dampf durch das Rohr zum am Starter montierten Dampfschalter geleitet. Der Dampfschalter aus der Position "Start" wird in die Position "Arbeit" gebracht und tritt dann in den Anlasser ein. Der Anlasser ist ausgeschaltet / Wasser, Heizung /. Vom Starter gelangt überhitzter Dampf in den ersten Wärmetauscher und von dort in die Zersetzungskammer. Entlang der Strecke beginnt eine neue Wärmedampfwende. Von diesem Moment an ist die Kontur der Zersetzung und des Plasmas für sich geschlossen.
Wasser wird von der Anlage nur zur Bildung von Hochdruck-Arbeitsdampf verbraucht, der aus der Rückführung des Abgasdampfkreislaufs nach der Turbine entnommen wird.
Der Nachteil von Kraftwerken für Windparks ist ihre Umständlichkeit. Für einen Windpark mit einer Leistung von 250 MW müssen beispielsweise gleichzeitig 455 Liter Wasser pro Sekunde zersetzt werden. Dies erfordert 227 Zersetzungskammern, 227 Wärmetauscher, 227 Kessel / K1 /, 227 Kessel / K2 /. Eine solche Umständlichkeit wird jedoch nur hundertfach gerechtfertigt sein, da nur Wasser der Brennstoff für den Windpark ist, ganz zu schweigen von der Umweltverträglichkeit des Windparks, billiger elektrischer Energie und Wärme.
Dritte Option
3. Version des Kraftwerks (Abbildung 3)
Dies ist genau das gleiche Kraftwerk wie das zweite.
Der Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass diese Anlage ständig von einem Starter aus arbeitet, die Dampfzersetzung und Wasserstoffverbrennung im Sauerstoffkreislauf nicht auf sich selbst geschlossen ist. Das Endprodukt in der Installation ist ein Wärmetauscher mit einer Zersetzungskammer. Diese Anordnung von Produkten ermöglicht es, neben elektrischer Energie und Wärme auch Wasserstoff und Sauerstoff oder Wasserstoff und Ozon zu empfangen. Das Kraftwerk für 250 MW verbraucht beim Betrieb vom Anlasser Energie zum Aufwärmen des Anlassers, Wasser 7,2 m3 / h und Wasser zur Bildung von Arbeitsdampf 1620 m3 / h / Wasser wird aus dem Abgasdampfrücklauf / verwendet. Im Kraftwerk für den Windpark beträgt die Wassertemperatur 550 ° C. Dampfdruck 250 at. Der Energieverbrauch zur Erzeugung eines elektrischen Feldes pro Zersetzungskammer beträgt ca. 3600 kW / h.
Das Kraftwerk für 250 MW wird bei der Platzierung von Produkten auf vier Etagen eine Fläche von 114 x 20 m und eine Höhe von 10 m einnehmen. Ohne die Fläche für eine Turbine, einen Generator und einen Transformator für 250 kVA - 380 x 6000 V.
DIE ERFINDUNG HAT DIE FOLGENDEN VORTEILE
- Die durch die Oxidation von Gasen gewonnene Wärme kann direkt vor Ort genutzt werden, und Wasserstoff und Sauerstoff werden durch die Entsorgung von Abgasdampf und Prozesswasser gewonnen.
- Geringer Wasserverbrauch bei der Strom- und Wärmeerzeugung.
- Die Einfachheit des Weges.
- Erhebliche Energieeinsparungen als Es wird nur zum Aufwärmen des Starters auf das festgelegte thermische Regime verwendet.
- Hohe Produktivität des Prozesses, weil Die Dissoziation von Wassermolekülen dauert Zehntelsekunden.
- Explosions- und Brandschutz der Methode, weil Bei der Implementierung sind keine Behälter zum Sammeln von Wasserstoff und Sauerstoff erforderlich.
- Während des Betriebs der Anlage wird das Wasser viele Male gereinigt und in destilliertes Wasser umgewandelt. Dies eliminiert Sedimente und Ablagerungen, was die Lebensdauer der Anlage erhöht.
- Die Installation besteht aus gewöhnlichem Stahl; mit Ausnahme von Kesseln aus hitzebeständigen Stählen mit Auskleidung und Abschirmung ihrer Wände. Das heißt, es sind keine besonders teuren Materialien erforderlich.
Die Erfindung kann in der Industrie Anwendung finden, indem Kohlenwasserstoff und Kernbrennstoff in Kraftwerken durch billiges, weit verbreitetes und umweltfreundliches Wasser ersetzt werden, während die Leistung dieser Anlagen erhalten bleibt.
ANSPRUCH
Ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasserdampf, einschließlich des Durchleitens dieses Dampfes durch ein elektrisches Feld, das dadurch gekennzeichnet ist, dass überhitzter Wasserdampf mit einer Temperatur von 500 bis 550 Grad Celsius verwendet wird, wird durch ein elektrisches Hochspannungs-Gleichstromfeld geleitet, um den Dampf zu dissoziieren und in Wasserstoffatome aufzuteilen und Sauerstoff.
