161772. lajstromszámú szabadalom • Eljárás villamosenergia termelésére

161772 3 A szakirodalom szerint az eddig tervezett energetikai MHD berendezések jelentős része az MHD csatornából kilépő gázok lehűtését úgy végzi el, hogy vízgőz munkaközegű konvencionális erőművi körfolyamat kazánját fűti. Így rendkívül bonyolult energiaátalakító rendszer alakul ki, amelyben az átalakított energiának csak töredékrésze származik az MHD generátorból és jelentős része a konvencionális erőműből. Ez az erőmű azonban üzemkészség szempontjából kisebb értékű egy azonos teljesítményű konvencionális erőműnél, mert üzeme teljes mértékben — a technikailag még ki nem forrott — MHD generátor üzemétől függ. A kombinált rendszerrel elért hatásfokjavulás távolról sem áll arányban a berendezés bonyolultságával, inkább csak a kísérleti MHD berendezés energetikai viszonyait javítja. Az MHD csatorna elektródáin nyert egyenáramot villamos konverter segítségével váltakozó árammá alakítják a váltakozóáramú hálózatokhoz való csatlakoztathatóság céljából. Az ismeretes elektrogázdinamikus (EGD) energiaátalakítási rendszer lényege a következő : A munkaközeg — pl. koronakisülés révén — részlegesen ionizált állapotban van. Az EDG csatornában villamos elektródák vannak, amelyek között olyan értelmű villamos feszültség van, ami a munkaközeg ionjaira á munkaközeg áramlási irányaival ellentétes irányú erőhatást gyakorol. így a munkaközeg által a töltések villamos erőtér ellenében történő szállítása révén villamos energiát nyerünk. A nyert villamos energia egyenáramú és az EGD csatorna átalakítási (belső) hatásfokát figyelembevéve a benne áramló munkaközeg hőenergia tartalma csökkenésével egyenértékű. Energiaátalakítás szempontjából munkaközeg gyanánt csakis gázok és gőzök jöhetnek szóba. Tekintve, hogy az ionizált gázok ionjainak mozgékonysága igen nagy, a munkaközeg gáz csak nagy sebesség-különbség révén (nagy szlip) képes a töltéseket a villamos erőtér ellenében szállítani, és így az EGD csatorna belső hatásfoka igen kicsi. Az ionmozgékonyság csökkentése céljából szokásos a munkaközeg gázba villamosan szigetelő tulajdonságú anyag finom porát adagolni. A finom porszemekre az ionizált gáz töltései ráülnek. A porszemekre telepedett töltések mozgékonysága nagyságrenddel kisebb az ionokénál és így gyakorlatilag jó átalakítási (belső) hatásfok érhető el. Az EGD csatornában a munkaközeg hőmérsékletének biztonsággal kisebbnek kell lennie a legkisebb mértékű termikus ionizációt már lehetővé tevő hőmérsékletnél. A munkaközeg (gáz) nyomásának növelése általában javítja a gáz villamos szigetelő tulajdonságait, ami az EGD működése szempontjából kedvező. Az EGD csatorna elektródáin nyert egyenáramot villamos konverter segítségével váltakozóárammá alakítják a váltakozóáramú hálózathoz való csatlakoztathatóság céljából. Az elmondottakból látható, hogy az MHD energiaátalakítás az általa igényelt nagy hő-. 5 mérséklet révén lehetővé teszi jó termodinamikai hatásfokú körfolyamat kialakítását. Az expanzió kezdő és véghőmérséklete között kis különbség miatt az expanziómunka és így a kinyerhető fajlagos munka is, kicsi. 10 A nagy hőmérsékletváltozás nagy hőmérsékleten működő nagy fajlagos teljesítményű hőcserélőt igényel. A plazmaállapot elérését biztosítandó a felhevített levegőbe bevezetendő tüzelőanyagot is 15 hasonló hőmérsékletre kell előmelegíteni. A fentiek alapján célszerűnek mutatkozik a termodinamikai körfolyamat továbbfejlesztéseképpen olyan megoldás, amelyben a kisebb hő-20 mérséklettartományban is van expanzió és munkavégzés, de nagy hőmérséklet alkalmazásával lehetőség nyílik jó termodinamikai hatásfok elérésére is. Struktúráját tekintve az MHD és EGD átalakítás azonosnak tekinthető, minél-25 fogva a kombinációjukkal felépített rendszer az energiaátalakítás struktúrája szempontjából egységesnek tekinthető. A találmány a fenti következtetésből adódó 30 feladat megoldásaképpen a két energia átalakító rendszer kombinációját valósítja meg és. kiviteli példaképpen az alábbi leírás a kombinált körfolyamat több változatát ismerteti a csatolt rajzok kapcsán. 35 Az 1. és 2. ábrákon szemléltetett kiviteli példák szerint az MHD generátor munkaközege levegő, az EDG munkaközege pedig gáz pl. CO2. A levegő rendszer „nyitott" a gőzrendszer zárt. 40 A 3. és 4. ábrákon szemléltetett kiviteli példáknál az MHD és az EGD generátorok munkaközege egyaránt levegő, a közös levegőrendszer nyitott. Az la, 2a, 3a és 4a ábrák a körfolyamatok 45 munkaközegeinek állapotváltozásait szemléltető diagrammok. Az 1. ábra szerinti kombinált körfolyamatnál a 12 villamosmotorral hajtott 11 kompresszor a 19/1 villamos energia felhasználásával a sza-50 badból szívott levegőt összesűríti. A sűrített levegő a 10 hőközlőben felmelegszik és a 9 égőkamrába jut, ahol az 5/2 szén eltüzelése révén felmelegszik, majd a 7 hőközlőben tovább hevül. A sűrített levegő ezután az 1 égőkamrá-55 ba jut, ahol az 5/1 szén eltüzelésével és abban szükség szerint 6 oxigén befúvásával a plazmaállapot eléréséhez szükséges hőmérsékletet előállítjuk. A 4 alkáli fémsó adagolása (sózás) után jut a nagyhőmérsékletű sűrített levegő, 60 illetve már gyakorlatilag füstgáz a 2 MHD generátorba, ahol az energiaátalakulás létrejön. A füstgáz hőtartalmának csökkenésével egyenértékű 19/3 villamos energiát a 2 MHD generátorból a 7, majd a 8 hőközlőben lehűlve a 3 65 alkáli fémsó leválasztón (pl. ciklon rendszerű) 2