Агрегат для получения электроэнергии в полевых условиях
Техническое решение относится к области энергетики, а именно, к области генерирования электрической энергии, и может быть использовано в качестве электрогенератора в условиях малых поселений, удаленных объектов, а также полевых работ и лесо- и торфоразработок. Агрегат содержит теплогенератор, установленный на шасси, смонтированный на теплогенераторе, по меньшей мере, один двигатель внешнего сгорания, к которому подключен генератор электрической энергии, причем нагреваемый элемент двигателя внешнего сгорания расположен, по меньшей мере, частично, внутри теплогенератора. 2 з.п. ф-лы.
Техническое решение относится к области энергетики, а именно, к области генерирования электрической энергии, и может быть использовано в качестве электрогенератора в условиях малых поселений, удаленных объектов, а также полевых работ и лесо- и торфоразработок.
В дальнейшем при характеристике разработанного технического решения будет использован термин «нагреваемый элемент». В рамках данного описания он означает конструктивную деталь двигателя внешнего сгорания, принимающего тепловую энергию. В качестве нагреваемого элемента могут быть использованы теплообменник, теплообменный цилиндр, а также аналогичные конструктивные элементы.
Также при характеристике разработанного технического решения в дальнейшем будет использован термин «теплогенератор». В рамках данного описания он означает любое устройство, способное при сжигании органического материала генерировать тепловую энергию.
Известна (SU, авторское свидетельство 1760147) электротеплостанция, содержащая дизельную силовую установку, котел-утилизатор и электрогенератор, приводимый во вращение дизелем. При работе электротеплостанции происходит сжигание топлива в цилиндрах дизеля и в топке котла-утилизатора, куда подают выхлопные газы дизеля, и получение электрической энергии от электрогенератора, приводимого во вращение дизелем, и тепловой энергии от котла-утилизатора, причем количество сжигаемого в котле-утилизаторе топлива регулируют в диапазонах относительных электрической и тепловой нагрузок 0,2-1,0 и 0,4-1,0 соответственно.
Недостатком известной электротеплостанции следует признать ее низкую экономичность, необходимость подвоза жидкого топлива для дизельной силовой установки, а также ее стационарность.
Известен (RU, патент 2035667) теплоэлектрогенератор, содержащий корпус, в котором размещены топочное устройство с трубой для отвода отходящих газов, встроенное в водяной кожух охлаждения и включающее керамическую горелку, подключенную к газопроводу с запорно-регулирующей арматурой, вентилятор с патрубками забора и подачи воздуха, зажигательное устройство и теплообменник, соединенный трубопроводом с водяным кожухом охлаждения и через циркуляционный насос и трехпозиционный вентиль с системой отопления и/или бойлером системы горячего водоснабжения, блок управления вентилятором, запорно-регулирующей арматурой, циркуляционным насосом и трехпозиционным вентилем. Кроме того, устройство дополнительно содержит теплообменник-рекуператор, термоэмиссионные преобразователи, включающие эмиттеры, коллекторы, тепловые трубы и общую систему охлаждения, а также инвертор, включенный в систему энергоснабжения, при этом теплообменник-рекуператор размещен в среде отходящих газов между керамическими горелками и теплообменником с возможностью нагрева воздуха после вентилятора, тепловые трубы установлены в верхней части топочного устройства и взаимодействуют с коллекторами и системой охлаждения, последняя образует с теплообменником, водяным кожухом охлаждения, системой отопления и/или бойлером системы горячего водоснабжения единый контур циркуляции теплоносителя, причем керамические горелки выполнены в виде горелок инфракрасного излучения, а эмиттеры расположены в зоне их излучения и скоммутированы вместе с коллекторами на инвертор.
Недостатком известного устройства следует признать сложность конструкции, а также ее стационарность.
Наиболее близким аналогом разработанной конструкции можно признать (http://www;//metodolog.ru/node/220) аппарат для получения электроэнергии в полевых условиях, содержащий теплогенератор, установленный на шасси, смонтированный на теплогенераторе, по меньшей мере, один двигатель внутреннего сгорания, к которому подключен к генератору электрической энергии.
Недостатком известного устройства следует признать его недостаточную эффективность, обусловленную неполнотой утилизации тепловой энергии, выделяемой теплогенератором.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного агрегата, состоит в создании подвижной электростанции.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного устройства, состоит в повышении эффективности аппарата за счет более полной переработки выделенной теплогенератором тепловой энергии в электрическую энергию.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать агрегат для получения электроэнергии в полевых условиях разработанной конструкции. Разработанный агрегат содержит теплогенератор, установленный на шасси, смонтированный на теплогенераторе, по меньшей мере, один двигатель внешнего сгорания, к которому подключен генератор электрической энергии, причем нагреваемый элемент двигателя внешнего сгорания, по меньшей мере, частично расположен, внутри теплогенератора. В качестве теплогенератора может быть использована печь, выполненная с возможностью сжигания твердого органического материала (дрова, древесные отходы лесозаготовительного и лесоперерабатывающего производства, торф и т.д.). В качестве двигателя внешнего сгорания может быть использован двигатель Стирлинга. Агрегат может быть смонтирован на раме для применения погрузочно-разгрузочного механизма с крюковым или тросовым захватом. Это облегчит перевозку агрегата с одного места пользования на другое место. Агрегат может быть смонтирован на раме, содержащей контейнерные фитинги в нижнем основании и/или выдвигающиеся опоры, позволяющиеся раме устойчиво располагаться на поверхности земли. Это облегчает установку устройства на неровную поверхность землю в полевых условиях, а именно - в случае использования агрегата в условиях лесосек и торфоразработок.
Агрегат предпочтительным образом используют следующим образом.
Устройство доставляют в лес или к лесу. В теплогенераторе сжигают органические отходы, предпочтительно, не пригодные к использованию в качестве сырья для производства биотоплива, в том числе, но не исключительно, листья, хвою, ветки, корни, шишки и т.д.
Размещение нагреваемого элемента двигателя внешнего сгорания, по меньшей мере, частично, внутри теплогенератора позволяет более полно использовать выделенную теплогенератором тепловую энергию, повышая тем самым к.п.д аппарата. Полученная от сжигания в теплогенераторе тепловая энергия поступает на двигатель внешнего сгорания, вращающий момент двигателя и/или колебания поршня передают на генератор электрической энергии с вырабатыванием электрической энергии, используемой потребителем.
Полученная электрическая энергия может быть израсходована на работу других механизмов, в частности сушки, измельчения, прессования непосредственно в месте производства электрической энергии.
Использование разработанного устройства позволяет избавиться от необходимости использования электрических генераторов на углеводородном топливе, а также осуществить сушку и переработку органического сырья для производства целевого продукта, в том числе, и биотоплива, без несения излишних расходов на углеводородное топливо в случае перевозки сырья естественной влажности к месту его переработки.
1. Агрегат для получения электроэнергии в полевых условиях, характеризующийся тем, что он содержит теплогенератор, установленный на шасси, смонтированный на теплогенераторе, по меньшей мере, один двигатель внешнего сгорания, к которому подключен генератор электрической энергии, отличающийся тем, что нагреваемый элемент двигателя внешнего сгорания расположен, по меньшей мере, частично внутри теплогенератора.
2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что он смонтирован на раме для применения погрузочно-разгрузочного механизма с крюковым или тросовым захватом.
3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что он смонтирован на раме, содержащей контейнерные фитинги в нижнем основании и/или выдвигающиеся опоры, позволяющиеся раме устойчиво располагаться на поверхности земли.
