RU2485727C2 - Plasma source of energy - Google Patents
Plasma source of energy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485727C2 RU2485727C2 RU2011127270A RU2011127270A RU2485727C2 RU 2485727 C2 RU2485727 C2 RU 2485727C2 RU 2011127270 A RU2011127270 A RU 2011127270A RU 2011127270 A RU2011127270 A RU 2011127270A RU 2485727 C2 RU2485727 C2 RU 2485727C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- control
- energy
- pulsed
- flue gas
- Prior art date
Links
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 title claims abstract description 104
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 45
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 10
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 7
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000779 smoke Substances 0.000 abstract description 6
- 229920002456 HOTAIR Polymers 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000010413 gardening Methods 0.000 abstract 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 23
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 11
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 8
- 210000004940 Nucleus Anatomy 0.000 description 7
- 125000004429 atoms Chemical group 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 235000008170 thiamine pyrophosphate Nutrition 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 241000711969 Chandipura virus Species 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000002079 cooperative Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- -1 for example firewood Substances 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 238000000752 ionisation method Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Chemical compound O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atoms Chemical group O* 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive Effects 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 230000036499 Half live Effects 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N Neodymium Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004279 Orbit Anatomy 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atoms Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004509 smoke generator Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Изобретение относится к плазменной энергетике, конкретно к автономным плазменным источникам энергии для получения электричества, горячего воздуха, горячей воды и горячего водяного пара в интересах коммунального хозяйства, товариществ собственников жилья (ТСЖ), садовых кооперативов, отдельных коттеджей и/или промышленных производств.The invention relates to plasma energy, specifically to autonomous plasma energy sources for generating electricity, hot air, hot water and hot water vapor in the interests of utilities, homeowners associations, garden cooperatives, individual cottages and / or industrial plants.
Уровень техники.The level of technology.
Основными источниками тепловой и электрической энергии в настоящее время являются тепловые (ТЭС, ТЭЦ) и атомные электростанции (АЭС), использующие ископаемые виды топлива. Ископаемые виды топлива для ТЭС весьма ограничены в резервах (около 30 лет в среднем на нефть и газ). Нехватка сырьевых ресурсов и, как следствие, высокие цены на нефть и газ, являются причиной нетерпимого расслоения общества и отдельных государств по уровню потребления и доходов от продажи энергоресурсов. Это в свою очередь приводит к возникновению социальных конфликтов, мировых войн и экономических потрясений. Для ликвидации этого источника конфликтов желательно для производства тепла и электричества использовать взамен углеводородных топлив более дешевые и доступные для потребителей на всей Земле альтернативные топлива и/или совершенствовать глубину переработки углеводородных топлив для повышения их КПД и снижения дефицита последних.The main sources of thermal and electric energy at present are thermal (TPP, TPP) and nuclear power plants (NPPs) using fossil fuels. Fossil fuels for thermal power plants are very limited in reserves (about 30 years on average for oil and gas). Lack of raw materials and, as a result, high prices for oil and gas, are the cause of intolerable stratification of society and individual states in terms of consumption and income from the sale of energy resources. This in turn leads to social conflicts, world wars and economic upheavals. To eliminate this source of conflict, it is desirable for the production of heat and electricity to use alternative fuels cheaper and more affordable for consumers throughout the Earth to produce hydrocarbon fuels and / or to improve the depth of processing of hydrocarbon fuels to increase their efficiency and reduce the deficit of the latter.
Кроме того, при производстве энергии необходимо соблюдать требования экологической безопасности их использования. Существующие ТЭС и ТЭЦ, работающие на углеводородном топливе, наносят существенный вред экологии Земли СО2 - выбросами и характеризуются повышенным расходом атмосферного кислорода на окисление сжигаемого углеводородного топлива, создавая дефицит кислорода на Земле. Согласно [Амирханова Н.А., Минченкова Н.Х., Сабуров И.С. Дефицит кислорода в атмосфере. «Экология», http://zonaeco.ru/, март, 2011] за последние 200 лет содержание кислорода в атмосфере Земли снизилось с 42% до 21% и приближается к критической границе (15-16%), опасной для жизни на Земле. Снижение содержания кислорода одновременно приводит к снижению содержания озона в атмосфере Земли [Герман Дж.Р., Гольберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981], расширению за счет этого озонных дыр и, как следствие, к ускорению уничтожения флоры и фауны планеты Земля УФ - излучением Солнца. В связи с этим в энергетике стоит задача экономии атмосферного кислорода и создания источников энергии, дешевых и экологически безопасных по выбросам в атмосферу, но и с пониженным потреблением атмосферного кислорода.In addition, in the production of energy, it is necessary to comply with the environmental safety requirements of their use. Existing TPS and TPP operating on hydrocarbon fuels, causing substantial damage the Earth's ecology CO 2 - emission and are characterized by an increased rate of atmospheric oxygen for the oxidation of combustible hydrocarbon fuel, creating an oxygen deficiency in the world. According to [Amirkhanova N.A., Minchenkova N.Kh., Saburov I.S. Oxygen deficiency in the atmosphere. "Ecology", http://zonaeco.ru/, March, 2011] over the past 200 years, the oxygen content in the Earth’s atmosphere has decreased from 42% to 21% and is approaching a critical border (15-16%), dangerous to life on Earth . A decrease in the oxygen content simultaneously leads to a decrease in the ozone content in the Earth’s atmosphere [German J.R., Golberg R.A. The sun, weather, climate. - L .: Gidrometeoizdat, 1981], the expansion of ozone holes due to this, and, as a consequence, to the acceleration of the destruction of the flora and fauna of planet Earth by UV radiation from the sun. In this regard, the energy sector has the task of saving atmospheric oxygen and creating energy sources that are cheap and environmentally friendly in terms of emissions into the atmosphere, but also with a reduced consumption of atmospheric oxygen.
Экономию атмосферного электричества частично обеспечивают АЭС. Однако стоимость 1 кВт мощности АЭС достаточно велика и составляет $ 3,000 USD. Кроме того, атомная энергетика является опасной, а термоядерный синтез в виду повышенной опасности вообще никогда не будет использован для решения энергетических проблем [www.chukanovenergy.com].Atmospheric electricity is partially saved by nuclear power plants. However, the cost of 1 kW of nuclear power is quite high and amounts to $ 3,000 USD. In addition, nuclear energy is dangerous, and fusion in view of the increased danger will never be used to solve energy problems [www.chukanovenergy.com].
Решение энергетических и экологических проблем Земли возможно с помощью возобновляемых источников энергии (энергии падающей воды, тепловой энергии геотермальных источников, энергии ветра, солнечной радиации, энергии приливной волны, биоисточников и т.д.). Однако их доля в общем энергетическом балансе нашей цивилизации согласно [www.chukanovenergy.com] составляет не более 5% и не может в ближайшей перспективе заменить энергетику ТЭС и ТЭЦ. Кроме того, некоторые из возобновляемых источников энергии (ветровая и солнечная энергия) стоят очень дорого ($ 5,000-$ 7,000) USD / кВт и работают только в благоприятных погодных условиях.Solving the Earth’s energy and environmental problems is possible with the help of renewable energy sources (incident water energy, thermal energy from geothermal sources, wind energy, solar radiation, tidal wave energy, bio-sources, etc.). However, their share in the total energy balance of our civilization according to [www.chukanovenergy.com] is no more than 5% and cannot in the near future replace the energy of thermal power plants and thermal power plants. In addition, some of the renewable energy sources (wind and solar) are very expensive ($ 5,000- $ 7,000) USD / kW and work only in favorable weather conditions.
Существующие ТЭС, ТЭЦ и АЭС обладают повышенной мощностью от сотен до тысяч МВт и расположены на расстояниях по теплу - единицы÷десятки км, и по электроэнергии - десятки ÷ сотни км от потребителей. При этом в связи с удаленностью этих источников энергии от конечного потребителя в энергетике возникают дополнительные проблемы, а именно:Existing thermal power plants, thermal power plants and nuclear power plants have increased power from hundreds to thousands of MW and are located at distances of heat - units ÷ tens of kilometers, and electricity - tens of hundreds of kilometers from consumers. Moreover, in connection with the remoteness of these energy sources from the end consumer, additional problems arise in the energy sector, namely:
- высокие омические потери (до 50%) электроэнергии в длинных проводных линиях передачи электроэнергии;- high ohmic losses (up to 50%) of electric power in long wire electric transmission lines;
- высокая (свыше 70%) изношенность линий электропередач и высокие финансовые затраты на прорубку для них просек и регулярную их очистку, непосильную для компаний, сбывающих электрическую энергию;- high (over 70%) deterioration of power lines and high financial costs for cutting through them for clearings and their regular cleaning, unbearable for companies selling electric energy;
- регулярные разрывы проводов при их обледенении и снегопадах, высокие финансовые и материальные затраты на замену разорванных проводов;- regular wire breaks during icing and snowfalls, high financial and material costs for replacing broken wires;
- высокие материалоемкость и стоимость проводов из цветных металлов с одной стороны, а также огромные размеры территории России по сравнению с территориями западноевропейских государств, ограниченность природных ресурсов цветных материалов и их производств, с другой стороны - создают неразрешимую проблему энергообеспечения всей территории России на основе проводных высоковольтных и низковольтных линий передач электрической энергии;- the high material consumption and cost of non-ferrous metal wires on the one hand, as well as the huge size of the territory of Russia in comparison with the territories of Western European states, the limited natural resources of non-ferrous materials and their production, on the other hand, create an insoluble problem of energy supply throughout Russia on the basis of high-voltage wires and low voltage electric power transmission lines;
высокие потери тепла (до 90%) в трубопроводах горячего водоснабжения ЖКХ городов и поселков;high heat losses (up to 90%) in the pipelines of hot water supply of housing and communal services of cities and towns;
- высокая (свыше 90%) изношенность трубопроводов горячего водоснабжения и отсутствие у региональных органов власти средств на их восстановление;- high (over 90%) deterioration of the hot water pipelines and the lack of funds for the regional authorities to restore them;
- трудность защиты от стихийных бедствий и террористических угроз протяженных магистралей подачи углеродного топлива к ТЭС и ТЭЦ;- the difficulty of protecting against natural disasters and terrorist threats of the long routes for supplying carbon fuel to TPPs and TPPs;
- трудность защиты от стихийных бедствий и террористических угроз длинных линий передачи тепла и электроэнергии от источников энергии к потребителям;- the difficulty of protecting against natural disasters and terrorist threats of long lines of heat and electricity transmission from energy sources to consumers;
- опасность длительного отключения АЭС от сетей электроснабжения, приводящая к отключению систем защиты от самопроизвольного взрыва ядерного реактора АЭС и радиоактивного заражения местности, аналогичных ядерной трагедии 2011 года в Японии (АЭС «Фокусима»).- the danger of prolonged shutdown of nuclear power plants from power supply networks, leading to the disconnection of systems for protection against spontaneous explosion of a nuclear reactor of a nuclear power plant and radioactive contamination of the area similar to the 2011 nuclear tragedy in Japan (Fokushima nuclear power plant).
Решение указанных проблем в энергетике было возможным на основе открытий и изобретений в СССР в области плазменной энергетики еще в средине 80-х годов прошлого столетия [СВЧ - генераторы плазмы. Физика. Техника. Применение. М.: Энергоатомиздат, 1988]. Так, в ФТИ г.Ленинграда в 1989 году был разработан [Р.В.Васильева, А.В.Ерофеев. «К вопросу о МГД генераторе на воздушной плазме». Ленинград. ФТИ, 1989] плазменный источник электрической энергии с пониженным расходом атмосферного воздуха и одновременно не требующий для выработки электрической энергии углеводородного топлива. Однако эти разработки в области плазменной энергетики не получили дальнейшего развития и финансовой поддержки в СССР в связи с дешевым в то время углеводородным топливом и недостаточным вниманием к проблемам экологии со стороны ЦК КПСС и Правительства СССР. Кроме того, владельцы международных монополистических организаций по добыче и нефти, и газа не были заинтересованы в то время в развитии конкурирующей альтернативной энергетики. В связи с этим плазменная энергетика, как альтернатива существующей энергетике, основанной на варварском (путем сжигания) и хищническом (без оглядки на будущее детей и внуков) истреблении остатков углеводородных сырьевых ресурсов Земли, развивалась без должной финансовой поддержки и на инициативном творчестве отдельных изобретателей стран мира.The solution of these problems in the energy sector was possible on the basis of discoveries and inventions in the USSR in the field of plasma energy in the mid-80s of the last century [microwave - plasma generators. Physics. Technics. Application. M .: Energoatomizdat, 1988]. So, in 1989, the Physicotechnical Institute of Leningrad developed [R.V. Vasilieva, A.V. Erofeev. "On the issue of MHD generator on air plasma." Leningrad. FTI, 1989] a plasma source of electrical energy with a reduced consumption of atmospheric air and at the same time not requiring hydrocarbon fuel to generate electrical energy. However, these developments in the field of plasma energy did not receive further development and financial support in the USSR due to the cheap hydrocarbon fuel at that time and insufficient attention to environmental problems from the Central Committee of the CPSU and the Government of the USSR. In addition, the owners of international monopolistic organizations for the extraction of oil and gas were not interested at that time in the development of competing alternative energy. In this regard, plasma energy, as an alternative to the existing energy, based on the barbaric (by burning) and predatory (without regard to the future of children and grandchildren) destruction of the Earth’s hydrocarbon raw material resources, developed without due financial support and the initiative creativity of individual inventors of the world .
Согласно публикации на сайте [www.chukanovenergy.com] наибольших успехов в практической реализации достижений плазменной энергетики добился доктор Чуканов К.Б. (США).According to the publication on the site [www.chukanovenergy.com], Dr. Chukanov KB achieved the greatest success in the practical implementation of the achievements of plasma energy. (USA).
Разработанные им плазменные источники энергии на воздушной плазме ANLAUTRON-I (около 600 кВт) и АНГЕЛ-1 (30 кВт) основаны на патенте [US 69369761, НКИ: 315.111.91; 315.108, 2005] и содержат газовый реактор с источником СВЧ-накачки и патрубком для подвода атмосферного воздуха в полость реактора. Корпус реактора выполнен из кварцевого стекла с двойными стенками и патрубками для соединения полости между стенками с теплообменником. Пространство между стенками заполнено теплоносителем, преимущественно водой, нагреваемой излучением плазмы газа, генерируемой в полости камеры. Источником электрической и тепловой энергии служит ионизированный атмосферный воздух, нагретый СВЧ-излучением до состояния тлеющегося разряда шаровой молнии. Корпускулярное излучение шаровой молнии используется для нагрева теплоносителя, а разность зарядов электронной оболочки и ядра шаровой молнии - для вывода электрической энергии. Испытания автономного источника энергии АНГЕЛ-1 (30 кВт) на воздушной плазме показали [www.chukanovenergy.com] возможность его использования в качестве автономных ТЭЦ для получения электричества, горячего воздуха (до 300°С), горячей воды и горячего водяного пара для энергообеспечения отдельных коттеджей и жилых домов. При этом размеры источника АНГЕЛ-1 не превышают размеры газовых котлов, аналогичной мощности, и позволяют не только отапливать жилые помещения и обеспечивать их расходной горячей водой, но и дополнительно снабжать их электричеством.The plasma energy sources developed by him, ANLAUTRON-I (about 600 kW) and ANGEL-1 (30 kW), are based on the patent [US 69369761, NKI: 315.111.91; 315.108, 2005] and contain a gas reactor with a microwave pump source and a pipe for supplying atmospheric air into the reactor cavity. The reactor vessel is made of quartz glass with double walls and nozzles for connecting the cavity between the walls with a heat exchanger. The space between the walls is filled with a coolant, mainly water, heated by the radiation of a gas plasma generated in the chamber cavity. The source of electric and thermal energy is ionized atmospheric air, heated by microwave radiation to the state of a glow discharge of ball lightning. The corpuscular radiation of ball lightning is used to heat the coolant, and the charge difference between the electron shell and the core of ball lightning is used to output electric energy. Tests of an autonomous energy source ANGEL-1 (30 kW) in air plasma showed [www.chukanovenergy.com] the possibility of its use as autonomous CHPs for generating electricity, hot air (up to 300 ° C), hot water and hot water vapor for energy supply separate cottages and residential buildings. At the same time, the dimensions of the ANGEL-1 source do not exceed the sizes of gas boilers of similar power and allow not only to heat the living quarters and provide them with hot water, but also provide them with electricity.
При этом за счет использования в качестве горючего доступного атмосферного воздуха, уменьшенного его расхода при плазмохимической реакции по сравнению с его расходом в реакции окисления при сжигании углеводородного топлива автоматически исчезают проблемы коммунального хозяйства предприятий ЖКХ, связанные с необходимостью заготовки топлива для ТЭЦ и содержанием протяженных и бесхозных (муниципальных) тепловых сетей для них. Одновременно отпадает необходимость опутывания территории всей страны электрическими проводами. Отпадает также необходимость содержания огромной армии чиновников ЖКХ и «Гоэнергетики» с их посредническими структурами распределения тепла и электричества, потребляющих ежегодно из бюджета России свыше 3 миллиардов $ USD, сопоставимых с затратами на оборону страны.At the same time, due to the use of available atmospheric air as a fuel, its reduced consumption during the plasma-chemical reaction as compared with its consumption in the oxidation reaction during the burning of hydrocarbon fuel, the problems of public utilities of housing and communal services enterprises associated with the need to prepare fuel for a thermal power plant and the content of extended and ownerless ones automatically disappear (municipal) heating networks for them. At the same time, there is no need to entangle the entire country with electric wires. There is also no need to maintain a huge army of housing and communal services and Goenergy officials with their intermediary structures for the distribution of heat and electricity, which consume over 3 billion $ USD annually from the Russian budget, which is comparable to the country's defense costs.
Недостатками этого плазменного источника энергии [US 69369761, НКИ: 315.111.91; 315.108, 2005] является относительно невысокая надежность и время работы, связанные с трудностью стабилизации искусственной шаровой молнии тлеющегося разряда. Другим недостатком является относительно невысокий КПД преобразования потенциальной энергии воздуха в тепловую и электрическую энергию, связанный с недостаточной энергией излучения шаровой молнии и недостаточным потенциалом ее электрической энергии в режиме тлеющегося разряда. Третьим недостатком этого плазменного источника является трудность управления его выходной мощностью.The disadvantages of this plasma energy source [US 69369761, NKI: 315.111.91; 315.108, 2005] is the relatively low reliability and runtime associated with the difficulty of stabilizing the artificial ball lightning of a glow discharge. Another disadvantage is the relatively low efficiency of the conversion of the potential energy of the air into thermal and electric energy, associated with insufficient energy of emission of ball lightning and insufficient potential of its electric energy in the mode of glow discharge. A third disadvantage of this plasma source is the difficulty in controlling its output power.
Указанные недостатки устранены в плазменном источнике энергии на воздушной плазме для реактивного двигателя [RU 94031514, F03H 1/00; H05H 1/54, 1996], путем использования импульсного режима накачки, обеспечивающего поджиг и детонационное самовозгорание воздуха в газовом реакторе, приводящее к автоматическому увеличению плотности плазмы и ее взрыву, аналогичной взрыву шаровой молнии с выделением повышенного количества энергии по сравнению с энергией, выделяемой ею в тлеющемся режиме. Указанный источник энергии на воздушной плазме содержит газовый реактор, в камере которого установлен высоковольтный разрядник, соединенный по входу с импульсным генератором накачки воздушной плазмы. Вдоль пути движения плазмы установлены токосъемные электроды, расположенные перпендикулярно полю постоянного магнита и образующие вместе с ним МГД-генератор электрической энергии кондукционного типа. Объем камеры составляет 1 л, что соответствует порции массы воздуха в ней при атмосферном давлении - 1,29 г. Начальная удельная амплитуда импульса генератора составляет не менее 10 кВ/см, длительность импульса не более 0,1 мкс. Для управления выходной мощностью плазменного источника энергии импульсный генератор выполнен с регулируемой частотой следования импульсов. Для восстановления (рекомбинации) воздушной плазмы в камере реактора минимальный интервал между импульсами не превышает 0, 4 мкс.These disadvantages are eliminated in a plasma source of energy in an air plasma for a jet engine [RU 94031514, F03H 1/00; H05H 1/54, 1996], by using a pulsed pump mode, which provides ignition and detonation spontaneous combustion of air in a gas reactor, leading to an automatic increase in the plasma density and its explosion, similar to the explosion of ball lightning with the release of an increased amount of energy compared to the energy released by it in smoldering mode. The specified source of energy in the air plasma contains a gas reactor, in the chamber of which a high voltage arrester is installed, connected at the input to a pulse generator for pumping air plasma. Along the path of the plasma motion, collector electrodes are installed, perpendicular to the field of the permanent magnet and forming together with it a MHD generator of electrical energy of the conductive type. The chamber volume is 1 l, which corresponds to a portion of the mass of air in it at atmospheric pressure - 1.29 g. The initial specific amplitude of the generator pulse is at least 10 kV / cm, the pulse duration is not more than 0.1 μs. To control the output power of the plasma energy source, the pulse generator is made with an adjustable pulse repetition rate. To restore (recombine) the air plasma in the reactor chamber, the minimum interval between pulses does not exceed 0.4 μs.
Недостатком этого плазменного источника энергии на воздушной плазме является недостаточный КПД полезного действия, связанный с электрической ионизацией атмосферного воздуха и нестабильностью состава его газов, зависящего от погодных условий (влажности, загазованности, запыленности и т.д.).The disadvantage of this plasma source of energy on air plasma is the insufficient efficiency associated with the electrical ionization of atmospheric air and the instability of its gas composition, depending on weather conditions (humidity, gas, dust, etc.).
Указанный недостаток устранен в плазменном источнике энергии на воздушной плазме [RU 2150778, H02K 44/08, H02K 44/28, 2000]. Указанный плазменный источник энергии содержит газовый реактор непрерывного действия с лазерной накачкой протекающего через него атмосферного воздуха. На пути истекающей из газового реактора плазмы последовательно установлены компрессор, теплообменник для осушения воздушной плазмы, МГД-генератор отбора электрической энергии у воздушной плазмы, устройство контроля состава газовой смеси, поступающей на вход МГД-генератора, и тепловой двигатель для корректировки и стабилизации оставшегося после выжигания (в реакторе) атмосферного кислорода состава газовой смеси, мас.%: N2 - 88-89%, CO2 - 8-10% и H2O - менее 4%, подаваемой на вход МГД-генератора через компрессор и теплообменник-осушитель.The specified disadvantage is eliminated in a plasma energy source on air plasma [RU 2150778, H02K 44/08, H02K 44/28, 2000]. The specified plasma energy source contains a gas continuous reactor with laser pumping of atmospheric air flowing through it. A compressor, a heat exchanger for draining the air plasma, an MHD generator for collecting electric energy from the air plasma, a device for controlling the composition of the gas mixture supplied to the input of the MHD generator, and a heat engine for adjusting and stabilizing the remaining after burning are sequentially installed in the path of the plasma flowing out of the gas reactor; (in the reactor) atmospheric oxygen of the composition of the gas mixture, wt.%: N 2 - 88-89%, CO 2 - 8-10% and H 2 O - less than 4%, supplied to the input of the MHD generator through a compressor and a heat exchanger-dryer .
Недостатком известного плазменного источника энергии на воздушной плазме является сложность конструкции и недостаточная надежность работы, связанная с недостаточной тепловой прочностью компрессора и теплообменника, а также - с установкой их на пути движения высокотемпературной плазмы газового реактора.A disadvantage of the known plasma energy source on air plasma is the design complexity and insufficient reliability associated with insufficient thermal strength of the compressor and heat exchanger, as well as their installation in the path of high-temperature plasma of a gas reactor.
Указанные недостатки устранены в плазменных источниках энергии [WO 2010128877, H05H 1/24, 2010; WO 2010123391, B01D 53/32, F01N 3/027, 2010] на дымовых газах (CO2 - не менее 80%).These disadvantages are eliminated in plasma energy sources [WO 2010128877, H05H 1/24, 2010; WO 2010123391, B01D 53/32,
Наиболее близким из них по назначению и технической сущности к заявляемому изобретению является плазменный источник энергии [WO 2010128877, H05H 1/24, 2010], выбранный в качестве прототипа и содержащий импульсный преобразователь дымовых газов в плазму, на плазменном выходе которого установлен преобразователь энергии плазмы в электрическую энергию, соединенный по выходу с накопителем электрической энергии, один выход которого соединен с клеммной коробкой электропотребления, а другой - с электропитающим входом импульсного преобразователя дымовых газов в плазму, причем импульсный преобразователь дымовых газов в плазму содержит ионизационную камеру, снабженную входным патрубком для подвода дымовых газов и импульсным устройством возбуждения детонационной плазмохимической реакции дымовых газов, соединенным по электропитающему напряжению с электропитающим входом импульсного преобразователя дымовых газов в плазму, причем импульсное устройство возбуждения выполнено управляемым по частоте следования импульсов. При этом устройство возбуждения плазмохимической реакции содержит импульсный генератор СВЧ-накачки дымовых газов и высоковольтный разрядник, электроды которого выведены в полость ионизационной камеры. Плазменный источник энергии прост по конструкции, обладает повышенной надежностью работы и повышенным КПД, связанным с повышенной ионизационной способностью дымовых газов по сравнению с атмосферным воздухом, пониженными затратами электрической энергии на возбуждение плазмохимической реакции детонационного типа.The closest in purpose and technical essence to the claimed invention is a plasma energy source [WO 2010128877, H05H 1/24, 2010], selected as a prototype and containing a pulsed converter of flue gases to plasma, at the plasma output of which a plasma energy converter is installed in electrical energy connected at the output to the electric energy storage device, one output of which is connected to the power consumption terminal box and the other to the power supply input of the flue gas pulse converter the basics in plasma, moreover, the pulsed flue gas to plasma converter comprises an ionization chamber equipped with an inlet for supplying flue gases and a pulsed excitation device for the detonation plasma-chemical reaction of flue gases, connected by an electrical voltage to the power supply input of the pulsed flue gas to plasma converter, the pulsed excitation device made controlled by the pulse repetition rate. The plasma-chemical reaction excitation device comprises a pulsed microwave generator for flue gas pumping and a high-voltage spark gap, the electrodes of which are brought into the cavity of the ionization chamber. The plasma energy source is simple in design, has increased reliability and increased efficiency associated with increased ionization ability of flue gases compared to atmospheric air, reduced electric energy costs for exciting a detonation-type plasma chemical reaction.
Недостатком указанного плазменного источника энергии на CO2-плазме является необходимость для его реализации создания сети CO2-станций для заправки газовых баллонов углекислым газом или подключения плазменных источников энергии к дымовым трубам существующих котельных ЖКХ и ТЭЦ. Первое направление использования требует принятия организационно технических решений на уровне федеральных и/или региональных органов власти. Второе направление реализации дополнительно требует получения разрешения соответствующих надзорных органов по технике техники безопасности и согласования с конструкторами ТЭЦ. Кроме того, второе направление лишает плазменные источники энергии не только автономности, но и возможности их использования по прямому назначению - для электроснабжения индивидуальных энергопотребителей, удаленных от ТЭЦ и котельных. При этом цена энергии для конечного потребителя будет определяться не стоимостью производства энергии, а стоимостью цветного металла проводов и стоимостью обслуживания длинных линий передачи электрической энергии.The disadvantage of this plasma source of energy on a CO 2 plasma is the need for its implementation to create a network of CO 2 stations for filling gas cylinders with carbon dioxide or connecting plasma energy sources to the chimneys of existing boiler houses and public utilities and thermal power plants. The first area of use requires organizational and technical decisions at the level of federal and / or regional authorities. The second direction of implementation additionally requires obtaining permission from the relevant supervisory authorities for safety measures and coordination with the designers of the CHP. In addition, the second direction deprives plasma energy sources of not only autonomy, but also the possibility of their use for its intended purpose - for power supply to individual energy consumers remote from thermal power plants and boiler houses. At the same time, the price of energy for the final consumer will not be determined by the cost of energy production, but by the cost of non-ferrous metal wires and the cost of servicing long electric power transmission lines.
Постановка задачи.Formulation of the problem.
Технической задачей изобретения является повышение реализуемости плазменного источника энергии на CO2-плазме с сохранением преимуществ (перед традиционными тепловыми источниками энергии) по расходу атмосферного кислорода для горячего водоснабжения, отопления, освещения и электроснабжения отдельных домов, коттеджей и фермерских хозяйств.An object of the invention is to increase the feasibility of a plasma energy source on a CO 2 plasma, while maintaining the advantages (over traditional thermal energy sources) in the consumption of atmospheric oxygen for hot water supply, heating, lighting and power supply of individual houses, cottages and farms.
Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является самообеспечение плазменного источника энергии на CO2-плазме собственными дымовыми газами.The technical result that provides a solution to this problem is the self-supply of a plasma energy source on a CO 2 plasma with its own flue gases.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной технической задачи достигается тем, что плазменный источник энергии, содержащий импульсный преобразователь дымовых газов в плазму, снабженный импульсным устройством накачки, на плазменном выходе импульсного преобразователя дымовых газов в плазму установлен преобразователь энергии плазмы в электрическую энергию, соединенный по электрическому выходу с накопителем электрической энергии, а по отработанным реагентам плазмохимической реакции с выхлопной трубой, один выход накопителя электрической энергии соединен с клеммной коробкой электропотребления, а другой - с электропитающим входом импульсного устройства накачки, причем импульсный преобразователь дымовых газов в плазму содержит ионизационную камеру, снабженную входным патрубком для подвода дымовых газов и соединенную по входу возбуждения плазмохимической реакции с импульсным устройством накачки, выполненным управляемым по частоте следования импульсов, согласно изобретению он дополнительно содержит генератор дымовых газов, золотник, блок управления, блок отопления и горячего водоснабжения, преобразователь дымовых газов в плазму снабжен рубашкой охлаждения, соединенной с блоком отопления и горячего водоснабжения, генератор дымовых газов по сигнальным и управляющим сигналам соединен с блоком управления, а по дымовым газам через золотник - с входным патрубком преобразователя дымовых газов в плазму и с дымовой трубой, управляющий вход золотника соединен с управляющим выходом блока управления, управляющий выход которого по частоте детонации плазмы соединен с управляющим входом импульсного устройства накачки.The achievement of the claimed technical result and, as a result, the solution of the technical problem is achieved by the fact that the plasma energy source containing a pulsed flue gas to plasma converter equipped with a pulsed pump device, a plasma energy into electric energy converter is installed at the plasma output of the pulsed flue gas to plasma converter connected by an electric output to an electric energy storage device, and by the spent reagents of a plasma-chemical reaction with an output pipe, one output of the electric energy storage device is connected to the power consumption terminal box, and the other to the power supply input of the pulsed pumping device, and the pulsed flue gas to plasma converter contains an ionization chamber equipped with an input pipe for supplying flue gases and connected to the plasma-chemical reaction excitation input with pulsed pumping device, made controlled by the pulse repetition rate, according to the invention, it further comprises a smoke generator call, spool, control unit, heating and hot water supply unit, flue gas to plasma converter is equipped with a cooling jacket connected to the heating and hot water supply unit, the flue gas generator is connected to the control unit by signal and control signals, and by flue gas through the spool with the inlet pipe of the flue gas to plasma converter and with the chimney, the control input of the spool is connected to the control output of the control unit, the control output of which is connected by the detonation frequency of the plasma ene pulse to the control input of the pump device.
При этом генератор дымовых газов выполнен в виде газовой горелки или малогабаритной твердотопливной топки, снабженной управляемым вентилем подачи воздуха и контрольным электродом, управляющий и сигнальный входы которых соединены с соответствующими входами/выходами блока управления. Импульсное устройство накачки выполнено в виде генератора высоковольтных импульсов, импульсного СВЧ-генератора, импульсного лазера и/или импульсного разрядника. Блок отопления и горячего водоснабжения выполнен в виде теплообменника. Накопитель электрической энергии выполнен в виде емкостного или индуктивного накопителя энергии и снабжен преобразователем постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение. Устройство преобразования кинетической энергии плазмы в электрическую энергию выполнено в виде индукционного или кондукционного МГД-генератора.In this case, the flue gas generator is made in the form of a gas burner or small-sized solid fuel furnace, equipped with a controlled air supply valve and a control electrode, the control and signal inputs of which are connected to the corresponding inputs / outputs of the control unit. The pulse pump device is made in the form of a high-voltage pulse generator, a pulsed microwave generator, a pulsed laser and / or a pulsed spark gap. The heating and hot water supply unit is made in the form of a heat exchanger. The electric energy storage device is made in the form of a capacitive or inductive energy storage device and is equipped with a constant voltage converter into a three-phase alternating voltage. A device for converting the kinetic energy of a plasma into electrical energy is made in the form of an induction or conductive MHD generator.
Дополнительное введение генератора дымовых газов, золотника, блока управления, блока отопления и горячего водоснабжения позволяет использовать дымовые газы в качестве реагента, обеспечить его глубокую переработку за счет импульсного детонационного возбуждения CO2-плазмы и извлечение из нее тепловой и кинетической энергии для получения соответственно тепла и электричества. Наличие многовариантности исполнения элементной базы предложенного плазменного источника энергии позволяет дополнительно повысить реализуемость последнего.The additional introduction of a flue gas generator, spool, control unit, heating and hot water supply unit allows using flue gases as a reagent, ensuring its deep processing due to pulsed detonation excitation of CO 2 plasma and extraction of thermal and kinetic energy from it to produce heat and electricity. The presence of multivariance of the execution of the elemental base of the proposed plasma energy source allows to further increase the feasibility of the latter.
Ссылка на чертежи.Link to the drawings.
На фиг.1 представлена функциональная схема плазменного источника энергии, на фиг.2 - пример конструкции преобразователя CO2-газов в электрическую энергию с СВЧ-накачкой и индукционным МГД-генератором.Figure 1 presents a functional diagram of a plasma energy source, figure 2 is an example of a design of a Converter of CO 2 gases into electrical energy with microwave pumping and an induction MHD generator.
Описание в статике.Description in statics.
Плазменный источник энергии содержит последовательно соединенные трубопроводами генератор 1 дымовых газов, золотник 2, импульсный преобразователь 3 дымовых газов в плазму с блоком ионизационных камер 3.1, преобразователь 4 энергии плазмы в электрическую энергию и выхлопную трубу 5 с фильтром 6. Второй вход трубы 5 соединен со вторым выходом золотника 2. Золотник 2 выполнен коробчатой, цилиндрической или крановой конструкции с цифровым или с аналоговым управлением частотой переключения направления подачи дымовых газов в камеры 3.1 и дымовую трубу 5. Управляющий вход золотника 2 соединен с первым управляющим выходом блока управления 7, второй управляющий выход которого по частоте детонации плазмы соединен с управляющим входом импульсного устройства 8 накачки, а по сигналам контроля и управления выработкой CO2 газов - с генератором 1 дымовых газов. Генератор 1 дымовых газов выполнен в виде малогабаритной газо-, жидко- и/или твердотопливной топки, снабженной управляемым вентилем 1.1 подачи воздуха и контрольным электродом 1.2, управляющий вход и сигнальный выход которых соединены с соответствующими входами/выходами блока 7 управления. Импульсный преобразователь 3 дымовых газов в плазму содержит камеры 3.1 с патрубком подачи дымовых газов и каналом подачи энергии возбуждения CO2 газов от устройства 8 накачки. Устройство 8 выполнено в виде генератора высоковольтных импульсов, импульсного СВЧ-генератора, импульсного лазера и/или импульсного разрядника. Камеры 3.1 преобразователя 3 снабжены рубашкой охлаждения, соединенной с блоком 9 отопления и горячего водоснабжения. Блок 9 выполнен в виде теплообменника и содержит патрубки 9.1, 9.2 прямой и обратной воды горячего отопления, патрубок 9.3 подачи холодной воды и патрубок 9.4 выдачи расходной горячей воды. Устройство 4 преобразования кинетической энергии плазмы в электрическую энергию выполнено в виде индукционного или кондукционного МГД-генератора. Электрический выход МГД генератора соединен с накопителем 10 электрической энергии. Накопитель 10 выполнен в виде емкостного или индуктивного накопителя энергии и снабжен преобразователем постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение.The plasma energy source contains a flue gas generator 1, a spool 2, a
Описание в динамике. Плазменный источник энергии на CO2-плазме работает следующим образом. В топку генератора 1 дымовых газов загружают твердое топливо, например дрова, каменный уголь, или подают в топку жидкое или газообразное топливо от соответствующего баллона. Зажигают топливо, например газ, с помощью электрической запальной свечи по сигналу с блока 7 управления. После розжига генератора 1 блок 7 управления контролирует уровень тока контрольного электрода (степень ионизации) в топке генератора 1 и по величине его отклонения от контрольного значения регулирует электромагнитным вентилем подачи воздуха оптимальное соотношение топлива и атмосферного кислорода в камере сгорания генератора 1 для получения однородного состава дымовых газов на его выходе. Далее по заданной программе управления блок 7 формирует в цифровом виде последовательность импульсов подачи порций дымовых газов через золотник 2 в ионизационные камеры преобразователя 3 дымовых газов в плазму. Одновременно блок 7 подает управляющий сигнал на импульсное устройство 8 накачки. Устройство 8 по каждому сигналу управления вырабатывает мощный импульсный сигнал накачки, который подается в соответствующую ионизационную камеру 3.1 преобразователя 3 при поступлении в нее очередной порции CO2 газов. Под воздействием импульса накачки происходит разрыв молекулярных связей и молекул CO2 на составные элементыDescription in dynamics. The plasma energy source on the CO 2 plasma works as follows. Solid fuel, for example firewood, coal, is loaded into the furnace of the flue gas generator 1, or liquid or gaseous fuel is supplied to the furnace from the corresponding cylinder. They ignite fuel, for example gas, using an electric spark plug according to a signal from the control unit 7. After igniting the generator 1, the control unit 7 controls the current level of the control electrode (degree of ionization) in the furnace of the generator 1 and, by the magnitude of its deviation from the control value, regulates the optimum ratio of fuel and atmospheric oxygen in the combustion chamber of the generator 1 with an electromagnetic air supply valve to obtain a homogeneous composition of flue gases at his exit. Further, according to a given control program, unit 7 generates in digital form a sequence of pulses of the supply of portions of flue gases through the spool 2 into the ionization chambers of the
где:Where:
С=(Се) - нейтральный атом углерода, имеющий один электрон связи на каждый атом в углеродной цепочке топлива;C = (Ce) is a neutral carbon atom having one bond electron for each atom in the carbon chain of the fuel;
O2=(OeO) ~ молекула кислорода, имеющая один электрон связи между двумя атомами молекулы;O 2 = (OeO) ~ an oxygen molecule having one electron bonding between two atoms of the molecule;
С., О. - отрицательные ионы углерода и кислорода соответственно; О+ - положительный ион.S., O. — negative carbon and oxygen ions, respectively; O + is a positive ion.
Электродинамическое взаимодействие ионов С. и 0+ вызывает реакцию горения (окисления углерода) с образованием окиси углерода и тепла Q1 The electrodynamic interaction of C. ions and 0+ causes a combustion reaction (carbon oxidation) with the formation of carbon monoxide and heat Q 1
Выделяющееся в результате реакции 4 малоустойчивое к ионизации образование CO, выделенное тепло Q1, и энергия устройства 8 накачки способствуют развитию дальнейшего процесса ионизации и разрушению атомов и ионов кислорода с образованием дефицита их массы. Повышение в ионизационной камере преобразователя 3 плотности носителей зарядов до 1014 см-3 приводит к инициированию «кислородной реакции»The formation of CO which is released as a result of reaction 4 and is not stable to ionization, the released heat Q 1 , and the energy of the
сопровождающейся взрывным разрушением молекул кислорода, выделением свободного электрона их связи и квантовой энергии Q2 вторичного ионизирующего излучения от ультрафиолетового до мягкого рентгеновского диапазона электромагнитных волн, приводящих к лавинной ионизации газового реагента в преобразователе 3 и к полному отрыву электронов от положительно заряженных ядер атомов кислорода и других составляющих дымовых газов. Наличие в дымовых газах небольшого процента азота, связывающего часть кислорода в реакторе 3, несколько снижает скорость реакции (5) из-за того, что молекулы азота, имея отрицательный избыточный заряд, окружают часть молекул кислорода, имеющих положительный избыточный заряд, образуя агрегаты из кислорода, экранированного азотом от действия ионизирующих воздействий. Если первичное (от устройства 8 накачки) и/или вторичное (результат «кислородной реакции») ионизирующее воздействие достаточно для разрушения азота, молекула которого в два раза прочнее молекулы кислорода, так как имеет не один, а два электрона связи, то азот при этом разрушается не только на атомы, но и фрагменты, представляющие другие химические элементы в азотной реакцииaccompanied by explosive destruction of oxygen molecules, the release of a free electron of their bond and quantum energy Q 2 of secondary ionizing radiation from the ultraviolet to the soft X-ray range of electromagnetic waves, leading to avalanche ionization of the gas reagent in
Освобожденные от электронных оболочек положительно заряженные ядра атомов прореагировавших газов объединяются (за счет свободы движения и возможности приближения к границе действия мощных гравитационных сил) в общее положительное ядро и облако электронов над объединенным ядром. В работах (www.blackinghpover.com) Миллса Р.Л. (США) объединение ядер и скачкообразное повышение энергии газовой плазмы объяснятся туннельным эффектом, в работах (www.chukanovenergy.com) Чуканова К.Б. (США) - неизвестными ранее из классической физики законами материального мира. При этом ввиду затруднения доступа нейтральных атомов в зону реакции из внешней среды (преобладания процесса ионизации над процессом релаксации) и объединения ядер в одну общую массу электроны скачкообразно оказываются на высоких энергетических уровнях относительно удаленных от них ядер. При переходе возбужденных электронов на нижестоящие энергетические орбиты происходит выделение квантовой энергии, дополнительно вызывающей мгновенный нагрев газового реагента в камере 3 и выделение энергии преимущественно в форме тепла, аккумулируемого в теплоносителе рубашек охлаждения камер 3.1 и в форме кинетической энергии плазмы, подаваемой на вход МГД-генератора 4. Тепловая энергия теплоносителя (например, воды, лития), протекая через теплообменник блока 9, обеспечивает нагрев воды в контурах отопления и горячего водоснабжения и соответствующую их раздачу потребителям через патрубки 9.1÷9.4. Одновременно проходящая через полость МГД-генератора 4 плазма наводит в его индуктивной обмотке импульсный электрический ток, который подается в накопитель 10 для зарядки его аккумуляторов и преобразования в форму, удобную для электропитания элементов плазменного источника энергии, а также для электропитания внешних потребителей электроэнергии трехфазным переменным напряжением. Далее импульсный режим работы плазменного источника энергии на CO2-плазме повторяется. Выходная мощность электрической энергии устройства для получения энергии из CO2-регулируется частотой следования импульсов накачки устройства 2.The positively charged nuclei of the atoms of the reacted gases freed from the electron shells are combined (due to freedom of motion and the possibility of approaching the boundary of the action of powerful gravitational forces) into a common positive nucleus and a cloud of electrons above the combined nucleus. In the works (www.blackinghpover.com) Mills R.L. (USA) the combination of nuclei and an abrupt increase in the energy of a gas plasma are explained by the tunneling effect, in the works (www.chukanovenergy.com) Chukanova KB (USA) - previously unknown from classical physics laws of the material world. In this case, due to the difficulty of access of neutral atoms to the reaction zone from the external environment (the predominance of the ionization process over the relaxation process) and the combination of nuclei into one common mass, the electrons jump at high energy levels relative to the nuclei distant from them. During the transition of excited electrons to lower energy orbits, quantum energy is released, which additionally causes instantaneous heating of the gas reagent in
Указанное изобретение не ограничивается вышеприведенным примером его осуществления. В рамках указанного изобретения возможна активация газового реагента при различных сочетаниях параметров и видов указанных выше источников накачки. Кроме того, для уменьшения энергетических затрат на возбуждение газового реагента могут быть использованы катализаторы. В качестве источников электромагнитных волн (ЭМВ) импульсного устройства 8 накачки могут использоваться магнетроны, клистроны и другие источники ЭМВ, спектр излучения которых совпадает с линиями поглощения молекул и атомов газового реагента и свободно проходит через радиопрозрачные корпуса или окна ионизационной камеры 3.1 преобразователя 3.The specified invention is not limited to the above example of its implementation. Within the framework of this invention, the activation of a gas reagent is possible with various combinations of parameters and types of the above pump sources. In addition, catalysts can be used to reduce the energy cost of exciting the gas reagent. As the sources of electromagnetic waves (EMW) of the
Промышленная применимость.Industrial applicability.
Изобретение разработано на уровне технического предложения. Предварительная воздухоподготовка газового реагента с помощью обычной топки 1 с контрольным электродом 1.2 уровня ионизации топливной смеси и автоматическим управлением регулирования состава топливной смеси вентилем 1.1 на входе топки 1 позволяет простым путем стабилизировать необходимый оптимальный состав смеси газового реагента (CO2 - 80%), подаваемого в ионизационные камеры 3.1 преобразователя 3. Оптимальный состав газового реагента в свою очередь повышает глубину его переработки и преобразования в камерах 3.1 в энергию плазмы в процессе плазмохимической реакции деления и синтеза CO2-газов. Этим дополнительно обеспечивается повышение КПД плазменного источника энергии, стабильность его работы. Исключаются выбросы CO2-газов. Понижаются общие затраты атмосферного и углеродного топлива.The invention is developed at the level of a technical proposal. Preliminary air preparation of the gas reagent using a conventional furnace 1 with a control electrode 1.2 of the ionization level of the fuel mixture and automatic control of the composition of the fuel mixture by the valve 1.1 at the inlet of the furnace 1 allows a simple way to stabilize the required optimal composition of the gas reagent mixture (CO 2 - 80%) supplied to ionization chambers 3.1 of the
Экспресс-оценка эффективности предложенного гибридного плазменного источника энергии показывает, что расход углеродного топлива и атмосферного кислорода сократился в нем (за счет увеличения КПД их переработки в процессе подготовки реагента и последующей плазмохимической реакции) не менее чем в 48 раз по сравнению с аналогичным расходом у традиционных источников энергии аналогичной мощности, основанных на сжигании углеродного топлива. Экономия топливных материалов соответственно снижает затраты на их приобретение и одновременно увеличивает время автономной работы гибридного источника энергии при одинаковых (традиционных) годовых запасах углеродного топлива на обеспечение электрической и тепловой энергии отдельных коттеджей, фермерских хозяйств и производств.A rapid assessment of the effectiveness of the proposed hybrid plasma energy source shows that the consumption of carbon fuel and atmospheric oxygen decreased in it (due to an increase in the efficiency of their processing during the preparation of the reagent and the subsequent plasma-chemical reaction) by no less than 48 times compared to the same consumption for traditional energy sources of similar power based on the combustion of carbon fuel. The saving of fuel materials accordingly reduces the cost of their purchase and at the same time increases the battery life of a hybrid energy source with the same (traditional) annual reserves of carbon fuel to provide electric and thermal energy to individual cottages, farms and industries.
Незначительное увеличение [WHITTAKER D.G.М. METHOD OF ENERGISING A WORKING FLUID AND DERIVING USEFUL WORK. GB 2241746, МПК: F02B 43/10; F02B 51/04; F02P 9/00; F02P 23/04; F02B 1/04; F02B 3/06; F02B 43/00; F02B 51/00; F02P 9/00; F02P 23/00; F02B 1/00; F02B 3/00; 1991; WARD M. COMBUSTION IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE. GB1515148, F02P 23/00; F02P 23/04; F02B 3/06; F02P 23/00; F02B 3/00, 1978) рентгеновского фона (до 80 мВт) вне камеры 3.1 легко нейтрализуется тонким свинцовым покрытием корпуса преобразователя 3. Объем выбросов диоксида азота в результате плазмохимической реакции не превышает уровня таких выделений при реакции гниения продуктов животноводства, сельских уборных и городских свалок и может быть нейтрализован фильтрами 6 с использованием редкоземельных элементов, например неодима, для химического разложения вредных выбросов. Малое время (10 мин) полураспада радиоактивной воды и малый (доли грамм/час) объем ее выделения при работе плазменного источника энергии мощностью 30 кВт позволяет осуществлять ее временную нейтрализацию в малогабаритных фильтрах-отстойниках, емкостью до 1 литра, с последующей выдержкой в течение 30 минут и сбросом выдержанной воды в канализацию или подачу ее в патрубок 9.3 теплообменника 9 для повторного использования.Slight increase [WHITTAKER D.G.M. METHOD OF ENERGISING A WORKING FLUID AND DERIVING USEFUL WORK. GB 2241746, IPC: F02B 43/10; F02B 51/04; F02P 9/00; F02P 23/04; F02B 1/04;
Таким образом, с помощью предлагаемого гибридного источника энергии можно обеспечить относительно безопасное для экологии автономное производство дешевой энергии (электричества, горячего воздуха, горячей воды и горячего водяного пара) в интересах коммунального хозяйства, товариществ собственников жилья (ТСЖ), садовых кооперативов, отдельных коттеджей и/или промышленных производств.Thus, using the proposed hybrid energy source, it is possible to provide relatively environmentally friendly autonomous production of cheap energy (electricity, hot air, hot water and hot water vapor) in the interests of the public utilities, homeowners associations (HOAs), garden cooperatives, individual cottages and / or industrial production.
Массовое внедрение гибридного источника может снять проблемы энергетики, связанные с дефицитом углеродного топлива, ядерными катастрофами, террористическими актами, стихийными бедствиями при авариях длинных линий передач тепловой и электрической энергии, недостатком материальных, сырьевых и финансовых ресурсов для их ремонта и обслуживания последних. При этом автоматически решаются проблемы экологии и резко сокращается бюрократический аппарат ЖКХ и электроэнергетики.The massive introduction of a hybrid source can solve the problems of energy associated with a shortage of carbon fuel, nuclear disasters, terrorist acts, natural disasters during accidents of long transmission lines of heat and electric energy, lack of material, raw materials and financial resources for their repair and maintenance of the latter. At the same time, environmental problems are automatically solved and the bureaucratic apparatus of the housing and communal services and electric power industry is sharply reduced.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011127270A RU2485727C2 (en) | 2011-07-01 | Plasma source of energy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011127270A RU2485727C2 (en) | 2011-07-01 | Plasma source of energy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011127270A RU2011127270A (en) | 2013-01-10 |
| RU2485727C2 true RU2485727C2 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2546057C2 (en) * | 2013-12-09 | 2015-04-10 | Александр Александрович Звонов | Method and processing line for electric power generation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2546057C2 (en) * | 2013-12-09 | 2015-04-10 | Александр Александрович Звонов | Method and processing line for electric power generation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Stern | A new sustainable hydrogen clean energy paradigm | |
| Goede | CO2 neutral fuels | |
| RU2436729C2 (en) | Carbonless dissociation of water and accompanying production of hydrogen and oxygen | |
| JP6940501B2 (en) | Systems, methods and equipment for optimizing gas combustion efficiency for clean energy generation | |
| Brahim | Performance investigation of a hybrid PV‐diesel power system for remote areas | |
| CN109356714A (en) | A kind of explosion power device mixed using hydrogen-oxygen | |
| RU2485727C2 (en) | Plasma source of energy | |
| Lingvay et al. | Considerations about the local and global environmental impact of autonomy electric transport | |
| US20030230446A1 (en) | Electric-steam propulsion system | |
| Ibrahim | Prospects of renewable energy in Libya | |
| Bamatov et al. | Combined heat and power | |
| JP2015039254A (en) | Future power supply and demand way | |
| Energy | What is Electricity? | |
| WO2007067083A1 (en) | Plasma power supply | |
| CA2610584A1 (en) | Ionization of hydrocarbon fuel molecule by electromagnetic waves (laser) providing ionization energy in the form photons to convert chemical energy of fuel molecule into electrical energy | |
| Andelman et al. | Kicking the Oil Addiction: Facts and Fiction | |
| Alekseenko | Efficient production and use of energy: Novel energy rationing technologies in Russia | |
| RU2546057C2 (en) | Method and processing line for electric power generation | |
| Ajewole et al. | Conceptual perspective of renewable energy resources | |
| Rabehi | Stand-alone hybrid renewable electrical system for powering schools in Remote area | |
| Amara et al. | The technical-economic and environmental study of a hybrid photovoltaic liquid petroleum gas energy system for an isolated community in Algeria. | |
| Ajewole et al. | Conceptual perspective of renewable energy resources: A paradigm shift in combating world climate change | |
| Grigorieva et al. | Ways to produce renewable energy from carbon dioxide | |
| Agho et al. | Microbial Fuel Cell Potential in Augmenting Nigerias’ Energy Mix | |
| Dakkak | Reduction of Carbon Dioxide Emissions by Using Photovoltaic Systems in the Syrian Arab Republic |