ПРЕДЛОЖЕНИЕ СПОСОБА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОГНЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
И ПУТИ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ НА ПРИМЕРЕ ГОРОДСКОГО ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩЕГО ХОЗЯЙСТВА
Последний рост цен коммунальных услуг по Украине и конкретно в Николаеве обусловлен несколькими причинами, одна из которых – рост стоимости традиционного топлива коммунального хозяйства – газа и мазута. Продолжать сжигать газ и мазут в топках городских котельных с такой низкой эффективностью, как это делается сейчас, – это значит поддерживать падение благосостояния наших граждан.
Сегодня человечество остро нуждается в замене существующих энергетических технологий на экономные и экологически чистые, гарантирующие сохранение биосферы. Это особенно касается энергетики, основанной на сжигании природных запасов угля, нефти и газа. Известно, что на данный момент реальная эффективность преобразования химической энергии топлива в процессе горения остается низкой. Если учесть затраты энергии на добычу, переработку, доставку топлива потребителям и получение энергии, то суммарный КПД существующих огневых технологий (тепловых машин и установок) составит не более 10-15%! Это означает, что львиная доля химической энергии топлива переходит в рассеянное тепло и в образование разнообразных токсичных веществ в отходящих газах. Развитые страны готовы всё больше платить за чистую окружающую среду для себя и своих будущих поколений, а для Украины, с её сверхэнергозатратным производством, переход на рыночные цены за энергоносители сопряжен с энергобезопасностью государства и элементарным выживанием большинства простых граждан.
Как же можно улучшить создавшуюся ситуацию. Будем исходить из данности – топливо придётся закупать. Даже если топливо будет добываться в достаточных количествах на территории Украины, то в условиях глобализации, цена его не может быть существенно ниже мирового уровня. Остаётся снижать его потребление. И наших граждан, в большинстве случаев, не интересуют технологические тонкости производства тепловой энергии, важно чтобы в домах была горячая вода и температура в квартире поддерживалась на уровне комфортной. Перебои с обеспечением теплом наших горожан породили тенденцию массового переоборудования отопления квартир с центрального на индивидуальное. При этом отсекаются все причины нерадивой работы служб коммунального хозяйства, но остаётся главная – зависимость от наличия топлива и возможность приобретать его в необходимых количествах по установившейся рыночной цене. В условиях нарастания всеобщего энергетического голода индивидуализм не решает нашу проблему.
Какой выход может предложить наука – рассказы о безграничном океане энергии термоядерного синтеза обещанного на 80-е годы прошлого столетия, теперь этот мираж видится на рубеже 50-х этого столетия. Ветряки?, но их возможности – капля в море.
А решение есть, и уже не первый год десятки изобретателей патентуют свои находки, направленные на повышение эффективности огневых технологий (технологий сжигания самых разнообразных топлив, различных композиций горючих и негорючих материалов и вообще всего чего угодно). На этом поприще все решения направлены в сторону повышения теплотворной способности используемых топливо воздушных смесей (ТВС) и снижения уровня токсичности отходящих продуктов горения. Решается эта проблема по-разному, кто - то случайно натолкнулся на необычный эффект и не мудрствуя пытается приспособить его для решения поставленной цели, отдельные авторы руководствуются идеями альтернативной физики и идут к намеченной цели со своим индивидуальным осознанием происходящих процессов и своим пониманием механизмов физического явления. Отсутствие респектабельной академической теории не столь важно для практической задачи, главное - что эффективность преобразования химической энергии топлива можно существенно повысить (что многократно демонстрировалось) чем и сократить его суммарное потребление городским хозяйством.
Рассмотрим подробнее сам процесс горения. Как ни странно по этому поводу официальная наука говорит не очень много. Горение представляется обычной химической реакцией окисления в которой горючее при повышенной температуре газифицируется, смешивается с окислителем и вступает в химическую реакцию с выделением энергии горения в виде тепла и излучения. Сама реакция окисления, по современным официальным представлениям, идёт с переброской электронов между реагирующими атомами. На данном этапе нас может не интересовать - достоверна ли сама модель процесса горения. Важно то, что на основе данной модели были выполнены эксперименты, давшие неожиданные результаты повышения теплотворной способности стандартных ТВС. Для нас так же важным является то, что в процессе реакции горения участвуют электроны – стабильные элементарные кирпичики строительного материала атома.
Все огневые технологии повышения теплотворной способности ТВС по используемым приёмам можно разбить на предварительную подготовку ТВС и технологии воздействия на факел пламени. Технологии направленные непосредственно на факел пламени можно условно разделить на три класса׃
1. Технологии прямой инжекции электрического заряда (электронов) в ядро факела пламени;
2. Технологии основанные на активных добавках к топливу, которые уже в факеле пламени дают дополнительные протоны, выступающие катализатором реакций горения, невозможных при их отсутствии, и непосредственно участвующие в химической реакции и рождающие дополнительные активные радикалы;
3. Технологии использующие ядерные реакции в условиях факела пламени (момент оспариваемый официальной наукой, но объективно подтверждаемый дополнительным тепловым эффектом, наличием ионизирующего излучения и трансмутации элементов).
Из перечисленных возможностей повышения эффективности огневых технологий в городском хозяйстве ближе всего и проще всего к реализации стоят технологии управления факелом пламени горелки (горелки парового или водогрейного котла) при помощи воздействия электрического поля и привнесённого электрического заряда.
Рассмотрим физику процесса предлагаемой технологии на примере а.с. 2160414
Дудышев В.Д. «Способ сжигания топлива и устройство для его осуществления». Из-за перегруженности чертежа, на нем не показаны устройство электрозажигания топлива и некоторые другие второстепенные элементы, а многие элементы новой топливной горелки показаны схематично для простого пояснения принципа работы по предлагаемому электроогневому способу.
Принятые на рисунке обозначения:
1. топливопровод;
2. воздуховод;
3. топливный насос;
4. проходной электроизолятор;
5. первый наружный диффузор;
6. расширительный воздуховод;
7. второй конический диффузор;
9. топливная форсунка;
9-1. игольчатые шипы на топливной форсунке;
10. 12 кольцевые электроды топливной горелки;
11. 13 игольчатые шипы на кольцевых электродах топливной горелки;
14. механическое крепление кольцевых электродов 10, 12 с возможностью их перемещения вдоль оси горелки;
21. высоковольтный преобразователь с диапазоном регулирования от 2 до 80 кВ;
25. датчики тока входной и выходной электрической цепи высоковольтного преобразователя;
26. датчики параметров пламени (температуры, светимости, состава);
27. датчики параметров отходящих газов;
28. датчики расхода топлива Т и окислителя В;
29. оптимизатор режима.
После воспламенения ТВС и поступления управляющего сигнала от датчиков параметров пламени на высоковольтный преобразователь, с его выходных цепей на кольцевые электроды поступает высоковольтное напряжение. Геометрия острия кольцевых электродов создаёт высокую напряжённость электрического поля, превышающую порог холодной эмиссии электронов. Для предотвращения короткого замыкания по низкому сопротивлению факела пламени, острия кольцевых электродов расположены за пределами факела пламени, но непосредственно вблизи от него. Облако эмитированных электронов под воздействием электрического поля впрыскивается в ядро факела пламени и выполняет роль валентных электронов при химической реакции. Вновь образованные из радикалов более простые вещества вступают в химическую реакцию с выделением избыточного тепла. Нарушение закона сохранения энергии в данном процессе кажущееся, так как. за отправную точку отсчёта берётся справочная теплотворная способность стандартного топлива с известными химическими реакциями в процессе горения. В описанном варианте набор исходных веществ для процесса горения существенно другой, что и отражается в более высокой теплотворной способности используемой ТВС и другим набором веществ в отходящих продуктах горения, кстати, менее токсичных, чем при сжигании топлива по стандартной технологии. В сумме ожидаемый выигрыш по экономии топлива при равных параметрах парового котла, по имеющимся предварительным результатам, может достигать 25÷30% при одновременном снижении концентрации вредных контролируемых примесей в отходящих газах.
ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ
ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ СТАНЦИЙ (ГОРОДСКИХ КОТЕЛЕН)
Работы по повышению эффективности горелочных устройств городских котелен предлагается выполнить с разбивкой по нескольким этапам:
1. Создать стенд с макетом горелочного устройства для оптимизации режимов горения в условиях приближённых к условиям горелок городских котелен;
2. На основе результатов этапа 1 модернизировать горелочные устройства одного котла, провести отработку режимов горения по выбранным оптимизационным критериям;
3. Обеспечить наработку котла с модернизированными горелочными устройствами по отработанным технологическим режимам в течение согласованного периода (порядка 2¸3 месяцев) и представить сравнительные данные экономической эффективности испытанных технических решений;
4. Провести обследование и модернизацию горелочных устройств городских котелен.
Предлагаемое решение может иметь своё развитие в виде сжигания в горелках не чистого топлива, а его эмульсий с водой и водными растворами веществ. Можно управлять теплопроводностью факела пламени за счёт создания высоковольтной разности потенциала между ядром пламени и нагреваемой поверхностью, что так же даст дополнительный выигрыш по экономии топлива на городских котельных.
Для результативного выполнения работ по приведенным этапам её надо поручить специалистам способным и имеющим возможность её выполнить. В сегодняшних условиях Николаева это может быть инициативная группа от энергомеханического управления НПКГ «Зоря» - «Машпроект».
Привожу небольшой перечень авторских свидетельств и патентов по СССР и России (для затравки) относящихся к огневым технологиям и снижению токсичности отходящих газов:
№№ 228491; 840582; 1245803; 1254191; 1341366; 1384814; 1477929; 1825887; 1404664; 2071219; 2117179; 2117870; 2125168; 2125682; 2132471; 2134354; 2135814; 2157893;2160380; 2160414; 2165 31; 2175074; 2176050; 2182398.
Сотников Виктор Яковлевич