Співробітники інституту теплофізики ім. С. С. Кутателадзе со ран розробили і випробували новий паровий пальник, який дозволяє утилізувати рідкі горючі відходи з низьким викидом оксиду вуглецю і оксиду азоту. Одержуване тепло можна використовувати для обігріву приміщень. Результати дослідження опубліковані в fuel.
«над цією тематикою в нашому інституті працюють вже більше десяти років. Попередні пальники, засновані на принципі випаровування палив, були орієнтовані на більш легкі види рідких палив: дизельне, відпрацьоване масло. Але коли в них спалювали, наприклад, мазут, там залишалися недогорілі частинки. У новому пристрої ми вирішили збільшити камеру згоряння, а за рахунок цього і час перебування частинок всередині гарячої зони. Тим самим ми підвищили повноту спалювання палив», — розповідає молодший науковий співробітник іт со ран кандидат технічних наук євген павлович коп’єв.
Установка працює наступним чином: подається надзвуковий струмінь водяної пари, і в її основу запускається паливо. За рахунок цього відбувається розпорошення. Виходять паливні частинки розміром близько 20 мікрон, які легко згорають в пальнику. За допомогою нової установки іт со ран можна утилізувати відпрацьовані масла: трансмісійні, турбінні, автомобільні, від різних машинних двигунів. У майбутньому творці сподіваються пристосувати її для утилізації відходів нафтохімії.
При ретельному сортуванні відпрацьовані масла можна переробляти. Але найчастіше такого сортування немає, все масла зливаються в одну ємність, і тоді найбільш дешевий спосіб утилізувати їх — це спалювання.
Зараз рідкі горючі відходи в основному спалюються. Є котли, що працюють тільки на повітрі і призначені для відпрацьованих масел. Таким способом опалюють ізольовані приміщення, наприклад гаражі, до яких не підведено центральне опалення. Однак для такого способу спалювання «відпрацювання» характерні високі температури полум’я і часто недожог палива. При високих температурах азот з повітря вступає в реакцію з киснем. Виходять так звані оксиди азоту (noх), небезпечні для здоров’я. Крім того, недостатнє спалювання палива тягне за собою великі викиди оксиду вуглецю (co). Установка іт со ран дозволяє знизити ці негативні ефекти.
» проблема важких палив в тому, що вони мають довгі вуглеводневі ланцюжки, які дуже складно зруйнувати і окислити. Якщо ж при спалюванні рідких палив використовувати водяну пару, то можливо інтенсифікувати цей процес. Крім того, оскільки у водяної пари досить велика теплоємність, він дозволяє знизити температуру процесу. За рахунок цього зменшується утворення термічних оксидів азоту, які виникають при високих температурах», — говорить євген коп’єв.
Кілограм відпрацьованого масла на паровому пальнику іт со ран дає близько 12,5 кіловат тепла. За вартістю це можна порівняти з центральним опаленням, а в деяких випадках виходить навіть дешевше.
Технологія запатентована, і зараз вчені досліджують її в різних варіаціях: з різними камерами згоряння і способами подачі повітря. Якщо перші моделі парових пальників іт со ран були невеликими і автономними (для їх роботи не потрібно ні електрична подача, ні компресори для спалювання), то потім дослідники перейшли до моделей, що дозволяє контролювати і регулювати безліч параметрів роботи пристрою.
Спалювання дизеля в пальнику з паровою газифікацією
» остання модель-це вже досить велика лабораторна установка, — розповідає євген коп’єв. — в основному інтерес до неї проявляють великі компанії, які працюють з котлами великої потужності. Зараз ми працюємо на лабораторних потужностях, близько 10-20 кіловат. Незрозуміло, наскільки ця установка буде працездатна і економічно виправдана, коли її потужність зросте до мегават або десятків мегават. Нам важливо показати і довести в цифрах, що цей пристрій масштабовано, і на великих установках воно також матиме конкурентні переваги перед традиційним повітряним спалюванням».
Новий паровий пальник іт со ран створювався в рамках гранту рнф. Цей грант продовжений, закуплений напівпромисловий котел. Вчені планують зробити пальниковий пристрій, який в перспективі можна буде монтувати на вже готові промислові котли. З метою-розробити зразок прототипу для демонстрації потенційним замовникам. Крім того, зараз здійснюється математичне моделювання існуючого лабораторного парового пальника.
