Развитие цивилизации  ставит все больше новых задач перед наукой даже говорилось в таких традиционных отраслях как сжигания топлива. Так согласно статистическим данных запасов газа и нефти на несколько десятков течение, а угля на пару сотен течение. Но газ, нефть и уголь являются сырьем кроме энергетики, еще и металлургия, химическая промышленность и ряд других отраслей. Потому ведутся постоянные поиски вторых видов топлива.

      Отдельным видом топлива из древесины является пеллет. Пеллеты представляют собой измельченную и высушенную древесину, которая спрессована без добавления любых веществ в цилиндрические гранулы диаметром 4-10 мми длиной до50 мм. Низкая влажность и высокая плотность, удобство автоматизации подачи определяет возможность использования пеллет как топливо. Расходы пеллет в 2 раза ниже, чем у сухих дров и за теплотворной способностью сравнивается с углем среднего качества.

        Преимущества пеллет :

- при изготовлении пеллет не используются никакие химические добавки;

- при сжигании пеллет количество золы не превышает 1 % от всего обьема топлива;

- пеллеты не имеют воздушных пор, что не приводит к самовоспламенению при повышении температуры;

- теплотворная способность пеллет может сравниваться с углем  – до 4,5 кВт/кг, что в 1,5 раза превышает теплотворную способность обычной древесины. Так 2000 кгпеллет из древесины заменяют 3200 кгдревесины, 957 м³ газа, 1370 дм³ мазута или 1000 дм³ дизельного горючего;

- пеллеты безопасное топливо, которое исключает возможность взрыва и протекания при транспортировке;

- пеллеты занимают небольшой объем и их удобно хранить;

- пепел после сжигания возможно использовать в качестве удобрения для сельхозрастений;

- для отопления 100 м² площади нужно не больше 4 м³ пеллет в год.

    Исходя из всех этих свойств и учитывая постоянный рост цен на энергоресурсы все больше теплогенерирующих предприятий, коммунальных теплосетей и населения переходят от сжигания газа, мазута и угля на пеллеты.

        Поэтому была поставленная задача исследовать влияние электрокатализа на процесс горения пеллет.

      Исследования электрокаталитического сжигания пеллет были проведении на стендовой установке, которая состояла из блока электрокаталитической интенсификации, блока сжигания топлива и нагреваемого тела. Электрокаталитический блок представляет собой систему электродов и катализатор. К блоку подводилось напряжение от 4до 20 кВ и частотой от 50 Гц до 5кГц. Блок сжигания представлял собой 12 кВт бытовой котел с системой циркуляции воды, которая выступала в качестве нагреваемого тела. Брали навеску 700 гпеллет. Оббьем воды 60 дм³.

       Каждый эксперимент состоял из двух частей:

 - контрольный эксперимент – эксперимент без использования электрокаталитической интенсификации, то есть простое сжигание топлива;

 - эксперимент с электрокаталитеческой интенсификацией – эксперимент при тех же условиях, что и контрольный, но с применением электрокатализа.

     В обоих частях эксперимента фиксировалась температура нагреваемой воды в системе циркуляции воды через определенный промежутки времени..

       Результаты исследования представлены на рис. 1-5.

       Как видно из черт. 1-5 наибольшая разница температур между контрольным опытом и опытом с обработкой, достигается при напряжении 5 кВ и достигает 4ºС. При меньших напряжениях (3-4 кВ) эта разница меньшая. Так при напряжении 3 кВ она не превышает 0,5ºС, что не более ошибки опыта. При напряжении 4 кВ эта разница достигает уже 2ºС. При напряжениях больше 5 кВ энергетический эффект уменьшается до 2ºС и стабильно держится.

Рис. 1 Зависимость изменения температуры  от времени при напряжении 3 кВ при сжигании пеллет

1 – без обработки; 2 – с обработкой.

Рис. 2 Зависимость изменения температуры  от времени при напряжении 4 кВ при сжигании пеллет

1 – без обработки; 2 – с обработкой. 

 Рис. 3 Зависимость изменения температуры  от времени при напряжении 5 кВ при сжигании пеллет

1 – без обработки; 2 – с обработкой

Рис. 4 Зависимость изменения температуры  от времени при напряжении 6 кВ при сжигании пеллет

1 – без обработки; 2 – с обработкой.Рис. 5 Зависимость изменения температуры  от времени при напряжении 7 кВ при сжигании пеллет

1 – без обработки; 2 – с обработкой.

Анализируя динамику горения пеллет при напряжениях 4-6 кВ видно, что по сравнению с контрольным сжиганием пеллет, при использованием электронокатализа первые 100-180 секунд процесс горения притормаживается, но после прохождения 180 секунд происходит более интенсивное горение пеллет, чем при контрольном сжигании. Это можно объяснить протеканием более интенсивных процессов сушки и разрушение сложных соединений. Как уже вспоминалось раньше пеллет не имеют воздушных пор в которых при электронокатализе происходило бы накопление и транспортировка к поверхности летучих соединений и они сгорали б в присутствии кислорода. Поэтому первые 100-180 секунд происходит более интенсивное выделение этих соединений к поверхности гранулы. При обычном горении пеллет эти летучие соединений выделяются со значительно меньшей скоростью непосредственно из поверхности пеллеты и для транспортировки их к зоне горения нет потребности в порах, а сам процесс горения происходит постепенно – сначала выгорает внешний слой пеллеты с выделением летучих соединений и сгоранием твердой части топлива. При использовании электронокатализа происходит более интенсивное выделение летучих соединений и из всех слоев, и в следствие чего происходит образование пор через которые сначала выводятся на поверхность летучие соединения, а позже происходит интенсивная диффузия кислорода в глубь гранулы, которой при обычном сжигании не происходит, что приводит к интенсивному горение пеллет и выделению значительного количества тепла.

        Так же были определенны энергетические характеристики сжигания пеллет, которые приведены в табл. 1.

Таблица 1 Энергетические характеристики электронокаталитического сжигания пеллет

     Как видно из табл. 1 наибольшее количество тепла выделяется при напряжениях 4-5 кВ, что также подтверждают зависимостями, которые приведены выше. При этих напряжениях процент используемой энергии на протекание процесса электронокатализа не превышает 1,5 %, особенно при напряжении 4 кВ. При напряжениях около 7 кВ процент используемой  энергии значительно меньше, чем при том же напряжении при сжигании древесины. Но количество тепла выделяется при сжигании пеллет при напряжении 7 кВ меньше, чем при сжигании древесины при этом же напряжении.

       Из всего вышесказанного можно сделать следующий вывод, что при использовании  элетронокатализа при сжигании пеллет достигается увеличение температуры нагреваемой воды объемом 60 дм³ при сжигании700 г пеллет на 2-3 градуса, а вредя случаев до 4 градусов. Это достигается за счет более интенсивного выделения летучих соединений, образования пор в пеллете, что улучшает диффузию кислорода в саму пеллету. При этом количество энергии, которое прикладывается к пеллете не превышает 3 % от полученной энергии.

Все статьи автора «Виталий»