ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЕ СЖИГАНИЕ УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА В ИНФРАКРАСНЫХ (ИК) ГОРЕЛКАХ С ОБЪЕМНЫМИ ПОРИСТЫМИ МАТРИЦАМИ Содержание: 1. Недостатки факельных горелок открытого пламени. 2. Преимущества инфракрасных горелок с объемными матрицами. 3. Конструктивные особенности ИК горелок с объемными матрицами (их отличия от факельных). 4. Экологические показатели ИК горелок с объемными матрицами в сравнении с традиционными факельными горелками. 5. Энергетические показатели ИК горелок с объемными матрицами в сравнении с традиционными факельными горелками. 6. Экономические показатели использования ИК горелок. 7. Области применения ИК горелок с объемными матрицами. 8. Выводы.

1. Недостатки факельных горелок открытого пламени Обеспечивают энерговыделение в режиме диффузионного горения с высокой температурой фронта пламени, что приводит к: недостаточной полноте сгорания; высокому уровню токсичности отходящих газов (оксидов азота и углерода). Имеют протяженный факел. Требуют применения громоздких, дорогостоящих дымовых труб.

2. Преимущества инфракрасных горелок с объемными матрицами Беспламенное сжигание углеводородного топлива внутри пористых объемных матриц; Высокая эффективность сжигания углеводородного топлива – до 99,99% и выше; Высокие экологические показатели – токсичность отходящих газов на уровне фоновых значений: CO и NOx – не превышает 10 ppm.; Возможность получения высоких тепловых потоков - до 2500 кВт/м 2, приведенной к выходному сечению матрицы горелки; Возможность создания высоко экономичных и экологически чистых горелок в различных отраслях народного хозяйства.

3. Конструктивные особенности ИК горелок с объемными матрицами (их отличия от факельных) Рабочая поверхность матрицы представляет собой объемную геометрическую фигуру. Матрица изготавливается из газопроницаемого пористого материала. Горение происходит в поверхностном слое объемной матрицы. В результате сильного теплоотвода от фронта пламени в матрицу, температура горения снижается, что приводит к снижению окислов азота в продуктах сгорания. Дальнейшая полнота сгорания осуществляется за счет сжигания газа в глубокой полости матрицы путем существенного увеличения времени пребывания полупродуктов сгорания в условиях высокой температуры.

4. Экологические показатели ИК горелок с объемными матрицами в сравнении с традиционными факельными горелками Показател ь выбросов ИК горелки с объёмными матрицами Факельные горелки ГОСТ Голубой ангел (Германия) LRW (Швейцария) Со (мг/м 3 ) < Nо x (мг/м 3 )<

Кривая 1 – пламенная горелка обычной плиты Кривая 2 – ИК горелка с объемной матрицей Экономия газа на мощности 1,5 кВт составляет 34% Экономия газа на мощности 3 кВт и выше может достигать 50% (для сравнения показателей использовалась серийная газовая плита «Гефест» 5005) 5. Энергетические показатели ИК горелок с объемными матрицами в сравнении с традиционными факельными горелками

7. Экономические показатели использования ИК горелок Зональный обогрев помещений– экономия до -50% в год. Бытовые газовые плиты- экономия газа до 35-50%. Водогрейные котлы – уменьшение массо-габоритных показателей в 3-5 раз. Уменьшение выбросов NOx и СО до уровня фоновых значений (можно отказаться от дымовых труб и их обслуживания). Увеличение урожайности тепличных культур.

7. Области применения ИК горелок с объемными матрицами Учитывая низкий уровень генерации отходящих газов ИК горелок (на уровне фоновых значений и высокую удельную мощность-до 2500 Вт/м 2 )предлагается их использование в следующих областях: Бытовые, переносные, туристические газовые плиты (экономия газа до 50%, возможность эксплуатации в замкнутых объемах без принудительной вентиляции, высокая ветрозащищенность). Промышленные, бытовые газовые котлы и водонагреватели (возможность конструирования водонагревательного оборудования с показателями веса < 1кг/кВт мощности. Для зонального обогрева промышленных и бытовых помещений. (экономия на отпление до 50% в год). В технологических процессах: позволяет создавать строго заданный градиент температур (нефтегазовая, металлургическая и др. промышленности). В бытовой сфере: обогрев открытых пространств (стадионов), оттаивания остановок транспорта и лестничных переходов и др.). В сельском хозяйстве: для отопления животноводческих комплексов и теплиц.

Перспективы применения горелочных устройств с объемной матрицей Создание высокоэффективных экологически чистых горелочных устройств на основе объемных структур позволяет заново осмыслить традиционные технологии различных энергоемких производств, где необходимо их использование: Разработка экологически чистых теплогенерирующих установок с высоким КПИ газа (углеводородного топлива). С целью уменьшения потерь тепловой энергии в тепловых сетях приблизить теплогенерирующие установки к объектам потребления с использованием котлов на основе ИК горелок и их преимуществ: малые габариты при больших мощностях, отсутствии загрязнения окружающей среды, простоты и безопасности обслуживания. С целью экономии энергии на обогрев производственных и сельскохозяйственных помещений, имеющих большой объем, внедрить зонный обогрев рабочих мест с использованием экологически чистых ИК горелок. Разработка и изготовление мобильных теплогенерирующих установок (ситуациях либо в технологических процессах при эксплуатации скважин. Разработка ИК горелок, обеспечивающих возможность сжигания в камерах сгорания газотурбинных установок, смесей сверх бедного состава и на основе альтернативных низкокалорийных топлив. Разработка технологических ИК горелок, обеспечивающих большие тепловые потоки и заданный градиент температур.

8. Выводы 1. Предложено сжигание газовых смесей в режиме поверхностного горения в полости объемной проницаемой матрицы. 2. Показано, что в горелке с объемной матрицей возможна организация горения газовых смесей с удельной мощность с единицы выходного сечения горелки до 2500 кВт/м Достигнута глубина регулирования по тепловой мощности до Определены экологические параметры горения на различных режимах работы горелок. Показано, что концентрация окислов азота и окиси углерода в продуктах сгорания может быть снижена до 2-10 ppm. 5. Показана более высокая эффективность работы горелочных устройств с объемной матрицей по сравнению с горелками открытого пламени. На примере бытовой газовой плиты экономия газа составила до 50%.