«Создание серийного производства различных теплогенерирующих устройств с использованием инфракрасных (ИК) горелок с наноструктурным покрытием для нужд АПК» ИНФРАКРАСНЫЕ (ИК) ГОРЕЛКИ С ОБЪЕМНЫМИ МАТРИЦАМИ ДЛЯ ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ По данным Всемирного банка Россия входит в десятку стран с самым энергоёмким ВВП. Энергоемкость экономики европейских стран ниже российской в раза. Несовершенство технологий сжигания топлив, веществ, газов. Их вклад в загрязнение атмосферы планеты приближается к 70 80%. Прогнозируемый в ближайшем будущем дефицит газа составит 8 млрд. м3.

НЕДОСТКИ ГОРЕЛОК ОТКРЫТОГО ПЛАМЕНИ Обеспечивают энерговыделение в режиме диффузионного горения с высокой температурой фронта пламени, что приводит к: недостаточной полноте сгорания; высокой токсичности отходящих газов; при конвективном нагреве в открытом пространстве объектов ограниченного размера - к низкой эффективности процесса.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИК ГОРЕЛОК Беспламенное сжигание углеводородного топлива внутри пористых объемных матриц; Наноструктурное покрытие бемитом значительно увеличивает активную поверхность матрицы; 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.

Области возможного применения ИК горелок Высокоэффективные нагревательные устройства для нефтедобывающей, газодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Устройства для тепловой обработки строительных материалов (сушка песка, керамики, кирпича); Устройства для оттаивания мерзлого грунта и взлетно- посадочных полос; Устройства для ремонта и строительства (дороги, аэродромы); Нагревательные устройства пищевой промышленности и объектов АПК; Нагревательные печи металлургии; Высокоэффективные и экологически чистые энергетические установки на новых физических принципах.

Области применения ИК горелок в сельском хозяйстве ИК обогрев производственных и жилых помещений (ИК бойлеры); ИК обогрев животноводческих комплексов и парников (ИК – зонный обогрев); ИК сушка зерна и сыпучих материалов (высокая направленность излучения); Предлагаемые технологии позволят: значительно сократить расходы на обогрев; Повысить урожайность тепличных культур, т.к. тепло выделяемое ИК горелками аналогично солнечному.

Использование ИК горелок в бытовых газовых плитах и бойлерах Позволит кардинально улучшить потребительские свойства газового оборудования: увеличить КПД ИК горелок плит до 60-70%, котлов до 95% и выше, снизить потребление газа на 30-50%; значительно улучшить экологию помещений (кухонь, котельных); возможность использования переносных плит в качестве ИК обогревателей в закрытых помещениях (загородных домах, бытовках, туристических палатках).

Макет объемной ИК горелки с нанопокрытием для серийной газовой плиты Простота изготовления, дешевые материалы; Высокие экологические показатели: - СО < 10 ppm - NOx < 10 ppm КПД > 60%; Широкий диапазон регулирования мощности; Возможность использования в промышленных горелках;

Параметры объемной ИК горелки для серийной газовой плиты Модель горелки Мощность (кВт) Расход газа (литр) Экономия газа (%) «Гефест»1,5 3 22, ИК горелка1,5 3 16,

График зависимости расхода газа от мощности горелки Кривая 1 – пламенная горелка обычной плиты Кривая 2 – ИК горелка с объемной матрицей Экономия газа на мощнос- ти 1,5 кВт составляет 34% Экономия газа на мощнос- ти 3 кВт и выше может достигать до 50% (для сравнения показателей использовалась серийная газовая плита «Гефест» 5005)

Показатели ПДК по NOx в сравнении с достигнутыми результатами дутьевые горелки с предварительным смешиванием газа с воздухом для котлов; при а=1,05 мг/м3 : мг/м3 ГОСТ ИК горелки LRW (Швейцария) Голубой ангел (Германия) Со (мг/м 3 ) 130< Nо x (мг/м 3 ) 200<

Эффективность использования ИК горелок - экономия газа до 50%; - резкое сокращение токсичности отходящих газов (до 10 раз и более); - снижение затрат на вентиляцию помещений и организацию отвода и рассеивание отходящих газов (дымовые трубы); - значительное увеличение удельной мощности (мощность, отнесенная к площади поперечного сечения горелки – более 2500 кВт/м2) по сравнению с 250 кВт/м2 в ИК горелках с плоской матрицей; - сокращение удельной металлоемкости (проектирование теплогенерирующей аппаратуры с показателями веса < 1кг/кВт); - перспектива разработки устройств с совершенно новыми потребительскими свойствами.

Выводы Создание высокоэффективных экологически чистых горелочных устройств на основе объемных структур с нанопокрытием позволит заново осмыслить традиционные технологии различных энергоемких производств, где необходимо их использование: Население России расходует 47 млрд. м3 газа в год (2006 г.). Применение предлагаемых ИК горелок в бытовых газовых приборах позволит: снизить ежегодное потребления газа по стране на 15.5 млрд. м3 в год, сэкономить денежных средств в размере 20.5 млрд. руб (из расчета 1320руб. за 1000 м3 газа); ликвидировать прогнозируемый дефицит газа в размере 8 млрд. м3; за счет экономии природного газа снизить количество выбросов парникового газа СО2 не менее чем на 16 млн. тонн/год.