ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЕ ГОРЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ГАЗОВ И ВЕЩЕСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В КАЧЕСТВЕ КАТАЛИЗАТОРА

 

ХХ Международная научная конференция аспирантов и студентов «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», ДонНТУ, Донецк.

Ю. О. Пахоль

Донецкий национальный технический университет

 

Острота экологических проблем в мире нарастает, грозя перерасти в глобальную экологическую катастрофу. Главной причиной загрязнения атмосферы в больших городах, является в первую очередь несовершенство огневых технологий (теплоэнергетики, тепловых машин, сжигание отходов ...). Под огневыми технологиями понимают любые технологии сжигания топлив, веществ, газов. Уже доказано, что их вклад в загрязнение атмосферы планеты приближается к 70-80%. Но без огневых технологий немыслима современная цивилизация. Поэтому пока человечество не усовершенствует огневые технологии, то до тех пор глобальные экологические проблемы решить невозможно.

В статье описана и раскрыта для понимания новая технология экологически чистого и эффективного сжигания любых топлив и отходов Возможно ли в принципе такое "чистое" горение органических веществ и газов c использованием в качестве "катализатора' электрического поля? Да, возможно, но при правильно выбранных параметрах этого поля..

Известно, что пока реальная эффективность преобразования химической энергии топлива в процессе горения низка. Это значит, что больше половины химической энергии топлива переходит в тепло и в разнообразные токсичные вещества и отходящие газы, отравляющие атмосферу планеты, и создающие кислотные осадки, глобальный "парниковый" эффект, грозящий потеплением климата, вселенным потопом, и окончательным отравлением живой природы. Таким образом, вклад несовершенной энергетики в загрязнение природы составляет 70-80%. Как очистить атмосферу планеты, особенно городов и мегаполисов мира, когда из выхлопных труб транспорта и дымовых труб производственных предприятий вылетают вещества и газы с химическим составом, превышающим половину таблицы Менделеева, и в количествах уже сопоставимых с объемами оставшегося чистого воздуха планеты? 

Краткий ответ таков: необходимо создать такие условия горения органического топлива, ввести такой катализатор горения, при которых энергия химических межмолекулярных и внутримолекулярных связей органического топлива практически полностью высвобождается. И превращается в энергию электромагнитного излучения, например, в световую и тепловую энергию без образования промежуточных экологически вредных веществ и газов, после чего данным направленным и сконцентрированным электромагнитным излучением с использованием эффектов отражения и концентрации электромагнитных волн эффективно нагревают рабочее тело, например, воду, либо превращают электромагнитное излучение непосредственно в электроэнергию. В этом случае возникает новая возможность регулирования температуры пламени и предельно снизить объем окислителя, т.е. вообще создать горение органики при минимальном объеме отходящих газов.

Из термодинамики и теории горения известно, что в обычном процессе горения оптимальное соотношение массы окислителя, например, воздуха, и топлива составляет примерно 16:1. В проведенных опытах исследования горения веществ в электрическом поле показали, что экологически чистое горение углеводородного топлива (мазута, солярки) достигалось и при дефиците окислителя (например, при соотношении массы окислителя и топлива 1:1). Для практиков это означает, что имеется реальная возможность снижения объема отходящих газов любых тепловых машин в 10-15 раз при сохранении их прежней мощности. При этом, как показывают опыты, из состава отходящих газов вообще устранялись сажа, углеводороды. Окиси углерода, азота в опытах снижались в 4-8 раз, а светимость пламени увеличивалась в 5-10 раз. Данные проведенных экспериментов по сути экспериментально подтверждает гипотезу о возможности эффективного экологически чистого горения как процесса прямого преобразования химической энергии органического топлива в энергию электромагнитного излучения факела пламени (включая тепловой и оптический диапазоны), с устранением экологически вредных токсичных компонент в отходящих газах в результате многократной интенсификации процесса горения под действием электромагнитных катализаторов. Введенные в электроогневую технологию операции по регулируемой активизации окислителей топлива (одновременный или раздельный) обеспечивают дополнительное улучшение процесса горения. Особенно при сжигании тяжелых топлив и водо-топливных эмульсий, что проверено экспериментально

  Опыты и исследования многогранного влияния электрического и высокочастотного электромагнитных полей на процесс горения подтвердили реализуемость таких практически идеальных условий горения топливаи веществ. В качестве катализаторов горения в пламени различных веществ использовались маломощные постоянные и переменные электрические поля с напряженностью от 1 кВ/см и выше.  Форма факела пламени в электрическом поле разительно отличается от его формы при обычном горении. А также электромагнитные высокочастотные поля малой мощности с частотой тепловых колебаний молекул в факеле (мощностью порядка 0,1-1% тепловой мощности пламени сжигаемого органического топлива).

Факел становится почти плоским, что экспериментально подтверждает повышение интенсивности сгорания веществ в зоне горения при таком способе интенсификации горения. Причем, чем выше напряженность электрического, тем выше интенсивность горения и очистки токсичных газов.

   Интересные результаты экспериментов получились при измерении полной теплоты сгорания одного и того же количества топлива при обычном способе сжигания топлива и с использованием электрических катализаторов горения, даже при дефиците окислителя. В последнем случае энергия горения топлив возрастает почти в 1,5 раза, что объясняется нами как более полное выделение химической энергии топлива в электромагнитное излучение, в то время как ранее, при обычных способах сжигания, химическая энергия органического топлива использовалась неполностью и оставалась в виде скрытой суммарной химической энергии межмолекулярных связей многочисленных токсичных отходящих газов, выбрасываемых тепловыми установками в атмосферу.

Новая технология не только крайне эффективна, но и универсальна и применима практически во всех сферах техники. Поэтому мы считаем, что дальнейшее развитие и внедрение этой новой технологии сжигания топлива и отходов крайне важны для радикального совершенствания всех тепловых машин и всех огневых технологий. В ограниченных рамках одной статьи невозможно подробно рассмотреть все предложенные перспективные технические решения на основе данной технологии. В статье показано, что новая технология позволяет не только интенсифицировать процессы горения, но и повысить их управляемость (температуры, градиента теплопроводности, давление газов и прочее.) Делается вывод о ее перспективности при решении острейших энергетических и экологических проблем цивилизации.