Введение к работе
Индустриализация и постоянное стремление человека к дальнейшему развитию привели к большому росту потребления энергии. Это вызывает соответствующее увеличение производства энергии, однако, несмотря на постоянное увеличение производства и продолжающееся улучшение энергетической техники, эффективность многих технологических процессов чрезвычайно низкая, так как технологи в России, разрабатывая соответствующие процессы, зачастую не ставили во главу угла вопросы экономии топлива. Такому подходу объективно способствовали неоправданно низкие цены на органическое топливо, например, нефть, стоила 32 руб. за одну тонну, в то же время на мировом рынке ее цена в июне 1987 составляла ПО долларов за м3, в связи с этим отечественные процессы зачастую более энергоемкие, чем зарубежные.
Потребность нашей страны в топливо-энергетических ресурсах в настоящее время оценивается в размере более 2 млрд. тонн условного топлива в год.
Во всей цепочке энергокомплекса от добычи топлива до практического применения тепловой и электрической энергии, по мнению специалистов, коэффициент полезного использования топливо -энергетических ресурсов составляет 44%, в сельскохозяйственном производстве эта цифра значительно ниже, так как большинство котельных, используе-
мых на селе, это котельные малой мощности. По статистическим данным в аграрном секторе нашей страны ежегодно сжигается около 52 млн. тонн условного топлива на котельных, КПД которых составляет менее 60%.
Все это приводит к необходимости изыскания путей повышения эффективности сжигания органического топлива. Одним из путей решения вопроса является сжигание топлива в озоно-воздушной смеси. Отечественные и зарубежные исследования показали, что озон способствует увеличению полноты сгорания и уменьшению количества выбрасываемых в атмосферу вредных веществ. В то же время недостаточно изучено влияние озона на сжигание отдельных видов органического топлива, не определены оптимальные условия сжигания печного топлива в озоно-воздушной смеси. Выпускаемые промышленностью электроозонаторы имеют невысокую производительность при существенных габаритах, что затрудняет их использование в котельных АПК. Поэтому возникла необходимость в разработке озонирующего устройства для котельных АПК и повышения эффективности процесса сжигания печного топлива.
Актуальность таких разработок обусловлена не только объективным ходом совершенствования техники, но и необходимостью энергосбережения и охраны окружающей среды.
Целью работы является разработка и исследование конструктивных и режимных параметров элетроозонатора, а также выявление оптимальных параметров процесса горения печного топлива в озо-но-воздушной смеси для повышения эффективности сгорания топлива и снижения токсичности продуктов реакции.
Задачи исследования. Для достижения указанной цели потребовалось решить следующие задачи:
-
Разработать генератор озона, обеспечивающий высокую производительность по озону, имеющий несложное конструктивное исполнение, небольшие габариты и достаточно простое обслуживающее оборудование.
-
Установить влияние добавки озона в воздушную смесь на процесс горения печного топлива и выход токсичных веществ, содержащихся в отходящих газах котла.
-
Оптимизировать процесс горения печного топлива по параметрам озоно-воздушной смеси.
-
Произвести производственную проверку, внедрить разработанную технологию в котельных АПК и дать ее технико-экономическую оценку.
Научная новизна. Разработаны и исследованы электроозонаторы, содержащие электроды, выполненные из различных металлов. Получены математические модели, описывающие влияние конструктивных и режимных параметров на процесс обра-
зования озона. Конструкция защищена патентом Российской Федерации.
Выявлено влияние добавки озона на содержание оксида углерода, диоксида углерода, кислорода, окислов азота в отходящих газах, а также недожог топлива. Выявлены математические зависимости содержания в отходящих газах: оксида углерода (СО), диоксида углерода (ССЬ), кислорода (СЬ), окислов азота (NOx), недожога топлива (CnHm) от количества печного топлива, воздуха, озона, участвующих в процессе горения.
В результате проведенных исследований определено оптимальное количество озона на 1 кг. печного топлива, для различных условий сжигания топлива.
Практическая ценность и реализация результатов исследования. Использование озонатора на котле ТАУ-1,5 тешюпроизводительностью 6,7 гКал/час позволило получить экономию топлива порядка 5-8%. Токсичность газов отходящих в атмосферу снижена на 10-20%, что подтверждено актом внедрения технологического процесса повышения, эффективности сгорания печного топлива на котлах типа ТАУ-1,5 в МУЛ "Северские тепловые сети", Северского района Краснодарского края.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях ГАУ в 1999 и 2000 гг. и на краевой конференции молодых ученых в
2000 г. (г. Краснодар).На международной научно-технической конференции «Энергосберегающие технологии в сельском хозяйстве» 2000 г. , г. Москва, ВИЭСХ. На научно-технической конференции 2000 г., г. Зерноград, АЧГАА.
Публикация результатов работы. Результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах, в том числе получено положительное решение о выдаче патента на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Объем 145 страниц, из них 134 основного текста, 41 рисунков, 5 таблиц и 5 приложений. Список литературы представлен 113 наименованиями, в том числе 10 иностранных источников.
