Публикация в научном журнале 🇩🇪Германии. 25.09.2023
Новый способ сжигания топлива. Система СДГ Кузнецова.
«Система ПДГ» (принудительного движения газов), способ сжигания топлива изучался и используется человечеством многие тысячелетия. Ее недостатки, грязное и не эффективное горение, создающее экологическую проблему, парниковый эффект.
Поэтому новая «система СДГ Кузнецова» (Следует отметить, что такое название отражено в документах МИНЭНЕРГО РАССИИ). Эксперты, Системы СДГ Кузнецова, имеются только в «Социально ориентированном НП развитие системы печей Кузнецова, где я председатель.
Сейчас много людей не понимающих суть системы СДГ. Это ученые, которых учили другому, это производители тепло-генераторов, печников, строящих плохие печи. Им трудно переосмысливать то, чему их учили, а также трудно перестраивать производство. В США и Евросоюзе нет экспертов «системы СДГ» которые могут дать по ней положительное заключение. Это тормозит интеграцию ее в мировую энергетику, а также указанных стран. Можно провести практический семинар с участием ученых, производителей, работающих в данном направлении и только. Так же пригласить людей, принимающих важное решение.
Французский ученый А. Лавуазье, в 1777 создал кислородную теорию горения. Описал окислительно-восстановительную реакцию горения. Это встречно-параллельные химические реакции, протекающие одновременно. Однако никто не смог создать условия для ее протекания.
В России, на эту тему, мной запатентовано 2 патента на изобретение: № 2055272 от 27.02.1996 г. и № 2553748 от 22.05.2015 г, которые создали условия для ее протекания.
ПЕРВЫЙ ШАГ К СОЗДАНИЮ СИСТЕМЫ СДГ
Первый патент, «топка и колпак объедены в единое пространство». Практически между топкой и колпаком сделали «сухой шов», (щель 2-3 см шириной), обеспечивший теплообмен между ними. Аналогично происходит теплообмен, если зимой откроите дверь на улицу. В системе СДГ в любой период времени воздуха подается много. В реакцию вступает столько кислорода, сколько нужно для реакции горения. Происходит разделение газов по степени нагрева. Балластные газы с повышенном содержанием азота опускаются в нижнюю часть колпака и выходят в трубу. Из трубы выходит теплый воздух при правильно выполненной кладки печи/котла/теплогенераторы. Это подтверждено во многих странах мира, где мы проводили семинары.
Тепло горячих газов не теряется. Горячие газы направляются в колпак, где отдают тепло, опускаются вниз вдоль стенок колпака и выходят в трубу. Повышается энергоэффективность печей, однако двуокись углерода СО2 выходит в атмосферу. На колоснике, зона газификация топлива. По центру топки поднимаются углеводород, углерод-С и водород-Н2. Реакции горения топлива выражаются известными уравнениями горения. Соотношения веществ, вступающих в реакцию, выдерживаются, как и их состав. То есть в реакцию вступают углерод-С, водород-Н2 с кислородом O2 в количестве, определенном химическими уравнениями:
С+О2=СО2+7940 ккал/кг;
Н2+1/2О2 =Н2О+2579 ккал/нм3;
СО+1/2О2=СО2+3018 ккал/нм3;
При воздействии на них кислородом получается СО2 и Н2О и тепло, продукт реакции горения. В этом случае получаются печи/котлы с КПД примерно на 30% выше, чем печи/котлы системы ПДГ. Они не отвечают требованиям по чистоте сгорания. Чертежи таких печей размещены с моем сайте, http://stove.ru/products. Эти чертежи используются во многих странах мира, в том числе в Северной Америке, http://www.stovemaster.com/html_en/designsyshistory.html
ВТОРОЙ ШАГ К СОЗДАНИЮ СИСТЕМЫ СДГ.
В системе СДГ, по второму патенту. Мы подаем вторичный воздух в зону окисления. Летучие газы окисляются до СО2 и Н2О и подаются в верхнюю часть колпака. Отработанные горячие газы СО2 и Н2О опускаются вдоль стен, навстречу углеводороду, восстанавливаются до воздушного газапо реакциям 2С+О2=2СО, водяного газа С+Н2О = СО+Н2, а это уже топливо. При подаче вторичного воздуха они окисляются (сгорают), возникают продукты, горячие газы СО2 и Н2О поднимаются вверх колпака. Процесс окисление-восстановления происходит одновременно. Так происходит пока в топке происходит горение. Таким образом, мы не только устраняем выбросы вредных газов в атмосферу, но и получаем дополнительное топливо для использования, начинает работать окислительно-восстановительная реакция. В системе ПДГ в топку при горении надо в каждый период времени подавать воздуха столько, сколько нужно для горения. Это практически нельзя сделать. При недостатке воздуха, газы способны гореть и образовывать с воздухом взрывчатые смеси, окись углерода, сажа и различные углеводороды. Все выходят в трубу ухудшая экологию. При избытке воздуха понижается температура горения, горячие газы СО2 и Н2О, продукт реакции горения, разжижаются холодным воздухом и снижается КПД печи. По этой причине при испытании печей системы ПДГ не учитываются результаты первые и последние 5 минут. Но это самообман.
Система ПДГ пройденный этап. Нужно создать международный «ФОНД развития системы СДГ», должна быть преемственность и дальнейшее ее развитие. Природа земли создана Высшим Разумом, в ней все сбалансировано, само регулируемо и оптимально. Человек является сам частичкой природы и создан ею. Поэтому человеку не дано создать что-то более совершенное. Любой человек, любой национальности, вероисповедания, кому дан дар Божий, в этом направлении, должен помогать и выявлять законы природы, изучать и следовать им, иначе человечество не будет развиваться. Задача человечества, сохранить планету земля.
Система СДГ дает безграничные возможности строить экологически чистые и эффективные теплогенераторы, различного функционального назначения и мощности, для жилья и промышленности.
Колпак может быть любой формы и объема. В него можно вставить теплообменники различного функционального назначения и мощности. Имеется возможность регулировать температуру их нагрева, как по высоте, так и горизонтали. Вокруг топливника могут быть устроены 1, 2, 3 или больше колпаков различной формы и объема, каждый из которого соединяется с топливником сухим швом. Из каждого колпака имеется выход в вышележащий колпак или дымовую камеру трубы, оборудованный задвижкой. В каждом колпаке могут быть установлены теплообменники различного назначения, котел, реторта для газификации бытовых отходов, камера для приготовления пищи, бак для нагрева камней для бани, устройство для конденсации воды в местах, где ее не хватает и т.д. Это позволяет просто регулировать температуру, требуемую по технологии, круглосуточно в любом колпаке задвижками. Например, круглые сутки поддерживать требуемую температуру в хлебной камере профессиональных печей для ресторанов и придорожных кафе. При этом печь будет обогревать помещение зимой, а летом проветривать его. Все действия могут быть автоматизированы. Имеется возможность управлять процессом пиролиза дров в каждом цикле, что очень важно для получения качественного древесного угля. Все действия могут быть автоматизированы. Имеется возможность в одном колпаке установить несколько топливников с сухим швом, различных по функциональному назначению печей (теплогенераторов). Это дает возможность создавать многофункциональные комплексы различного назначения, работающие на одну трубу. При этом каждая печь может работать отдельно, или все вместе.
В Системе СДГ Кузнецова мы научились делать печи, и подтвердили практикой, в которых отделяем из дымовых газов двуокись углерода (СО2) и используем ее практически (в зимней теплице для питания растений). В построенной печи для обжига керамики, при топке березовыми дровами, получили в камере температуру 1380 Со. Печь работает до настоящего времени. Это работа окислительно-восстановительной реакции.
Мы разработали концепцию унифицированного топливника, что позволило достигнуть невероятно высокой эффективности и чистоты сгорания. Я думаю, что мы уже сейчас достигли установленного предела. Пламя прозрачное, чистое, желтое. Горит без дыма. Посмотреть можно здесь, http://eng.stove.ru/fotovideo/video_raznoe/pechi_s__kaminnoy_dverkoykd и здесь, http://eng.stove.ru/fotovideo/video_raznoe/russkie_teplushkirtik
Концепция устройства унифицированного топливника на дровах, разработанная в последнее время, позволяет применять его для теплогенераторов любой мощности. Я думаю, все они позволяют эффективно и чисто сжигать топливо, соответствующей по количеству твердых частиц, установленные Агентством по охране окружающей среды в США (EPA) и требованиям Евросоюза. Не надо тестировать и сертифицировать каждый теплогенератор, как это делается сейчас для каждого производителя в США. Нужно разработать стандарты унифицированного топливника для различных видов топлива.
Требуется разработка стандарта испытаний на эффективность по прямому балансу (определение теплоотдачи с поверхности печи). При испытаниях УрФУ наших печей по прямому и обратному балансу разница в эффективности была значительна. При расчетах по прямому балансу, теплосодержание топлива превышало его теплотворную способность.
Требуется подготовить специалистов в высших учебных заведениях. Программа обучения, «Печное отопление в системе СДГ». Концепция, главноев ней то, чтобы при отсутствии электричества, газа и других источников энергии, можно было прожить за счет печей. В мире ничего подобного нет. Печное отопление в системе СДГ имеет два направления: «Проектирование печного отопление» изучать на строительном факультете на кафедре Теплогазоснабжение и Вентиляция (ТГиВ); «Проектирование тепло-генераторов», в том числе газификация топлива, изучать на Теплотехническом факультете. Так мы решили при обсуждении вопроса в УрФУ. В средних учебных заведениях готовить мастеров среднего звена, исполнителей работ на практике. Указанные работы должна выполнять «Проектная команда». Полученные в результате работы «Проектной команды» результаты можно на практике использовать на самых ранних стадиях на коммерческой основе. Это позволит интеграцию технологии с более широкими системами, предоставление расширенных данных о производительности и проверку технологичности и надежности «Способа Сжигания Топлива».
Что надо сделать для интеграция печного отопления в энергосистему в условиях ужесточения экологических требований?
Для начала нужна лаборатория и финансирование НИОКР, где можно построить любой теплогенератор/печь с унифицированным топливником на дровах, провести эксперименты и испытания на выброс твердых частиц, СО2, СО. Провести испытания на эффективность по прямому балансу (теплоотдачу с поверхности) и обратному балансу. Топливо древесина с большим содержанием летучих газов.
Построить дровяной котел с унифицированным топливником. Провести те же работы что и в первом случае.
Разработать стандарт на унифицированный топливник и его испытания. Сертифицировать его.