Физическая суть электроогневой технологии.
На вопросы – как можно сжечь углеводородное топливо и не загрязнить окружающую среду продуктами его сгорания и каким же образом практически применить новую огневую технологию, являющуюся экологически чистой – ответ будет таков. Сначала необходимо создать оптимальные условия горения органики, затем ввести катализатор горения, чтобы энергия химических межмолекулярных и внутримолекулярных связей органического топлива смогла практически полностью освободиться и превратиться в электромагнитное излучение (свет и тепло). Не образовав при этом промежуточных веществ, негативно влияющих на экологию. После произведенных действий рабочее тело, которым может выступить например, вода, можно эффективно нагреть этим направленным электромагнитным излучением, используя при этом эффект отражения и концентрации электромагнитных волн. Также можно для этого превратить электромагнитное излучение в электрическую энергию. Тогда возникнет новая возможность регулирования температуры горения, а также снижения объема окислителя, говоря иным языком, мы создадим процесс горения органических веществ, затрачивая при этом минимальный объем отходящих газов.
А возможно ли вообще сказать о горении – экологически чистое? А если использовать для горения органических веществ катализатор – электрическое поле? Да, в этом случае возможно, однако при одном условии. Необходимо выбрать для этого поля правильные параметры. Это можно сделать за счет «укрощения» мощных Кулоновских сил заряженными частицами топлива и окислителем путем их взаимодействия.
Один из вариантов экспериментальной установки показан на Рис.1
На рисунке 1а показана блок-схема экспериментальной установки, предназначенной для исследования новой электроогневой технологии показана. Установка содержит корпус (1) с электроизолированными от корпуса плоскими электродами (2), (они могут быть размещены как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости). Электроды (2) размещены на противоположных внутренних стенах камеры горения (3). Устройство снабжено смесителем (4) с устройством подачи (5) топливной смеси в зону горения. Одновременно устройство (5) выполняет функции электрического воспламенения смеси. Описываемое устройство снабжено воздушным трактом (6), содержащим активизатор окислителя (7), который присоединен по цепи управления к регулятору (8) (управление степени активизации окислителя), а воздуховодом (9) к смесителю (4). На конце воздуховода возможно размещение вихревого устройства (на рисунке не показано). Устройство снабжено также топливным трактом (10), содержащим активизатор топлива (11) и регулятор (12) активизатора и расхода топлива, причем, блок (11) присоединен топливопроводом к смесителю (4). Устройство снабжено электрическим активизатором горения (14), который содержит высоковольтный преобразователь (15) напряжения и частоты, присоединенный по цепи управления к своему регулятору (16). Электрический выход блока (15) присоединен к одному из электродов (2), а второй выход надежно электрически заземлен контуром заземления (17). Высоковольтный провод с выхода блока (15) присоединен к электроду (2) через проходной электроизолятор (не показан на Рис.1а). Устройство снабжено датчиком токсичности газов (18), присоединенным на вход оптимизатора режима (19), который является системой управления для взаимосвязанного регулирования всех параметров горения. Для этого выход оптимизатора режима (19) присоединен на входы управления регуляторов (8), (12), (16).
Принцип работы устройства следующий. Первое – подают активизированный окислитель О1 через воздушный тракт (6), активизатор (7) и воздуховод (9) в смеситель (4), затем подают в тот же смеситель (4) активизированное топливо Т1 через топливный тракт (10) и активизатор (11). В смесителе (4) готовят специальную топливную смесь, которую распыляют, и одновременно воспламеняя ее искрой от блока (5). В камере горения (3) пламя и отходящие газы обрабатывают сильным переменным электрическим полем, образованным от блока (14) в зазоре между электродами (2). В процессе горения пламени измеряют токсичность отходящих газов специальным датчиком токсичности (18). В зависимости от текущей токсичности взаимосвязано регулируют посредством оптимизатора режима (19) параметры горения пламени. Конкретно, через регулятор (6) изменяют расход окислителя и степень его активизации, через регулятор (12) изменяют расход топлива и степень его активизации, а через регулятор (16) изменяют напряженность и частоту переменного электрического поля от блока (14) в камере горения (2). Отметим, что электрическое поле в камере горения (3), конкретнее, в зазоре между электродами (2), каталитически воздействует не только на факел пламени, но и на отходящие газы.
Суть данного процесса заключается в ускорении процессов дробления и окисления топливных радикалов, а также токсичных окислов. При этом интенсивность горения и очистки токсичных газов напрямую зависит от высоты напряженности этого поля и его частоты. При взаимосвязанном регулировании всех этих параметров можно достигнуть наиболее полного и чистого сжигания любого вида топлива.
Рисунок 1б представляет собой фото работающей экспериментальной установки для изучения процессов действия электрополя на горение различных веществ, и дальнейшей очистки отходящих газов. На этой фотографии видны:
1. Слева — печь с высоковольтным электродом в верхней части корпуса печи;
2. В центре — вертикальная колонна электроогневой очистки (дожига) токсичных газов в электрическом поле, причем, сверху колонны виден высоковольтный электрод, а слева и справа колонны — соединенные с ней газопроводы подвода-отвода токсичных газов;
3. Регулируемая воздуходувка изображена на фото справа сверху. Она предназначена для отвода очищенных токсичных газов и соединена газопроводом с колонной;
4. Внизу на фото показан регулируемый высоковольтный источник напряжения (источник электрического поля), соединенный высоковольтными проводами с печкой и с колонной очистки токсичных газов.
В ходе проведенных экспериментов было установлено, что при сочетании двух степеней активизации процесса горения (печь и колонна) можно обеспечить идеальную очистку токсичных загрязняющих атмосферу газов, даже если горит заведомо токсичное топливо.
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Проведение многочисленных опытов и экспериментов относительно влияния электрического и высокочастотного магнитного поля на горение топлива подтвердило то, что такие идеальные условия для горения можно применить и на практике [1].
Катализатором горения выступили маломощные постоянное и переменное электрополя, напряженность которых составляет от 1 кВ/см. также катализаторами могут стать высокочастотные электромагнитные поля, имеющие небольшую мощность, частота тепловых колебаний молекул, мощность которых составляет примерно 0,1 – 1% от тепловой мощности горения органического топлива.
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЕЙ В НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Из основ термодинамики и из теории горения известны следующий факт. Обычный процесс горения имеет оптимальное соотношение массы окислителя (воздуха) и топлива, составляя при этом пропорцию в среднем 16:1. Проводимые нами опыты с катализатором – электрополем – показали, что достигнуть экологически чистого горения углеводородного топлива можно, даже если существует дефицит окислителя, например, если соотношение составляет 1:1.
На практике это означает, что существует реальная возможность уменьшения объема отходящих газов любой тепловой машины не менее чем раз в 10, сохраняя при этом прежнюю их мощность. Как показывают проводимые опыты, из отходящих газов напрочь удалялись сажа и углеводороды, окись углерода и азота снижались примерно в 4-8 раз, а светимость пламени наоборот увеличивалась примерно раз в 5-10. Результаты проведенных исследований подтверждают возможность эффективного и экологически чистого процесса горения, как процесса при котором происходит прямое преобразование химической энергии органического топлива в электромагнитную энергию пламени. При горении происходит удаление вредных токсичных веществ из отходящих газов после многократного интенсифицирования процесса сжигания топлива, действуя на него электромагнитными катализаторами.
Введя в электроогневую технологию операции регулирования активизации окислителей, мы обеспечили дополнительные условия, улучшающие процесс горения, особенно, когда сжигаются тяжелые топлива и топливных эмульсий на водной основе. Затем все это было проверено нами экспериментальным путем. Было выяснено, что самое эффективное оказалось взаимовоздействие на горение, когда пламя обрабатывалось сжигаемой активизированной топливной смесью. Делалось это с помощью переменного электрополя.
Благодаря регулированию всех параметров процесса горения, включая расход топлива, степень активизации, интенсивность горения и т.д., мы смогли достичь более эффективного горения известных науке топлив и отходов. Проведенные нами опыты доказали, что эффективность сочетания операций отходящих газов, а также самого пламени и окислителя, переменным электротоком, намного выше обычного. Суть этой дополнительной очистки заключается в том, что частицы сажи и задымленности дробятся за счет прилагаемой к ним силы электромагнитного поля, а некоторые токсичные окислы в зоне озонированного окислителя дополнительно подвергаются доокислению. При этом затраты энергии на активизирование горения за счет воздействия на него электрическим полем так малы, что не превышают и 1-3% общей тепловой энергии факела пламени. Достоинство нашего изобретения состоит в его универсальности относительно применения для сжигания любого вещества или материала, подлежащего горению. Это обусловлено расширением диапазона регулирования параметров электрического поля (напряженности и частоты), особенно в режиме их взаимосвязанного регулирования.
Суть воздействия на процесс горения переменным электрическим полем с помощью катализаторов состоит в том, что происходит эффективный разрыв дипольных радикалов топлива за счет воздействия на него активизированным окислителем, а также в том, что слои горящего пламени и окислителя лучше перемешиваются между собой. При этом устраняется двойной электрический слой на границе пламенного факела. В итоге это техническое решение обладает многими отличиями от своих аналогов, которые позволяют достичь более высокого уровня эффективности его применения. Расширение сферы его применения расширяется, становиться возможным сжигание любых горючих веществ, а также становиться более простым управление процессом горения.
Стоит также отметить тот момент, что в проводимых нами опытах сжигания органического топлива в сильном электрополе, регулирование температуры пламени и его светимости достигалось не только за счет постоянного расхода топлива и окислителя, но также с помощью изменения параметров катализатора горения. А вот вращение и стабилизацию пламени мы получили за счет использования поперечного вращающегося электрополя, а изменение высоты факела за счет использования продольного.
Проведя свои опыты мы доказали, что интенсифицировать процесс горения может электрическое поле, воздействующее на пламя, а также эмиссия потоков электронов на пламя. За счет этого горение становится экологически чистым и абсолютно безвредным для жизнедеятельности человека.
Также в ходе проведения экспериментов было доказано, что затраты энергии, которая необходима для создания и регулирования электрического поля и потока электронов, практически не существенны. Если сравнивать их с энергией горения, то энергозатраты составят всего лишь малые доли процента от пламенной энергии. Таким образом, опытно-научным путем мы сумели доказать, что самые лучшие катализаторы и окислители для горения – это электроны и электрополе, а вовсе не большое количество воздуха и кислорода!