RU119860U1 - BOILER - Google Patents

BOILER Download PDF

Info

Publication number
RU119860U1
RU119860U1 RU2012110351/06U RU2012110351U RU119860U1 RU 119860 U1 RU119860 U1 RU 119860U1 RU 2012110351/06 U RU2012110351/06 U RU 2012110351/06U RU 2012110351 U RU2012110351 U RU 2012110351U RU 119860 U1 RU119860 U1 RU 119860U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
ozone
heat exchanger
boiler
gas
Prior art date
Application number
RU2012110351/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Андреевич Андреев
Юрий Александрович Судник
Елена Алексеевна Петрова
Дмитрий Александрович Нормов
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.П. Горячкина (ФГБОУ ВПО МГАУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.П. Горячкина (ФГБОУ ВПО МГАУ) filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.П. Горячкина (ФГБОУ ВПО МГАУ)
Priority to RU2012110351/06U priority Critical patent/RU119860U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU119860U1 publication Critical patent/RU119860U1/en

Links

Abstract

Отопительный котел, содержащий изолированный корпус с размещенной в нижней его части топочной камерой с газовыми горелками, над которыми расположен теплообменник в виде совокупности металлических труб с отражательными пластинами и входом и выходом для воды, а также коллектор дымовых газов, отличающийся тем, что дополнительно оснащен термоэлектрическими преобразователями в виде батареи термопар, размещенных в топочной камере между газовыми горелками и теплообменником, выход которых через инвертор напряжения связан с электродвигателем нагнетающего насоса и озонатором, соединенным посредством воздуховода через нагнетательный насос с топочной камерой. A heating boiler containing an insulated casing with a combustion chamber with gas burners located in its lower part, above which a heat exchanger is located in the form of a set of metal pipes with baffle plates and an inlet and outlet for water, as well as a flue gas collector, characterized in that it is additionally equipped with thermoelectric converters in the form of a battery of thermocouples located in the combustion chamber between the gas burners and the heat exchanger, the output of which through the voltage inverter is connected to the electric motor of the injection pump and the ozonizer connected by means of an air duct through the injection pump to the combustion chamber.

Description

Отопительный котел относится к теплоэнергетике, в частности, к теплогенераторам, и может быть использован для автономного отопления и горячего водоснабжения индивидуальных домов, промышленных зданий и сооружений.A heating boiler belongs to the power system, in particular, to heat generators, and can be used for autonomous heating and hot water supply of individual houses, industrial buildings and structures.

Известен отопительный котел, содержащий изолированный корпус с размещенной в нижней его части топочной камерой с газовыми горелками, над которыми расположен теплообменник в виде совокупности металлических труб с отражательными пластинами и входом и выходом для воды, а также коллектор дымовых газов (см. патент WO 93/05347, 18.03.1993).A heating boiler is known that contains an insulated casing with a combustion chamber with gas burners located in its lower part, above which there is a heat exchanger in the form of a set of metal pipes with reflective plates and water inlet and outlet, as well as a flue gas collector (see patent WO 93 / 05347, 03/18/1993).

Недостатком такого котла является относительно большой расход топлива на единицу получаемой теплоты, а также повышенное содержание окиси углерода и окислов азота (NO и NO2) в составе продуктов сгорания.The disadvantage of this boiler is the relatively high fuel consumption per unit of heat produced, as well as the increased content of carbon monoxide and nitrogen oxides (NO and NO 2 ) in the composition of the combustion products.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности отопительного котла и снижение вредного воздействия продуктов сгорания.The technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of the heating boiler and reduce the harmful effects of combustion products.

Такой технический результат достигается тем, что отопительный котел, содержащий изолированный корпус с размещенной в нижней его части топочной камерой с газовыми горелками, над которыми расположен теплообменник в виде совокупности металлических труб с отражательными пластинами и входом и выходом для воды, а также коллектор дымовых газов, отличающийся тем, что дополнительно оснащен термоэлектрическими преобразователями в виде батареи термопар, размещенных в топочной камере между газовыми горелками и теплообменником, выход которых через инвертор напряжения связан с электродвигателем нагнетающего насоса и озонатором, соединенным посредством воздуховода через нагнетательный насос с топочной камерой.This technical result is achieved in that a heating boiler containing an insulated casing with a combustion chamber with gas burners located in its lower part, above which there is a heat exchanger in the form of a set of metal pipes with reflective plates and an inlet and outlet for water, as well as a flue gas collector, characterized in that it is additionally equipped with thermoelectric converters in the form of a battery of thermocouples located in the combustion chamber between gas burners and a heat exchanger, the output of which ithout voltage inverter connected to the motor of the booster pump and ozonator connected by duct through a pressure pump with a combustion chamber.

На фиг.1 представлен разрез отопительного котла.Figure 1 presents a section of a heating boiler.

Отопительный котел содержит изолированный корпус 1, включающий размещенные в нижней части топочную камеру 2 с газовыми горелками 3, над которыми расположен теплообменник 4, выполненный из совокупности труб из меди или медно-никелевого сплава с отражательными пластинами 5 и подключенный ко входу 6 и выходу 7 для воды, а также коллектор дымовых газов 8 с выходным отверстием 9. В топочной камере 2 между газовыми горелками 3 и теплообменником 4 размещены термоэлектрические преобразователи 10 в виде батареи термопар. Выход термоэлектрических преобразователей 10 через инвертор 11 напряжения связан с электродвигателем 12 нагнетающего насоса 13 и озонатором 14. Озонатор 14 посредством воздуховода 15 через нагнетающий насос 13 соединен с топочной камерой 2.The heating boiler contains an insulated casing 1, including a combustion chamber 2 located in the lower part with gas burners 3, above which there is a heat exchanger 4 made of a combination of pipes made of copper or a copper-nickel alloy with reflective plates 5 and connected to the input 6 and output 7 for water, as well as a flue gas collector 8 with an outlet 9. In the combustion chamber 2 between the gas burners 3 and the heat exchanger 4 there are thermoelectric converters 10 in the form of a thermocouple battery. The output of the thermoelectric converters 10 through the voltage inverter 11 is connected to the electric motor 12 of the injection pump 13 and the ozonator 14. The ozonizer 14 is connected via the air pump 15 to the combustion chamber 2 through the injection pump 13.

Отопительный котел работает следующим образом. Теплоноситель из системы подается внутрь изолированного корпуса котла 1 через вход 6, далее проходит по совокупности труб теплообменника 4, нагревается и выходит через выход 7 к потребителю. Теплообменник 4 выбран малоемкостным (с трубами из меди или медно-никелевого сплава с внутренним диаметром, равным 21-23 мм), и с наружным оребрением, что позволяет эффективно забирать теплоту от теплосодержащих дымовых газов, проходящих от газовых горелок 3 в топочной камере 2 через теплообменник 4 в коллектор 8. Трубы теплообменника 4 покрыты сверху отражательными пластинами 5, создающими завихрение потока дымовых газов, тем самым увеличивая эффективность использования их теплоты. Дымовые газы, отдав теплоту через теплообменник 4 теплоносителю, поступают в коллектор 8, откуда через выходное отверстие 9 выводятся наружу.The heating boiler operates as follows. The coolant from the system is fed into the insulated body of the boiler 1 through the inlet 6, then passes through the set of pipes of the heat exchanger 4, heats up and exits through the outlet 7 to the consumer. The heat exchanger 4 is selected low-capacity (with pipes made of copper or copper-nickel alloy with an inner diameter equal to 21-23 mm), and with external fins, which allows you to effectively remove heat from heat-containing flue gases passing from gas burners 3 in the combustion chamber 2 through the heat exchanger 4 into the collector 8. The pipes of the heat exchanger 4 are coated on top with reflective plates 5, creating a swirl of the flue gas stream, thereby increasing the efficiency of their heat use. Flue gases, having given heat through the heat exchanger 4 to the heat carrier, enter the collector 8, from where they are led out through the outlet 9.

Термоэлектрические преобразователи 10, находясь под влиянием разно-температурных сред в топочной камере 2, преобразуют часть тепловой энергии отопительного котла в электрическую энергию. В соответствии с явлением Зеебека на выходе термоэлектрических преобразователей 10 появляется постоянное электрическое напряжение (термоЭДС), которое подводится к инвертору 11 напряжения, где преобразуется в переменное электрическое напряжение. Далее это напряжение подается к электродвигателю 12 нагнетающего насоса 13 и к озонатору 14. В озонаторе 14 происходит озонирование воздуха за счет барьерного разряда. В результате образуется озоно-воздушная смесь, которая нагнетается нагнетающим вентилятором 13, приводимым во вращение электродвигателем 12, в топочную камеру 2. В топочной камере 2 озоно-воздулшая смесь, обладающая повышенными окислительными свойствами, участвует в сжигании газа, интенсифицирует процесс горения и улучшает состав дымовых газов. Таким образом, происходит экономия топлива и улучшение экологических показателей котла.Thermoelectric converters 10, being influenced by different-temperature media in the combustion chamber 2, convert part of the thermal energy of the heating boiler into electrical energy. In accordance with the Seebeck phenomenon, a constant electric voltage (thermoEMF) appears at the output of the thermoelectric converters 10, which is supplied to the voltage inverter 11, where it is converted to alternating electric voltage. Further, this voltage is supplied to the electric motor 12 of the injection pump 13 and to the ozonator 14. In the ozonizer 14, air ozonation occurs due to a barrier discharge. As a result, an ozone-air mixture is formed, which is pumped by a blower 13, which is driven by an electric motor 12, into the combustion chamber 2. In the combustion chamber 2, an ozone-produced mixture with enhanced oxidizing properties is involved in gas combustion, intensifies the combustion process and improves the composition flue gas. Thus, there is fuel economy and improvement of the environmental performance of the boiler.

Теоретическое обоснование положительного влияния озоно-воздушной смеси на процесс горения газа представлено ниже.The theoretical justification for the positive effect of the ozone-air mixture on the gas combustion process is presented below.

Природный газ, поступающий в большинство современных котельных, в объеме одного кубического метра имеет следующий состав:Natural gas entering most modern boiler houses, in the volume of one cubic meter, has the following composition:

1. CH4 (метан) - 941,2 л1. CH 4 (methane) - 941.2 L

2. H2 (водород) - 4,4 л2. H 2 (hydrogen) - 4.4 L

3. N2 (азот) - 24,6 л3. N 2 (nitrogen) - 24.6 l

4. C2H4 (этан) - 24,1 л4. C 2 H 4 (ethane) - 24.1 L

5. C3H8 (пропан) - 4,3 л5. C 3 H 8 (propane) - 4.3 L

6. С4H10 (бутан) - 0,5 л6. With 4 H 10 (butane) - 0.5 L

7. С5H12 (пентан) - 0,6 л7. With 5 H 12 (pentane) - 0.6 L

8. С6H14 (гексан) - 0,3 л8. C 6 H 14 (hexane) - 0.3 L

При полном сгорании природного газа будут происходить следующие химические реакции:With the complete combustion of natural gas, the following chemical reactions will occur:

1. СН4(r)+O2=СО2(r)+2H2O1. CH 4 (r) + O 2 = CO 2 (r) + 2H 2 O

ΔcrH0=-802,25 кДж/мольΔcrH 0 = -802.25 kJ / mol

2. 2Н2(r)+O2(r)=2H2O2.2H 2 (r) + O 2 (r) = 2H 2 O

ΔcrH0=-241,812 кДж/мольΔcrH 0 = -241.812 kJ / mol

3. N2(r)+2O2(r)=2NO2(r)3. N 2 (r) + 2O 2 (r) = 2NO 2 (r)

ΔcrH0=66 кДж/мольΔcrH 0 = 66 kJ / mol

4. 2С2H6(r)=7O2(r)=4С02(r)+6Н2O(r)4. 2С 2 H 6 (r) = 7O 2 (r) = 4С0 2 (r) + 6Н 2 O (r)

ΔcrН0=-1427?8 кДж/мольΔcrН 0 = -1427? 8 kJ / mol

5 C2H5(r)+5O2(r)=3CO2(r)+4H2O(r)5 C 2 H 5 (r) + 5O 2 (r) = 3CO 2 (r) + 4H 2 O (r)

ΔcrH0=-2043,13 кДж/мольΔcrH 0 = -2043.13 kJ / mol

6. С5P12(r)+13O2(r)=8CO2(r)+10H2O(r)6. With 5 P 12 (r) + 13O 2 (r) = 8CO 2 (r) + 10H 2 O (r)

ΔcrH0=-2658,4 кДж/мольΔcrH 0 = -2658.4 kJ / mol

7. C2H12(r)+8O2(r)=5СO2(r)+6H20(r)7.C 2 H 12 (r) + 8O 2 (r) = 5CO 2 (r) + 6H 2 0 (r)

ΔcrH0=-3271,9 кДж/мольΔcrH 0 = -3271.9 kJ / mol

8. 2С6Н14(r)+19O2(r)=12СО2(r)+14H2O(r)8.2C 6 H 14 (r) + 19O 2 (r) = 12CO 2 (r) + 14H 2 O (r)

ΔcrH0=-3883,7 кДж/кг,ΔcrH 0 = -3883.7 kJ / kg,

где ΔcrH0 - энтальпия сгорания.where ΔcrH 0 is the combustion enthalpy.

Теоретический расчет количества теплоты, выделившегося при полном сгорании 1 куб. метра природного газа, дает величину 35811,154 кДж. Как видно из представленных уравнений реакций при сгорании образуются пары воды, которые вступают в реакцию с метаном и другими газами, особенно при температуре более 600°К. Поскольку в природном газе основным компонентом является метан CH4, то становятся возможными следующие реакции:Theoretical calculation of the amount of heat released during the complete combustion of 1 cubic meter. meters of natural gas, gives a value of 35811.154 kJ. As can be seen from the presented reaction equations during combustion, water vapors are formed that react with methane and other gases, especially at temperatures above 600 ° K. Since methane CH 4 is the main component in natural gas, the following reactions become possible:

1. CH4(r)+2Н2O(r)=СО2(r)=4H2(r)1. CH 4 (r) + 2H 2 O (r) = CO 2 (r) = 4H 2 (r)

ΔcrH01=+165,6 кДж/мольΔcrH 0 1 = + 165.6 kJ / mol

2. CH4(r)+H2O(r)=CO(r)+3H2(r)2. CH 4 (r) + H 2 O (r) = CO (r) + 3H 2 (r)

ΔcrH01=+206,15 кДж/мольΔcrH 0 1 = + 206.15 kJ / mol

3. CH4(r)+CO2(r)=2CO(r)+2H2(r)3. CH 4 (r) + CO 2 (r) = 2CO (r) + 2H 2 (r)

ΔcrH01=+247,35 кДж/мольΔcrH 0 1 = + 247.35 kJ / mol

4. 2CH4(r)+3O2(r)=CO(r)+2H2O(r)4.2CH 4 (r) + 3O 2 (r) = CO (r) + 2H 2 O (r)

ΔcrH01=-520 кДж/мольΔcrH 0 1 = -520 kJ / mol

Первые три режима, как видно, идут с поглощением теплоты (эндотермические), четвертое уравнение представляет процесс неполного сжигания метана до окиси углерода, что ведет к потере 282 кДж/моль теплоты. Итак, неполное сгорание ведет к резкому падению теплоотдачи реакции до 35%. Кроме того, окись углерода относится к особо опасным веществам, загрязняющим окружающую среду.The first three modes, as you can see, go with the absorption of heat (endothermic), the fourth equation represents the process of incomplete combustion of methane to carbon monoxide, which leads to a loss of 282 kJ / mol of heat. So, incomplete combustion leads to a sharp drop in the heat transfer of the reaction to 35%. In addition, carbon monoxide is a particularly hazardous polluting substance.

Исходя из вышесказанного становится очевидным, что для интенсификации процесса горения и создания условий для более полного сгорания природного газа имеется значительный резерв.Based on the foregoing, it becomes obvious that there is a significant reserve for intensifying the combustion process and creating conditions for more complete combustion of natural gas.

Согласно уравнению Аррениуса, константа скорости химических превращений определяется температурой T и энергией активации молекул Е0:According to the Arrhenius equation, the rate constant of chemical transformations is determined by the temperature T and the activation energy of molecules E 0 :

K1=K0exp(-E0/RT),K 1 = K 0 exp (-E 0 / RT),

где K1 - константа скорости химических превращений;where K 1 is the rate constant of chemical transformations;

К0- коэффициент, отражающий число всех столкновений реагирующих молекул в единицу времени;K 0 - coefficient reflecting the number of all collisions of reacting molecules per unit time;

exp(-E0/RT) - доля общего числа способных к реакции молекул.exp (-E 0 / RT) is the fraction of the total number of molecules capable of reaction.

Таким образом, чтобы увеличить константу скорости химической реакции в среде, необходимо повысить температуру или понизить энергию активации молекул. Повышение температуры связано со значительными техническими трудностями, поэтому более приемлемым остается второй путь. Известно, что скорость реакций в основном определяется энергией, запасенной на колебательной степени свободы молекулы. В связи с этим необходимо обеспечить условия протекания химических реакций, при которых основная часть подводимой энергии расходуется на колебательное возбуждение молекул. В этом случае образуется неравновесный молекулярный газ, который способствует активизации химических превращений веществ в воздушной среде.Thus, in order to increase the rate constant of a chemical reaction in a medium, it is necessary to increase the temperature or lower the activation energy of molecules. The increase in temperature is associated with significant technical difficulties, so the second way remains more acceptable. It is known that the reaction rate is mainly determined by the energy stored on the vibrational degree of freedom of the molecule. In this regard, it is necessary to ensure the conditions for chemical reactions under which the bulk of the energy input is spent on vibrational excitation of molecules. In this case, a non-equilibrium molecular gas is formed, which contributes to the activation of chemical transformations of substances in the air.

Наиболее просто понизить энергию активизации молекул и получить неравновесный молекулярный газ в воздушной среде можно, создав в ней высоковольтное резко неоднородное электрическое поле. Кроме того, газовые ионы и свободные электроны при соударениях с молекулами топлива изменяют внутреннюю структуру последних. В результате этих изменений молекула топлива переходит в возбужденное состояние, а энергия активации молекул Е снижается.The simplest way is to lower the activation energy of molecules and to obtain a nonequilibrium molecular gas in an air medium by creating a high-voltage sharply inhomogeneous electric field in it. In addition, gas ions and free electrons upon collisions with fuel molecules change the internal structure of the latter. As a result of these changes, the fuel molecule goes into an excited state, and the activation energy of E molecules decreases.

Одной из типичных реакций в плазме разряда является реакция образования озона. Основную роль при образовании озона играют электронно-возбужденные молекулы кислорода, получающиеся при столкновении молекул с электронами. Под действием энергии электронов молекула кислорода переходит в возбужденное состояние, характеризующееся повышенной реакционной способностью, что и приводит к реакциям образования озона. Озон устраняет период индукции, характерный для окисления насыщенных углеводородов кислородом, причем, окисление углеводородов ускоряется очень малыми количествами озона.One of the typical reactions in discharge plasma is the reaction of ozone formation. The main role in the formation of ozone is played by electronically excited oxygen molecules resulting from the collision of molecules with electrons. Under the influence of electron energy, an oxygen molecule goes into an excited state, characterized by increased reactivity, which leads to ozone formation reactions. Ozone eliminates the induction period characteristic of the oxidation of saturated hydrocarbons by oxygen, and the oxidation of hydrocarbons is accelerated by very small amounts of ozone.

Термически озон начинает заметно разлагаться при 100°С, поэтому при комнатной температуре окисление углеводородов происходит преимущественно при реакции с озоном:Thermally, ozone begins to decompose noticeably at 100 ° C; therefore, at room temperature, the oxidation of hydrocarbons occurs predominantly by reaction with ozone:

RH+O3⇒RO+H2ORH + O 3 ⇒RO + H 2 O

Тепловой эффект для метана составляет 11,5 ккал/моль. При температуре, превышающей 100°C заметную роль начинает играть атомарный килород, образующийся при распаде озона на О2 и О. Влияние озона на кинетику окисления углеводородов обусловлено в основном его ролью в инициировании цепной реакции. Эффективная энергия активации окисления углеводородов в присутствии озона значительно снижается, что довольно сильно изменяет условия воспламенения, сдвигая нижний предел воспламенения в сторону более низких температур и давлений. Кроме того, озон ускоряет распространение пламени в смесях углеводородов с воздухом в результате ускорения окислительных реакций.The thermal effect for methane is 11.5 kcal / mol. At a temperature exceeding 100 ° C, atomic kolor formed during the decomposition of ozone into O 2 and O begins to play a noticeable role. The effect of ozone on the kinetics of hydrocarbon oxidation is mainly due to its role in initiating a chain reaction. The effective activation energy of hydrocarbon oxidation in the presence of ozone is significantly reduced, which changes the ignition conditions quite strongly, shifting the lower ignition limit to lower temperatures and pressures. In addition, ozone accelerates the spread of flame in mixtures of hydrocarbons with air as a result of acceleration of oxidative reactions.

Таким образом, за счет использования озоно-воздушной смеси при горении органического топлива можно значительно интенсифицировать этот процесс и достичь более полного использования природного газа в отопительных котлах. В конечном итоге это отражается на сокращении расхода газа на 15…20% и уменьшении вредных выбросов в атмосферу.Thus, through the use of an ozone-air mixture during the burning of fossil fuels, this process can be significantly intensified and a more complete use of natural gas in heating boilers can be achieved. Ultimately, this is reflected in a reduction in gas consumption by 15 ... 20% and a reduction in harmful emissions into the atmosphere.

Рассмотрим эффективность работы заявляемой полезной модели, реализованной на базе серийного отопительного котла тепловой мощности 11,6 кВт. Этот котел в штатном режиме эксплуатации потребляет 1,18 куб.м природного газа в час (или 28,32 куб.м в сутки). Для нормальной работы топочной камеры 2 этого котла в течение суток потребуются 283,2 куб. м осушенного воздуха.Consider the efficiency of the claimed utility model, implemented on the basis of a serial heating boiler with a thermal power of 11.6 kW. This boiler in normal operation consumes 1.18 cubic meters of natural gas per hour (or 28.32 cubic meters per day). For the normal operation of the combustion chamber 2 of this boiler during the day, 283.2 cubic meters will be required. m of drained air.

Принимая во внимание, что в воздухе обычно содержится 21% кислорода (одна пятая часть), можно заключить, что для горения обозначенного количества природного газа потребуются 59,47 куб. м кислорода. При замене кислорода на озон последнего потребуется значительно меньше, так как окислительные свойства озона заметно превосходят окислительные свойства кислорода. Установлено, что с учетом технологических требований положительный результат влияния озоно-воздушной смеси на сжигание природного газа достигается при добавках 400 мг озона на 1 м3 газа. В пересчете на условия нашего примера для работы котла в течение суток понадобятся 0,011 кг озона.Considering that the air usually contains 21% oxygen (one fifth), it can be concluded that 59.47 cubic meters will be required for burning the indicated amount of natural gas. m of oxygen. When replacing oxygen with ozone, the latter will require much less, since the oxidizing properties of ozone significantly exceed the oxidizing properties of oxygen. It has been established that, taking into account technological requirements, a positive result of the influence of the ozone-air mixture on the combustion of natural gas is achieved with the addition of 400 mg of ozone per 1 m 3 of gas. In terms of the conditions of our example, for the operation of the boiler during the day, 0.011 kg of ozone will be needed.

При получении озона на современных электроозонаторах затраты энергии составляют 14…18 кВт ч на один килограмм озона. Таким образом, в нашем примере на работу озонатора 14 в течение суток потребуются 0,2 кВт ч электрической энергии.Upon receipt of ozone on modern electrozonators, the energy consumption is 14 ... 18 kWh per kilogram of ozone. Thus, in our example, the operation of the ozonizer 14 during the day will require 0.2 kWh of electrical energy.

Для нагнетания требуемого количества озоно-воздушной смеси в топочную камеру 2 с помощью нагнетающего насоса 13 потребуется электродвигатель 12 мощностью 60…80 Вт. В течение суток для работы электродвигателя 12 будет израсходовано 1,92 кВт ч электрической энергии.To pump the required amount of ozone-air mixture into the combustion chamber 2 using a pump 13, an electric motor 12 with a power of 60 ... 80 W is required. During the day for the operation of the electric motor 12, 1.92 kWh of electrical energy will be consumed.

Итого, на получение и подачу озоно-воздушной смеси в топочную камеру 2 котла в течение суток необходима электрическая энергия в количестве Qэл'=0,2+1,92=2,12 кВт ч. Эта энергия преобразуется термоэлектрическими преобразователями 10 за счет части тепловой энергии, вырабатываемой котлом.Total, to receive and supply the ozone-air mixture into the combustion chamber 2 of the boiler during the day, electric energy is required in the amount of Q el ' = 0.2 + 1.92 = 2.12 kW h. This energy is converted by thermoelectric converters 10 due to the part thermal energy generated by the boiler.

Тепловая энергия, преобразованная в электрическую и направляемая на работу озонатора 14 и электродвигателя 12 нагнетающего вентилятора 13 в течение суток может быть определена в соответствии с выражением:Thermal energy converted into electrical energy and directed to the operation of the ozonizer 14 and the electric motor 12 of the blower fan 13 during the day can be determined in accordance with the expression:

, ,

где ηозон - к.п.д. термоэлектрических преобразователей 10, ηозон=0,1.where η ozone - efficiency thermoelectric converters 10, η ozone = 0.1.

ηстат - к.п.д. статического преобразователя 11, ηстат=0,97.η stat - efficiency static converter 11, η stat = 0.97.

После подстановки численных значений получим: Qтепл=21,9 кВт ч.After substituting the numerical values, we obtain: Q heat = 21.9 kW h.

В результате работы заявляемой полезной модели сокращается расход природного газа на 15…20%, что в течение суток составит величину 4,5 куб.м. Сэкономленное количество природного газа при его сжигании позволит получить тепловую мощность 1,84 кВт или тепловую энергию в количестве 44,16 кВт ч. в сутки, что вдвое превышает величину тепловой энергии, отобранной у котла на обеспечение работоспособности озонатора 14 и электродвигателя 12 нагнетающего насоса 13. Кроме того, использование заявляемой полезной модели позволяет уменьшить экологический вред продуктов сгорания за счет снижения содержания окиси углерода и окислов азота.As a result of the claimed utility model, the consumption of natural gas is reduced by 15 ... 20%, which during the day will amount to 4.5 cubic meters. The saved amount of natural gas during its combustion will allow to obtain a thermal power of 1.84 kW or thermal energy in the amount of 44.16 kWh per day, which is twice the amount of thermal energy taken from the boiler to ensure the operability of the ozonizer 14 and electric motor 12 of the injection pump 13 In addition, the use of the claimed utility model can reduce the environmental damage of combustion products by reducing the content of carbon monoxide and nitrogen oxides.

Claims (1)

Отопительный котел, содержащий изолированный корпус с размещенной в нижней его части топочной камерой с газовыми горелками, над которыми расположен теплообменник в виде совокупности металлических труб с отражательными пластинами и входом и выходом для воды, а также коллектор дымовых газов, отличающийся тем, что дополнительно оснащен термоэлектрическими преобразователями в виде батареи термопар, размещенных в топочной камере между газовыми горелками и теплообменником, выход которых через инвертор напряжения связан с электродвигателем нагнетающего насоса и озонатором, соединенным посредством воздуховода через нагнетательный насос с топочной камерой.
Figure 00000001
A heating boiler comprising an insulated casing with a combustion chamber with gas burners located in its lower part, above which there is a heat exchanger in the form of a set of metal pipes with reflective plates and water inlet and outlet, as well as a flue gas collector, characterized in that it is additionally equipped with thermoelectric converters in the form of a thermocouple battery located in the combustion chamber between gas burners and a heat exchanger, the output of which is connected to a motor through a voltage inverter m booster pump and ozonator connected by duct through a pressure pump with a combustion chamber.
Figure 00000001
RU2012110351/06U 2012-03-20 2012-03-20 BOILER RU119860U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012110351/06U RU119860U1 (en) 2012-03-20 2012-03-20 BOILER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012110351/06U RU119860U1 (en) 2012-03-20 2012-03-20 BOILER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU119860U1 true RU119860U1 (en) 2012-08-27

Family

ID=46938279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012110351/06U RU119860U1 (en) 2012-03-20 2012-03-20 BOILER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU119860U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ezzat et al. Energy and exergy analyses of a novel ammonia combined power plant operating with gas turbine and solid oxide fuel cell systems
US5207185A (en) Emissions reduction system for internal combustion engines
Wierzbicki et al. Combustion of propane with Pt and Rh catalysts in a meso-scale heat recirculating combustor
AU2009226379B2 (en) Hydrogen generator, ammonia combustion internal combustion engine, and fuel cell
WO2001000310A2 (en) Plasma reforming and partial oxidation of hydrocarbon fuel vapor to produce synthesis gas and/or hydrogen gas
UA63966C2 (en) A partial oxidation of light carbohydrates with oxygen by means of electric discharge
RU2385836C2 (en) Method of developing hydrogen energy chemical complex and device for its realisation
JP2010216274A (en) Power generating system and method for generating power
KR20140147077A (en) Method for organizing a working process for a gas piston engine with spark ignition
Striūgas et al. A sustainable approach for plasma reforming of tail biogas for onsite syngas production during lean combustion operation
RU2624690C1 (en) Gaz turbine installation and method of functioning of gas turbine installation
Pashchenko Ammonia fired gas turbines: Recent advances and future perspectives
RU119860U1 (en) BOILER
RU2535296C2 (en) Heating device
JP2004011980A (en) Superheated steam generator and its generating method
Brandhorst et al. Ammonia: it's transformation and effective utilization
Arsentiev et al. Numerical analysis of H2 formation during partial oxidation of H2SH2O upon activation of oxidizer by an electric discharge
Alenazey et al. Syngas Production from Propane− Butane Mixtures Using a High-Voltage Atmospheric Pressure Discharge Plasma
WO2014100887A1 (en) Method for producing fuel and heat energy therefrom
JP6574183B2 (en) Process of combustion in a heat engine of solid, liquid or gaseous hydrocarbon (HC) raw materials, heat engine and system for producing energy from hydrocarbon (HC) material
RU2386819C2 (en) Method of energy conversion with regeneration of energy sources in barchan cyclic process
EA027456B1 (en) Process for obtaining thermal energy by the combustion of hydrogen in admixture with carbon oxides, nitrogen oxides and/or sulphur oxides and installation for the application of the process
JP7480215B2 (en) Steam Supply Equipment
RU2625885C2 (en) Gas-compressor unit
RU2320532C1 (en) Method of steam catalytic conversion of natural gas into synthesis-gas and device for realization of this method

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20130321