«Создание серийного производства различных теплогенерирующих устройств с использованием инфракрасных (ИК) горелок с нанострукту

ПРОБЛЕМЫ
По данным Всемирного банка Россия входит в десятку стран с самым энергоёмким ВВП. Энергоемкость экономики европейских стран ниже российской в 3 - 4 раза.
Несовершенство технологий сжигания топлив, веществ, газов. Их вклад в загрязнение атмосферы планеты приближается к 70‑80%.
Прогнозируемый в ближайшем будущем дефицит газа составит 8 млрд. м3.

НЕДОСТКИ ГОРЕЛОК ОТКРЫТОГО ПЛАМЕНИ
Обеспечивают энерговыделение в режиме диффузионного горения с высокой температурой фронта пламени, что приводит к:
недостаточной полноте сгорания;
высокой токсичности отходящих газов;
при конвективном нагреве в открытом пространстве объектов ограниченного размера - к низкой эффективности процесса.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИК ГОРЕЛОК
Беспламенное сжигание углеводородного топлива внутри пористых объемных матриц;
Наноструктурное покрытие бемитом значительно увеличивает активную поверхность матрицы;
Высокая эффективность сжигания углеводородного топлива – до 99,99% и выше;
Высокие экологические показатели – токсичность отходящих газов на уровне фоновых значений:
CO и NOx – не превышает 10 ppm.;
Возможность получения высоких тепловых потоков - до 2500 кВт/м2, приведенной к выходному сечению матрицы горелки;
Возможность создания высоко экономичных и экологически чистых горелок в различных отраслях народного хозяйства.

Области возможного применения ИК горелок
Высокоэффективные нагревательные устройства для нефтедобывающей, газодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.
Устройства для тепловой обработки строительных материалов (сушка песка, керамики, кирпича);
Устройства для оттаивания мерзлого грунта и взлетно-посадочных полос;
Устройства для ремонта и строительства (дороги, аэродромы);
Нагревательные устройства пищевой промышленности и объектов АПК;
Нагревательные печи металлургии;
Высокоэффективные и экологически чистые энергетические установки на новых физических принципах.

Области применения ИК горелок в сельском хозяйстве
ИК обогрев производственных и жилых помещений (ИК бойлеры);
ИК обогрев животноводческих комплексов и парников (ИК – зонный обогрев);
ИК сушка зерна и сыпучих материалов (высокая направленность излучения);
Предлагаемые технологии позволят:
значительно сократить расходы на обогрев;
Повысить урожайность тепличных культур, т.к. тепло выделяемое ИК горелками аналогично солнечному.

Использование ИК горелок в бытовых газовых плитах и бойлерах
Позволит кардинально улучшить потребительские свойства газового оборудования:
увеличить КПД ИК горелок плит до 60-70%, котлов до 95% и выше, снизить потребление газа на 30-50%;
значительно улучшить экологию помещений (кухонь, котельных);
возможность использования переносных плит в качестве ИК обогревателей в закрытых помещениях (загородных домах, бытовках, туристических палатках).

Макет объемной ИК горелки с нанопокрытием для серийной газовой плиты
Простота изготовления, дешевые материалы;
Высокие экологические показатели:
- СО < 10 ppm
- NOx < 10 ppm
КПД > 60%;
Широкий диапазон регулирования мощности;
Возможность использования в промышленных горелках;

Параметры объемной ИК горелки для серийной газовой плиты

График зависимости расхода газа от мощности горелки
Кривая 1 – пламенная горелка обычной плиты
Кривая 2 – ИК горелка с объемной матрицей
Экономия газа на мощнос-ти 1,5 кВт составляет 34%
Экономия газа на мощнос-ти 3 кВт и выше может достигать до 50%
(для сравнения показателей использовалась серийная газовая плита «Гефест» 5005)

Показатели ПДК по NOx в сравнении с достигнутыми результатами
дутьевые горелки с предварительным смешиванием газа с воздухом для котлов;
при а=1,05 мг/м3 : мг/м3

Эффективность использования ИК горелок
- экономия газа до 50%;
- резкое сокращение токсичности отходящих газов (до 10 раз и более);
- снижение затрат на вентиляцию помещений и организацию отвода и рассеивание отходящих газов (дымовые трубы);
- значительное увеличение удельной мощности (мощность, отнесенная к площади поперечного сечения горелки – более 2500 кВт/м2) по сравнению с 250 кВт/м2 в ИК горелках с плоской матрицей;
- сокращение удельной металлоемкости (проектирование теплогенерирующей аппаратуры с показателями веса < 1кг/кВт);
- перспектива разработки устройств с совершенно новыми потребительскими свойствами.