ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Предлагаемое изобретение относится к водонагревательным устройствам.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Плазменная котельная установка в процессе эксплуатации производит нагретую воду для отопления жилых домов и производственных помещений и нагревает воду для бытовых потребностей. Нагревание воды осуществляется в водонагревательных котлах 13 плазменными пароводяными горелками 16, блоки питания 15 которых подключены к электрогенератору 2 плазменной пароэнергетической установки I кабелями 17, пар для работы горелок производят быстродействующие парогенераторы 3.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия плазменной котельной установки.

Плазменная котельная установка состоит из плазменной пароэнергетической установки I и водонагревательных котлов, объединенных в группы по типу применения: II - котлы для нагревания воды для отопления, III - котлы для нагревания воды для бытовых нужд. Плазменная пароэнергетическая установка состоит из паровой турбины 1, электрогенератора 2, быстродействующих парогенераторов 3, нагреваемых плазменными пароводяными горелками 4.

Для включения плазменной котельной установки вначале производится запуск плазменной пароэнергетической установки I. Для этого переключателем 7 блоки питания горелок 8 подключаются к внешнему источнику питания (к электросети).

В горелки парогенераторов по трубопроводу 9 подается сжатый воздух от компрессора (на схеме не показан), после зажигания горелок в них по трубопроводу 5 подается природный газ, а по трубопроводу 6 принудительно нагнетается воздух в камеру сгорания парогенераторов. После разогрева парогенераторов 3 в них по трубам 10 подается вода, которая превращается в пар, поступающий в паровую турбину 1. Вал паровой турбины приходит во вращение и вращает ротор электрогенератора 2. После достижения ротором необходимой частоты вращения происходит отключение переключателем 7 блоков питания горелок от внешнего источника питания и переключение на питание от электрогенератора. Затем отключается компрессор и переключателем подачи пара 11 включается подача пара в горелку из парогенератора 3. Для создания необходимого давления перед подачей пара в горелку используется редуцирующее устройство 12. Таким образом, плазменная пароэнергетическая установка выходит на рабочий режим.

Для включения водонагревательных котлов 13 в них по трубопроводам 14 подается вода, затем включаются блоки питания горелок котлов 15, которые кабелями 17 подключены к электрогенератору 2. По трубопроводу 18 в горелки подается пар из парогенератора 3, для создания необходимого давления пар из парогенератора проходит через редуцирующее устройство 19. После зажигания горелок в них по трубопроводу 20 подается природный газ, а по трубопроводу 21 производится принудительное нагнетание воздуха в котел - все это повышает эффективность процесса нагревания воды. Нагретая вода отводится из котлов по трубопроводу 22.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Плазменная котельная установка, состоящая из водонагревательных котлов и нагревательных горелок, отличающаяся тем, что нагревание котлов осуществляется плазменными пароводяными горелками, блоки питания которых подключены к электрогенератору плазменной пароэнергетической установки I. Пар для горелок производят парогенераторы установки. Котлы объединены в группы по способу применения, каждая группа подключена к общей трубе отвода нагретой воды соответственно: II - группа котлов для отопления; III - группа котлов для нагревания воды для бытовых потребностей.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНЯЕМОСТЬ

Плазменная котельная установка найдет применение для нагревания воды для отопления жилых домов и производственных помещений, нагревания воды для бытовых потребностей, для эксплуатации в крупных тепличных хозяйствах.

ГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

На фигуре 1 изображена схема плазменной котельной установки.

Установка состоит из плазменной пароэнергетической установки I и водонагревательных котлов, объединенных в группы по типу применения II и III. Плазменная пароэнергетическая установка включает в себя паровую турбину 1, электрогенератор 2, быстродействующие парогенераторы 3, пароводяные плазменные горелки 4, трубопровод подачи природного газа 5, трубопровод для нагнетания воздуха 6, переключатель 7, блоки электропитания горелок 8, трубопровод подачи воздуха от компрессора 9, трубопровод подачи воды в парогенераторы 10, переключатель подачи пара 11, редуцирующее устройство 12, водонагревательный котел 13, трубопровод подачи воды 14, блоки питания горелок котлов 15, плазменные горелки для нагревания котлов 16, кабель 17, трубопровод подачи пара 18, редуцирующее устройство 19, трубопровод подачи природного газа 20, трубопровод для нагнетания воздуха 21, трубопровод отвода нагретой воды 22.

Плазменная котельная установка, состоящая из плазменной пароэнергетической установки, включающей в себя паровую турбину, электрогенератор, быстродействующие парогенераторы, пароводяные плазменные горелки, блоки питания к горелкам, и водонагревательных котлов, объединенных в группы по типу применения, отличающаяся тем, что нагревание воды в котлах производят пароводяные плазменные горелки, блоки питания которых подключены к электрогенератору пароэнергетической установки, а пар для работы горелок вырабатывают парогенераторы установки, для интенсификации процесса нагревания в горелки подается природный газ и производится принудительное нагнетание воздуха в камеры сгорания парогенераторов и котлов.

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельных установках. Суть изобретения заключается в том, что в паровом котле, который содержит, по меньшей мере, два предохранительных клапана, один предохранительный клапан расположен на выходе пароперегревателя, а другой предохранительный клапан расположен на участке между выносным циклоном и входом в пароперегреватель включительно.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях с паросиловыми установками, работающими на твердом пылевидном (угольная пыль) или на тяжелом жидком (мазут) топливе и оборудованными системой химводоочистки (ХВО).

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для сжигания топлива, преимущественно жидкого, в топках котлов, печей, и может быть использовано для сжигания мазута и любых других жидких топлив в разных топливосжигающих устройствах.

Способ работы теплогенерирующей установки, по которому в котле вырабатывают пар, подпиточную воду готовят в вакуумном деаэраторе, в который подают исходную воду и греющий агент, в качестве которого используют перегретую относительно вакуума в деаэраторе воду, исходную воду перед подачей в вакуумный деаэратор нагревают в поверхностном теплообменнике, в качестве греющей среды в теплообменнике для нагрева исходной воды используют продувочную воду, которую после этого теплообменника направляют в вакуумный деаэратор в качестве греющего агента. Изобретение относится к области теплоснабжения и может быть использовано на теплогенерирующих установках, подключенных к закрытым системам теплоснабжения для повышения экономичности котельной установки путем исключения затрат пара на деаэрацию. 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на паровых котлах для повышения экономичности их работы за счет более эффективного охлаждения воды непрерывной продувки и возвращения ее теплоты в цикл котельной. Котельная установка содержит паровой котел с барабаном, к которому подключен сепаратор непрерывной продувки, подключенный к сепаратору охладитель продувочной воды, включенный по охлаждающей среде в трубопровод исходной воды перед деаэратором. В трубопровод охлажденной отсепарированной продувочной воды после охладителя продувочной воды включен поверхностный теплообменник, подключенный по охлаждающей среде в газопровод перед горелками котла. Такое выполнение позволит повысить экономичность работы тепловой электрической станции благодаря более эффективному охлаждению воды непрерывной продувки. 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к области полигенерирующих энерготехнологических комплексов, производящих в едином энерготехнологическом цикле тепловую, электрическую энергию и синтез-газ, применяемый для производства синтетического жидкого топлива. Полигенерирующий энерготехнологический комплекс содержит аллотермический газогенератор, в котором водяной пар выступает одновременно в качестве теплоносителя и газифицирующего агента, в газификаторе используется перегретый до 1200-1400°C водяной пар, имеется возможность получения синтез-газа для производства синтетического жидкого топлива, получение электрической энергии осуществляется в паровой турбине, водяной пар для которой получается в установке Фишера-Тропша при производстве синтетического жидкого топлива. Согласно изобретению в полигенерирующем энерготехнологическом комплексе имеется установка брикетирования исходного сырья, паровоздушный двухзонный газогенератор, аппарат пиролиза, в котором происходит термохимическое преобразование исходного топлива с образованием пиролизного газа и коксового остатка, блок подготовки коксового остатка исходного углеродсодержащего материала, паровой газогенератор, в котором газифицируемым сырьем выступает коксовый остаток исходного материала, состоящий преимущественно из углерода и золы, конденсатор-сепаратор, блок очистки синтез-газа, блок получения холода, паровая турбина, используемая в качестве источника получения водяного пара, который в дальнейшем используется для получения перегретого пара с температурой 1200-1400°C, газопоршневая электрическая станция. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы полигенерирующего энерготехнологического комплекса. 1 ил.

Изобретение предназначено для осуществления реакций парового риформинга и может быть использовано в химической промышленности. Теплообменный реактор содержит множество байонетных труб (4), подвешенных к верхнему своду (2), простирающихся до уровня нижнего дна (3) и заключенных в кожух (1), содержащий впускной (Е) и выпускной (S) патрубки для дымовых газов. Теплообменный реактор содержит пучок труб парогенератора, образованный множеством вертикальных труб (5), подвешенных к верхнему своду (2) и заключенных в периферийное пространство между внутренней перегородкой (Bi) и вертикальной стенкой кожуха (1). Внутренняя перегородка (Bi) содержит отверстие (Oi) для прохода дымовых газов из середины реактора к периферийному пространству. Вертикальные трубы (5) питаются водой из нижнего распределителя (9). Пароводяная смесь, выходящая из вертикальных труб (5), собирается в верхнем коллекторе (7), расположенном над верхним сводом (2). Нижняя линия (14) связывает жидкую фазу сепараторного резервуара (6) с верхним коллектором (7). Верхняя линия (13) связывает верхний коллектор (7) с паровой фазой сепараторного резервуара (6). Паровой риформинг осуществляют при скорости дымовых газов в периферийном пространстве от 20 м/сек до 80 м/сек. Дымовые газы поступают в теплообменный реактор при температуре, близкой к 1200°С, и выходят из него при температуре, меньшей 400°С. Изобретение позволяет повысить тепловую эффективность теплообменного реактора. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение предназначено для получения высоконапорной перегретой воды и может быть использовано в теплоэнергетике, в том числе в полевых условиях на месторождениях нефти. Устройство содержит парогенератор, дегазатор для подготовки питательной воды, нагнетательные насосы для питательной воды и деаэратор для подготовки воды, забираемой из природного источника, и смесительное устройство, причем для подачи воды после деаэратора в смесительное устройство используются нагнетательные насосы. Нагнетательные насосы имеют общий силовой привод в виде паровой турбины, рабочим телом для которой является пар, производимый парогенератором. Охлажденный на выходе из турбины пар используется для подогрева воды в дегазаторе и деаэраторе. Пароводяное смесительное устройство подобно камере сгорания жидкостного ракетного двигателя и имеет двухконтурную многофорсуночную головку, причем пар и вода в рабочую полость смесительного устройства подаются раздельно через центробежные форсунки своего контура. Пароводяной смеситель имеет отводящий патрубок для подачи высоконапорной перегретой воды потребителям. 2 ил.

Изобретение относится к станционной энергетике, конкретнее к энергосбережению при эксплуатации котлов электростанций, содержащих паротурбинные установки (ПТУ). В способе глубокой утилизации осуществляют подачу конденсата ПТУ в водогазовый теплообменник (ВГТ) на выходе из котла и нагрев конденсата за счет тепла продуктов сгорания (ПС), продукты сгорания в (ВГТ) охлаждают до температуры ниже точки росы на (5-10)°C, полученный конденсат (ПС) собирают, подвергают очистке по известной технологии и направляют в конденсатную линию и далее последовательно в подогреватель конденсата, деаэратор и котел. Для реализации способа система глубокой утилизации (ГУ) включает размещенный под водогазовым теплообменником (ВГТ) резервуар для слива конденсата (ПС), баки сбора и запаса конденсата, дренажный и конденсатный насосы, а также участок обработки конденсата, соединенный с конденсатной линией станции. Кроме экономии тепла (топлива) данное решение обеспечивает снижение эмиссии токсичных оксидов NOХ и CO2 за счет подавления водяными парами, уменьшения расхода топлива, получение дополнительной воды, которая может использоваться для подпитки котла и других нужд, устраняет или сводит к минимуму конденсацию в газовом тракте и дымовой трубе, улучшают условия их службы, отпадает необходимость в рециркуляции дымовых газов для предотвращения конденсации. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к котельным установкам, работающим на природном газе. Способ работы котельной установки, по которому основной поток вырабатываемого в паровом котле водяного пара направляют в кожухотрубный теплообменник для подогрева сетевой воды до температуры 110-120°C, нагретую в кожухотрубном теплообменнике сетевую воду направляют в подающий трубопровод системы теплоснабжения, часть вырабатываемого в паровом котле водяного пара подают в термический деаэратор для дегазации добавочной воды и конденсата, продукты сгорания природного газа после парового котла охлаждают в водяном экономайзере до 140-160°C и по основному газоходу направляют в конденсационный поверхностный теплоутилизатор, где осуществляют их глубокое охлаждение до температуры 35-40°C с конденсацией части содержащихся в продуктах сгорания водяных паров, подогревают до температуры 65-70°C и дымососом отводят в атмосферу. При этом продукты сгорания природного газа после их глубокого охлаждения до температуры 35-40°C в конденсационном поверхностном теплоутилизаторе подогревают до температуры 65-70°C конденсатом водяного пара, образующимся в кожухотрубном теплообменнике в процессе подогрева сетевой воды до температуры 110-120°C, в рекуперативном теплообменнике, установленном после конденсационного поверхностного теплоутилизатора на всасывающей стороне дымососа. Изобретение направлено на повышение экономичности котельной установки путем увеличения количества отпускаемой потребителю теплоты с сетевой водой, подогреваемой в кожухотрубном теплообменнике. 1 ил.

Изобретение относится к способу работы котельной установки, работающей на природном газе.Способ работы котельной установки, по которому в котел подают питательную воду, топливо и воздух, в котле в процессе сжигания топлива образуются продукты сгорания и вырабатывается перегретый водяной пар, образовавшиеся продукты сгорания последовательно охлаждают в пароперегревателе, водяном экономайзере, воздухоподогревателе и по основному газоходу дымососом отводят в атмосферу, в качестве топлива используют природный газ, осуществляют предварительный подогрев до температуры 20-30°C воздуха перед подачей его в воздухоподогреватель котла, работающего на природном газе, частью уходящих продуктов сгорания с их охлаждением ниже точки росы в конденсационном поверхностном теплообменнике, установленном в байпасном газоходе на всасывающей стороне дымососа. Изобретение направлено на повышение надежности котельной установки за счет исключения низкотемпературной коррозии теплообменной поверхности воздухоподогревателя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к котельным установкам, работающим на природном газе. Котельная установка содержит котел с газоходом уходящих газов, дымососом и дымовой трубой, деаэратор с трубопроводами отвода и подвода десорбирующего агента, подвода исходной и отвода деаэрированной воды. Деаэратор включен по десорбирующей среде в газоход уходящих газов котла между дымососом и дымовой трубой. Изобретение направлено на исключение затрат пара на деаэрацию и более полную утилизацию теплоты уходящих газов котла путем снижения их температуры перед выбросом в атмосферу в деаэраторе. 1 ил.

Изобретение относится к водонагревательным устройствам. Плазменная котельная установка состоит из плазменной пароэнергетической установки и водонагревательных котлов, которые объединены в группы по типу применения. Плазменная пароэнергетическая установка включает в себя паровую турбину, электрогенератор, быстродействующие парогенераторы, плазменные пароводяные горелки, блоки питания горелок. Нагревание воды в котлах производят плазменные пароводяные горелки, блоки питания которых подключены к электрогенератору пароэнергетической установки, а пар для работы горелок вырабатывают парогенераторы установки. В горелки подается природный газ и производится принудительное нагнетание воздуха в камеры сгорания парогенераторов и котлов. Изобретение обеспечит более эффективный нагрев воды для отопления жилых домов и производственных помещений. 1 ил.

Журнал "Новости теплоснабжения", № 1, (17), январь, 2002, С.14 – 21, www.ntsn.ru

д.тн., профессор, А.Н. Тимошевский, заведующий лабораторией физики дугового разряда, к.т.н. И.М. Засыпкин, заместитель заведующего лабораторией, С.П. Ващенко, научный сотрудник, ИТПМ СО РАН г. Новосибирск; Ю.Г. Векессер, заместитель главы администрации, г. Таштагол, В.К. Комарицын, начальник производственно-отопительной котельной Таштагольского рудоуправления

Введение

В мировой и отечественной теплоэнергетике при растопке пылеугольных котлов и для стабилизации горения (подсветки) пылеугольного факела используют природный газ или топочный мазут. В мире на эти цели расходуют более 50 млн т мазута в год. По оценкам только на станциях РАО «ЕЭС России» ежегодно сжигают более 5 млн т мазута. Повсеместное снижение качества энергетических углей требует увеличения расхода мазута на тепловых станциях, в то время как из-за углубления переработки нефти и других причин объемы производства мазута в России сокращаются: с 67 млн т в 1991г. до 55 млн т в 1995г. В настоящее время эта тенденция сохраняется.

Совместное сжигание угля и обладающего более высокой реакционной способностью мазута ухудшает эколого-экономичeские показатели котлов: на 10-15% повышается мехнедожог топлива и на 2-5% снижается КПД-брутто, возрастает скорость высокотемпературной коррозии экранных поверхностей, снижается надежность эксплуатации котельного оборудования, на 30-40% увеличивается выход оксидов азота и серы (за счет более высокого содержания серы в мазуте), появляются выбросы канцерогенной пятиокиси ванадия .

Известные методы снижения расхода мазута при сжигании низкосортных углей: реконструкция горелочных устройств, раздельное и смешанное сжигание угля и подсветочного топлива - мазута, высокий подогрев воздуха и пылевоздушной смеси, утонение помола и др. – не решают проблему сокращения расхода жидкого топлива, особенно на стадии растопки котлоагрегата .

Применение природного газа в качестве основного или дополнительного топлива, несмотря на его бóльшую экологичность, далеко не всегда возможно.

Еще более остро указанные выше проблемы стоят в теплоэнергетике, где используются котлы меньшей мощности (производительность по пару 35-75 т/ч) с турбулентными вихревыми пылеугольными горелками. Для котлов характерны режимы с переменной тепловой нагрузкой, причем даже в течение суток нагрузка может меняться от 50 до 100% полной мощности котла. В этом случае практически все время требуется мазутная подсветка пылеугольных горелок. Мазут становится не дополнительным, а вторым основным топливом. При этом отмеченное выше ухудшение эколого-экономических характеристик котлов от сжигания двух видов топлива проявляется еще более. Так, содержание углерода в золе достигает 20-30%. По сути, эту золу можно было бы еще раз возвращать в котел и дожигать.

Из всего вышесказанного следует очень актуальная задача теплоэнергетики: снижение доли мазута в топливном балансе пылеугольных котлоагрегатов. При этом для энергетических и теплофикационных установок эта задача несколько различна: для энергетических котлов требуются системы, обеспечивающие надежный безмазутный розжиг котла, а для теплофикационных – розжиг и практически непрерывную подсветку для стабилизации работы котла при переменных нагрузках и для улучшения экологических характеристик в целом. Снижение потребления мазута в 2-3 раза для той же Таштагольской котельной позволит решить многие экологические, экономические и другие проблемы. Решение этой задачи невозможно на базе традиционных технологий топливоиспользования, которые в основном исчерпали свои возможности как в техническом, так и в эколого-экономическом аспектах .

История проблемы

Для решения проблемы высокоэффективного использования низкосортных твердых топлив при минимальном отрицательном воздействии на окружающую среду в 1983 году по предложению ведущих специалистов в области плазменной техники и технологии М.Ф.Жукова, Л.С.Полака и др., поддержанному Госкомитетом по науке и технике, в ряде научных учреждений начаты работы по созданию принципиально новой – плазменной технологии сжигания пылевидного топлива с помощью электродуговых нагревателей газа – плазмотронов. Примерно в то же время появились и первые зарубежные публикации по применению электродуговой плазмы для воспламенения пылеугольного факела. В дальнейшем системы плазменного воспламенения (СПВ) пылеугольного топлива нашли достаточно широкое применение в энергетических котлоагрегатах системы РАО «ЕЭС России». Были проведены детальные экспериментальные и теоретические исследования процессов розжига и подсветки пылеугольного факела, разработана теория термохимической подготовки топлива к сжиганию (ТХПТ). Подробный обзор работ в этой области можно найти в монографиях . Понятие термохимической подготовки части пылеугольного топлива в установленном на пылеугольной горелке предтопке было распространено не только на плазменные, но и другие системы зажигания угольной пыли . Гораздо меньшее внимание уделялось системам ТХПТ в теплофикационных котлах, хотя, как следует из сказанного выше, проблема экономии мазута и улучшения качества сжигания угля стоит даже острее, поскольку требуется практически непрерывная подсветка пылеугольного факела, а качество углей, как правило, ниже, чем используемых в электроэнергетике.

Описание объекта исследований

Работы по безмазутной плазменной растопке и сопровождению горения пылеугольного факела в теплофикационных котлах проводятся на производственно-отопительной котельной Таштагольского рудоуправления с 1997 года. В состав котельной входит пять однотипных котлоагрегатов К-50-14/250, изготовленных Белгородским котельным заводом в 1972-1976 годах. Номинальная паропроизводительность котла – 50 т/ч при давлении Р=1,4 МПа, температуре t пп =250 0 С.

Топка котла оборудована четырьмя турбулентными пылеугольными горелками № 12, расположенными на боковых стенках топки по две с каждой стороны. По центральной оси горелок встроены мазутные форсунки типа ОЭН-549 с паровым распылением. Котлы (кроме котла № 5) оборудованы каждый двумя пылесистемами с прямым вдуванием. Пылесистема состоит из следующих элементов: валковой среднеходовой мельницы МВЦ-90; скребкового питателя сырого угля типа СПУ 500/2520 производительностью 0,67¸15 т/ч; мельничного вентилятора ВВСМ-19 производительностью (9¸13) . 10 3 м 3 /ч. Пылепроводы каждой пылесистемы подведены попарно к диагонально расположенным горелкам. Котел № 5 оборудован одной пылесистемой на все четыре горелки.

Основным топливом для котельной является каменный уголь Талдинского и Ерунаковского месторождений со следующими характеристиками: зольность А р = 15¸21%; влажность (летом) W p = 10¸11,5%; выход летучих V = 35¸38%; теплота сгорания Q н p = 5700 ккал/кг (23,94 МДж/кг). Мазут используется в качестве дополнительного топлива для розжига и подсветки пылеугольного факела. Расход мазута через одну форсунку достигает 250-500 кг/ч. Мазутные горелки включаются в следующих случаях:

Розжиг котла. Работают 2-4 форсунки. Продолжительность по регламенту 3,5-4 часа. В среднем в зимнее время на котельной проводится 15 растопок котлов из холодного состояния. На каждую растопку потребляется до 15 т мазута;

Подсветка пылеугольного факела при работе на пониженных тепловых нагрузках (когда включены две пылеугольные горелки);

Подсветка при влажности угля более 16%;

Подсветка при температуре аэросмеси ниже 60 0 С.

Годовое потребление угля на котельной составляет 100-120 тыс. т, а потребление мазута достигает 6-10 тыс. т, причем 95% этого мазута расходуется на подсветку. Общее потребление мазута достигает в холодное время 75 т в сутки. При этом на рядовой розжиг котла из холодного состояния тратится 15-20 т. мазута. При температурах воздуха ниже -30 0 розжиг очень затруднен. Продолжительность его может достигать 12 часов и более, а расход мазута – более 50 т.

Приведенные цифры еще раз подтверждают необходимость поиска путей снижения потребления мазута.

В чем заключается суть плазменного воспламенения топлива? Для воспламенения потока аэросмеси в горелке предлагается заменить мазутный факел факелом, образующимся при сжигании части аэросмеси (10-20% от общего расхода ее через горелку) с помощью струи нагретого до 4-5 тысяч градусов потока воздушной или иной плазмы, генерируемой электродуговым нагревателем газа – плазмотроном. Схема турбулентной горелки с системой плазменного воспламенения приведена на рисунке 1. По этой схеме муфель мазутной горелки заменяется специальным муфелем из жаростойкой стали или чугуна, обмурованным теплоизоляционным покрытием. Во входной части муфеля установлено специальное регулировочное устройство, позволяющее отделять часть потока аэросмеси и направлять его внутрь муфеля. На торцевом фланце муфеля установлен соосно с муфелем электродуговой нагреватель газа – плазмотрон. Перед розжигом горелки регулировочное устройство закрывает входную часть муфеля. Внутрь его не поступает ни аэросмесь, ни воздух. Включается плазмотрон, и при мощности 40-50 кВт внутренняя поверхность муфеля прогревается до 700-800 0 С. Затем открывается система регулировки подачи аэросмеси в муфель и подается аэросмесь на горелку. Регулированием положения заслонки на входе муфеля обеспечивается зажигание и устойчивое горение аэросмеси в муфеле. Аэросмесь, взаимодействуя с высокотемпературной струей воздуха и нагретыми стенками, зажигается внутри муфеля. При этом происходит не только ее горение (с недостатком кислорода), но и газификация, и разрушение угольных частиц. Это так называемая термохимическая подготовка топлива к сжиганию. На выходе из муфеля имеет место поток горячей аэросмеси, содержащий большое количество активных центров: летучих углеводородов из угля, СО, водорода, коксового остатка, паров воды, атомарного кислорода, радикалов и т.д. Взаимодействуя с основным потоком аэросмеси и потоком вторичного воздуха, этот факел активных частиц поджигает аэросмесь и вызывает ее горение не только в зоне горелки, но и во всем объеме котла. Подробно эти процессы описаны в уже упомянутых монографиях .

Котлы на альтернативном топливе интересны из-за большой эффективности и возможности использовать биотопливо, которое можно добыть самостоятельно. Одними из таких агрегатов являются водородные и плазменные устройства. Первый тип работает почти так же, как котел на пропане, и даже в некоторой степени имеет похожие внутренние элементы.

Строение водородных котлов

Их конструкция включает:

1. Корпус.
2. Горелку с форсунками (почти такие же, как у котлов на пропане).
3. Клапаны, которые останавливают обратное движение огня в трубу, подающую водородную смесь.
4. Термодатчики и автоматику.

Горелка и теплообменник расположены внутри специальной камеры . Материал, из которого делают камеру и горелку, способен выдержать температуру, равную 3 000 °С. Именно столько градусов может возникать во время горения водорода. В современных водородных котлах отопления эта температура в 10 раз меньше. Производители научились снижать ее с целью повышения безопасности котла, а также с целью использования более дешевых материалов для его изготовления.

Работает этот котел так:

1. Смесь из водорода и кислорода подается из генератора в горелку.
2. В горелке смесь загорается, и огонь поднимается к теплообменнику.
3. Теплоноситель нагревается и поступает в систему отопления дома.

Поскольку температура горения достаточно высока и в любой момент может превысить критическую границу, за ней следит специальный датчик. Также имеется датчик температуры воды в патрубке подачи теплоносителя. Он передает полученные данные автоматическому блоку, который управляет подачей водородной смеси.

Источником топлива для такого котла отопления выступает специальный генератор. Внутри одной его емкости вода разделяется на водород и кислород , затем в другой изолированной камере эти два элемента смешиваются в определенной пропорции, из-за чего происходит их реакция. Часть из этих газов превращается обратно в воду и возвращается в электролитическую камеру, другая часть не изменяется. Она подается к котлу. Выделение водорода из воды происходит во время электролиза.

Читайте также: Виды варочных котлов

Изготовление генератора водорода

Лучше всего взять заводской генератор. Это потому, что он является безопасным и разработан так, чтобы затраты электроэнергии (электролиз без нее не происходит) на добычу альтернативного топлива были минимальными. Вторая особенность очень важная, поскольку когда генератор будет потреблять столько электроэнергии, сколько расходует электрокотел , то смысла в создании водородного отопления дома нет.

Простой генератор делают своими руками таким образом:

1. Из листа, сделанного из нержавеющей стали, вырезают 16 одинаковых прямоугольников . Размеры листа – 50х50 см.
2. Один из углов вырезанных частей срезают .
3. В противоположном по диагонали углу делают отверстие. Для этого берут своими руками дрель, сверлят дырку.
4. Собирают конструкцию из пластин и двух болтов. Делают это так: на один болт фиксируют одну пластину. Фиксация предусматривает затягивание двух шайб , которые нужно разместить с двух сторон пластины. Берут вторую пластину и разворачивают так, чтобы обрезанный конец был у болта. Фиксируют ее на втором болте так, чтобы она оказалась над первой пластинкой. Чтобы пластины не прикасались друг к другу, между ними ставят полоску прозрачного пластика. Толщина полоски – 1 мм. По аналогии фиксируют остальные прямоугольники.
5. В пластиковом контейнере делают отверстия для болтов.
6. Вставляют в контейнер собранную из пластин конструкцию и фиксируют болты гайками. При этом используют резиновые прокладки для лучшей герметизации .
7. Делают в крышке отверстие, фиксируют в нем трубку для подачи водорода.
8. Делают еще одно отверстие для заливки воды с растворенными в ней солями.
9. Проверяют герметичность и работу генератора . С увеличением напряжения будет выделяться больше водорода.

Также на патрубок для подачи водорода нужно поставить обратный клапан, а саму трубку подключить к той герметичной емкости, внутри которой должен смешиваться водород с кислородом. От этой емкости отводят две трубки: одна присоединяется к барботерам, от которых отходит труба к горелке котла на биотопливе; другая – к емкости с электролитом (предназначена для возврата воды, образованной во время реакции водорода с кислородом).

Читайте также: Обзор комбинированных котлов отопления для частного дома

Изготовление водородного котла

Создание котла на биотопливе происходит следующим образом:

1. Берут профильную трубу размером 20х20 мм , отрезают от нее 8 частей длиной 30 см.
2. Берут профильную трубу размером 40х40 мм. Отрезают 3 куска: длина одного – 20 см, двух других – 8 см.
3. В длинной трубе вырезают два отверстия. Размеры – 40х40 мм. Они должны находиться на середине двух противоположных сторон. До этих отверстий приваривают 2 отрезка по 8 см. Должна образоваться крестовина.
4. На 3 конца приваривают заглушки. На 4-м фиксируют заглушку с патрубком для присоединения трубы подачи водородной смеси.
5. Отступив от центра крестовины 7–8 см, делают на каждом конце конструкции по 1 отверстию. Диаметр – 1–1,5 см. Должно быть 4 отверстия.
6. К отверстиям приваривают патрубки и фиксируют форсунки, которые часто имеют котлы на пропане.
7. Приваривают к крестовине 8 кусков профильной трубы размером 20х20 см . Нужно приварить по два отрезка к каждому концу крестовины. Их размещают с обеих сторон одного конца. Угол между крестовиной и трубками должен быть прямым.
8. Вырезают из листового металла 3 металлических квадрата. В двух делают по 4 отверстия. Диаметр отверстий в одном из них должен составлять 2–3 см, в другом – 1 см. Отверстия должны повторять расположение форсунок.
9. Берут трубу диаметром 2–3 см и разрезают на отрезки длиной 50–60 см . Затем их прикладывают к квадрату с меньшими отверстиями, приваривают к нему.
10. Берут трубу, которая в диаметре достигает 20 см. Длина должна быть меньше на 3–4 см длины уже приваренных труб. Делают в ней два отверстия: одно вверху, другое внизу.
11. Ставят трубу на квадрат с меньшими отверстиями, приваривают ее.
12. Конструкцию переворачивают вверх дном и ставят второй квадрат. Трубки должны войти в отверстия. При этом квадрат должен прилегать к большей по диаметру трубе. Квадрат и трубки сваривают.
13. К квадрату приваривают конструкцию с горелкой.
14. К двум отверстиям на корпусе приваривают патрубки подачи и возврата теплоносителя.
15. Проверяют котел отопления на альтернативном топливе на герметичность.
16. Ставят на патрубок подачи термодатчик, на горелку – датчик пламени и подключают их к автоматике.
17. Изготавливают своими руками защитный корпус и прячут котел в нем.

Идея была не новая, и требовалось проверить систему в действии. Купил магниты диаметром 30 мм толщиной 10 мм сила сцепления 20 кг стоимость магнитов 192 рубля штука количество 16. Диск из фанеры 10 мм диаметр 300 мм. Двигатель от машинки стиральной коллекторный 17000 оборотов, шкив от той же машинки и ремень, на барабане частота 800 оборотов. испробовал 3 трубы: алюминиевая согнутая трубогибом диаметр 25 толщина стенки 2, 5 мм, медная труба диаметр 28 толщина стенки 1 мм (пробовал отжечь медь и согнут, руки бы кто за такое согнул, на фото ода самая убогая), и медная труба диаметр 35 толщина стенки 1, 5 мм (её решил спаять при помощи уголков). Трубы обматывал теплоизоляционной подложкой, в систему входило 12 литров холодной воды. Зазор между трубами и диском старался сделать наименьшим, примерно 3-4 мм. С каждой из труб грел около часа проверяя температуру, а потом оставлял на 2-3 часа, как говорится до победного, что толку давало мало. Итого в любом случае температура воды достигала 47 - 49 градусов. На сьёмке видно что на входе и на выходе из каждой трубы, температура воды отличается всего на 10. Двигатель сильно шумит, и греется лучше труб. При работе с медной трубой диаметром 35 и двумя алюминиевыми трубами двигатель сильно нагружался и обороты падали примерно до 500. Решил с коллекторным двигателем больше не экспериментировать, т. к. крутящего момента не хватает, или мозгов, или руки не от туда, решать уже не мне.
Весь эксперимент обошёлся около 6000 рублей.