Введение 3
1. Обзор научно - технической и патентной литературы 5
1.1 Обзор научно - технической литературы 5
1.2 Обзор патентной литературы 14
2. Коронный разряд в воздухе атмосферного давления 42
2.1 Типы коронного разряда 42
2.2 Применение коронного разряда 47
2.3 Вольтамперные характеристики коронного разряда 51
2.4 Ионизация воздуха в коронном разряде. Роль естественной и
искусственной ионизации воздуха 59
2.5 Способы создания искусственной ионизации воздуха 60
3. Исследование плазмы коронного разряда в пиролизном
газогенераторе 66
3.1 Доказательства возможности использования озона для рационального и
экологически чистого сжигания топливо 66
3.2 Получение озона барьерным способом 74
3.3 Исследование разложения озона при его подаче в топочную
камеру 84
Заключение 93
Использованная литература 94
Важной задачей современного хозяйства является рациональное использование традиционных видов топлива. К сожалению, многие технологические процессы, связанные со сжиганием углеводородных энергоносителей, происходят в неэкономичных режимах. Результатом этого являются перерасход топлива и существенный вред, наносимый окружающей среде. Среди таких процессов значительное место занимает производство горячей воды в котлах малой мощности, работающих на газовом топливе и устанавливаемых в домах и сооружениях АПК. Для условий Российской Федерации вопрос экономии энергоресурсов приобретает особое значение.
Анализ состояния вопроса показал, что одним из путей оптимизации режимов горения может стать создание условий для тщательного выдерживания соотношения объемов топлива и окислителя. Соблюдение этого соотношения может быть достигнуто посредством принудительной и регулируемой подачи окислителя в камеру. В качестве окислителя возможно применения воздуха, кислорода или его аллотропического видоизменения - озона. Последний вариант оказывается наиболее предпочтительным, поскольку окислительные свойства озона выше, чем у кислорода, а его получение технически несложно и довольно дешево.
В результате обзора исследований по вопросу использования озона в технологических процессах, был сделан вывод о перспективности применения озона в качестве окислителя в реакциях горения в производственных условиях. Вместе с тем приходится констатировать, что пиролизные газогенераторы с озоновым наддувом в России и за рубежом пока не выпускаются. Такое положение сложилось вследствие недостаточной изученности процесса, отсутствие достоверных сведений о его режимах и недостатке информации о возможности и принципах управления. Помимо этого, предшествующие исследования не затрагивали импульсные режимы подачи озона, о перспективности которых свидетельствуют результаты рекогносцировочных экспериментов. Кроме того, на сегодняшний день еще не созданы простые и достаточно надежные котлы с озоновым наддувом, работа которых была бы независима от внешнего источника электроэнергии.
Таким образом, проблема изучения процесса горения в озонированной среде, разработки методов и режимов подачи озона в камеру, совершенствование пиролизных котлов с помощью озонового наддува является актуальной.
Целью исследования является совершенствование пиролизного газогенератора методов и режимов подачи озона в пиролизный газогенератор и разработка конструкций электронезависимых газогенераторов с озоновым наддувом.
Вышеописанные исследования показали, что озоновоздушная смесь может успешно использоваться для интенсификации горения. При этом наилучшие результаты достигаются при подаче озона в импульсном режиме. Требуемая концентрация озона может быть достигнута искусственным изменением режимов работы озонатора.
Доказано, что озон в определенной концентрации способствует снижению содержания в них оксида углерода, снижению объемной доли кислорода, а также увеличению выхода углекислого газа. Кроме того, озон снижает содержание окислов азота NOи N02, которые составляют наиболее токсичную группу веществ. Наконец, озонирование воздушной среды увеличивает полноту сгорания углеводородного топлива и уменьшает химический недожог. Получение озона для его последующего использования в пиролизных котлах должно осуществляться непосредственно перед подачей в топку. На сегодняшний день процесс синтезирования озона технической сложности не представляет. В качестве внешнего побудителя процесса удобно использовать барьерный разряд. Образование озона происходит в две стадии. На первой из них происходит диссоциация молекулярного кислорода, а на второй - непосредственное синтезирование озона из атомарного кислорода.
