Modris Purmalis. Degšanas gaisa pirmapstrāde jonizatorā malkas apkures katlam

Detaļas: Publicēts 03 Maijs 2020

Izmēģinājumi ar ūdens apkures katlu MAK-10 (nominālā jauda 10 kW) tika veikti, pamatojoties uz laboratorijas eksperimentu materiāliem [1, 2] un dažiem agrākajiem rūpniecisko izmēģinājumu materialiem [3].

Katls sastāvēja no ūdens apkures katla AKГB-20-3 vertikālās konvektīvās daļas un pašu spēkiem izgatavotās malkas kurtuves ar čuguna ārdiem. Katla shēmu skat. fig.1.

Kā gaisa pirmapstrādes jonizators tika izmantots jonizators no katla PK-1,6 (skat. fig.22 un [4] ), kurš tika pieslēgts augstsprieguma taisngriezim B-13/6,5-30, lai padotu uz jonizatora koronējošiem elektrodiem negatīvo potenciālu. Taisngrieža nominālais spriegums U_nom = 13/6,5 kV, nominālā strāva I_nom = 30 mA.

Kā dūmgāzu analizatori tika izmantoti Testo un Gazohrom tipa analizatori, temperatūras noteica ar УKT-38 digitālo termometru. Uz apkures sistēmas turpgaitas cauruļvada bija
uzstādīts Kamstrup firmas siltuma skaitītāja ultraskaņas sensors.

Izmēģinājumi notika sadedzinot alkšņu malku 4kg ar mitruma saturu 20-30 % pie ieslēgta un izslēgta jonizatora (ar un bez gaisa pirmapsrādes). Katra degšanas cikla laikā tika izdarīti 17 mērījumu nolasījumi ik pa četrām minūtēm, sākot no malkas aizdedzināšanas. Kopā tika iegūti rezultāti par 68 minūšu ilgu degšanas ciklu. Katrs cikls notika savā dienā, kad pirms malkas aizdedzināšanas katls bija atdzisis no iepriekšējā degšanas cikla.

Vidējie rezultāti tika iegūti no 7 degšanas ciklu atkārtojumiem ar un bez gaisa pirmapstrādes.

Vidējie rezultāti no 17 x 7 nolasījumiem

No fig.2 labi redzama gaisa pirmapstrādes efektivitāte.

No 2. un 3.tabulas un fig.9 redzams, ka gaisa pirmapstrāde jonizatorā samazina siltuma zudumus ar aizplūstošajam dūmgāzēm q2 un siltuma zudumus no ķīmiski nepilnīgas sadegšanas q₃. q₃ samazinās uz H₂ un, galvenokārt uz CH₄ samazināšanās rēķina, jo CO koncentrācija nedaudz palielinās vidēji par 225 ppm vai 0,02% (skat. 2.tabulu un fig.6).

No fig.11 redzams, ka gaisa pārpilnības koeficients aizplūstošajās dūmgāzēs, pielietojot gaisa pirmapstrādi jonizatorā, visā degšanas procesā ir mazāks par gaisa pārpilnības koeficientu izmēģinājumos bez gaisa pirmapstrādes jonizatorā.

Vidējie rezultāti no 9 x 7 nolasījumiem, sākot no CO_min

Šie izmēģinājumu rezultāti iegūti no degšanas procesa vidus daļas sākot no CO_min, kad degšanas process notiek visintensīvāk.

Arī no 7.tabulas un fig.19 redzams, ka gaisa pirmapstrāde jonizatorā samazina siltuma zudumus ar aizplūstošajam dūmgāzēm q₂ un siltuma zudumus no ķīmiski nepilnīgas sadegšanas q₃. q₃ samazinās uz H₂ un, galvenokārt uz CH₄ samazināšanās rēķina, jo CO koncentrācija nedaudz palielinās vidēji par ~ 500ppm vai ~ 0,05% (skat. 6.tabulu un fig.16).

No fig.21, tāpat kā no fig.11, redzams, ka gaisa pārpilnības koeficients aizplūstošajās dūmgāzēs, pielietojot gaisa pirmapstrādi jonizatorā, visā degšanas procesā ir mazāks par gaisa pārpilnības koeficientu izmēģinājumos bez gaisa pirmapstrādes jonizatorā.

Salīdzinot rezultātus no 9 x 7 nolasījumiem (CO_min) un rezultātus no 17 x 7 nolasījumiem, var teikt, ka gaisa pirmapstrāde jonizatorā paaugstina katla jaudu un malkas sadegšanas
efektivitāti, samazinot siltuma zudumus ar aizplūstošajām dūmgāzēm un samazina siltuma zudumus no ķīmiski nepilnīgas kurināmā sadegšanas.

Katli un citi siltuma ģenerātori ar gaisa pirmapstrādes elektroozonatoriem un jonizatoriem patentēti, piemēram (5, 6, 7), kurus darbina ar strāvu no termoelementa katla liesmā caur spriegumu paaugstinošu transformātoru.

REZULTĀTU KOPSAVILKUMS

1. Izmēģinājumi ar ūdens apkures katlu MAK-10 (nominālā jauda 10 kW) tika veikti, sadedzinot alkšņu malku 4kg ar mitruma saturu 20-30 % pie ieslēgta un izslēgta jonizatora (ar un bez gaisa pirmapsrādes).
2. Gaisa pirmapstrāde jonizatorā palielināja katla vidējo jaudu par 7-8 %, samazināja siltuma zudumus ar aizplūstošajam dūmgāzēm q₂ par 2 % un siltuma zudumus no ķīmiski nepilnīgas sadegšanas q₃ par 1%. q₃ samazinās uz H₂ un, galvenokārt uz CH₄ samazināšanās rēķina, jo CO koncentrācija nedaudz palielinās.
3. Gaisa pirmapstrāde jonizatorā palielināja kurināmā sadegšanas pakāpi ε par 3%.
4. Gaisa pārpilnības koeficients aizplūstošajās dūmgāzēs, pielietojot gaisa pirmapstrādi jonizatorā, visā degšanas procesā bija mazāks par gaisa pārpilnības koeficientu izmēģinājumos bez gaisa pirmapstrādes jonizatorā.
5. Izmantotā jonizatora elektriskā jauda vidēji bija 11W, kas sastāda tikai 2,75% no iegūtās vidējās katla jaudas pieauguma.
6. Salīdzinot visus rezultātus, var teikt, ka gaisa pirmapstrāde jonizatorā paaugstina katla jaudu un malkas sadegšanas efektivitāti, samazinot siltuma zudumus ar aizplūstošajām dūmgāzēm un samazina siltuma zudumus no ķīmiski nepilnīgas kurināmā sadegšanas.

ATSAUCES

1. M. Purmalis. ĀRĒJO FAKTORU IETEKME TEHNOLOĢISKAJOS PROCESOS. I daļa. Ārējo elektrisko un magnetisko lauku ietekme iztvaikošanas un degšanas procesos. Laboratorijas eksperimenti. 2018, sadaļa 3.4.1., 382.lpp.
2. M. Purmalis. ĀRĒJO FAKTORU IETEKME TEHNOLOĢISKAJOS PROCESOS. I daļa. Ārējo elektrisko un magnetisko lauku ietekme iztvaikošanas un degšanas procesos. Laboratorijas eksperimenti. 2018, sadaļa 3.4.2., 394.ipp.
3. Турлайс Д. П., Пурмалис М. Я. Сжигание древесных отходовв с подводом ионизированного воздуха. ТЕПЛОЕНЕРГЕТИКА, 2001, № 4, сс. 72-74.
Kopija:
M. Purmalis. ĀRĒJO FAKTORU IETEKME TEHNOLOĢISKAJOS PROCESOS. VII daļa. Publikācijas. Referāti. Tēzes. 1962 – 2017, 303. lpp.
4. Пурмал М.Я. О возможностях использования электрических полей при сжигании топлив в котельных установках. Известия ВУЗ-ов, серия ЭНЕРГЕТИКА,1988, № 5, сс.70-76.
Kopija:
M. Purmalis. ĀRĒJO FAKTORU IETEKME TEHNOLOĢISKAJOS PROCESOS. VII daļa. Publikācijas. Referāti. Tēzes. 1962 – 2017, 291. lpp.
5. Патент RU №131461, опубликовано 20.08.2013.
6. Патент RU №137091, опубликовано 27.01.2014.
7. Патент RU №138737, опубликовано 20.03.2014.