автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Разработка и исследование электроозонатора для повышения эффективности сжигания топлива в котельных АПК

е.;

На правах рукописи

НОРМОВ Дмитрий Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООЗОНАТОРА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА В КОТЕЛЬНЫХ АПК

Специальность 05.20 .02. - электрификация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук .

Краснодар -1997

Работа выполнена в Кубанском государственном аграрном университете.

Научные руководите)!«: заслуженный изобретатель России, кандидат технических наук, профессор ПОТАПЕНКО И. А; кандидат технических наук, профессор АНДРЕЙЧУК В. К.

Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор КСЕНЗ Н. В. кандидат технических наук, доцент БУДЬКОН. П.

Ведущее предприятие: Краснодарская ТЭЦ АО "Кубаньэнепго"

Защита диссертации состоится " 1997 г, в ¡2 часов на зас

дании специализированного совета К ¡20. 23. 07. Кубанского государственно! аграрного университета по адресу : 350044, г. Краснодар, ул. Калинина,! •электрофак, зал заседаний совета..

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского госуда •тгвенного аграрного университета.

Автореферат разослан " 1-3 •• г.

Ученый секретарь 'диссертационного совета

к.шаила! технических наук .доцент

Стрижков И. Г

ОЫЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время энергетическая эффективность многих технологических процессов чрезвычайно низка. В СССР Такому положению объективно способствовали неоправданно низкие цены на энергоносители, например, нефть стоила 32 рубля за одну тонну, в то же время на мировом рынке ее цена в июне 1987г. составила 110 долларов за тонну. Поэтому отечественные технологии зачастую оказываются более энергоемкими, чем зарубежные.

Потребность для нашей страны в топливно-энергетических ресурсах в настоящее время оценивается в размере более 2 млрд. тонн условного топлива в год.

По оценке специалистов во всей цепочке энергскомплекса от добычи топ-липа до использования тепловой энергии коэффициент полезного использовании топливно-энергетических ресурсов составляет лишь 44%. В сельском хозяйстве этот показатель еще ниже.

Все это приводит к необходимости изыскания путей повышения эффективности сжигания органического топлива. Одним из путей решения вопроса является сжигание топлива в озоно-воздушной смеси. Отечественные и зарубежные исследования показали, что озон способствует увеличению полноты сгора-> ния и уменьшению количества выбрасываемых в атмосферу вредных веществ. В тоже время недостаточно изученно влияние озона на сжигание отдельных видов органического топлива, не определенны оптимальные условия сжигания природного таз^в озоно-воздушной смеси. Выпускаемые промышленностью электро-озонаторы имеют не высокую производительность при существенных габарита*, что затрудняет их использование ч котельных АПК. Поэтому, возникла необходимость в разработке озонирующего устройства для котельных АПК и оптимизации процесса сжигания природного газа. Актуальность таких разработок обусловлена не только объективным ходом совершенствования техники , но и необходимостью энергосбережения и охраны окружающей среды.

Цепью работы является разработка и исследование конструктивных и режим

ных параметров электроозонатора , а также выявление оптимальных параметров процесса горения природного газа в озоно-воздушной смеси, для повышения эффективности сгорания топлиза и снижения токсичности газов отходящих в атмосферу.

Задачи исследования . Для достижения указанной цели потребовалось решить следующие задачи:

- изучить влияние конструктивных и режимных параметроз на производительность электроозонатора;

- разработать электроозонатор, обеспечивающий высокую производитель ность, имеющий несложное конструктивное исполнение при приемлемых га баритных размерах ;

- установить влияние добавки озона на процесс горения природного газа и выход токсичных веществ , содержащихся в отходящих газах котла;

- оптимизировать процесс горения природного газа по параметрам озоно-воздушной снеси;

-произвести производственную проверку , внедрить разработанную техноло гшо в котельных АД К и дать её технико-экономическую оценку. Методика исследований. Решение поставленных задач базируется на использовании теоретических основ образования озона, техники высоких напряжений , теории горения и математической статистики . Экспериментальные исследования режимных и конструктивных параметров озонатора проводились в лаборатории НИР кафедры энергетики на специально разработанном стенде по общепринятым методикам . Исследование процесса горения природного газа в озоно-воздушной смеси проводилось на котле ТВГ 0,2 Мкал/час в действующей котельной .

Научная новизна . Разработан и исследован электроозонатор содержащий проводящие прослойки в диэлектрических барьерах разрядного устройства, размещенного внутри катушки постоянного тока позволяющей повысить производительность за счет сил Лоренца, а использование эффекта квазирезонанса в питающем устройстве Позволяет снизить потери электроэнергии . Конструкция

защищена двумя патентами Российской Федерации .

Получены математические модели описывающие влияние конструктивных и режимных параметров на процесс ос'рачование озона . Выявлено влияние добавки озона на содержание оксида углерода, диоксида углерода, кислорода, окислов азота в отходящих газах котла, а также недожега топлива. Определены математические зависимости содержания в отходящих газах: оксида'углерода ( СО ), диоксида углерода ( СО* ), кислорода ( Ог ), окислов азота ( NOx ), недожога топлива ( С* Н„ ) от количества природного газа, воздуха, озона, участвующих в процессе горения .

В результате проведенных исследований определено оптимальное количество озона на один метр кубический природного газа, для различных условий сжигания топлива.

Практическая ценность и реализация результатов исследования. Использование озонатора на котле ТВГ 02 МкалЛис позволило получить экономию топлива, порядка 5-8 % . Токсичность газов отходящих в атмосферу снижена на 20-25 %. Что подтверждено двумя актами внедрения технологического процесса повышения эффективности сгорания природного газа иа котлах типа ТВГ в АОЗТ 'Форелевое" г . Кисловодска и в ПСХ "Красноармейский" им. Майстренко Красноармейского района Краснодарского края.

Апробация рабогы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях Кубзнского ГАУ в 19941997 гг и на краевых конференциях, молодых ученых в 1996 и 1997 г .(г.Краснодар ), на международной конференции. "Ресурс©- и энергосберегающие технологии в промышленности* (г. Одесса, 1996г).

Публикация результатов работы. Результаты исследований опубликованы в 8 печатных работах , в той числе получено два положительных решения о выдаче патентов на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Объём 155 страниц, из них 141 стрлннц слоеного текста,'38 рисунков, 5 таблиц и 7 приложений. Список литературы представлен НО наименованиями, в том числе 10 иностранных источ-ll>lkvr.

- С -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит краткое обоснование актуальности диссертационной работы на базе анализа состояния энергетического хозяйства в АПК.

В первой главе приведен краткий обзор научных исследований по использованию озона для интенсификации процесса сжигания органического топлива, обзор конструкций озонирующих устройств и методов определения концентрации озоиа в воздухе, а также показано, с точки зрения теории процесса горения органического топлива, за счет каких резервов может быть увеличена эффективность сгорания природного ггза в котельных АПК.

На основе имеющихся данных об окислительных свойствах озона и использовании озона Для повышения качества сгорания органического топлива, представленныхв работах Бородина И. Ф., Емельянова Ю. М., Казанцева Л. И., Ксенза Н. В., Калашникова С. А., Колесникова С. А., Кривошипина И. П., Лебедева О. Н., Пурмал М. Я., Разумовского С. Д., Сидорова А. А., Соколо-• вой М. В., Филипова Ю. В., и других иследователей, можно сделать вывод, что озон в значительной степени влияет на процесс сгорания непредельных углеводородов, к которым относится и природный газ. Однако, анализ опубликованных иследований свидетельствует о том , что четкое представление о влиянии озона на процессы горения отсутствует.

В настоящее время использование электроозонаторов, выпускаемых промышленностью в малых котельных АПК, работающих на природном газе , затруднено по целому ряду причин: сложность оборудования, требующая специально подготовленного обслуживающего персонала, большие габаритные размеры установок, сравнительно невысокая производительность, а также высокая стоимость оборудования. Этим обуславливается необходимость разработки озонатора, лишенного перечисленных недостатков и иследование влияния озонирования воздуха на процесс горения природного газа .В выводах по главе сформулированы задачи исследования.

Во второй главе приводятся теоретические основы повышения эффективности сжигания природного 1аза озонированием, разрабатывается математическая модель и определены факторы, влияющие на этот процесс. Построена электрическая схема замещения разрядного устройства элеюроозонатора, на

базе которой были выявлены параметры, дающие возможность увеличить производительность озонатора. С учетом найденных возможностей разработана новая конструкция разрядного устройства и определены факторы, влияющие на её производительность.

Степень завершенности процесса сгорания топлива определялась на основе химического анализа продуктов реакции, что позволило определить условия сгорания топлива и концентрацию вредных веществ выбрасываемых в атмосферу . В отходящих газах котла контролировалось содержание кислорода ( Ог ), диоксида углерода (СОг) оксида углерода (СО ), водорода ( Нг ), недожега ( С„ Нт), а также содержание оксидов азота (N0*), оксидов серы (БОг, ЭОз).

Исходя из анализа работ Авдеева А. А., Егина Н. Л., Кадырова О. М., Льюиса, Г. Пурмал М. Я., Трембович В. И., Фрингера Б. Л., Эльбе Г., можно прийти к выводу, чзо основное влияние на процесс горения будет оказывать состав горючей смеси, а именно - количество природного газа, количество подаваемого в зону горения воздуха и концентрации озона в нем. В зависимости от этих факторов и рассматривался процесс сгорания природного газа.

Процесс сгорания газа расматривался в виде "черного ящика", анализ выполнялся на основе результатов экспериментальных исследований с применением статистических метопов их планирования и обработки.

Для выявления гей повышения производительности электроозонатора была построена эквивалентная электрическая схема замещения разрядного устройства электроозонатора пластинчатого типа, рис 1.

Рис. 1. Разрядное устройство электроозонатора пластинчатого типа, а- конструктивная схема:

!-разрядный промежуток, 2-диэлектрический барьер, 3-электрод, б- схема замещения: Срп- емкость разрядного промежутка . СБ I, СБ2- емкостьдиэлектрических барьеров. •

Лп - нелинейное сопротивление разрядного промежутка Кинетика синтеза и распада озона описывается уравнением обратимой хи-\imii-. кои гьмк'нии н»*пно1 о поп* 1к':т

- с' -

р

-К1— Ко V

<2 =-(1-е ), (1)

К|

где <} • концентрация озона в %;

ко-константа образования озона; Ь - константа разложения озона; Р - активная мощность в разрядном устройстве, Вт; V - объемный расход воздуха через разрядное устройство электрсозо натора, ыУч.

Активная мощность разрядного устройства определяется из выражения : 2

Р --и>иг[(и - иг)С6 - игСрл], (2)

я

где со - угловая частота тока ;

иг - падение напряжения на разрядном промежутке; Сб и Си, - соответственно емкости диэлектрического барьера и раз рядного промежутка.

Из выражения (2) следует, что активная мощность в разрядном устройстве после возникновения разряда будет определяться приложенным напряжением и емкостью диэлектрических барьеров, т.к. Сб » Срп.

Таким образом очевидно, что увеличивая емкость диэлектрических барьеров, мы будем увеличивать активную мощность разрядного устройства. Емкость диэлектрических барьеров можно увеличивать следующими образом: уменьшая толщину барьера; увеличивая относительную диэлектрическую проницаемость материала барьера. Изменение емкости за счет вышеперечисленных факторов достаточно подробно изучалось в работах Баталова В.И., Ксенза Н.В., Козлова К.В., Самойловича В.Г., Филиппова Ю.В.. Однако существует возможность увеличения емкости за счет параллельного введения дополнительной емкости (т.е. параллельно емкости диэлектрического барьера вводится дополнительная емкость), конструктивно это представлено на рис.2, здесь же представлена схема замещения предложенного устройства.

Св,

Сы

рп

Свл

Свл.

Рис. 2. '* разрядное устройство генератора озона с проводящим слоем в диэлектрическом барьере.

а) конструктивная схема:

1 - разрядный промежуток, 2 - диэлектрический барьер, 3- внешний электрод, 4 - проводящий слой.

б) схема замещения, где

С'б1 и С'62 - дополнительные емкости создаваемые проводящим слоем.

Для данной конструкции общая емкость диэлектрических барьеров :

Сб:

(Сю +СбО (Сел +С'б2) (Сб1 +С'б1> + (Сб2 +С'б2)

(3)

В дголектрическом барьере электроозонатора помещается проводящий слой, согласно уравнению (3), увеличивающий емкость диэлектрических барьеров. ■' Из уравнения (2) м"бхно сделать вывод об увеличении активной мощности разрядного устройства за счет введения дополнительной емкости, что в свою оче-„редь должно повлиять на производительность устройства. Однако вследствин разложения озона по закону описываемому уравнением (I), количество озона будет нелинейно связано с активной мощностью озонатора, следовательно и влияние емкости будет нелинейным.

В разработанной конструкции значительное влияние на процесс озонооб-разования будет оказывать площадь проводящей прослойки в диэлектрическом барьере. В этом случае необходимо экспериментально определить наиболее эффективное для производительности электроозонатора отношение площадей проводящего слоя и внешнего электрода .Отношение этих площадей пред

- 10 -

ставят я виде безразмерного коэффициента к,.

а

к.=--(4)

а..

При внесенных конструктивных изменениях в разрядном устройстве гене-ра- тора озона необходимо экспериментально установить связь между безразмерным коэффициентом (4) и производительностью электроозонатора, а также определить влияние режимных параметров на выход озона.

В третьей главе приведена методика и результаты экспериментальных ис-сл <ваний конструктивных и режимных параметров предлагаемой конструкции разрядного устройства электроозонатора.

С цепью проверки правильности теоретических выводов, а также эффективности внесенного конструктивного изменения в разрядное устройство электроозонатора и влияния режимных параметров на производительность электроозонатора проведен комплекс экспериментальных исследований.

Для проведения экспериментов были разработаны и изготовлены:

1. Установка позволяющая исследовать влияние конструктивных и режимных параметров на производительность электроозонатора;

2. Несколько модификаций разрядных устройств электроозонатора с различной площадью проводящего слоя в диэлектрическом барьере.

Было исследовано влияние площади проводящего слоя в диэлектрическом барьере разрядного устройства, частоты и напряжения питающего сигнала на производительность элеапроозонатора.

В результате обработки экспериментальных данных по изучению влияния величины к, на производительность электроозонатора был получен ряд уравнений типа (5) при 5 % уровне значимости, адекватно описывающие полученные зависимости.

у = ко± Ьх± кгх2 ± к«5 (5)

В результате эксперимента было подтверждено, что увеличение емкости диэлектрических барьеров предложенным конструктивным решением приводит к изменению производительности озонатора в зависимости от к». Зависимость производительности электроозонатора от величины к, и величины питающего напряжения и, при частоте питающего сигнала Т = 50 Гц показаны на рис.3.

О, мг/п

Ри( 3 Зависимость производительности генератора озона от Кг при Р = 50 Гц ч питающем напряжении 1 - II = 4.7 кВ 2 - и = 4,95 кВ 3 - и - 5.1 кВ 4 - и = 5■-1 кВ

- 12 -

Подобные кривые построены и для частот 125, 200, 275 Гц.

Как следует из рис 3 , производительность озонаторов с увеличением гого-. ч^ади проводящей прослойки увеличивается и имеет максимальное значение при к, = 1, затем производительность электроозонатора довольно резко падает. Увеличение производительности электроозонатора можно объяснить на основании уравнения, описывающего изменение энергии микроискр, составляющих барьерный разряд в зависимости от емкости разрядного промежутка: Сро ^ Се

= --— / (6), .

где Wu - энергия-микроискр барьерного разряда ;

и,, и* - соответственно напряжения зажигания и угасания искро вых разрядов. -

Снижение производительности электроозонатора при увеличении Ь более двух, можно объяснить тем, что при увеличении площади проводящей прослойки, по всей видимости, удельная поверхностная плотность зарядов уменьшится. Следовательно, будет уменьшаться и напряженность электрического поля на разрядной промежутке, созданном проводящими прослойками в диэлектрике в соответствии с уравнением: - - ч

' . 6. . •

Е=-— , . I")

2€5о •

где Б - напряженность электрического поля;

8 - поверхностная плотность зарядов;

Е - диэлектрическая проницаемость среды;

ес - электрическая постоянная. Исследовано влнянне огновных. режимных параметров (питающего напряжения и частоты питащего сигнала) на производительность разрядного устройства электроозонатора,' предлагаемой конструкции. /\ля получения более полного представления о влиянии этих факторов на производительность по озону, для конструкций имеющих к5 = I была построена диаграмма, представления на рис.4. Подобные диаграммы построены и для значений к =.0,2,3.

'{ Зэ2ис/!"ость производительности зяэктрссзонзтсрз

при рэрном '. ОТ Ü 'Л f*

Из представленных диаграмм видно, что озонаторы, имеющие проводящий спой в диэлектрическом барьере к. от 1 до 2 показали более высокую чувствительность к повышению частоты питающего сигнала, чем озонаторы не имеющие проводящего слоя. Возможное объяснение этого роста производя' тельности по озону заключается в том, что увеличение емкости диэлектрических барьеров значительно увеличивает количество микроразрядов за полупериод приложенного напряжения в соответствии с уравнением представленным В.Г. Саыойловичем, В.И. Гибаловым и К.В. Козловым:

Сб 11рп

Ы =-(И-иг-), (8)

g Собщ

где N - число серий микроразрядов за полупериод приложенного напряжения ;

£ - заряд переносимый серией микроразрядов. В четвертой главе приведена методика и результаты экспериментальных исследований влияния озонирования воздуха на эффективность сжигания природного газа.

Для оценки полученных теоретических предпосылок, а также эффективности предложенных рекомендаий, проведен комплекс экспериментальных исследо-ваний.Опыты проводились на действующей котельной, работающей на природном газе, на котлах ТВГ мощностью 0,2 Мкал/час.

Для решения поставленной задачи в качестве независимых переменных приняты параметры, по литературным данным, оказывающие значительное влияние на процесс горения : количество подаваемог о в топку природного газа - X]. ограничиваемое максимальной возможностью газовых горелок одного котла 0,55 м'/мин и минимальной подачей газа, при которой пламя остается устойчивым 0,23 м}/иин; содержание поступающего озона - X; в пределах концентрации от 2,0 мг/м5 до 142 мг/м! с целью повышения экономичности процесса. Объем воздушной смеси - х5 варьировался от 4 кг/мин до 6 м'/мин.

Основными химическими соединениями, характеризующими полноту сгорания органичского топлива является оксид углерода (СО), диоксид углерода (СОг), кислород (Ог), недожег (С,, Н,„ ), кроме того нас интересовало влиянии добавки озона в горючую смесь на выход окислов азота (N0,), но причине их

особой токсичности. Таким образом, в качестве выходных параметров были приняты следующие компоненты продуктов сгорания природного газа: -У i - недожег (С„ Нт); - У а - оксид углерода (СО);

- У2 - углекислый газ (СОг); - У5 - окислы азота (NOx).

- У) - кислород (Ог);

В результате обработки экспериментальных данных по стандартной методике, были получены уравнения регрессии при 5 % уровне значимости адекватно описывающие экспериментальные результаты исследования содержания не-дожега (С„Нт):

У| = 0,9 - 0f24xi - 0,08x2 - 0,15 х3 + 0,0?х,х2 + 0,36 Х1Х3. (9) Полученное уравнение регрессии показывает, что озонирование воздушной смеси, поступающей ¿> топку, увеличивает полноту сгорания углеводородного топлива, уменьшает химический недожег газа. При количестве озона 350 мг приходящихся на I м3 природного газа, недожег уменьшается на 20 %, при количестве озона 800 мг на I мЛ топлива, недожег уменьшается на 40 %. Полученные результаты говорят о достаточно значительном влиянии озона на процесс горения.

Содержание углекислог о газа.У; У2 = 3,522 + 1,26xi + 0,4x2 -0,62х< +0,27хгх> , (10)

Как видно из уравнения (10) озон увеличивает содержание диоксида углерода в отходящих газах, а следовательно способствует более полному сгоранию природного газа. Ан;шиз уравнения показывает,что наиболее выгодным является режим работы котла, при котором на 1 м5 природного газа приходится 7 м5 воздуха и 3S0 мг озона. В этом случае содержание СОг составляет около 6% объема отходящих газов.

Содержание кислорода Уj. У-, = 13,94 - 2,63 xi -0,86хг + 1,14x5 - I, I36x,x2 - 0,2lxix3 - 0,412 х2х> , (11) Из уравнения (II) видно, что увеличение количества озона ч воздушной смеси, участвующей в сгорании природного газа, уменьшает содержание кислорода в отходящих газах котла.

Содержание оксида углерода У* У, = 2,01 - 0,38X1 -0,2x2 -0,1 Ixj + 0,07xiхг +0,5x,xj + 0,lx2x5 , (12)

1,045 1.241 .1.436 1.632 .1:827 2.023 ■ ,111.2.216 -ПГ] 2.414 • ПЗ 2.609 ' 2.805

Рис. 5 -Зависимость содержаний Ж3„ от количества _озона и воздуха участвующих ' в сгорании 0,123м^/мин природного газа.

Как видно из уравнения (12), наибольшее положительное влияние на содержание СО в продуктах реакции оказывает количество топлива, подаваемого в зону горения. При увеличении подачи природного газа на 0,32 м3/нин, при постоянной количестве воздуха 4,0 м'/мин, выход СО уменьшается от 3,4 % до 1,5 % от общего объема отходящих газов. Следующим по значимости, как видно, является количество участвующего в процессе озона. Подача 200 мг/мин озона в топку котла в режиме, когда на 1 м3 природного газа приходится 7 м5 воздуха, снижает содержание СО на 35%.

Содержание окислов азота (ЫОг)У5: У5 = (3,6! + 2,0X1 + 0,54X1X1 - 0,45хгХз + 0,61Х1Х3 - 1,02х,х2х3>105 (13) Как видно из уравнения (13), наибольшее влияние на содержание ЫОх в отходящих газах котла оказывает количество природного газа . Так, при увеличении подачи природного газа в топку на 0,32 м'/мин и постоянном значении поступления воздушной смеси 6 м'/мин, содержание N0, увеличивается с 1,2*10 '% до 7,2 «105 % от общего объема отходящих газов. Добавка озона приводит к уменьшению образования окислов азота. Так, в режиме, при котором иа I м} природного газа приходится 10 м3 воздуха, содержание ЫО* в выхлопе составляет 7,3*10-3 % от общего объема отходящих газов, при подаче в зону горения 200 мг/мин озона эта величина уменьшается до 4,7 • !03 %.

Для получения более полного представления о влиянии рассматриваемых фхторв на базе полученных уравнений для фиксированных уровней подачи топлива были построены диаграммы, одна из которых представлена на рис. 5. В результате анализа влияния озонирования воздушной смеси, участвующей в реакции горения природного газа, можно сделать вывод о том, что озон повышает качество процесса и увеличивает эффективность использования этого топлива. По нашему мнению, наиболее выгодным является режим, при котором иа 1 м5 природного газа расходуется 7 м3 воздуха и 350 иг озона. В этом случае в продуктах реакции содержится : С, Нш - 0,3 %, С02 - 6,0 %, О2 - 9,0 %, ЫОх- 2,5 •10 »%, СО-1,0%.

В пятой главе описана промышленная установка для получения озона, предназначенная для малых котельных АПК и проведена технике-

Рис.6. Установка для производства озона.

-Неэкономическая оценка результатов применения ее, для повышения эффективности сжигания природного газа.

На основе полученных результатов по исследованию элех роозонаторов пластинчатого типа и в соответствии с задачей повышения производительности и снижения энергозатрат на производство озона была разработана схема питания генератора озона, представленная на рис. 6. Поставленная задача решается включением в устройство для производства озона, содержащего генератор озона, автономный инвертор, блок управления, сумматор, повышающего трансформатора с делителем напряжения. В качестве автономного инвертора используется квазирезонансный преобразователь частоть!, состоящий из двух транзисторов с Ь С цепочкой на выходе, формирователя импульсов. За счет квазирезонансного преобразователя частоты устройство позволяет в значительной степени снизить потери электроэнергии,не снижая производительности электроозонатора (положительное решение по заявке N 96121263/20 от 29.10.96).

Разрядное устройство генератора озона помещено в диэлектрическом цилиндре, имеющем на внешней стороне катушку, запитываемую от источника постоянного тока. Внутри цилиндра возникают силы Лоренца, воздействующие на молекулы озона и выталкивающие их за пределы разрядного промежутка, уменьшая тем самым возможность рекомбинации озона в хислород под воздействием электрических разрядов и высоких температур (положительное решение по заявке № 93025697/07 от 21,06.96г. "Устройство для получения озона").

По результатам производственных испытаний рассчитан экономический эффект применения разработанного электроозонатора на котле ТВГ мощностью 0,2 Мкал/час, работающем на природном газе. За зимний период эффективность применения одного электроозонатора составила 5,5 млн. рублей в ценах 1996г.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Разработана и исследована конструкция электротоиаторл. содержа

щего проводящие прослойки в диэлектрическом барьере разрядного устройства. Новая конструкция позволяет повысить производительность по озону, при питании токами промышленной частоты на 20-25 %.

2. Анализ проведенных иссследований и полученных на их базе математических моделей процесса образования озона позволяет установить, что максимальная производительность достигается при равенстве площадей проводящей про-слойки в диэлектрическом барьере индуктора озона и внешнего электрода.

3. Электроозонатор разработанной конструкции показал более высокую чувствительность к повышению частоты питающего напряжения. При увеличении частоты от 50 Гц, до 200Гц озонатор с к,=1 повышает свою прозводи-тельность в 4 раза, в то время как озонатор известной конструкции, при тех же условиях увеличивает свою производительность лишь в 2 раза.

4. Усовершенствованная конструкция электроозонатора позволяет в значительной степени уменьшить его габаритные размеры , увеличивая при этом производительность по озону. Это дает возможность применять озонаторы в котельных АПК не прибегая к капитальной реконструкции котлов.

5. По результатам эксперимента была получена математическая зависимость содержания кислорода в отходящих газах, от количества поданного в зону горения озона, природного газа, воздуха . Установлено , что озон способствует более полному участию кислорода в процессе окисления органического топлива . Каждые 200 мг озона на 1м5 воздуха снижали содержание кислорода в отходящих газах на 2,8 %.

6. Получена математическая зависимость выхода углекислого газа в результате сжигания природного газа от количества поданного в топку озона, природного газа, воцуха. Установление, что каждые 200 мг озона, приходящиеся на 1 м' природного газа увеличивают выход СО г на 20-25 %

7. Экспериментально установлено , что добавка озона в воздушную смесь, учавствующую в сжигании органического топлива , снижает недожег на 20-40 % в зависимости от количества озона приходящегося на I и* природного газа и условий сгорания.

8 . Выявлено влияние озона на содержание оксида углерода в отходящих газах котла. Получена математическая зависимость выхода оксида углерода в'

результате сжигания природного газа .от количеств озона и воздуха, учав-ствующих в реакции. Установлено , что добавка 350 иг озона приходящиеся на

1 м1 природного газа снижает содержание СО в отходящих газах когда на 35%. . .

9. Исследование влияния добавки озона в воздушную смесь на содержание окислов азота в одходящих газах козла. Установлено, что 400 мг озона , приходящихся на I м3 природного газа снижает содержание окислов азота на 40% .

10. В результате проведенных исследований определено оптимальное количество озона на I м} природного газа , позволяющее значительцоулучшитъ процесс сжигания этого топлива в котельных ЛПК .

11. Эксплуатационные испытания , приведенные па котле ТВГ 02 Мкал/час в ПСХ "Красноармейский", и работа озонирующей установки на котле ТВГ

075 Гкал/час в АОЗТ "Форедевое" подтвердили целесообразность применения

(■

озоновой добавки для сжигания природного газа .

Экономический эффект от использования генеоатора озона на котле ТВГ

02 Мкал/час за зимний сезон составляет порядка 5,5 млн. руб. в ценах 1996г. Экономия топлива составила 5.0 - 8.0%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Потапенко И.А., Нормов Д.А., Определение концентрации озона и его влияние на процесс горения органического топлива. Краснодар. Электрификация сельскохозяйственного производства. Труды, КГАУ. 1995 Выпуск 346 (374).

2. Потапенко И. А., Нормов Д. А., Андрейчук В. К., Куценко А. Н. Способ определения концентрации озона в озоно-воздушной смеси. Информ. лист. ЦНТИ №120 Краснодар 1995.-Зс.

3. Потапенко И. А., Андрейчук В.К., Нормов Д.А. Озонатор. Информ. лист. ЦНТИ №119, Краснодар 1995,-Зс.

4.Г1отапенко И.А., Андрейчук В.К., Кормов Д.А., Еншин Д.А. Устройство для возбуждения механических колебаний в трубах теплообменного аппарата. Информ. лист. ЦНТИ №15, Краснодар 1995.-4с.

5. Потапенко И. А., Андрейчук В. К., Нормов Д. А. Устройство для получения озона. Информ. лип. ЦНТИ №122, Краснодар 1995,- Зс

6. Потапенко И. А., Куценко А.Н., Нормов Д.А., Кондратенко JI. Н. Пути повышения эффективности сгорания углеводородного топлива. Краснодар. Применение энергосберегающих технологий в агропромышленном комплексе. Труда КГАУ. 1993. Выпуск 331 (359).

7. Богатырев Н.И., Потапенко И. А., Андрёйчук В. К., Нормов Д. А. и др. Электроозонатор. Положительное решение по заявке № 93025697/07 от

' 21.06.96г.

8. Потапенко И.А., Андрейчук В.К., Нормов Д.А.,и др. Устройство для получения озона. Положительное решение по заявке №96121263/20 от 29.10.96г.