Интенсификация процессов горения углеводородного топлива добавками озона

Достаточно детально эти вопросы рассматриваются в серии работ Г.С. Столяренко с коллегами. Основная идея украинских исследователей заключается в следующем: поскольку первой стадией горения является эндотермическая реакция разложения молекул углеводорода (например, при горении метана)

CH₄ → CH₃^• + H - Q (4.11)

и процесс проходит перед фронтом пламени, то более 50% энергии, которая выделяется в непосредственном процессе горе- ния, тратится на преодоление эндотермического эффекта реакции термодеструкции углеводородов. В дальнейшем цепные реакции, ведущие процесс горения, практически не требуют вклада энер- гии:

CH₄ + 20₂ → CO₂ + 2H₂O + Q. (4.12)

Столяренко с сотрудниками предлагает несколько вариантов решения задачи интенсификации процесса горения.

Газофазный озоно-радикальный метод. В этом методе воздушная смесь с малыми добавками озона вдувается перед карбюратором (в случае ДВС). Основная реакция

O₃ + MO → O₂ + О + M. (4.13)

Кроме атомарного кислорода в газе возникают гидроксидные и гидропероксидные радикалы по схеме

O₃ → О₃^{• -} → НO^• → НO₂^{• -} → О₂. (4.14)

Рост концентрации НО приводит в свою очередь к дополнительному образованию алкильных, алкилоксидных, алкилпероксид- ных радикалов:

RH + HO^• → R + H₂O, (4.15)
R^• + O₂ + M → ROO^• + M, (4.16)

ROO^• + HO^• → RO^• + HO₂ (4.17)

и т. д. (4.18)

Газофазное озонирование позволяет в оптимальных условиях экономить топливо на 2-4%. Авторы объясняют этот скромный процент высокими энергетическими затратами на синтез озона. Возникновение атомарного кислорода в реакции (4.13) приводит к снижению образования оксида углерода (до 50-60%), углеводородов, альдегидов и бензопирена (до 25-40%).

Таким образом, очевидно, что газофазный способ интенсификации процесса горения углеводородного топлива не слишком перспективен с точки зрения экономии энергии, во всяком случае в настоящий момент. Столяренко читает более перспективным второй способ — гетерофазный озоно-радикальный метод (ГОРМ).

Кислородсодержащие радикалы в этом случае синтезировались при взаимодействии озона с гидроксидионом в щелочном растворе. Автор схематически представляет механизм образования радикалов НО^• и НО^•₂ в следующем виде: О_з^{• -} + ОН^- → O_з^{• -} + H₂O → НО^• → О₂. а также О_з + ОН^- → O₂^{• -} + H₂O → HO₂^• → О₂. Для повышения концентрации радикалов автор применяет струевой метод смешивания потоков и утверждает, что при повышенных давлениях жидкости в водном туманообразном потоке время жизни
радикалов достигает 10^-2 - 10^-4 с. Это весьма существенный результат, однако неясно, получены эти удивительные цифры в результате расчета или эксперимента.

Результаты испытаний ГОРМ по интенсификации горения при эксплуатации топки вагранки показали возможность достижения 5-6% экономии топлива. При этом выброс углеводородов и окиси углерода снижается существенно 40-60%.

Автор книги "Теория и практика получения и применения озона"
В.В. Лунин, Самойлович, В.Г., С.Н. Ткаченко, И.С. Ткаченко

По вопросам и предложениям свяжитесь с нами любым удобным способом

Телефон: 8 (800) 775-28-45
E-mail: info@ozonbox.pro
Соцсети: Вконтакте | Rutube