ПЛАЗМЕННО-ДУГОВАЯ Разработка ПОЛУЧЕНИЯ НОВОГО ЭКОЛОГИЧЕСКИ
Незапятнанного Горючего
Петров С.В., , Корж В.Н., Маринский Г.С., докт. техн. наук ИЭС им. Е.О. Патона НАН
Украины
Вербовский А.В. Институт газа НАН Украины
Суровой неувязкой современного общества является растущее негативное
воздействие на окружающую среду товаров сгорания природных топлив, как
первичных угля и газа, так и вторичных бензина, дизельного горючего. Так как не
существует естественных ресурсов, которые смогли бы обеспечить применимое для
среды замещение природных топлив, потому новые незапятнанные энергии и
горючего должны быть синтезированы. А чтоб быть применимыми, они должны отвечать
последующим требованиям: 1) Не создавать заморочек с загрязнением среды; 2)
Быть применимыми для использования в движках внутреннего сгорания; 3) Быть
конкурентными с доступными на рынке природными топливами.
Поиск новых видов горючего либо методов более действенного использования
обычных в особенности совмещенных с утилизацией отходов в последние годы завлекает
все большее внимание ученых и профессионалов в мире. Так д-р Ругерро Мария
Сантилли при поддержке департамента энергетики США в 1978 г. разработал
теоретические предпосылки пророчества новых незапятнанных источников энергии, а в 1998 г.
выстроил реактор Plasma Arc Flow, устройство для производства принципно нового
газообразного горючего «magnegas» [1,2]. Таковой газ появляется в критериях очень
насыщенных магнитных полей в электронной дуге, погруженной в перерабатываемое
жидкое сырье. За длительное время ранее сварщики замечали, что газ, который в пузырях всплывает
на поверхность при подводной сварке, отлично пылает. В первый раз направил внимание на его
уникальные характеристики д-р Сантилли. Технологические базы горения стационарной
электронной дуги в поперечном потоке воды разработал украинский ученый
Носуленко В.И. [3,4] применительно к размерной обработке деталей. 1-ые
публикации появились еще в 60 гг., а его школа и в текущее время интенсивно
разрабатывает это направление [5].
Фактически принципиальный исходя из убеждений энергетики нюанс изобретения Сантилли состоит
в том, что при определенных критериях группы атомов могут создавать
немолекулярные комплексы — «магнекулы». Энергии связей в схожих комплексах могут
значительно превосходить надлежащие величины для обыденных молекул, потому
теплотворная способность магнегаза выше, чем у обыденного синтез-газа аналогичного
хим состава. Главным обстоятельством будет то, что температура в
несколько тыщ градусов и массивное магнитное поле в зоне горения электронного
разряда конвертируют электрические орбиты соединений углерода, кислорода и водорода, из
которых в большей степени состоит плазма, окружающая электронную дугу. По мере
того как плазма вымывается потоком в окружающие слои воды, входящие в ее состав
элементы стремительно остывают и соединяются воединыжды в кластеры (магнекулы – терминология д-ра
Сантилли) с сохранением внутренней энергии плазмы. «Магнекулы» устойчивы при
обыденных критериях, так что для хранения газа не требуется каких-то особенных критерий, по
сопоставлению с природным газом. Более того, магнегаз легче воздуха и не воспламеняется от
удара, что делает его еще больше симпатичным исходя из убеждений безопасности.
Хим структура приобретенного газа находится в зависимости от воды, использованной для
его производства. В качестве сырья употребляются водянистые отходы на базе нефти
(авто водянистые отходы, сельскохозяйственные отходы нефти, отходы масла для жарения
из ресторанов резвого питания McDonald’s, отработанное масло кораблей, сырая нефть, а
конкретно, нефть, отходы легкоподвижной воды), и отходы на базе воды (городские,
сельскохозяйственные сточные воды либо шлам, вода из водоемов либо отстойников и т.п.), в
соотношении один объем нефтяных отходов к двум объемам отходов на базе воды.
Необходимость смешивания отходов состоят в том, что из 2-ух третьих частей отходов на
базе воды в горючий газ поступает до 60% водорода и до 23% кислорода, по этому
получают магнегаз, горючий газ, который является экологически незапятнанным, а добавление нефтяных
отходов содействует увеличению энергоемкости магнегаза, что в свою очередь наращивает
прибыль от переработки водянистых отходов. Фактически разработка вначале
позиционировалась как метод прибыльной утилизации промышленных и хозяйственных
отходов. Возможность использования в качестве сырья отходов органического
происхождения приравнивает это горючее к классу синтезирующихся из обновляемых
источников.
Перерабатывающая установка работает в режиме, при котором вполне удаляется водянистая
фракция отходов при помощи плазменной дуги до того времени, пока все молекулы воды не
преобразуются в горючий газ. В процессе переработки вырабатывается полезное тепло, маленькое
количество углерода, который подходящ для использования в производстве электродов и вода,
применимая для ирригации..
В окружающую среду не поступает водянистых, жестких либо газообразных выбросов.
Перерабатывающая установка работает бесшумно и не выделяет аромата. При эксплуатации
установки не добавляется никаких хим препаратов, так как при переработке
на биологическом уровне грязные водянистые отходы стопроцентно стерилизуются при воздействии высочайшей
температуры > 3500 ?С и очень сильного уф-излучения плазменной дуги. Таким
образом, получение экологически незапятнанного газа связано с решением трудности утилизации
вредных выбросов.
Молекулярная структура магнегаза, исследованная разными лабораториями в
США, представлена последующими хим соединениями: Н2 40-45%, СО 55-60%,
СО2 1-2%. Эти обыкновенные вещества и личные атомы водорода, кислорода и
углерода объединены в кластеры с малыми и большенными молекулярными весами (порядка
1000 а.е.м.), При горении магнегаза сначала разрушаются магнитные кластеры, потом
активируются обыденные хим реакции окисления. Потому продукты сгорания
имеют обыденную хим структуру. Теплотворная способность магнегаза находится в зависимости от
сырья, из которого он выработан – чем более насыщенность стоков углеводородами, тем
она выше. Так, из консистенции антифриза и органических стоков – около 7700 ккал/м3, из консистенции
нефтепродуктов с водой – 8900 ккал/м3.
По данным американских ученых, невзирая на снаружи обыденную хим
структуру, газ, представленный водородом и моноксидом углерода, дает при сгорании
аномально высочайшее количество теплоты. Так, по сопоставлению с ацетиленом, смесь СО+Н2
имеет теплоту сгорания, практически в 8 раз наименьшую. Но внедрение магнегаза для
резки металла указывает, что скорость резки при всем этом увеличивается вдвое в сопоставлении
с ацетиленом. Это аномальное явление разъясняется огромным припасом энергии в
магнитносвязанных молекулах. Магнегаз – дешевенький, неопасный и действенный газ. По
сопоставлению с углеводородами он пылает резвее, но взрывобезопасен, легче воздуха и
потому стремительно рассеивается, имеет верно выраженный естественный запах, что
позволяет его просто найти. магнегаз не воспламеняется без помощи других, и баллоны
для его транспортировки безопаснее, чем бензиновые резервуары.
Магнегаз был также испытан в качестве авто горючего. Авто
Феррари 308 GTSi и Honda Цивик, заправляемые этим газом, подвергались разным тестам.
Так, автомобиль Honda Цивик, сначало работавший на природном газе, без
существенных модификаций был заправлен магнегазом и удачно прошел все тесты
(без катализатора). Сравнительные результаты этих испытаний, сделанных
Государственным агентством США по защите среды (ЕРА), сведены в таблицу.
Элемент MagneGas (MG) Природный газ Бензин EPA эталон
Углеводороды 0,026 г/милю 0,380 г/милю 0,234 г/милю 0,41 г/милю
Окись углерода 0,262 г/милю 5,494 г/милю 1,965 г/милю 3,40 г/милю
Оксиды азота 0,281 г/милю 0,732 г/милю 0,247 г/милю 1,00 г/милю
Диоксид
углерода
235 г/милю 646,503 г/милю 458,655 г/милю Нет
Кислород 9% — 12% 0,5% — 0,7% 0,5% — 0,7% Нет
Приведенные данные свидетельствуют о приемуществе магнегаза по чистоте
выхлопа. Тут уместно сделать несколько замечаний. Магнегаз не содержит томных
углеводородов, потому что создается при температуре выше 3500 ?С, как следует
измеренные углеводороды в выхлопных газах являются следствием сгорания масла,
поступающего для смазки в движок. Окись углерода является компонентом горючего
магнегаза. Ее наличие в выхлопных газах свидетельствует о неполном сгорании.
Содержание окислов азота определяются температурой сгорания и другими факторами.
Приведенные результаты получены на автомобилях переоборудованных под природный
газ и не относятся к наилучшему из вероятных методов сгорания магнегаза.
Сравнительные тесты в разных режимах (ускорения, полная нагрузка и др.)
проявили, что мощность мотора, работающего на сжатом магнегазе вполне
эквивалентна такой для такого же мотора, работающего на сжатом природном газе.
Сравнительные испытания по потреблению горючего также проявили схожие результаты. Один
литр бензина эквивалентен 1, 0 – 1,3 нм3 магнегаза (зависимо от состава начального
сырья). Среднее потребление магнегаза при езде в городских критериях, так же как и
природного газа, составляет 12 нм3/час. Что касается резервов для понижения расхода
газа, они есть. Подтверждением этому являются передовые разработки: Фольксваген
показал на деньках в Москве три собственных автомашины на «газовом» ходу Caddy
EcoFuel. Эти автомашины, использовавшие заместо бензина природный газ, добрались до
русской столицы своим ходом за 4 денька, пройдя более 2000 км. Для собственного автомобиля
немцы сконструировали поперечный 4-х цилиндровый однорядный движок
внутреннего сгорания, соответственный нормам токсичности EU-4. Характеристики
автомобиля и с двухлитровым движком – расход горючего 8,3 нм3/100 км. При полном
заполнении бака (26 кг либо 36,6 нм3 природного газа) автомобиль
преодолевает в среднем расстояние в 440 км.
Создателями разрабатывается ряд плазмохиимческих процессов [6, 7], в том числе
реактор модульного типа (установка ПЛАЗЕР 201) мощностью 50 – 100 – 150 кВт для
получения синтез-газа с усовершенствованными качествами (магнегаза). Реактор (Рис.1 – схема,
Рис.2 – вид, Рис.3 – пульт управления), представляющий из себя замкнутую камеру,
заполняется жидкостью, которую следует переработать. Жидкость с помощью
циркуляционного насоса прокачивается через электронный разряд неизменного тока.
Электроды, меж которыми пылает дуговой разряд, находятся снутри реактора, т.е. они
погружены в жидкость. Электропитание дуги осуществляется от 1-го выпрямителя
сварочного универсального (ВДУ-1202) при мощности 50 кВт (однодуговой модуль), 2-ух
– 100 кВт (двухдуговой модуль), 3-х – 150 кВт (трехдуговой модуль). Магнегаз в
пузырях всплывает на поверхность, очищается от паров воды, охлаждается в
теплообменнике и поступает в ресивер. Дальше насосами закачивается в баллоны.
Рис. 1 Схема установки ПЛАЗЕР 201
Рис.2 Вид установки
Рис.3 Пульт управления
Главным условием объединения молекул образующегося в электронной дуге
газа в кластеры является наличие собственного сильного магнитного поля. На его
величину и пространственное рассредотачивание оказывает существенное воздействие
поперечный поток воды. Дуга в потоке является уравновешенной
саморегулирующейся системой. В согласовании с принципом Ле-Шателье при изменении
динамического напора потока воды в итоге процессов саморегулирования в дуге
ее свойства меняются таким макаром, чтоб ослабить эффект наружной силы. И
вправду, при увеличении (уменьшении) динамического напора потока воды
геометрические свойства дуги, которые определяются площадью поперечного
сечения и формой уменьшаются (растут), а энерго свойства дуги,
которые определяются сначала напряженностью электронного поля и
плотностью тока, растут (уменьшаются), как итог саморегулирования.
Следствием взаимодействия дуги с потоком есть также факты движения дуги в
направлении поперечном сгустку воды и скольжением относительно потока. Согласно
имеющихся представлений единственной силой, которая может двигать дугу в
направлении поперечном к сгустку воды, является ее собственное магнитное поле.
При этом, в сопоставлении с обыкновенными сварочными дугами, индукция такового магнитного поля
при других равных критериях (ток и напряжение дуги) приметно больше и являются не
только функцией тока (как это определяется законом Био-Савара), да и динамическим
давлением потока, так как такое магнитное поле двигает дугу в поперечном к сгустку
направлении. На основании экспериментальных данных Носуленко В.И. пришел к
выводу, что магнитная индукция В собственного поля дуги, которая пылает в поперечном
потоке среды диэлектрика пропорциональна току I , динамическому напору Pв , зависит
от направления потока относительно дуги и может быть представлена выражением:
В = k · I · Pв · sin ?
Где k – коэффициент пропорциональности при выборе единиц измерения, ? – угол
меж направлением потока и столбом дуги.
Приобретенное выражение имеет принципное значение и принципиальные последствия.
Данное соотношение выражает по существу неведомую ранее закономерность
взаимодействия электронного поля (дуги) и силового поля (потока диэлектрической
среды), результатом которого является преобразование энергии электронного поля дуги
в энергию собственного магнитного поля прямо пропорционально векторному
произведению тока дуги на динамический напор потока среды диэлектрика. Насыщенное
магнитное поле держит и уравновешивает давление плазмы в столбе дуги с высочайшими
энергетическими параметрами. Таким макаром, электронную дугу можно рассматривать
не только лишь, как мощнейший преобразователь электронной энергии в тепло, но, и а именно
при горении в поперечном потоке воды, к тому же как действенный преобразователь
электронной энергии в энергию магнитного поля. Как следствие, в столбе таковой дуги
сразу обеспечиваются как получение, так и удержание плазмы больших
энергетических характеристик, которые во много раз превосходят энерго
свойства плазмы в столбе узнаваемых дуг и позволяет рассматривать такую дугу как
отменно новый источник тепла для науки и новых технологий.
В заключение приведем экономические характеристики использования установки
получения синтез газа с завышенными чертами. Перерабатывающая установка
производит 14 нм3 горючего магнегаза в час, если мощность составляет 50 КВт, и 28 нм3, если
мощность составляет 100 КВт.
В одном литре бензина содержится около 8858 ккал. В одном обычном метре
кубическом горючего газа магнегаза, приобретенном из утвержденной консистенции воды и нефтепродуктов,
содержится около 7382 ккал. Как следует, бензиновый эквивалент (в литрах) горючего газа
магнегаза составляет 8858/7382 = 1,2 м3/л. Потому, работая при 100 КВт, перерабатывающая
установка может произвести за 5 рабочих дней, работая 24 часа в день, 5 х 24 х 28 = 3360 нм3
экологически незапятнанного горючего газа магнегаза, либо в бензиновом эквиваленте 2800 л.
На каждый литр нефтепродуктов перерабатывающая установка употребляет дополнительно
воду из отстойников, водоемов, артезианской воды либо сточных вод. Скорость переработки в
первую очередь находится в зависимости от хотимого испарения воды, которое, в свою очередь, устанавливается с
помощью рабочей температуры. В отсутствии испарения воды скорость переработки воды
составит около 1000 / 1 при производстве горючего газа без водяного пара. Потому к одному
литру перерабатываемых нефтепродуктов добавляется 3 литра воды и сних делается 4 нм3
горючего газа, либо 3,33 л бензинового эквивалента. Добавляя испарение (с целью
дополнительного получения дистиллированной воды), можно перерабатывать при скорости до 113
л/ч. При линейном режиме работы установки использовать тепло нереально.
ПРИБЫЛЬНОСТЬ. Перерабатывающая установка ПЛАЗЕР 201 позволяет получать доходы,
который можно высчитать из соотношения выгодной и расходной частей от 1) переработки
водянистых отходов, 2) использования горючего газа как моторного горючего, 3) использования
дистиллированной воды, МИНУС 1) прямые эксплуатационные расходы (электроэнергия,
персонал, техобслуживание и амортизация закупочной цены) и косвенные издержки
(административные, уплата налогов и т.п.).
Предполагаемый валовый доход. Существует огромное количество различных водянистых отходов,
переработка которых приносит доход от их утилизации. Оставляя в стороне эту статью доходов,
представим, что сырье бесплатное, а магнегаз продается по 1/2 от цены бензина (3,6/2 = 1,8
грн/л) и ацетилена (40/2 = 20 грн/кг). В данном случае мы получим доход 1,8 (грн/л)/1,2 (нм3/л) х 28
(нм3/час )= 42 грн/час при использовании магнегаза в качестве моторного горючего и 20 (грн/кг) х
0,8 (кг/нм3) х 28 (нм3/час) = 448 грн/час при использовании магнегаза заместо ацетилена.
Доходная часть сооставляет от 42 до 448 грн/час. За месяц и год при 5 дневной рабочей
неделе и круглосуточной работе установки 42 грн/час х 24час х 22денька/мес = 22176 грн/мес =
266112 грн/год. Или 442 грн/час х 24 час х 22 денька/мес = 233376 грн/мес = 2800512 грн/год
Прямые издержки. Электроэнергия в среднем 0,17 грн/кВт · час (денек – ночь) х 100 кВт = 17
грн/час. Персонал заработная плата 6000 грн/мес + электроды 2000 грн/мес + техобслуживание 2000
грн/мес = 10000 грн/мес.
Валовый доход от работы одной установки составляет 22176 грн/мес – 10000 грн/мес =
12176 грн/мес (14612 грн/год), или 233376 грн/мес – 10000 грн/мес = 223376 грн/мес (2680512
грн/год).
Исходя из изложенного, и складывающейся в Украине ситуации в топливной и
экологической сферах данная работа является своевременной и принципиальной как в
практическом, так и научном качествах. Ее можно рассматривать, как базу для
технологического прорыва в области экологически незапятнанных энергетики и горючего.
Литература.
1. R.M. Santilli. Foundations of Hadronic Chemistry With Applications to New Clean
Energies and Fuels. Kluwer Academic Publishers , Boston-Dordrecht-London, 2001, —
431 p.
2. Ruggero Maria Santilli. The Novel Magnecular Species of Hydrogen and Oxygen with
Increased Specific Weight and Energy Content. Preprint Institute for Basic Research
IBR-TC-033, of December 29, 2001 in press at the International Journal of Hydrogen
Energy, Pergamon Press, Oxford, England.
3. Patent 1570197 GB, B23P1/16. Method of electro-erosion machining of metals/ V.I.
Nosulenko, G.N. Mescheryakov, 12.07.77
4. А.С. СССР 921740, В23Р1/100, Метод обработки электронной дугой. В.И.
Носуленко, В.С., Запороженко, В.Н. Онопенко. 27.08.80
5. Боков В.М. Розмірне формоутворення поверхонь електричною дугою. –
Кіровоград: поліграфічно-видавничний центр ТОВ „Імекс ЛТД”, 2002, — 300с.
6. Б. Е. Патон, Г.С. Маринский, В.Н. Корж, С.В. Петров Перспективы внедрения
плазменных технологий для поражения и переработки мед и других
небезопасных отходов «Современная электрометаллургия», №3, 2005 г.
7. С.В. Петров, Г.С. Маринский, В.Н. Корж, В.М. Мазунин Применение
пароплазменного процесса для пиролиза органических, в том числе мед и
других небезопасных отходов «Современная электрометаллургия», №2, 2006 г.

Источник: http://plazer.com.ua/docs/pdf/plazma_duga_technologi.pdf