Печка на водороде: Эконом-печь на воде своими руками

Эконом-печь на воде своими руками

Несмотря на всеобщую газификацию, ещё есть много мест, где без хорошей дровяной печки не обойтись. К тому же рост цен на газ порой ставит неразрешимые финансовые задачи перед домовладельцами. Поиск альтернативных способов обогрева и модернизация имеющихся часто решают возникающие проблемы самым неожиданным образом. Так, печь на воде может сэкономить до 50% топлива и заставляет взглянуть на классический обогрев дома по-новому.

Печка на воде поможет сократить расход топлива и существенно сэкономить

Принцип действия

Не зря говорят, что всё новое — это хорошо забытое старое. Древняя Библия вторит этой пословице: «Что было, то и будет; и что делалось, то и будет делаться, и нет ничего нового под солнцем» (Екклезиаст 1:9). Действительно, все физические и химические законы придуманы и запущены в жизнь задолго до нашего рождения, поэтому человек может только использовать их в своих целях.

Так, мало кто знает, что для усиления горения в паровозах и других аналогичных агрегатах, активно используемых в прошлых веках, вода применялась как катализатор горения. Вспомнив про эту особенность общедоступной жидкости, некоторые современные Кулибины придумали простую конструкцию для печи, где вода в качестве топлива способствует увеличению КПД теплоотдачи на десятки процентов.

Благодаря печи на воде, можно обеспечить небывалое тепло в доме

Дело в том, что при нагревании водяного пара до температуры выше 600 градусов образуется горючая смесь водорода и угарного газа. В сочетании с кислородом она замечательно горит и способствует ещё большему подъёму температуры. Вот почему сильные пожары и огонь с большой температурой невозможно потушить водой или снегом. Наоборот, такой способ содействует ещё большему разгоранию.

Это интересно: вариант котла на отработанном масле с водяным контуром.

Однако если взять под контроль эту особенность самой распространённой жидкости, то можно добиться удивительного эффекта, способствующего улучшению процесса горения.

Вот главные преимущества этого метода:

1. Более полное сгорание топлива и меньшее количество отходов горения.
2. Отсутствие чёрного дыма, соответственно, меньше сажи — чище дымоход.
3. Выше температура горения, большая теплоотдача.
4. Отличное горение сырых дров, отсутствие задымления при этом.
5. Почти в два раза возрастает время сгорания того же количества топлива.

В этом видео подробнее о печи на воде:

Получается, что использование конструкции печи на воде намного эффективнее обычного варианта.

Конструкция устройства

Решив оборудовать своими руками эконом-печь на воде, многие сталкиваются с проблемой, где взять чертежи устройства данной конструкции. В наш век технологий получение такой информации — сущий пустяк. Более того, поняв принцип действия такой печи, многие стараются создать собственный вариант, и порой такие попытки приводят к появлению очень эффективных образцов.

Детали могут отличаться, но основные узлы такого устройства неизменны.

Если постараться, то можно легко смастерить такую печурку у себя на даче

Вот перечень этих частей:

1. Парогенератор. Устройство, обеспечивающее поступление воды и преобразование её в пар. Принцип действия хорошо известен тем, кто знаком с самогоноварением.
2. Пароперегреватель. Это приспособление служит для перегрева пара выше температуры 500°C.
3. Вспомогательные узлы. Они могут быть различными в зависимости от конструкции, но соединительные шланги и трубки — это обязательные элементы любого подобного устройства.
4. Расширительный бачок или другая ёмкость для хранения воды.
5. Печь. Форма и материалы, из которых делают подобные печи, настолько разнообразны, что нет смысла перечислять их. По сути, любую печку, работающую на дровах, торфе или угле, можно использовать для переоборудования в паровую.

Какая бы конструкция ни была выбрана, она столь проста, что любой умелец сможет сделать своими руками печку на воде.

Изготовление своими руками

Итак, решив сделать печь, работающую на воде, первым делом определяются с основной конструкцией будущего обогревателя.

С помощью такого метода, любую печь можно преобразить в эконом-вариант

Чаще всего такой обогреватель уже имеется и его надо просто модифицировать. Вот схема последовательности работ:

1. Находят ёмкость для воды и крепят её.
2. Изготовляют парообразователь.
3. Продумывают его крепление и способ нагревания, чтобы получать пар.
4. Делают пароперегреватель. Обычно это тонкостенная трубка из нержавейки с равномерно пропиленными отверстиями. Её обматывают сеткой из нержавейки — это устройство будет служить шумогасителем.
5. Продумывают схему соединения и крепления всех деталей. Пароперегреватель должен находиться на колоснике печи для того, чтобы к нему был хороший доступ кислорода. Многие придумывают дополнительные приспособления, чтобы он не забивался золой и доступ кислорода был постоянным.
6. Проверяют устройство на эффективность работы и пожаробезопасность. Отсутствие дыма из трубы при разгоревшейся печи говорит о правильной работе. Все резиновые, деревянные и пластмассовые детали устройства должны находиться на пожаробезопасном расстоянии от огня и раскалённых частей конструкции.

Более подробно о печи на воде в этом видео:

Установка подобной конструкции сможет сэкономить много средств. К тому же в качестве топлива вода в печи снижает загрязнение воздуха отходами сгорания. Даже самый простой способ модификации печки может привести к замечательному результату.

Например, некоторые дачники используют водяное поддувало. То есть, вставляют под топку металлическую ёмкость с водой. В результате испарения и нагревания такой несложный способ превращает обычную печку в водяную и улучшает её работоспособность во много раз.

Трубчатая печь для работы в среде водорода до 1600 °C HTRH-h3

Водородные трубчатые печи производятся на базе широко известных печей HTRH 16/100/600, в конструкцию которых были внесены изменения для соответствия всем необходимым требованиям по безопасной работе с водородом. 

Практически любую печь можно переоборудовать для безопасной термообработки в среде водорода. Водородные трубчатые печи производятся на базе широко известных трубчатых печей HTRH 16/100/600. Керамическая рабочая трубка с обоих концов оснащается герметичными фланцами с водяным охлаждением. Печи данной серии позволяют выполнять термообработку с рабочей температурой до 1600°C даже в среде чистого водорода. Из соображений безопасности перед подачей водорода в керамическую рабочую трубку автоматически подается инертный газ, находящийся под давлением в специальном баллоне. Чтобы вытеснить оставшийся кислород из рабочей трубки перед началом термообработки, инертный газ из баллона подается в рабочую камеру, а затем баллон заполняется снова. Система отведения газов из рабочей камеры подсоединяется к камере дожига, в которой сжигается отводимый водород.

Для предотвращения конденсации также выполняется подогрев системы газоотведения. Сгорание в камере дожига осуществляется при подаче в нее сжатого воздуха и пропана. В камере дожига может сжигаться не только водород, но и связующие вещества, испаряющиеся при нагреве образца.

Управление газами осуществляет регулятор массового расхода. При возникновении какой-либо неисправности система автоматически переходит в безопасный режим. Все используемое оборудование имеет сертификат соответствия требованиям безопасности SIL2. В верхней части печи устанавливается датчик водорода, который немедленно срабатывает при возникновении утечки. При обнаружении утечки в печь подается инертный газ, и система автоматически переходит в безопасный режим. Управление печью осуществляется с помощью удобного сенсорного дисплея.

Все трубчатые печи могут быть переоборудованы для термообработки в среде водорода, таким образом можно выбрать необходимый полезный объем и рабочую температуру. Для термообработки в среде водорода при температуре выше 1800°C имеются печи с охлаждаемыми кожухами.

Печь с высоким КПД своими руками: харьковский рационализатор предложил использовать водяной пар (видео)

Печное отопление в Украине, что называется, переживает второе рождение. Причины такого явления понятны без всяких объяснений. Именно поэтому харьковский рационализатор Олег Петрик предложил использовать технологии пылеугольных ТЭС для повышения эффективности домашних печей, причем для этого совсем не обязательно обладать навыками опытного слесаря.

Как можно поднять КПД угольной (дровяной) печи или твердотопливного котла без применения дополнительных энергоресурсов.

Принцип работы технологии достаточно прост: вода из резервуара (парогенератора) превращается в пар с высокой температурой (400 – 500 С) и подается непосредственно в пламя, выступая своеобразным катализатором горения, увеличивающим производительность отопительной установки.

Для создания рационализаторской системы, понадобится: парогенератор, который изготавливается из подручных средств (подойдет канистра или кастрюля, желательно из нержавеющей стали, может использоваться даже старый самогонный аппарат). В емкость врезается ниппель из автомобильной покрышки. Также понадобится около полуметра кислородного шланга и примерно полтора метра трубки, желательно из тонкостенной нержавейки с внутренним диаметром 8 мм, из которой изготавливается пароперегреватель.

По пароперегревателю, пар в разогретом состоянии попадает через отверстие в плите на колосниковую решетку. На конце трубки монтируется рассекатель пара для нейтрализации шума: трубка болгаркой разрезается немного меньше, чем на половину, с шагом, примерно, 10 мм, делается 7 — 10 пропилов, далее отверстия обматываются сеткой с окном 20-30 микрон из нержавеющей стали в ​​два-три слоя, а прикрепляется она к трубке проволокой диаметром 1-1,5 мм.

Резиновую трубку над плитой необходимо поднять на 20-30 сантиметров (на представленном фото она не поднята). Хотя некоторое охлаждение кислородного шланга происходит за счет водяного пара, это нужно сделать из соображений пожарной безопасности.

По теме: Украинский умелец сконструировал энергоэффективный твердотопливный котел и отказался от природного газа

Для того, чтобы, в свою очередь, ускорить выработку пара парогенератором, необходимо при разжигании дров, залить в емкость не более 200 мл воды, она закипит за 5-8 мин и устройство начнет работать на полную мощность. После этого в парогенератор можно полностью наполнить водой для длительной работы печи.

Увеличение производительности составляет, приблизительно, 50%, в сравнении с обычными устройствами. Испытания устройства показали, что выход печи на рабочий режим сократился в двое, то есть с 2 до 4 часов. Это значит, что дров для протопки печи понадобится в два раза меньше. Улучшилась полнота сгорания топлива, выходящий из трубы дым практически не виден, а количество золы значительно уменьшилось. В связи подорожанием энергоносителей, в частности природного газа, такая модернизация станет актуальной для многих домовладельцев.

Разумеется, что предложенное решение требует существенных доработок: необходимо автоматизировать процесс подачи воды, оптимизировать саму конструкцию и прочее. Однако, вариант недорогой и быстрой «прокачки» печи элементарными средствами, которые найдутся в каждом доме, поможет многим людям значительно сэкономить, а также, возможно станет толчком к разработке новых технологий и рождению новых идей.

Читайте также: Вода как топливо: ученые нашли эффективный способ расщепления воды на водород и кислород

В арсенале умельца из Харькова также имеется с окном экспериментальная установка по сжиганию угля или дров в паровой атмосфере или, как он ее называет, «водородная буржуйка»

Справка. Перегретый пар широко применяется для улучшения эффективности турбин на теплоэлектростанциях, с начала прошлого века использовался на паровозах всех типов. Более того, были разработаны проекты ядерных реакторов, где часть технологических каналов должны использоваться для перегрева пара перед подачей в турбины. Известно, что применение пароперегревателя позволяет существенно поднять КПД паровой установки и снизить износ ее узлов.

Источник: ecotown.com.ua

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Челябинские ученые разрабатывают водородный двигатель для спутников

Можно ли научить космические аппараты и спутники выходить на заданную орбиту «на воде»? А вернее, на ее составляющей — водороде, самом распространенном элементе и на Земле?

Это дешевое, экологически чистое топливо может произвести переворот в ракетостроении, сделать полеты в космос более доступными и безопасными. Но доставлять на орбиту большие «газовые объемы» слишком дорого, это тормозит создание такого двигателя. Аспирант ЮУрГУ Михаил Шалашов придумал, как решить эту проблему: он предлагает получать водород и кислород прямо в космосе с помощью электролиза воды. Проект получил высокую оценку экспертов, на него в 2019 году выделен грант Фонда содействия инновациям «УМНИК». Автор ноу-хау рассказал «ЮП» о возможностях, которые прорывная разработка может дать для освоения космоса.

Водородный проект

— Что даст запуск вашего проекта?


— Если он будет реализован, это может в разы продлить «жизнь» спутников. Дело в том, что многие из них выводятся на орбиту ниже МКС, где еще присутствует остаточная атмосфера. Они тормозятся, постепенно сходят с орбиты и падают на Землю. Этого можно избежать, если оснастить их двигательной установкой, с помощью которой выводить на более высокую орбиту. Мы предлагаем использовать для корректировки «курса» малых космических аппаратов не традиционное токсичное ракетное топливо, а вполне безопасные водород и кислород. Причем исходным «сырьем» для такого экотоплива может служить обычная вода, она же будет и «на выходе», после его сжигания.

— А как ее разделить на нужные газовые компоненты?


— У меня родилась идея использовать давно известный процесс электролиза. На спутнике будет электролизер, разделяющий воду на водород и кислород. Он сможет работать на электричестве, производимом солнечными панелями. Солнечная энергия преобразуется в электрическую, заряжает батареи, которые и будут подпитывать установку. В этом принципиальная новизна нашей разработки.

— Использовать водород в качестве топлива — идея не новая?


— Создать ракетный двигатель, работающий на кислородно-водородном топливе, предлагал еще в 1903 году Константин Циолковский, но долгое время эта идея не получала применения. Как известно, смесь водорода с воздухом может привести к возгоранию и даже взрыву, и сконструировать безопасную установку — сложная техническая задача. Но сегодня она вполне решаема, и на смену традиционным кислородно-керосиновым ракетным двигателям уже приходят кислородно-водородные, более мощные и безопасные.

— Но и у них есть и свои минусы.


— Это так. Поскольку кислородно-водородное топливо втрое легче керосиновой смеси, оно при той же массе требует втрое большего объема. Однако этот недостаток с избытком компенсируется выигрышем в мощности, высоким удельным импульсом. При равной стартовой массе космическая ракета на кислородно-водородном топливе способна вывести на орбиту втрое больший полезный груз, чем на кислородно-керосиновом.

3D-модель спутника с водородным двигателем

«Буран» на водороде

— Есть ли у вашего двигателя аналоги?


— Пока кислородно-водородное топливо в основном используется за рубежом, причем только в верхних ступенях космических ракет, где оно дает наибольший эффект. Примером тому — универсальная ступень «Центавр» ракет семейств «Атлас» и «Титан-3», вторая и третья ступени «Сатурна-5». По этому принципу работают двигатели, разработанные компаниями «Пратт-Уитни», и «Рокетдайн».

Попытка применять кислород и водород в качестве ракетного топлива предпринималась и в советском ракетостроении. Так, такой двигатель разработали в 80-х в НПО «Энергомаш», он успешно прошел испытания и в 1988 году вывел на орбиту корабль многоразового использования «Буран». Но потом из-за нехватки средств эти работы были приостановлены. Они возобновились сравнительно недавно: в ГКНПЦ им. Хруничева изготовили экспериментальные кислородно-водородные разгонные блоки для ракеты-носителя нового поколения «Ангара». Для них разработали два варианта системы поджига топлива — электроплазменную и лазерную, успешно испытанную в 2018 году.

— В чем новизна вашей разработки?


— В отличие от нашего проекта, водород и кислород в зарубежных аналогах обычно применяется для маршевых двигателей, предназначенных для вывода на орбиту с Земли. Для них приходится брать большие запасы жидкого водорода и кислорода, которые мы предлагаем заменить водой, чтобы вырабатывать нужные элементы уже в космосе. Но главная особенность проекта — это идея оборудовать спутники электролизером.

В нашем варианте водородно-кислородными двигателями будут оснащены так называемые кубсаты, или модульные спутники, состоящие из кубиков 10 на 10 см. Они универсальны, их характеристики: размер, масса, сила тяжести — давно известны, как и «поведение» на орбите. У них будут емкости для воды, накопления водорода и кислорода, камера сгорания.

«Печка» для спутника

— Какие могут возникнуть проблемы?


— К примеру, как «научить» электролизер работать в условиях нулевой гравитации. А чтобы дистиллированная вода не замерзала при сверхнизких космических температурах, планируем добавлять к ней специальные присадки.

Кроме того, для получения горючего водорода из воды электролизер будет оснащен протонно-обменной мембраной (такой «молекулярный фильтр» недавно разработали челябинские ученые). Возможно, их будет несколько: в Германии для условий космоса уже придумали двухмембранную технологию: одна — для превращения воды в пар, а другая — для электролиза.

А чтобы не создавать угрозу взрыва, кислород и водород будут храниться в отдельных баках под давлением всего 5 мегапаскалей. Срок их хранения всего несколько дней, газы быстро «пойдут в печку». Причем никакой газовой турбины, кислород и водород будут работать «по схеме вытеснения» и смешиваться в заданных объемах. Эта система проста, надежна в эксплуатации и безопасна.

— Какие перспективы открывает ваша разработка? И когда планируете ее запустить в серию?


— Сейчас мы прорабатываем вопрос проектирования электролизера как основной части двигательной установки, проводим научные изыскания, подбираем материалы. Через полгода планируем перейти к изготовлению макета, который можно будет испытать на стенде. Проведем анализ проделанной работы, просчитаем более компактные габариты устройства для установки на спутник. А через полтора-два года планируем и запатентовать нашу разработку.

К слову, к ней уже проявляют интерес в НИИ машиностроения города Нижняя Салда, который, как и наш вуз, вошел в космическую составляющую масштабного проекта создания научно-образовательного центра мирового уровня. А после обучения в аспирантуре я бы хотел продолжить спутниковую разработку в кластере космических индустриальных технологий инновационного центра «Сколково».

Электропечь с нагревом в атмосфере водорода (водородная печь) с температурой 1450

Шахтная одно колпаковая. или 2-х колпаковая электропечь.

Назначение- высокотемпературная металлизация и пайка деталей из керамики Al₂ O₃

Основные технические данные :

-Диапазон рабочих температур ⁰  С                                 200-1450;

—максимальная рабочая температура ⁰  С   не менее      1450;

— размер камеры печи  (Ø×В) мм не менее                       200×300

-среда в рабочем пространстве                                        водород, аргон

-Масса садки не менее                                                       20 кг

-регулирование температуры                                             автоматическое электронным

контроллером типа термодат

— автоматическое поддержание избыточного давления в печи;

— предотвращение повышения концентрации кислорода;

— наличие взрывного клапана.

Блок нагрева:

— экранная теплоизоляция – молибден или вольфрам,

— нагревательный элемент-вольфрам,

— гарантийный срок службы нагревательных элементов при экстремальных режимах   эксплуатации до     замены — не мене 1года

Контроль протока воды – микровыкличатели

Общий расход воды-не более 1.5м ч

Расход водорода.аргона  за 10ч – не более 30кг по давлению в баллоне с возможностью ручной механической и электронной регулировки.

параметры питающей сети:

-напряжение, В                                                                     380;

-частота, Гц                                                                            50;

-количество фаз                                                                       3.

Как это работает (Дом) — AbsolutEnergies

Пристальное внимание к себе завоевала очередная новинка!

Теперь возможно применять генераторы водорода в жилых домах и промышленных помещениях:

• для отопительной системы;
• для обустройства газовой плиты на кухне.

Применяя водородную технологию, недорогое обслуживание дома гарантировано. Как показывает практика, затраты будут минимальны.

Сама природа даёт нам возможность получить водород из окружающей среды, используя безопасные и экологически безвредные технологии. Отличной альтернативой и стал газ Брауна ННО, состоящий из одного атома кислорода и двух атомов водорода. При сжигании газа Брауна выделяется намного больше тепла, нежели при сжигании обычных углеводородов.

Отопление домов

Пример простой. Наша установка потребляет 1,5-2,5 кВт/час электроэнергии.

• При температуре на улице до +4°С, генератор будет работать всего 3-6 часов в сутки.
• В морозы до –6°С, время его работы не превысит 6-8 часов.
• А вот около 12 часов понадобится, чтобы обогреть дом в более холодные дни, когда столбик термометра упал до –20°С.

Что понадобится приобрести хозяину дома, чтобы обустроить автономную систему отопления:

• электролизёр;
• водородный котёл;
• циркуляционный насос.

Содержание помещения площадью 200-300 м²  окажется вполне экономичным, а подсчёты вы сможете сделать самостоятельно.

В чём положительные стороны такой установки?

1. В первую очередь, важно понять, что генератор показывает КПД более 90%. Пока ещё ни один вид традиционного отопления не может превысить этот результат.
2. Вопрос экологичности и безопасности также учитывается. При работе водородная горелка выделяет только безвредный пар, поэтому ни окружающая среда, ни организмы людей не страдают.
3. Отсутствует пламя, а работа горелки бесшумна. Соединение водорода с кислородом генерирует тепловую энергию, которая поступает в теплообменник. Простейшая схема идеально подойдёт для жилых построек, где нет даже дымоходов.

Перспективы использования водородных генераторов для бытовых нужд развивается с каждым днём, поэтому мировой экономике сулят большой подъём, который объясним снижением затрат на получение данного вида топлива.

Заманчивая альтернатива обычному газу. Такая конфорка может быть организована для каждой хозяйки. Особенно её оценят жители сельской местности, где не проведена газовая магистраль, но есть электроэнергия.

Если вы не представляете свою кухню без тяжёлых баллонов с газом пропаном, которые занимают место и требуют постоянного контроля и соблюдения техники безопасности, можете вздохнуть с облегчением. Внешний вид новой плиты, работающей от генератора водорода, будет привычным.

Кроме того, вы сможете выбрать из двух вариантов работы тот, который окажется наиболее приемлем:

• производство водорода при помощи электроэнергии и воды;
• производство водорода химической реакцией компонентов Н и О.

 Практичность установки и экономия налицо.

Волнуют вопросы безопасности?

Пара слов и о них. В устройстве водородной плиты полностью отсутствует промежуточное место хранения горючей смеси. Производимый водород мгновенно попадает в конфорку и сгорает. А вот горелка, работающая на бытовом газе намного опасней, ведь в ней происходит смешение кислорода с газом.

Если мир будет способствовать развитию этой уникальной технологии, создавая благоприятные условия для её внедрения в наш быт, то совсем недалеко то будущее, в котором традиционное отопление отойдёт на задний план.

Технологические взрывы в металлургическом производстве :: Охрана труда в металлургии

Взрывы, возникающие в ходе технологического процесса производства металлов и сплавов, называются техноло­гическими. К ним относятся взрывы при контакте рас­плавленного металла и шлака с водой, взрывы газо- и пыле-воздушных смесей, а также порошков металлов и сплавов. Высокая вероятность возникновения взрыва су­ществует во всех основных металлургических цехах. Так, в доменном производстве взрывы возникают при кон­такте расплавленных металла и шлака с водой, при о воде доменного газа и подаче в доменную печь природ­ного газа (взрывы газо-воздушных смесей). При приме­нении в ряде случаев угольной пыли и вдувании ее в доменную печь возможны взрывы пылевоздушных сме­сей и т. п.

В сталеплавильном производстве возможны взрывы газов, порошков металлов и сплавов-раскислителей, экзо­термических смесей, утепляющих засыпок; в прокатном производстве — взрывы паров смазочных материалов, газо-воздушных смесей и др. Взрывы паров смазочных материалов, строго говоря, нельзя отнести к категории технологических, однако они влияют на ход технологиче­ского процесса.

Технологический взрыв отличается рядом характер­ных особенностей от других видов взрывов, даже если последние вызывают аварийную остановку оборудова­ния или технологического процесса. При возникновении технологического взрыва в нем непосредственно участву­ют компоненты технологического процесса, обусловли­вающие обычно нормальное протекание процесса и ра­боту оборудования. Технологический взрыв приводит к резкому изменению параметров процесса, неустойчивой работе оборудования, что вызывает необходимость  его остановки. Экономические потери вследствие технологи­ческого взрыва в связи с потерями производства во мно­го раз выше затрат на восстановление оборудования и ликвидацию последствий разрушения.

Технологические взрывы органически связаны с тех­нологией производства и работой оборудования, поэто­му их следует рассматривать как экстремальные откло­нения параметров безопасности производственного процесса.

1. Взрывы при контакте расплавленных металла и шлака с водой

1.1 Механизм и кинетика взрыва

При контакте расплавленных металла и шлака .с водой происходит взрыв, что объясняется физико-химическими свойствами воды, изучение которых позволяет раскрыть сущность механизма и кинетику такого рода взрыва. Со­прикосновение воды с расплавленным металлом и шла­ком приводит к мгновенному испарению ее, сопровож­дающемуся резким увеличением объема и давления.

При атмосферном давлении вода закипает при 100° С и весь процесс парообразования идет при температуре кипения. При нагревании воды выше 100° С в замкнутом пространстве интенсивность испарения несколько сни­жается, что объясняется свойством воды при высоких температурах изменять режим кипения. Так, в интерва­ле 100—300° С режим кипения имеет пузырьковый харак­тер, т. е. на поверхности идут образование мелких пузырьков пара, их отрыв, поднятие на поверхность и пе­реход в газовую фазу. При более высокой температуре режим кипения усиливается и переходит в пленочный; при этом паровые пузыри сливаются в сплошную паро­вую прослойку между поверхностью нагрева и водой, что препятствует передаче тепла другим слоям воды.

Температура кипения воды зависит от давления над ее поверхностью: с ростом давления температура кипе­ния повышается. Так, при давлении 490 кПа вода начина­ет закипать при температуре 151,1° С. Если внезапно давление над поверхностью воды снизится до атмосферно­го, вода окажется перегретой на 51°С и мгновенно пре­вратится в пар, объем которого примерно  в   1600 раз больше объема воды. Такое превращение носит взрывообразный характер.

Энергия взрыва при контакте расплавленного метал­ла или шлака во много раз превышает энергию рабоче­го пара при расширении даже при коэффициенте полез­ного действия, равном 100%. Это объясняется физико-химическими свойствами воды. Соотношение масс водорода и кислорода в воде составляет 11,19 и 88,81%, т. е. содержание кислорода в воде больше, чем в любом другом соединении. При нормальных условиях (атмо­сферном давлении и температуре 20° С) диссоциация во­ды не протекает. При повышении температуры до 1500° С скорость разложения воды возрастает, однако до 2000° С интенсивность разложения незначительна, так как вода является химически стойким соединением. Лишь при достижении 4000° С вода разлагается на газо­образные водород и кислород, что сопровождается взры­вом. В этом случае содержание водорода значительно больше, чем при диссоциации воды, в связи с тем, что взаимодействие водяного пара с железом, нагретым до высоких температур, приводит к выделению свободного водорода: Fe+H₂O=FeO+H₂.

Эта реакция протекает достаточно энергично уже при температуре нагрева железа 350° С, а при более высокой температуре — практически мгновенно. В производствен­ных условиях при контакте расплавленных металла и шлака с водой одновременно протекают процессы испа­рения, диссоциации воды и ее взаимодействия с желе­зом, сопровождающиеся выделением водорода, который при определенных условиях образует с кислородом взрывчатую смесь. Воспламенение этой смеси приводит ко взрыву, энергия которого изменяется в широких пре­делах и зависит от многих факторов. При этом взрыв происходит только при взаимодействии жидких фаз — расплавленных металла, шлака и воды. Контакт воды с металлом или шлаком в твердом состоянии при темпе­ратуре, близкой к температуре солидуса, взрыва не вы­зывает.

При взаимодействии расплавленных металла и шлака с водой контакт может быть поверхностным и внутрен­ним. В первом случае возможны два варианта: взаимо­действие незначительных масс расплава и воды либо больших масс. В первом случае при контакте наблюда­ется интенсивное кипение и свободное удаление   пара, а также образовавшихся в результате диссоциации воды и реакции окисления железа водорода и кислорода в окружающую среду. Такой контакт металла с водой взрыва не вызывает.

Во втором случае, когда взаимодействуют большие массы металла и воды, у поверхности контакта образу­ется парогазовая прослойка, содержащая пары воды, во­дород и кислород, выделяю­щиеся вследствие диссоциации воды и окисления железа. Контактирующая с водой часть расплава в твердой фазе в результате действия охлаж­дения при испарении воды и возникновении напряжений может растрескиваться, что приводит к контакту расплав­ленного металла с водой. Это явление усугубляется при на­личии на поверхности металла расплавленного шлака, кон­такт которых с взрывоопас­ной газовой смесью повышает вероятность взрыва. Критическими параметрами в этом случае являются масса металла или шлака, масса воды и продолжительность контакта металла с во­дой.

Потери тепла металлом складываются из тепла, вы­деляющегося при охлаждении металла от начальной температуры до температуры плавления, и тепла, выде­ляющегося при затвердевании металла. Так как масса жидкого металла незначительна, процесс образования твердой фазы в пограничном слое необратим.

В данном случае массы металла и воды находятся в соотношении, обеспечивающем взаимодействие между ними без возникновения взрыва.

Внутренний контакт расплава с водой возможен в двух случаях: при поступлении жидких металла или шлака в воду и при поступлении материалов, содержа­щих воду, в расплав. Отметим, что капельное тонко-струйное поступление жидкого металла в воду взрыва не вызывает. Увеличение массы жидкого металла, по­ступающего в воду, приводит к взрыву. При контакте с водой жидкого шлака взрывоопасность значительно ни­же. Вероятность взрыва при поступлении жидкого шла­ка в воду резко возрастает при наличии в шлаке жидко­го металла. Контакт жидкого металла и шлака с водой, вызванный попаданием в расплав пористых материалов, пропитанных влагой, как правило, приводит ко взрыву.

1.2. Виды взрывов и их предотвращение

В металлургических цехах возможны случаи, когда жидкий металл или шлак попадают на влажные пол, почву, материалы или конструкции. Такие явления обычно со­провождаются взрывами с выбросом жидкого металла или шлака. Взрывы происходят также и при выпуске ме­талла по непросушенным желобам или при сливе в ковш с плохо просушенной футеровкой. Причины этих взрывов — образование пара вследствие контакта жид­ких раскаленных масс с водой и взрывоопасных смесей.

Если расплавленный металл касается влажного пес­ка, между ним и поверхностью песка образуется паровая прослойка, через которую в дальнейшем и будет проис­ходить переход тепла от металла к влажному песку.

Пар имеет очень низкую теплопроводность. При таких условиях потери тепла металлом во влажный песок бу­дут относительно небольшими и на поверхности метал­ла, прилегающей к песку, корка будет образовываться очень медленно. Давление пара в прослойке из-за отсут­ствия свободного выхода для него все время повышается.

В любой точке, лежащей в центре паровой прослойки между металлом и влажным песком, образовавшийся пар не может уйти вниз через влажный песок и через кон­тактную поверхность между металлом и песком. Минимальное сопротивление для выхода пара наружу будет оказывать жидкий металл. При толщине металла 30 см гидростатическое давление жидкого чугуна на песок

Ρ = 0,098*h_Μ*γ  =  0,098*30*7 = 2,0594 кПа,

где h_Μ — высота слоя металла, см; γ — плотность чугу­на, г/см².

Давление же пара в прослойке легко может достиг­нуть 4900 кПа и более. В конечном счете давление пара прослойки достигает такой величины, что он пробьет сла­бую, еще не окрепшую металлическую корку и в виде от­дельных пузырьков проникнет в толщу жидкого металла. В металле пар нагревается, переходит из влажного в су­хой и взаимодействует с окружающей металлической оболочкой. На нагрев пара в пузырьках и на химическое взаимодействие его с оболочкой затрачивается много тепла, что приводит к затвердеванию окружающей ме­таллической оболочки. Размеры пузырьков при этом ста­новятся фиксированными.

Нагревание пара и водорода в изолированном пу­зырьке будет продолжаться до тех пор, пока давление их не достигнет предела прочности затвердевшей окружаю­щей металлической оболочки. Как только оно достигнет этого значения, оболочка разорвется на части и газы бу­дут с большой силой выброшены наружу, т. е. произойдет взрыв. Сила взрыва зависит от вязкости металла и тол­щины его слоя: чем больше вязкость, т. е. чем больше металл охладится и чем толщина его слоя больше, тем взрыв сильнее. В результате разрыва металлической оболочки пузырьки пара и водорода выбрасываются в окружающую атмосферу, водород смешивается с возду­хом и образует смесь взрывоопасной концентрации, ко­торая в зависимости от условий либо сгорает голубова­тым пламенем, либо взрывается.

2. Взрывы в доменных цехах.

 Распространенными вида­ми взрывов в доменных цехах являются взрывы вслед­ствие соприкосновения жидкого чугуна, шлака с водой или влажными материалами. Взрыв такого вида возни­кает главным образом при прогарах стенок горна или ле­щади, в зонах леток. Особенно опасны взрывы в фурмах, шлаковых фурмочках и шлаковых ковшах. Взрывы в фурмах весьма опасны, потому что при этом открывает­ся горн и через фурменное отверстие выбрасываются на рабочую площадку раскаленные кокс и газы, которые в атмосфере воспламеняются и горят, образуя длинные языки пламени. Взрывы в фурмах происходят главным образом из-за повышения давления пара, образовавше­гося внутри полости фурмы, и возникновения взрыво­опасных газо-воздушных смесей в канале фурмы.

Взрывы, вызываемые повышением давления пара, происходят вследствие внезапного прекращения поступ­ления воды в полость фурмы. Такие условия создаются, если водоподводящая и водоотводящая трубки фурмы или обе одновременно почему-либо забиваются и не про­пускают воду. Тогда оставшаяся в полости фурмы вода испаряется, давление пара, не имеющего выхода, превы­шает предел прочности фурмы, и она разрушается. При таких взрывах отбрасывается часть фурменного прибора, состоящая из фурменного колена, сопла и самой фурмы.

Образование взрывоопасных газо-воздушных смесей происходит в канале фурмы при остановках доменных печей или при осадках шихтовых материалов, когда дав­ление газов и дутья выравнивается; иногда давление га­зов в горне становится даже выше, чем давление горя­чего дутья в фурменных приборах. В такие периоды га­зы из горна проникают в фурменные рукава и здесь встречаются с воздухом дутья, который так же, как и газы, нагрет до высокой температуры; встреча их при­водит к воспламенению и горению, которое иногда про­исходит со взрывом.

Особенно опасна встреча газов с воздухом дутья в присутствии воды (вследствие течи фурм). Температура газов и дутья в фурменном приборе может оказаться ни­же температуры их воспламенения вследствие потери тепла на испарение воды. В результате образуются взры­воопасные газо-воздушные смеси.

В арматуре шлаковой летки фур мочка является от­верстием для выпуска шлака из горна доменной печи. Отливаются фурмочки из бронзы и обрабатываются на токарных станках. Через отверстие шлаковой фурмочки выпускается только шлак. Если по каким-либо причинам вместе со шлаком из летки начинает выходить чугун, то немедленно произойдет прогар фурмочки, и охлаждаю­щая вода начнет поступать в шлаковый канал. Обычно это заканчивается соприкосновением воды с жидким чу­гуном или шлаком и взрывом с выбросом фурмочки. Взрывы в шлаковых ковшах происходят сравнительно редко. Они возникают вследствие скопления воды на дне чаши. Вода на дне чаши может оказаться также под слоем остывшего, неслитого остатка шлака.

3.Взрывы в мартеновских цехах.

Взрывы, вызываемые водой или влажными материалами, загружаемыми в мартеновские печи, являются наиболее частыми. Вода попадает в печи вместе с шихтовыми материалами в ви­де отдельных кусков льда, снега, обледенелых руд и ме­таллического лома и т. д.

Взрывы, вызываемые попавшей в печь водой, быва­ют двух видов: глухой — с выбросом через завалочные окна части полурасплавленных шихтовых материалов и длинных языков горящих газов и звонкий, при котором, кроме того, взрывной волной повреждается кладка пе­чи— свод, стенки или головки. Глухие взрывы происхо­дят в период прогрева и плавления шихтовых материа­лов твердой завалки, а звонкие — во время загрузки в печь добавочных материалов — руды, известняка, лома или холодного чугуна, когда уже все шихтовые материа­лы расплавлены и в печи находится жидкий металл, по­крытый шлаком.

Первый вид взрыва вызывается испарением воды, скопившейся под шихтовыми материалами. Вследствие прогрева сверху заваленных на подину материалов на­ходящаяся в них влага постепенно начинает стекать вниз, собираясь в тех местах, где шихта плохо прогрета. Испарение этой влаги происходит, когда сильно прогре­вается вся масса шихтовых материалов. Образующийся пар в местах скопления воды не имеет свободного выхо­да, вследствие чего давление его повышается и достигает такой величины, что он поднимает лежащий над ним слой шихты и с силой прорывается в рабочее пространство печи. Сила взрыва зависит от количества воды, проник­шей в печь вместе с шихтовыми материалами, толщины и плотности слоя материалов, лежащих на подине печи.

Второй вид взрывов, вызываемых водой, объясняет­ся сложными физико-химическими процессами, протека­ющими в мартеновской печи над ванной. В печи во вре­мя нормального процесса плавки находится расплавлен­ный металл, покрытый сверху слоем шлака. Загрузка в такую ванну добавочных шихтовых материалов не всег­да приводит к их глубокому погружению в ванну; мно­гие из них погружаются в шлак и находятся на поверх­ности металла.

Причины взрывов, происходящих в печах при по­падании воды па раскаленный шлак или при завалке влажных шихтовых материалов, изучены недостаточно.

Вода, попавшая на поверхность шлака в печи, нагрева­ется и переходит в пар; одновременно происходят про­цессы химического взаимодействия образующего пара со шлаком по реакции: 2FeO + H₂O = Fe₂O₃ + H₂

Водород и водяной пар поднимаются с поверхности шлака, смешиваются с газовой атмосферой печи; в ре­зультате этого взрываемость окиси углерода в газовой атмосфере печи сильно повышается. Так как газы в пе­чи нагреты до температуры, превышающей точку их са­мовоспламенения, и имеют избыток кислорода, то проис­ходит взрыв смеси.

Бринза В.Н., Зеньковский М.М.  «Охрана труда в черной металлургии», М. «Металлургия» 1982 г.

Водородная плита — Pure Energy Center

0

Наша водородная плита предлагает

• Производство: Доступны два типа: водородная плита и барбекю.
• Использование: Аналогично любой стандартной плите
• Тепловая мощность: От 500 до 5000 Вт
• Выбросы: Нет выбросов CO2 и очень низкие выбросы NOx
• Доказанный послужной список: Мы используем нашу систему последние пять лет.
• Установка: Легко и просто, но вам потребуется подача водорода.
• Подача водорода: Мы можем предоставить комплексное решение для производства водорода, включая производство водорода из воды, систему хранения водорода, водородный котел и водородный котел.
• Свяжитесь с нами по телефону +44 (0) 1957711 410 для получения дополнительной информации

Почему водородная плита?

Плита, вероятно, одно из самых важных устройств, которые вы когда-либо купите для своей кухни.Он обеспечивает вас горячей едой, хорошим кофе и позволяет приготовить самое любимое блюдо. Проблема с существующим оборудованием для приготовления пищи заключается в том, что оно основано на технологиях выбросов. Вы можете сказать, но я не использую газовую плиту. Я использую электрическую плиту. Даже электрическая плита связана с выбросами. Подумайте, откуда берется электричество. Это либо природный газ, либо тяжелая нефть, либо атомные электростанции, все из которых имеют связанные с ними выбросы (будь то радиация или выбросы CO2).

Водородная плита — лучшая плита. По сравнению с другими системами он выделяет нулевой CO2 и минимальный выброс NOx. Его единственные конкуренты — плиты, использующие экологически чистую энергию, где электричество вырабатывается из возобновляемых источников. Следовательно, если у вас есть плита, работающая на «двух видах топлива», основанная на приготовлении пищи на водороде и экологически чистом электричестве, тогда вы получите лучшее из обоих миров. Сначала вы получите прямое тепловое приготовление от зеленого электричества, когда появится зеленая энергия. Если нет экологически чистого электричества, вы можете использовать водородную плиту .Это работает так: когда есть зеленая энергия, вы готовите, используя зеленую электроэнергию, и любой избыток этой зеленой энергии используется для производства зеленого водорода. Когда нет зеленой энергии, накопленный водород можно использовать для приготовления пищи на водороде.

Если вы серьезно относитесь к экологически чистому приготовлению пищи, тогда водородная плита вам подойдет. Свяжитесь с нами, чтобы узнать цену.

Нажмите здесь, чтобы найти продукты, которые можно использовать с нашими водородными плитами.

Водород может стать новым топливом для приготовления пищи — вот как

«Слишком много грязи», — говорит Жюстин о трудностях приготовления пищи на древесном угле для ее семьи из пяти человек.Она мать и торговец на рынке в городе Согакопе на юго-востоке Ганы, и имеет в виду сажу, которая образуется из-за того, что древесный уголь не сгорает полностью. Почему она до сих пор им пользуется? «Дешево», — пожимает она плечами.

Соседка Жюстин Джанет тоже жалуется. Она готовит на дровах, но от них слишком много дыма. Это типичная проблема для страны, где большинство приготовления пищи связано с сжиганием подобных видов топлива. Большинство готовят и собирают топливо женщины, и они все больше осознают опасность загрязнения воздуха в доме.

Целых три миллиарда человек в Африке к югу от Сахары, Латинской Америке и Юго-Восточной Азии по-прежнему в основном используют подобное топливо для приготовления пищи, и 4 миллиона человек ежегодно умирают из-за загрязнения воздуха в помещениях. Это четвертая по значимости причина смерти после ВИЧ / СПИДа, отсутствия чистой воды и туберкулеза. Между прочим, это больше, чем малярия.

Для устранения этих опасностей, а также увеличения затрат и выбросов углерода от таких видов топлива, с 2010 года я участвовал в исследованиях по разработке и тестированию альтернативы: газообразный водород, производимый электролизом на солнечной энергии.

Дом на полигоне в ганском стиле.
Евангелия Топриска

Солнечный водород

Видение заключается в том, что страны дополнят или даже заменят центральные электростанции, работающие на газе, угле или ядерном топливе, установив солнечные фермы, которые собирают солнечную энергию с помощью массивов фотоэлектрических панелей. Часть электричества будет направлена ​​в большие электролизеры, которые будут производить водород, пропуская электрический ток через воду.

Затем вы раздаете водород домохозяйствам для приготовления пищи.Это может быть трубопровод, аналогичный тому, как в настоящее время такие страны, как Великобритания, получают природный газ. Или через контейнеры для хранения — баллоны со сжатым газом или, в идеале, резервуары с металлогидридом низкого давления. В этом случае домашние хозяйства будут использовать модифицированные газовые плиты, приспособленные для безопасного сжигания газа.

Водород — это чистая и экологически безопасная альтернатива ископаемому топливу. Он не имеет выбросов углерода и предлагает важные улучшения для здоровья и качества жизни. Это также снижает вырубку лесов на дрова и древесный уголь.Обычно вы готовите на воде.

Мы рассмотрели, как такая система будет работать в трех странах, где большая часть приготовления пищи производится на ископаемом топливе: Гане, Ямайке и Индонезии. Большинство жителей Ганы готовят на дровах, угле и навозе, а небольшой процент использует сжиженный нефтяной газ. Загрязнение воздуха в помещениях — особенно смертоносная проблема, особенно для бедных людей. Когда домохозяйства становятся богаче, они меняют древесный уголь и дрова на сжиженный нефтяной газ.

Рынок древесного угля в Гане.
Евангелия Топриска

На Ямайке большинство домашних хозяйств готовят на сжиженном нефтяном газе, но им приходится нести большие расходы, связанные с его импортом в страну.В Индонезии большинство блюд готовят на дровах, затем идут сжиженный нефтяной газ и керосин. Энергетическая бедность является серьезной социальной проблемой, поскольку бедняки вынуждены использовать как источники энергии, загрязняющие окружающую среду, так и неэффективные традиционные устройства для приготовления пищи.

В каждой стране мы представляли систему, в которой небольшая солнечная ферма распределяла электролитический водород в сельские общины из 20 домохозяйств. Мы смогли показать, что вы можете добиться очень значительного сокращения выбросов CO₂. Ямайка сейчас испытывает маломасштабную систему, использующую баллоны со сжатым водородом, в то время как ведутся дискуссии о том, чтобы сделать что-то подобное в африканских странах.

Основным недостатком в настоящее время являются капитальные затраты, особенно если вы используете хранилище гидридов металлов. Его преимущество в том, что он безопаснее, чем распределение водорода под высоким давлением, но в настоящее время является чрезмерно дорогим. По моим подсчетам, стоимость этой системы в Гане составляет 2171 фунт стерлингов в год на все, включая распределение, плиту, солнечную энергию и электролиз. Очевидно, что создание такой системы потребует значительной государственной или организационной поддержки. Используйте сжатый водород, и он обойдется в 404 фунта стерлингов в год — отсюда и судебный процесс на Ямайке.

Хорошая новость заключается в том, что в ближайшие годы расходы должны сократиться по мере роста спроса на водородные аккумуляторы — свидетельством чему является падение цен на солнечные панели за последнее десятилетие. Если глобальный переход к водородной экономике станет реальностью, технология гидридов металлов, несомненно, будет двигаться в том же направлении. Например, уже прогнозируется, что стоимость электролитического водорода будет падать год за годом.

Может пройти от десяти до 20 лет, прежде чем системы приготовления пищи, подобные этим, станут реальностью в больших масштабах, но потенциал достаточно очевиден: если мы сможем преодолеть проблемы с затратами, есть жизнеспособный способ борьбы с давним убийцей. и вносит большой вклад в окружающую среду.Жюстин и Джанет просто нужно держаться.

hho Hydrogen Cooking Stove NO LPG

Как многие из вас знают, большую часть своей жизни я готовил в безумно загруженных ресторанах курорта.

Я видел много кухонных лиц и блеска на Кухне.

Одна из самых кошмарных вещей, которая может произойти в учреждении любого размера, от маленького до очень большого

— газ для приготовления пищи. Кончился, это — ночная кобыла поваров.

YEs, вы можете использовать электрическую, но есть огромная разница в скорости и в результате нет газа под рукой.

Итак, если всякая еда в мире готовится где-нибудь в каком-то месте по их линии, что это делает с нашим воздухом?

Как долго мы проживем? Когда закончится газ?

Это большая проблема, это задокументировано, в частности, вдоль линий азиатских разломов, когда вы высасываете газ из обрушений гребней линии разломов земли.Мы хотим этого? ЕСЛИ мы воспользуемся гидроразрывом для извлечения жизненной крови нашей планеты, это лучший способ сделать это? Думаю, нет.

Если вы GM или принимаете решения, я рекомендую вам связаться со мной и проследить за установкой этих устройств, мы имеем в них опыт и хотели бы, чтобы каждый курорт следил за ними, чтобы знания переходили к следующему поколению, чтобы использовать их, и если газ действительно работает У вас есть другие способы накормить вашу кухню

Дэн скайп Дэниел.донателли

Перевод обычных печных горелок на водород —

простой процесс. Знание надлежащих процедур обращения с

Водород

сделает вашу установку безопасной и эффективной.

Большая часть исследований, на которые я ссылаюсь в этой статье, относится к

в исполнении Роджера Биллингса, Н. Р. Бейкера и их соратников

ныне несуществующая корпорация Billings Energy. Этот новаторский

работы выполнены в основном в 1970-е годы.Раннее исследование

включал переоборудование всех газовых приборов на Winnebago

Рекреационный автомобиль с пропана на водород. Кому

еще больше демонстрируют практичность водорода, пять природных

На водород переведено

газовых прибора. Этот многофазный

Проект

в Прово, штат Юта, назывался Hydrogen Homestead.

Среди оборудования, переоборудованного для этого дома, был

духовка, плита, мангал, каминная печь для дров и

Дополнительный нагреватель для системы теплового насоса дома.

Теория перед практикой

Водород горит иначе, чем пропан или природный газ.

В частности, скорость диффузии водорода и скорость пламени

примерно в десять раз или больше, чем у пропана или природного газа.

Скорость диффузии измеряет, сколько времени требуется газу, введенному в

с одной стороны комнаты для обнаружения на другой стороне. Скорость пламени

— это скорость роста пламени для сжигания доступного топлива.

Возврат пламени в первичную смесь топливного газа и

Не допускать попадания воздуха во все горелки. Обычно это достигается

с природным газом и пропаном, регулируя скорость подачи топлива так, чтобы

, что она выше нормальной скорости пламени. Пламя

скорость водорода слишком высока для этого метода, чтобы быть

практично. Другая стратегия управления ретроспективным эффектом использует горелку

отверстия с минимальным диаметром закалки, который теоретически составляет

не позволит пламени пройти обратно через порт.В

г.

на практике сделать отверстия маленькими очень сложно

достаточно, чтобы погасить водородное пламя. К счастью, флэшбэк может

можно свести к минимуму за счет предотвращения смешивания водорода с воздухом

перед портом горелки. Некоторое воспоминание все еще может происходить, создавая

громкий хлопающий звук, но этот шум обычно безвреден.

Горелки, оптимизированные для сжигания водорода, требуют, чтобы

Неразбавленный водород подается непосредственно к портам горелки

без смешивания первичного и вторичного воздуха.Итак, если мы пытаемся

работать с существующей горелкой в ​​типичном газовом приборе, мы будем

необходимо найти подходящий метод для закрытия любых отверстий, которые

Для этого было установлено

. Один метод не сработает во всех

экз. Использовали силиконовый герметик с лентой из нержавеющей стали

.

и хомуты в одной недавней переделке, а вот этот простой

Переоборудование печи Coleman не подвергалось длительным испытаниям

пользую пока.Фактические отверстия, о которых мы говорим, могут быть

неотъемлемая часть чугунного корпуса. Или отверстия для первичного воздуха

может находиться на небольшом расстоянии от головки горелки в алюминиевом корпусе

Подающая трубка

с регулируемой крышкой.

С нуля

Не исключено, что кто-то предпочел бы построить

простая горелка и аппарат прямой подачи топлива от

, вместо того, чтобы решать проблему изоляции

ворчащий набор бесполезных дырок.Горелки и приставки к ним

детали нагреваются и легко передают тепло за счет теплопроводности.

К сожалению, клейкая лента и жевательная резинка не режут.

В нашей первой попытке простого преобразования водорода использовался

элементарный ряд двух горелок чугунной конструкции. После

г.

мы выбросили существующий узел горелки и удалили

№

, навинченный на латунное отверстие, обнажился резьбовой переходник. Кому

мы прикрутили прямую муфту 1/4 дюйма, а затем

короткая черная железная труба того же диаметра.Не используйте

оцинкованная труба, из-за дыма, который будет выпущен на

высокие температуры. Затем мы установили отвод 90 градусов

, за которым следует короткий вертикальный ниппель или еще одна труба. Далее 1/4

-дюймовый крестообразный фитинг с четырьмя внутренними резьбами

Было просверлено

отверстия и нарезана резьба для создания пятого отверстия. Это

с резьбой на короткий вертикальный ниппель и четыре немного длиннее

ниппели одинаковой длины радиально выступают из

оставшихся дырки.Наконец, они заканчивались резьбовыми торцевыми крышками.

Сверлильный станок практически необходим для сверления серии очень

мелкие отверстия, которые выровняются вдоль верхней части радиальной горелки

оружия, а через верх крестовины. В идеале эти горелки

Порты

будут иметь диаметр 0,0225 дюйма (0,057 см) или меньше,

— минимальный диаметр закалки.

Каталитическое преимущество

В ранних экспериментах было замечено, что пламя

Сгорание смесей водорода и воздуха может привести к неприемлемому

уровня выбросов оксидов азота (NOx).Первичная

Конечным продуктом сгорания водорода является просто водяной пар.

Однако, если температура сгорания превышает

пороговый уровень 2400 ° F (1315 ° C), значительная величина

кислород и азот из воздуха могут реагировать и образовывать это

нежелательный побочный продукт. Это также происходит с природным газом

(в основном метан), пропан и другое углеводородное топливо

горение.

К счастью, вы можете использовать катализатор, чтобы снизить горение

температура, таким образом предотвращая образование оксидов азота.

Каталитический материал не израсходован и не изменен каким-либо образом

в процессе.

Есть два метода каталитической конверсии, которые успешно применяются в

производит незначительные выбросы NOx. Первый

Подход

основан на опыте Биллингса и его сотрудников

с каталитическими горелками с дополнительным пламенем. Их преобразования

использовал каталитические свойства нержавеющей стали на повышенном уровне

температуры.Позже, в другой статье, мы расскажем о

.

преобразование каталитического обогревателя, которое оптимизирует

«Беспламенное» горение с небольшим количеством платины.

Катализ с использованием пламени

Методика, разработанная исследовательской группой Биллинга для

Снижение образования NOx зависит от контроля двух взаимодействующих

явления. Во-первых, как уже было описано, водород / воздух

смешивание предотвращается блокировкой любых отверстий для первичного воздуха.

Во-вторых, проволочная сетка из нержавеющей стали плотно прилегает к

круглая горелочная головка или радиальные горелочные лопасти.

Где найти вату из нержавеющей стали или проволочную сетку? Посмотреть

для скрубберов из нержавеющей стали в большом, тщательно укомплектованном

супермаркет в разделе хозтоваров.

Как избавиться от NOx

Это одеяло из нержавеющей стали вокруг горелки на самом деле

выполняет две дополнительные функции.Препятствует смешиванию

воздух и водород, таким образом образуя зону, непосредственно окружающую

Головка горелки с очень высокой концентрацией водорода

высокая, а концентрация воздуха очень низкая. Проволочная сетка

должен быть достаточно толстым, чтобы пламя не выходило выше

или слишком далеко в стороны. Если не хватает

Сетка из нержавеющей стали

, каталитическая способность и способность до

отрицает, что производство NOx может быть потеряно.

Нержавеющая сталь также работает как отличный катализатор для

сжигание водорода. Таким образом, на

водород и кислород объединяются.

поверхность катализатора медленнее, чем это могло бы происходить

без катализатора. Это исключает высокие температуры

, которые образуются, когда большая часть водорода составляет

сгорел на небольшой площади. Результат заниженный

температура горения состоит в том, что оксидов азота практически

исключено.Металлическая вата продолжает светиться ярко-красным даже при

эти температуры, что указывает на то, что в противном случае невидимый

водородное пламя присутствует.

Согласно Роджеру Биллингсу в книге «Водородный мир», пламя

Каталитическая технология

может снизить выбросы NOx из

Сжигание водорода в горелках, печах и обогревателях

до незначительного уровня. Полученные данные показали выброс NOx

уровни от 1 до 5 частей на миллион (ppm) для каталитического

вспомогательная горелка.Это можно сравнить с 40 ppm для

.

горелки обычного диапазона, работающие на природном газе и 250 ppm

№

для водородной горелки без катализатора.

Водяной пар является единственным побочным продуктом наряду с теплом, поэтому вентиляция

запрещена.

может потребоваться устройство (если есть средства для предотвращения кислорода

гарантировано истощение воздуха в помещении).

Вполне может быть множество неоткрытых и неиспользованных

практическую информацию можно получить от другого производителя водорода

энтузиаста разбросаны по сельской местности.Если вы

среди прочих мастеров на заднем дворе и пионеров водорода

, которые применяют теорию на практике, позвольте нам услышать от вас. Модель

пришло время рассказать об уникальном водороде

преимущества. Очевидно, что это явный победитель среди

.

возможных кандидата на альтернативные виды топлива на будущее в нашем

экологически осажденный мир.

Указание по безопасности

Помните, что хранение чистого водорода можно рассматривать как

относительно безопасная процедура, но хранение водорода / воздуха или

Смеси водорода / кислорода

— это безрассудно и категорически не рекомендуется.

Водород — КЛЮЧ к прекращению контроля над ВАМИ Энергетическим картелем! Они не хотят, чтобы вы знали о Hydrogen

.

Это именно то, что я пытался описать, когда мы узнали о горелках, использующих HHO / Hydroxy / Browns Gas.

Вы видите, как у ангела рождается пламя меньшего размера ????

Мы обнаружили, что даже небольшой наклон, например, 18 футов от вертикали, минимизирует пламя HHO от прожигания сковороды. И здесь вы видите, что они используют стеклянную посуду из стекла Pyrex или Visions High Temp, как я и рекомендовал.

По мере того, как пламя горит ,,, «прожигание» металлических сковородок значительно уменьшается. Через 18 минут до 30 минут скорость нагрева остается примерно такой же. Теплопередача начинает снижаться только после того, как приблизительно 35` ангела.

Критически важно, чтобы на каждую горелку была установлена ​​очень маленькая защита от обратного воспламенения, а на блоке HHO, который питает всю плиту, — более крупный.

Они показывают вам именно то, о чем я говорил. HHO действует как лазер ,,, направьте его прямо, и он прогорит.Установите HHO на ангела, и такое повреждение посуды невозможно.

Для духовок и выпечки проще всего нагреть керамическую плиту, которая находится на пути циркуляционного вентилятора с принудительной тягой.

Керамика изготовлена ​​из высокотемпературного фарфора, и для большей теплопередачи могут быть добавлены дополнительные ребра. Более холодный воздух поступает из передней части духовки и проходит через керамическую передающую пластину, поднимается вверх по задней части духовки и направляется вниз по участкам для выпечки.

Образуется конвекционный поток ,,, который быстрее нагревает продукты.

Hydroxy не нагревает воздух, но очень интенсивно нагревает камень и керамику.

Гидрокси является элементарно реактивным.
Каждый материал реагирует по-разному.

Имейте в виду ,,, двигатель вентилятора может быть ВНЕ ,, потока конвективного тепла.

Если поместить ПОСЛЕ керамической пластины, которая будет передавать тепло внутри потока, то на саму керамику будет возникать небольшое отрицательное давление.

HHO ,, Конвекционная печь

На открытом воздухе, Hydroxy регистрирует только около 259 ° F.

Не намного выше точки кипения воды.
Но при нанесении на камень или глиняную керамику Hydroxy будет достигать температуры, превышающей 6000 градусов по Фаренгейту.

Вам понадобится только несколько Hydroxy пламени длиной примерно полдюйма или около того, и распределить их по поверхности и при маленький ангел.

Направленная прямо на поверхность керамики, Hydroxy Plasma прожигала бы дыру прямо насквозь.White Hot ,,, мгновенно.

НЕ ХОРОШО.

Если вы зажжете пламя, этого не произойдет, и керамика очень быстро нагреется.

Голландский водородный консорциум разработает технологию горелок для производственных процессов

Особенности

DNV GL, Цельсийская инициатива по декарбонизации

Первая демонстрация использования зеленого водорода на Недмаг

Вовлечено 30 частных и государственных партнеров

Лондон —
Консорциум водородной промышленности был создан в Нидерландах для сокращения выбросов углерода в производственных процессах, сообщила 21 июля инженерная консалтинговая компания DNV GL.

Не зарегистрированы?

Получайте ежедневные оповещения по электронной почте, заметки для подписчиков и персонализируйте свой опыт.

Зарегистрироваться

Целью является разработка технологии горелок, позволяющей постепенно переходить с природного газа на водород в энергоемких промышленных производственных процессах. Инициатива была запущена DNV GL и голландской стекольной компанией Celsian с около 30 партнерами по проекту.

«Существующая технология горелки и управления горелкой для обезуглероживания промышленных производственных процессов еще не готова к выпуску на рынок.Наша программа направлена ​​на то, чтобы в течение двух лет были доступны новые концепции горелок », — сказал Сандер Герсен из DNV GL — Oil & Gas.

Первая полевая демонстрация запланирована на Nedmag в Veendam, Нидерланды, где магниевая соль перерабатывается с использованием высокотемпературных процессов.

К концу 2020 года масляная печь на заводе будет работать на водороде, поставляемом компанией Gasunie мощностью 1 МВт в Хайстоке в Зюйдвендинге, которая использует солнечную энергию на месте для производства возобновляемого водорода путем электролиза.

Предлагаемое программой решение основано на топливной адаптивной горелке, разработанной DNV GL и производителем горелочных систем Zantingh.

Горелка может работать с любой смесью природного газа и водорода, что делает ее пригодной для постепенных изменений смеси природного газа и водорода с течением времени.

Консорциум включает 30 частных и государственных партнеров, в том числе Министерство экономики и климатической политики Нидерландов, Nedmag, Stork, Schott, GasTerra, Air Liquide, Owens Corning, Tecoglas, Tata Steel, GRT Gaz, Corbion, Gasunie, Saint Gobain, Equinor, Linde, ARC France, SGD Pharma, Celsian, Nippon Electric Glass, Ardagh Glass и Vitro Architectural Glass.

Экологическая устойчивость возобновляемого водорода по сравнению с традиционным топливом для приготовления пищи

Основные моменты

•

Первая оценка жизненного цикла электролитического водорода солнечной энергии для использования в качестве топлива для приготовления пищи.

•

Водород уменьшит изменение климата до 14 раз по сравнению с обычным топливом.

•

Это также улучшило бы истощение ископаемых видов топлива, разрушение озонового слоя и летний смог.

•

Замена древесины и древесного угля водородом улучшит здоровье и улучшит местные воздействия.

•

Сжиженный нефтяной газ по-прежнему превосходит водород в девяти из 13 случаев воздействия на окружающую среду.

Abstract

Водород можно использовать в качестве «более чистого» топлива для приготовления пищи, особенно в сообществах, которые полагаются на биомассу и ископаемое топливо, для уменьшения местного загрязнения и связанных с этим последствий для здоровья. Однако водород должен производиться с использованием экологически безопасных источников сырья и энергии, чтобы гарантировать, что локальные воздействия не будут уменьшены за счет других воздействий, возникающих в другом месте жизненного цикла.С этой целью в данной статье оценивается воздействие на окружающую среду в течение жизненного цикла возобновляемого водорода, производимого в протонообменном мембранном электролизере с использованием солнечной энергии. Цель исследования — выяснить, является ли водород, производимый в этой системе и используемый в качестве топлива для приготовления пищи, экологически устойчивым по сравнению с обычными видами топлива для приготовления пищи, обычно используемыми в развивающихся странах, такими как сжиженный нефтяной газ (СНГ), древесный уголь и дрова. Результаты показывают, что водород уменьшит воздействие изменения климата на 2.В 5–14 раз до 0,04 кг CO ₂ экв. / МДж по сравнению с дровами (0,10 кг CO ₂ экв. / МДж) и сжиженным нефтяным газом (0,57 кг CO ₂ экв. / МДж). Некоторые другие воздействия также будут ниже в 6–35 раз, включая истощение ископаемых видов топлива, летний смог и последствия для здоровья от выбросов твердых частиц как на местном уровне, так и на протяжении всего жизненного цикла. Однако некоторые другие воздействия увеличатся в 6–6,7 раза, например, истощение запасов металлов и экотоксичность пресной воды и морской среды. В основном это происходит из-за солнечных фотоэлектрических панелей, используемых для выработки энергии для электролизера.Что касается местного воздействия, исследование предполагает, что водород снизит локальное загрязнение и связанное с ним воздействие на здоровье в 8–35 раз. Однако с точки зрения окружающей среды сжиженный нефтяной газ по-прежнему является лучшим вариантом, чем водород, для большинства воздействий, как в точке использования, так и на основе жизненного цикла.

Ключевые слова

Изменение климата

Развивающиеся страны

Энергетическая безопасность

Водород

Оценка жизненного цикла

Солнечная энергия

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

© 2018 Авторы.Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Водородные печи Духовки | водород-сила-газ

Один из наших самых популярных продуктов, отправляемый по всему миру

Для многих людей ПЕРВЫЙ водородный прибор — это плита!

Многие люди приобретают эти недорогие горелки для ознакомления.

с газообразным водородом. Отлично подходит для кипячения воды и приготовления пищи, а также для обогрева дома!

ДА! Отопление вашего дома! Помните, что при сжигании газообразного водорода НЕ выделяются пары окиси углерода, образуется только водяной пар, сохраняя ваш дом в тепле и влажности в холодные зимние месяцы.

Наконец-то прокатитесь по таким высоким зимним счетам на топливо и увлажнители.

100% эффективное отопление уже наступило в эпоху водорода!

Те из вас, кто желает заказать наши печи

Мы находимся на первых этапах распространения и хотели бы заказать только 12 штук до

Мы можем поставлять контейнером также около 1000 штук на 20 контейнеров для перевозки грузов

У нас есть печные топки, конфорки на переоборудование

и советы по переоборудованию печи и т. Д.

Даниэль Донателли

Мб + 1520848 1659

Комплект топлива по запросу

Этот комплект будет работать от солнечной батареи или аккумуляторной батареи для замены вашего газа на сжиженный газ и т. Д.

Ячейка 12 В Версия

для 12 В от солнечной батареи к газовой батарее на газ или от сети к газу

12v 20 пластинчатый кислородно-водородный генератор

320 долларов США.00 В наличии.

Oxy / Hydrogen — это 66% водорода и 33% кислорода. Производится как смешанный газ.

Его также называют газом HHO и Browns.

Этот элемент предназначен для использования с источником питания 12 В.

с

от 0,1 до 2,0 литров в минуту производства кислорода / водорода.

316 пластин для лазерной резки.

High temp. прокладки из резины EPDM, вырезанные краской.

3/4 Superior High Temp. Заглушки HDPE.

Автоматическая система охлаждения, встроенная прямо в каждую ячейку.

ШИМ плюс 12 В / 40 А
Полностью компьютеризированный с 2MPU
3 датчика BPS, CCS, ECS, CGPS, Wi-Fi

ШИМ-контроллер с поддержкой WIF 12 v US $ 279,50

Ячейка для варочного газа US $ 320,00

Комплект для добычи газа, всего 599,50

Доставка $ 60

Заказать здесь

Ячейка 24 В Версия

для 24-вольтовой солнечной батареи на газовую батарею на газ или из сети на газ

34v 20-пластинчатый кислородно-водородный генератор

320 долларов США.00 В наличии.

Oxy / Hydrogen — это 66% водорода и 33% кислорода. Производится как смешанный газ.

Его также называют газом HHO и Browns.

Этот элемент предназначен для использования с источником питания 24 В.

с

от 0,1 до 2,0 литров в минуту производства кислорода / водорода.

316 пластин для лазерной резки.

High temp. прокладки из резины EPDM, вырезанные краской.

3/4 Superior High Temp. Заглушки HDPE.

Автоматическая система охлаждения, встроенная прямо в каждую ячейку.

ШИМ плюс 24 В / 40 А
Полностью компьютеризированный с 2MPU
3 датчика BPS, CCS, ECS, CGPS, Wi-Fi

ШИМ-контроллер с поддержкой WIF, 24 ВUS $ 279,50

Ячейка для варочного газа US $ 329,50

Комплект для добычи газа

Итого 609,00

Доставка $ 60

Заказать здесь

BIG PUPPA

Солнечная батарея + аккумулятор USB + комплект контроллера заряда

Это устройство может заряжаться от солнца или от сети

Он подключается к вашему газогенератору и водородной плите

Конфигурация с 4 ячейками: Шток — для небольших нагрузок.Приблизительно батарея на 120 ватт-час.

8-элементная конфигурация: 320 долл. США — для больших нагрузок. Приблизительно батарея на 240 ватт-час.

Маленькая мама

Солнечная батарея + аккумулятор USB + комплект контроллера заряда

Это устройство может заряжаться от солнца или от сети

Он подключается к вашему газогенератору и водородной плите

Новая модель на 2020 год

Сверхнизкие выбросы NOx при каталитическом сжигании водорода

Полная установка водородной печи «газ под стеклом», поток водорода 6.6 Нл / мин, расход воздуха 33,5 Нл / мин, температура горелки SiC 922 ° C.

Инфракрасное изображение горелки SiC при рабочей температуре.

Энергетический цикл SELF: солнечное излучение преобразуется в электрическую энергию и накапливается в батареях, излишки энергии используются для производства водорода, хранящегося в гидридах металлов.

Установка каталитической диффузионной водородной горелки, подача H 2 снизу, подача воздуха сверху.

Разработка каталитической водородной горелки

Разработана новая самовоспламеняющаяся каталитическая горелка с диффузией водорода на основе сетчатой ​​пористой керамики SiC [2], покрытой платиной в качестве высокоактивного катализатора [3].По сравнению с преобразованием водорода в электричество с помощью топливного элемента и использования электрической плиты для приготовления пищи прямое преобразование водорода в тепло демонстрирует гораздо более высокую эффективность преобразования при одновременном снижении проблем безопасности за счет простоты системы [1].

Высокая степень пассивной безопасности достигается за счет раздельной подачи водорода снизу и воздуха сверху пористой каталитически активной керамики SiC (рис. 3). Затем газы смешиваются непосредственно на покрытой Pt высокопористой поверхности карбида кремния, где водород немедленно окисляется окислительно-восстановительной реакцией водорода с кислородом воздуха, активируемой катализатором на основе Pt [4] в соответствии со стехиометрической реакцией:

2h3 + O2 Æ 2h3O

Эта экзотермическая реакция выделяет достаточно тепла для приготовления пищи или нагрева, выделяя только водяной пар в качестве побочного продукта.Из-за отсутствия углерода и относительно низкой температуры горения <1200 ° C вредные газы не образуются.

Поскольку мы ввели подход к каталитическому сгоранию, искра зажигания не требуется, и не возникает открытого пламени, как это обычно бывает в обычных газовых плитах [3, 4]. Регулировка тепловой мощности достигается простым регулированием подачи h3 и воздуха.

Первоначальная конструкция водородной горелки состоит из пористого диффузора водорода из SiC с открытыми ячейками из пеноматериала 100 ppi (пор на дюйм), покрытого пористой пеной SiC плотностью 80 ppi с пористостью ок.87% (Lanik Foam Ceramics, CZ) (рис. 3, 4). Верхний поролон покрыт платиной в качестве катализатора. Платиновая загрузка составляет ок. 200 мг на пене SiC диаметром 150 мм, толщиной 10 мм и средней массой 75 г, что соответствует 0,26 мас.% Платиновой нагрузки.

Водород подается снизу через предварительный газовый диффузор на основе латуни в камеру расширения и проникает через основной пористый диффузор к пористой SiC-керамике с каталитическим покрытием. Там h3 реагирует в тройных точках h3-O2-Pt внутри пористой структуры SiC в соответствии с приведенным выше уравнением.

Зависимость проскока водорода от расхода водорода при различных значениях.

Температура SiC-керамики (на пластине) и стеклокерамики (на керамике) в зависимости от потока водорода и значений.

Каталитическое сжигание водорода на пористой SiC-керамике

Новая каталитическая диффузионная горелка для водорода на основе высокопористой керамики из карбида кремния (SiC) и платины (Pt) в качестве катализатора была разработана для таких применений, как кухонные плиты или обогрев помещений.За счет предотвращения смешивания газообразного водорода и кислорода до зоны каталитической реакции обеспечивается высокий стандарт пассивной безопасности.

Благодаря свойству самовоспламенения водорода и кислорода при контакте с платиной искра зажигания не требуется. В зоне горения используются высокопористые пены SiC из-за их высокой температурной стабильности и устойчивости к тепловому удару. Платина применяется в качестве катализатора на поверхности SiC, поскольку она обладает высокой каталитической активностью по отношению к водороду и кислороду даже при низких температурах.

Чтобы предотвратить любое предварительное смешивание топлива и окислителя перед каталитической зоной и, таким образом, обеспечить очень высокий стандарт безопасности, водород подается снизу пористой пены SiC, покрытой платиной, и воздух, когда окислитель подается вверх. Таким образом, процесс окисления происходит только внутри пористой керамической структуры, покрытой Pt, и открытого пламени не возникает. Тепловую мощность можно легко регулировать, регулируя расход водорода и воздуха, и, таким образом, можно достичь температуры до 1000 ° C.

При сгорании водорода оксиды углерода не образуются, а при температуре ниже 1200 ° C оксид азота не образуется, единственным продуктом реакции является водяной пар. Таким образом, новая разработанная система горелки может безопасно использоваться в помещении без какой-либо системы вентиляции. В применяемой конструкции кухонной плиты технология газа под стеклом была внедрена за счет использования обычного стеклокерамического покрытия для удобного и удобного прибора

Для приготовления пищи самовоспламеняющаяся каталитическая диффузионная водородная горелка на основе высокопористой керамики SiC с каталитической платиной покрытие, было разработано для SELF.SELF — это мобильная автостоянка для проживания и работы, выступающая в качестве исследовательской и демонстрационной платформы для новых строительных и энергетических технологических систем [1].

Аппарат обеспечивает пользователей всеми стандартными бытовыми удобствами, на борту возобновляемая электроэнергия генерируется

эл. Ключевыми проблемами, стоящими перед нами, являются бесперебойное снабжение электроэнергией и водой. Колебания в подаче электроэнергии и воды должны поддерживаться бортовыми хранилищами, в то время как сезонные колебания требуют больших емкостей для хранения.

Фотоэлектрическая электростанция является источником электричества, литий-ионные батареи — основным химическим аккумулятором электроэнергии. В дополнение к аккумуляторному буферу реализован накопитель на основе гидрида металла AB5 для поддержки хранения излишков электроэнергии в виде водорода для буферизации сезонных колебаний энергии. Электролизер с протонообменной мембраной (PEM) используется для преобразования электрической энергии в водород. Хранение энергии в виде водорода позволяет получить более высокую объемную и гравиметрическую плотность энергии по сравнению с аккумулятором.(Рис. 1) [1].

Самовоспламеняющаяся горелка с каталитической диффузией водорода имеет очень высокие меры пассивной безопасности, основанные на строгом разделении водорода и воздуха, поскольку газы смешиваются только на пористой поверхности карбида кремния с каталитическим покрытием (рис. 3).

Опасные газы, такие как окись углерода, двуокись углерода, окись азота и двуокись азота, не представляют опасности. Для максимального удобства приготовления была введена технология «газ под стеклом» с использованием стеклокерамической крышки.

Рис.4: Диффузионная каталитическая водородная горелка из пористого SiC, покрытого платиной.

2. Эксперименты и результаты

Описанная выше конструкция предотвращает предварительное смешивание газообразного водорода и кислорода до зоны реакции и, таким образом, обеспечивает очень безопасный процесс окисления. При воздействии только конвекционной подачи воздуха [4] коэффициент удельной мощности реакционной зоны ограничен [5].

Для улучшения процесса окисления, который, в свою очередь, увеличивает удельную мощность, необходимую для плиты, была разработана усовершенствованная концепция с принудительной подачей воздуха (рис.5 и 6). В этой конструкции воздух нагнетается к верхней части керамической поверхности горелки через стальные трубки с соплами диаметром 0,5 мм. Воздух нагнетается в направлении, противоположном конвекции, улучшая проникновение воздуха в пористую керамику с каталитическим покрытием [6].

Таким образом, можно использовать более высокие потоки воздуха и водорода, достигая более высоких общих удельных мощностей по площади.

(таблица 1).

Рис. 6: Принцип работы каталитической водородной горелки с подачей водорода снизу и

принудительная подача воздуха сверху.

Этот подход позволяет контролировать воздушный поток, и удельное соотношение воздуха к водороду может составлять

Применено

. В то время как стехиометрическое значение 1O2: 2h3 (= 1) является минимальным отношением кислорода к

водорода, необходимого для полной реакции окисления, на практике составляет от 2 до 3.

В таблице 1 удельные удельные удельные мощности мощности по отношению к потоку водорода и воздуха для = 3 равны

Показан

.

Таблица 1: Значения нагрева, удельная мощность площади в зависимости от расхода водорода и воздуха

Расход

для = 3, диаметр пластины горелки SiC = 150 мм.

Для проверки безопасной работы важной проблемой является проскок водорода во время работы. Это

относится к количеству водорода, который проходит через каталитическую пористую горелку, но не

окисленный. Проскальзывание водорода происходит в основном из-за плохого распределения кислорода на каталитическом катализаторе

.

плита горелки или локально недостаточное соотношение водорода и воздуха.

Низкое скольжение водорода улучшает

аспектов безопасности и является важным вопросом, касающимся общей эффективности [6].

Для количественной оценки потерь водорода, масс-спектрометрия в режиме онлайн (H-sense, V&F

Analysetechnik) использовался для анализа выхлопных газов. Благодаря этому аналитическому методу

Измерено

отношения массы к заряду заряженных частиц.

Количественная оценка выполняется по частям

на миллион (ppm) водорода в отработанном воздухе. Тестирование проводилось на различение

Оптимальное соотношение воздуха и водорода в отношении проскока водорода и температуры в горелке SiC как

, а также температура стеклокерамической поверхности.Расход водорода от 2 Нл / мин до 8 Нл / мин составлял

протестирован со значениями от 1,5 до 3, как показано на рисунках 7 и 8. При описанной настройке

Наилучшие результаты в отношении скольжения h3, а также температуры поверхности достигаются при ≥ 2.

На рис. 9 показан эффект самовоспламенения непрореагировавшего водорода.

Испытания проведены

на выходе с расходом водорода 8 нл / мин и = 3, что соответствует фактическому расходу воздуха

60 Нл / мин.Сразу после начала реакции начальный проскок водорода был определен как

18 000 частей на миллион (1,8 об.%), Что все еще значительно ниже нижнего предела воспламенения 4

об.% Водорода в воздухе.

Когда температура пены SiC с каталитическим покрытием достигает 585 ° C, происходит самовоспламенение

находится внутри пористой структуры SiC. Окисление водорода теперь происходит каталитическим методом

горение на пористой SiC-керамике с платиновым покрытием и небольшой фракции термическим

горение.Это приводит к полному окислению водорода и, таким образом, снижает

проскок водорода в выхлопных газах до значений ниже 50 ppm. В точке самовоспламенения подъем

температуры на поверхности SiC (рис. 9). Поверхность плиты горелки

составляет примерно 850 ° C, в то время как стеклокерамическая поверхность достигает

максимальная температура 600 ° C

Испытания на эффективность проводились в соответствии с DIN EN 30-2-1 [7].Этот стандарт касается

печи для домашнего приготовления на газообразном топливе. Процедура тестирования состоит из нагрева

3,7 кг воды в емкости с внутренним диаметром 220 мм от 20 ± 1 ° C до 90 ± 1 ° C. Модель

Минимальная эффективность приготовления пищи по стандарту DIN

составляет 52% для газовых плит. Для улучшения

Реализован общий КПД водородной печи с теплообменником. Входящий

воздух предварительно нагревается через теплообменник отработанным воздухом.Испытания проводились с

теплообменник и стеклокерамическая крышка (полная установка) а также без нагрева

теплообменник и / или керамическая крышка класса для сравнения соответствующих КПД.

Испытания эффективности проводились при расходах водорода 6 Нл / мин, 7 Нл / мин (= 2) и 8 Нл / мин.

(= 2,4) (таблица 2). Исходя из более низкой теплотворной способности, КПД составил 59%

без теплообменника, 66% для полной установки (с теплообменником и стеклом

керамика) и 70% с теплообменником, но без стеклокерамической пластины, измеряется непосредственно

над керамикой SiC.

Рис.9: Температура с течением времени, утечка h3 и точка самовоспламенения для расхода h3 8

Нл / мин и = 3

3. Выводы

Цель этого исследования по разработке и оптимизации каталитической горелки, работающей на водороде, может быть достигнута. Новая каталитическая диффузионная горелка для водорода на основе высокопористой керамики из карбида кремния (SiC) и платины (Pt) в качестве катализатора была разработана для таких применений, как кухонные плиты или обогрев помещений.

Благодаря эффекту самовоспламенения и очень низкому скольжению водорода достигается высокий стандарт безопасности.Поскольку в горении не участвует углерод, а температура ниже 1200 ° C, вредные газы не подвергаются воздействию.

Может быть достигнут КПД более 66%, что значительно выше, чем стандарты для обычных газовых плит. Результаты испытаний, проведенных в ходе этого исследования, доказали возможность использования h3 для приготовления пищи и согласования безопасности, общей эффективности, производительности и удобства коммерчески доступных газовых или электрических плит.

Благодарность

Мы благодарим команду SELF M.Циммерманн, Б. Олссон, С. Мачи, Bundesamt

для энергетики, Берн, проект №. 154485/103401 за финансовую поддержку проекта

GWM (Австрия), V-Zug, Switzerland и Infragas для поддержки материалов.

Список литературы

[1] M. Bielmann, U.F. Фогт, М. Циммерманн, А. Цуеттель; Сезонный накопитель энергии

Система

на водороде для самодостаточной жилой единицы (SELF), Journal of Power

Источники (опубликовано в электронном виде 12-2010)

[2] U.Ф. Фогт, М. Горбар, П. Димопулос-Эггеншвилер; А. Броенструп, Г. Вагнер, стр.

Colombo, Улучшение свойств керамической пены с помощью процесса вакуумной инфильтрации,

Журнал Европейского керамического общества 30 (2010), стр. 3005-3011

[3] Б. Дам; Experimente und Modellbildung zur diffusive katalytischen Verbrennung

von Wasserstoff, Fortschrittsberichte VDI, Reihe 6: Energietechnik, Nr. 360, 1977

[2] Стэнли И.Сэндлер; Химическая, биохимическая и инженерная термодинамика, 4-я

Издание

(2006 г.), Джон Уайли и сын, ISBN 978-0-471-66174-0

[3] Hanson F.V., Boudart M; Реакция между h3 и O2 над нанесенной платиной

Катализаторы

, Journal of Catalysis 53 (1978), P 56-67

[4] Мерсея Дж., Греку Э., Фодор Т.; Обогрев помещения с помощью водородного катализатора

Обогреватель

, внутр. Журнал Hydrogen Energy 6 (1981) 4, стр. 389-395

[5] Винтер К.J, Nitsch J .; Wasserstoff как Energieträger: Technik — Systeme — Wirtschaft.

(1989), Springer Verlag Berlin; Гейдельберг; Нью-Йорк, ISBN 978-3-540-73527-4

[6] Сионг Виктор; Диссертация Бэтчелора «Беспламенное каталитическое горение водорода», 2010 г.

[7] DIN EN 30-2-1; Haushaltkochgeräte für Gasförmige Brennstoffe, Teil 2.1: Rationelle

Energienutzung, ICS 97.040.20, август 2005 г.

Однако, если предполагается, что CHC используется для нагрева, карбид кремния следует рассматривать в качестве опоры для выбора из-за его высокой механической прочности, химической инертности и высокой теплопроводности для предотвращения образования горячих точек [20].Ранее сообщалось о SiC в качестве носителя для других каталитических реакций, таких как горение метана (или смесей метана / H 2) и реакция Фишера-Тропша [20] [21] [22] [23] [24] [25], но только недавно для реакции CHC [26,27]. В этих предыдущих работах [26,27], выполненных лабораторией EMPA, коммерческое покрытие Pt Washcoat (поставляемое INFRAGAS и обычно используемое для сжигания метана) наносилось на связанные глиной SiC пены и использовалось в монолитной форме в качестве катализатора CHC для проектирование и изготовление плиты на основе H2….

… SiC упоминался ранее в качестве носителя для других каталитических реакций, таких как горение метана (или смесей метана / H 2) и реакция Фишера-Тропша [20] [21] [22] [23] [24] [25] ], но только недавно для реакции CHC [26,27]. В этих предыдущих работах [26,27], выполненных лабораторией EMPA, коммерческое покрытие Pt Washcoat (поставляемое INFRAGAS и обычно используемое для сжигания метана) наносилось на связанные глиной SiC пены и использовалось в монолитной форме в качестве катализатора CHC для проектирование и изготовление плиты на основе H2.Эта водородная горелка работает с соотношением воздушно-топливного эквивалента (λ) в диапазоне 1,5-3,0 ..

Благодаря раздельной системе подачи Н 2 и воздуха, а также возможности точного регулирования расхода Н 2 и воздуха, можно очень точно регулировать температуру горелки, как сообщают также Харута и Сано [14]. Путем регулирования расхода H 2 и воздуха, а также отношения H 2 к воздуху достигается беспламенный процесс каталитического горения при температурах значительно ниже температуры открытого пламени [48].В соответствии со стандартной процедурой испытаний, приведенной в DIN EN 30-2-1: 2005-08 [49], может быть достигнута очень высокая эффективность приготовления, до 80% [45]. …

компаний природного газа имеют собственные планы перехода на низкоуглеродистые технологии: NPR

Пламя природного газа с низким содержанием углерода горит на плите на испытательном стенде NW Natural.

Кассандра Профита / Общественное вещание Орегона

скрыть подпись

переключить подпись

Кассандра Профита / Общественное вещание Орегона

Пламя природного газа с низким содержанием углерода горит на плите на испытательном стенде NW Natural.

Кассандра Профита / Общественное вещание Орегона

Даррен Арнольд зажигает горелки на газовой плите на испытательном стенде недалеко от Портленда, штат Орегон. Он использует новую газовую смесь с низким содержанием углерода для газовой компании NW Natural, обслуживающей 770 000 клиентов по всему региону.

«Для конфорки варочной панели нам нужно красивое голубое пламя, красивые маленькие выступы на кончиках пламени», — говорит он. «Так что все выглядит действительно хорошо.Мы также проверим печь ».

Хотя она сжигает другую топливную смесь, она по-прежнему работает как обычная газовая плита. Это ключевая часть плана его компании по снижению выбросов углекислого газа с конечной целью стать углеродом. к 2050 году. осознавая, что им нужен план выживания на будущее.

Десятки городов переместились, чтобы ограничить или запретить использование природного газа в новых зданиях и вместо этого используют возобновляемую электроэнергию для отопления и приготовления пищи. Но газовые компании, которые в ответ развернули дорогостоящие пиар-кампании, говорят, что это не единственный способ обезуглероживания.

Ким Хейтинг, старший вице-президент по эксплуатации NW Natural, говорит, что трубопроводы ее компании — огромная сеть из них — не должны доставлять ископаемое топливо.

«Давайте использовать их по-другому», — говорит она.«Давайте подумаем о газовой сети, как мы думаем об электросети, и просто изменим то, что проходит по этим трубам».

Хайтинг говорит, что NW Natural могла бы продолжить заправку домашних печей, бытовых приборов и промышленных предприятий углеродно-нейтральной смесью возобновляемого газа, которая будет поступать из различных источников.

Во-первых, они улавливают метан или биогаз, выделяемый гниющими продуктами питания, коровьим навозом, сточными водами и очистными сооружениями.Они очистили его и поместили полученный биометан или возобновляемый природный газ в трубопроводы компании.

Хайтинг говорит, что сжигание метана — это способ сократить выбросы парниковых газов, которые в настоящее время способствуют изменению климата. Например, метан, выделяемый молочными фермами, имеет гораздо больший потенциал глобального потепления, чем углекислый газ, выделяемый при сжигании этого метана.

«Эти газы теперь могут улавливаться, очищаться и использоваться взаимозаменяемо с обычным природным газом, — говорит Хейтинг, — позволяя им течь по трубопроводной системе и обеспечивая климатические преимущества, очень похожие на ветровые и солнечные.«

Поставка метана в отходы ограничена. Даже исследования в газовой отрасли показали, что поставок возобновляемого природного газа недостаточно, чтобы заменить весь природный газ, который мы используем сейчас. Поэтому компания затем смешала бы этот низкоуглеродистый газ. газ с водородом, при сжигании которого не происходит выбросов углерода.

Думайте о системе распределения и хранения природного газа как о массивной батарее для энергии ветра и солнца.

Ким Хейтинг, NW Natural коммунальное предприятие

Хейтинг говорит, что ее компания может даже производить собственный газообразный водород.NW Natural ведет переговоры с электроэнергетической компанией в Орегоне о строительстве завода, который будет использовать возобновляемую электроэнергию для производства газообразного водорода путем отделения водорода от кислорода в воде.

«Думайте о системе распределения и хранения природного газа как о массивной батарее для энергии ветра и солнца», — говорит Хейтинг. «Это те инструменты, которые нам понадобятся, если мы действительно собираемся добиться глубокой декарбонизации экономики в целом».

Однако существует множество источников газообразного водорода, и некоторые методы его производства используют природный газ и генерируют выбросы углерода, которые улавливаются для создания так называемого «голубого» водорода.

Хейтинг говорит, что ее компания, вероятно, будет использовать комбинацию водорода из различных источников, включая низкоуглеродистый «синий» водород и безуглеродный «зеленый» водород, который производится с использованием возобновляемой электроэнергии из ветра, солнца и гидроэнергии. И она надеется, что администрация Байдена введет новые стимулы, чтобы помочь покрыть расходы.

«Этого не произойдет без политической поддержки», — говорит она.«Нам нужны налоговые льготы на производство возобновляемого природного газа и водорода, точно так же, как мы сделали это для ветра и солнца».

Другие газовые компании разрабатывают аналогичные планы по обезуглероживанию с использованием возобновляемых источников газа, и другие страны тоже.

«Остальной мир уже в этом разбирается», — говорит Эван Рэмси, специалист по системам возобновляемой энергии из некоммерческой организации Bonneville Environmental Foundation. «В США мы немного отстаем».

Ramsey помог коммунальным предприятиям и крупным компаниям, таким как Intel и Walmart, перейти на более чистую энергию, и он говорит, что производство водорода было бы отличным способом использования большого количества избыточной энергии ветра, солнца и гидроэнергии, которую трудно сохранить в качестве электричества.

Это одна из целей европейского плана по инвестированию миллиардов в производство возобновляемого водорода в рамках своего пути к нулевым выбросам углерода.

Даррен Арнольд из NW Natural тестирует газовую плиту, чтобы увидеть, насколько хорошо она работает при сжигании газовой смеси с низким содержанием углерода.

Кассандра Профита / Общественное вещание Орегона

скрыть подпись

переключить подпись

Кассандра Профита / Общественное вещание Орегона

Даррен Арнольд из NW Natural тестирует газовую плиту, чтобы увидеть, насколько хорошо она работает при сжигании газовой смеси с низким содержанием углерода.

Кассандра Профита / Общественное вещание Орегона

Рэмси говорит, что водород может быть жизнеспособным вариантом для обезуглероживания морского и авиационного топлива, а также для энергоемких отраслей, таких как производство стали. Между тем страны по всему миру уже запустили пилотные проекты по тестированию водородных смесей в газовых трубах, обслуживающих дома и предприятия, — точно так же, как и стремится NW Natural.

«Водород очень хорошо подходит для одновременного решения множества проблем и действительно является объединителем между возобновляемой энергией и энергетическими потребностями нашего общества», — говорит Рэмси.«Это большие возможности для нефтегазовых компаний, а также для электроэнергетических компаний и разработчиков возобновляемых источников энергии».

Но Сасан Саадат, аналитик и аналитик экологической группы Earthjustice, говорит, что возобновляемый газ из отработанного метана и водорода просто не может заменить весь природный газ, который мы используем сегодня.

Его группа проанализировала данные газовой промышленности и обнаружила, что потенциал отработанного метана достаточно, чтобы покрыть 13% текущего использования природного газа в США.

«У вас даже недостаточно этого газа, чтобы снизить общий спрос на газ. ,» он говорит.«Так что это своего рода тупиковое решение».

Саадат утверждает, что большая часть метана, используемого для производства возобновляемого природного газа, не является «возобновляемой» в том же смысле, что и энергия ветра и солнца.

«Во многом это происходит из-за плохого управления ресурсами и плохого управления отходами», — говорит он. «Вы знаете, солнце должно светить, а ветер должен дуть, но нам не нужно выращивать животных на промышленных фермах, которые создают лагуны навоза, которые производят такое количество метана».

По его мнению, это означает, что количество возобновляемого природного газа, которое действительно является экологически безопасным, даже меньше, чем оценивается в отрасли.