Из триплетного состояния в синглетное

Алексей Богатырев (Новокузнецк) рассказал о своем изобретении - технологии сжигания углеводородов в потоке ионизированного воздуха.

Ему слово:

"Изобретение относится к способам получения энергии из углеводородов и может быть использован в энергетической промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве.
Известен способ создания тяги гиперзвукового летательного аппарата в крейсерском атмосферном режиме полета, который заключается в том, что смешении части углеводородного топлива (УВТ) с водой, нагреве полученной смеси до t-300-400°С и разложении ее на катализаторе с образованием метаносодержащих продуктов, которые затем нагревают до t > 400°С и разлагают на катализаторе с образованием водородсодержащей смеси, в которую перед сжиганием в камере сгорания добавляют оставшееся УВТ, при этом воздушный поток перед сжиганием в камере сгорания ионизируют и воздействуют на него магнитным полем

Недостатком способа создания тяги гиперзвукового летательного аппарата в крейсерском атмосферном режиме полета является сложность реализации.
Известен способ сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания и система зажигания для его осуществления, которые заключается в том, что ионизацию и воспламенение топливовоздушной смеси производят свечой зажигания, при этом ионизацию осуществляют на уровне ион-радикалов, а энергию, выделяемую в процессе рекомбинации, используют для совершения полезной работы двигателем.

Для образования ион-радикалов используют энергию конденсированной электрической искры, которая составляет не менее 10 мДж и не более 3% от энергии, выделяемой двигателем.

Система зажигания содержит генератор 1 переменного тока низкого напряжения, соединенный через выпрямитель 2 с аккумуляторной батареей 3, к которой подключен электронный преобразователь 4, соединенный с третьим накопительным конденсатором 12, блок 19 бесконтактного управления и блок 16 управления свечами. Система дополнительно снабжена генератором 5 переменного тока. В одну из шин генератора 5 включен конденсатор 6, соединенный с колебательным контуром 8, который содержит накопительный конденсатор 10, катушку 9 индуктивности и электронный ключ 11, трансформатор 13 зажигания. Высокая энергия искры обеспечивает более полное выгорание топлива, обеспечивая высокий КПД и снижение выбросов в окружающую среду.

Недостатком способа сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания и система зажигания для его осуществления является сложность реализации и ограниченность условий применения.

Известен способ получения энергии из минеральных веществ природного происхождения, которые заключается в том, что в смеси органическое топливо - минеральное вещество минеральное вещество дисперсностью менее 50 мкм вводится в смесь равномерно по объему топлива в количестве, позволяющем обеспечить ионизацию минерального вещества и процесс горения органического топлива, при этом оптимальные концентрации минеральных веществ составляют 0,09-0,03% по массе органического топлива. Ионизация минерального вещества производится тепловым потоком от сгорания органического топлива непосредственного без контакта с факелом органического топлива .
В качестве минеральных веществ используют вещества, у которых величина объемной удельной энергии атомизации не ниже 60 кДж/см3. Изобретение позволяет снизить расход топлив и затраты на их транспортировку.

Недостатком способа способ получения энергии из минеральных веществ природного происхождения является сложность реализации и ограниченность условий применения.

Известна электростанция, например, для бурых углей (способ и устройство), которые заключается в том, что в устройстве для сжигания малоценных углей, содержащем систему обеспечения пылевидным топливом, топку, теплообменники, топка выполнена с внутренним охлаждаемым и размещенным внутри эмитирующей спирали обтекателем, направляющим топочные газы в зоны высокой ионизации с целью использования получаемой плазмы в МГД генераторе; причем устройство выполнено с возможностью подачи перегретого пара из обтекателя в паровые турбины и использования их для выработки электроэнергии; помимо этого теплообменники, принимающие раскаленные топочные газы, выполнены с возможностью осуществления функции циклонов, при этом корпус теплообменников изолирован от выходной трубы, что позволяет использовать высокие электрические потенциалы, создаваемые на разных частях аппаратуры. Изобретение позволяет получить электроэнергию и тепловою энергии при почти абсолютном выгорании углерода в топливной смеси.
Недостатком способа способ получения энергии из минеральных веществ природного происхождения является сложность реализации.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип является способ сжигания углеводородного топлива и устройство для его реализации [5], который включает предварительную обработку топлива.

Изобретение применимо для сжигания топлива как в периодическом режиме, характерном для поршневых двигателей внутреннего сгорания, так и для осуществления непрерывных режимов сжигания топлива , например, в реактивных, турбореактивных, газотурбинных двигателях и энергетических установках. Способ реализует стимулированное разрушение молекул метастабильных промежуточных продуктов неполного окисления углеводородов, накопленных в газовом объеме топливно-воздушной смеси, путем энергетического воздействия, приводящего к взрывному объемному самовоспламенению горючей смеси.

Особенность способа заключается в том, что топливно-воздушную смесь обогащают свободными электронами, а энергетическое воздействие на молекулы смеси для возбуждения колебательных степеней свободы молекул осуществляют посредством их неупругих соударений со свободными электронами, ускоренными электрическим полем, напряженность Е которого меньше напряженности перехода к самостоятельному газовому разряду. Обогащение топливно-воздушной смеси свободными электронами осуществляют путем ее ионизации или путем инжекции электронов.

Устройство для реализации способа содержит камеру сгорания с источником энергетического воздействия. Источник энергетического воздействия состоит из устройства обогащения топливно-воздушной смеси свободными электронами и источника ускоряющего электрического поля, включающего систему электродов с управляемыми коммутаторами, подключенными к источникам высоковольтного напряжения.

Изобретение позволяет осуществить в нужный момент времени практически мгновенное развитие объемного радикально-цепного взрыва в топливно-воздушной смеси за счет одновременного разрушения большинства накопленных метастабильных молекул промежуточных продуктов. Разрушение молекул промежуточных продуктов порождает большое число активных радикалов и частиц, разветвляющих и создающих новые цепи реакции окисления углеводородного топлива, что и приводит к развитию радикально-цепного взрыва.

Недостатком способа сжигания углеводородного топлива и устройство для его реализации является сложность реализации.

Задачей изобретения является повышение эффективности сжигания топлива и уменьшение экологического ущерба.

Решение поставленной задачи достигается тем, что сжигание углеводородного топлива (жидкого – мазута, отработанного масла, и твердого – отходы углеобогащения, низкосортные угли, торф и др. классом 0-1,5мм, влажностью и зольностью до 50%) протекает в камере сгорания с принудительным дутьем воздушной смеси в зону горения проточным вентилятором, при этом перед подачей воздуха в камеру сгорания его ионизируют высокочастотным электромагнитным полем напряженностью 3-15кВ в зависимости от параметров сжигаемого топлива, переводя кислород воздушной смеси из пассивного (триплетного) состояния в активное (синглентное).

Сущность способа сжигания углеводородного топлива поясняется чертежом.

На фиг. 1 представлен общий вид способа сжигания углеводородного топлива.
На чертежах приняты следующие условные обозначения: 1 – камера сгорания, 2 – углеводородное топливо, 3 - зона горения, 4 - вентилятор, 5 - ионизатор.
Углеводородное топливо 2 помещают в камеру сгорания 1 и поджигают.

В процессе окисления топлива (жидкого – мазута, отработанного масла, и твердого – отходы углеобогащения, низкосортные угли, торф и др. классом 0-1,5мм, влажностью и зольностью до 50%) образуется зона горения 3, в которую с помощью вентилятора 4 подается воздушная смесь, которая предварительно обогащается активным (триплетным) кислородом за счет прохождения через ионизатор 5 с высокочастотным электромагнитным полем напряженностью 3-15 кВ в зависимости от параметров сжигаемого топлива.

Техническим результатом является повышение эффективности сжигания углеводородного топлива с выделением большего количества тепла и уменьшение выбросов продуктов неполного окисления в атмосферу".