МЕТАЛЛОТЕРМИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЬ
Журнал: ВЕСТНИК АСТРАХАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ: МОРСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
Том 2013 № 1
, 2013
Рубрики: КРАТКИЕ НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ
Авторы:
1.
Институт физики им. Х. И. Амирханова Дагестанского научного центра Российской академии наук, Махачкала
2.
Институт физики им. Х. И. Амирханова Дагестанского научного центра Российской академии наук, Махачкала
3.
Дагестанский государственный аграрный университет им. М. М. Джамбулатова
Тип:
Статья
Страницы:
с 162
по 164
Статус:
Опубликован
Получено:
20.04.2013
Одобрено:
20.04.2013
Опубликовано:
25.04.2013
Классификаторы:
УДК 785.5:620.9
ББК 34.316:31.15
ББК 34.316:31.15
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
металлотермия, топливо, сгорание, калорийность, реакция, экологическая безопасность, брикеты, пакеты
Аннотация (русский):
Анализ использования различных видов энергоносителей для бытовых нужд и технических целей позволяет утверждать, что в этих областях наиболее ценным и дешевым является металлотермическое топливо, разработанное и запатентованное авторами. Это топливо обладает высокой теплотворностью, превышающей в 15–20 раз теплотворность угля, газа, нефти, кроме того, оно экологически безопасно, т. к. горит без потребления атмосферного кислорода и без отравляющих атмосферу газовыбросов. Приведены технико-экономические аспекты изготовления твердых брикетов (для бытовых нужд) и порошковых пакетов (для технических целей) из предлагаемого топлива.
Анализ использования различных видов энергоносителей для бытовых нужд и технических целей позволяет утверждать, что в этих областях наиболее ценным и дешевым является металлотермическое топливо, разработанное и запатентованное авторами. Это топливо обладает высокой теплотворностью, превышающей в 15–20 раз теплотворность угля, газа, нефти, кроме того, оно экологически безопасно, т. к. горит без потребления атмосферного кислорода и без отравляющих атмосферу газовыбросов. Приведены технико-экономические аспекты изготовления твердых брикетов (для бытовых нужд) и порошковых пакетов (для технических целей) из предлагаемого топлива.
Ключевые слова:
металлотермия, топливо, сгорание, калорийность, реакция, экологическая безопасность, брикеты, пакеты
металлотермия, топливо, сгорание, калорийность, реакция, экологическая безопасность, брикеты, пакеты
В современных условиях человечество очень нерасчетливо растрачивает унаследованные природные источники тепловой энергии: уголь, древесину, газ, нефть, запасы которых ограничены и не возобновляются (кроме древесины). С течением времени их потенциал резко снижается, что позволяет прогнозировать энергетический кризис и понижение температуры на нашей планете. В связи с этим делается упор на использование нетрадиционных источников энергии: ветровой, гидроэнергии, волновой и ядерной энергии. Но их нельзя отнести к стабильным и экологически безопасным. Из отмеченных источников самая мощная – энергия расщепленного атома, что делает ее более предпочтительной. Однако извлечение ядерной энергии связано с определенными экологическими и другими специфическими трудностями и требует больших капитальных вложений, что не каждому государству под силу. Невозможно также предсказать ее широкое использование в быту, космической технике, двигателях и др. Широко потребляемое человечеством углеводородное топливо также имеет свои недостатки, главный из которых, на наш взгляд, – экологическая опасность, связанная с потреблением атмосферного кислорода при горении и выбросами отравляющих газов. Кроме того, добыча, перевозка, хранение этих видов топлива требуют больших материальных затрат. При поисках путей устранения указанных недостатков и создания нового нетрадиционного, экологически безопасного, высококалорийного топлива нами была использована идея металлотермии, впервые изложенная в 1859 г. великим русским химиком Н. Н. Бекетовым [1]. Металлотермическая реакция – это восстановление окисла металла более активным элементом, которое сопровождается мощным тепловым эффектом. В общем виде ее можно представить как Me’O + Me”àMe”O + Me’ + Q Количество выделяющегося при этом тепла Q составляет (50...80).103 ккал/кг, т. е. в 10...15 раз превышает тепловой эффект от сгорания угля, газа, нефти [2]. Элемент Me” активнее, чем Me’, стоит левее в ряду активности металлов: Ca, Li, Mg, Zr, Al, Ti, Si, B, Cr, Nb, Mn, V, W, Mo, Fe [2] и является восстановителем окислов металлов (Me’). Нами были проведены исследования [3, 4] по разработке металлотермического топлива на базе окислов железа и хрома. По результатам исследований установлено: металлотермическая реакция протекает с большой скоростью и сопровождается значительным выделением тепла, температура на поду печи поднимается до 2 800 оС, что недопустимо для бытовых и технических печей. Брикет из металлотермической смеси массой 50 г сгорает за 5 секунд и по своей теплотворности заменяет 3 кг угля. Для оптимизации состава металлотермической смеси по времени горения и снижения температуры горения до допустимой (1 350...1 400 оС) нами были проведены экспериментальные исследования, позволившие разработать новые технологии получения металлотермического топлива с балластными (теплопоглощающими) добавками. В качестве такой добавки была использована окись алюминия (глинозем), которая не участвует в химической реакции, но ее тепло «глотает» с удовольствием. Результат подтвердил наши ожидания: при содержании балластной добавки в составе металлотермической смеси 25...30 % время горения 50 г брикета топлива на базе FeO увеличивалось до 50 секунд, а температура в месте горения падала до 1 400 оС. Это вполне приемлемые для практики условия. На соответствующие составы металлотермического топлива на основе окислов железа и хрома получены патенты РФ [5, 6]. По результатам экспериментальных исследований нами разработаны технологии изготовления твердых брикетов для бытовых целей массой 0,05…0,5 кг и порошковых пакетов для технических целей (ТЭЦ, крупные котельные, ЖЭК, суда, тепловозы) массой 0,5...5 кг и показано, что 1 кг этого топлива в 5 раз дешевле соответствующего по теплотворности углеводородного эквивалента. Издана монография [7], в которой отражены особенности технологической подготовки порошковых компонентов перед смешиванием, сущность технологий изготовления брикетов и порошковых пакетов. Мы неоднократно обращались в различные властные инстанции с просьбой субсидировать нас с целью налаживания производства металлотермического топлива, перспективного для всего человечества, на родине его создателей, однако ответной реакции пока не последовало.
1. Байков А. А. Восстановление и окисление материалов // Металлургия. – 1926. – № 3.
2. Плинер Ю. А., Сучильников С. И. Рубинштейн Е. А. Алюмотермическое производство ферросплавов и лигатур. – М.: Металлургия, 1963. – 175 с.
3. Абачараев М. М., Абачараев И. М. Металлотермия – эффективный источник возобновляемой энергии // Двигателестроение. – 1999. – № 3. – С. 39–40.
4. Абачараев И. М., Абачараев М. М. Новый путь решения теплоэнергетической проблемы: сб. тр., посвящ. 75-летию Астрахан. гос. техн. ун-та. – Астрахань: Изд-во АГТУ, 2005. – С. 72–74.
5. Пат. 2254359 Рос. Федерация, МПК7 C10L5/00. Состав металлотермического топлива / Абачараев И. М., Абачараев М. М.; заявл. 26.12.03; опубл. 06.05.
6. Пат. 2416627 Рос. Федерация, МПК C10L8/00. Металлотермическое топливо / Абачараев И. М., Абачараев М. М.; заявл. 01.12.2009; опубл. 20.04.2011.
7. Абачараев М. М., Абачараев И. М. Новые разработки по производству высококалорийного экологически безопасного металлотермического топлива многоцелевого назначения / Дагестан. науч. центр Рос. акад. наук. – Махачкала: Наука, 2011. – 30 с.
