НЕБО НАД КЫЗЫЛОМ СТАНЕТ ЧИЩЕ

Проблема сажи в городе Кызыле и, как следствие, проблемы со здоровьем горожан поставили перед учеными научную проблему.

Возможным вариантом решения этих проблем явилась идея, которая была сформулирована в научную гипотезу ещё в 2006 году. Необходимо было её подтвердить или опровергнуть. На следующий год, учёные получили грант Министерства экономики Республики Тыва и начали разработку опытной экспериментальной конструкции.

  Проведенные первые серии экспериментальных испытаний и исследований подтвердили правильность гипотезы. В обычной кирпичной печи со стальным устройством внутри топки при горении углей происходило отделение несгоревших газов (сажи) от сгоревших (топочных) газов. Сажа направлялась по отдельному пути от топочных газов и возвращалась обратно в топку, а топочные газы выходили из вытяжной трубы. Конструкция была экспериментальной, и элементы были не долговечными, но происходило полное сгорание угля в топке.

  Работа над созданием водогрейного котла с полным сгоранием углей не увенчалась успехом. Она не удовлетворяла учёных по долговечности и по полноте сгорания углей. Даже когда всё в принципе работало: в топке несгоревшие газы отделялись от топочных газов, направлялись по отдельному пути, возвращались обратно в топку и сжигались в ней, а из вытяжной трубы частично выходили несгоревшие газы. Причиной их неполного сгорания являлась низкая температура в топке. На выходе из топки температура топочных газов оказывалась ниже температуры возгорания несгоревших газов, поэтому из вытяжной трубы частично выходила сажа.

  Поднять температуру в топке оказалось трудной задачей, так как теплопроводность стального корпуса водогрейного котла, по сравнению с теплопроводностью кирпича, очень высокая, а теплоемкость воды, по сравнению с теплоемкостью кирпича, очень большая. Тем более, когда вода циркулирует по системе отопления. Поднять температуру топочных газов выходящих из топки, выше температуры возгорания несгоревших газов, оказалось невозможным.

  За прошедшее время в разных местах были созданы и проведены испытания шести разных моделей водогрейных котлов. Были поданы три заявки в Федеральный институт промышленной собственности на патентование изобретения.

  На создание водогрейных котлов, их испытания и исследования были использованы финансовые средства гранта Министерства экономики Республики Тыва и инвесторов (организаций, учреждений и частных лиц), а также отпускное время и средства автора.

  После выявления всех ошибок при создании водогрейных котлов, была разработана топочная камера, обеспечивающая полное сгорание углей в топке. В 2016 году была подана Евразийская заявка «Топочная камера для сжигания углей, направляющая несгоревшие газы по отдельному пути обратно в топку» на выдачу патента на изобретение. Его получили в начале 2020 года. За Евразийский патент было уплачено 16817 рублей пошлины. Надо еще оплатить 75000 рублей за поддержание патента в силе всем государствам-участникам.

  Топочная камера состоит из каркаса прямоугольных труб с жидкостным охлаждением, проемы между которыми закрыты кирпичами, по бокам (стены топки) и сверху. Внутри топочной камеры ниже перекрытия установлена труба с кирпичной обмуровкой, поддерживаемая над топкой трубками, подключенными к системе охлаждения. Пространство, образованное между перекрытием и трубой с кирпичной обмуровкой, отделено от топки и соединено трубами с зольником.

  Техническая сущность изобретения заключается в том, что уголь загружают сверху топочной камеры до заполнения трубы с кирпичной обмуровкой. Когда уголь горит в топке, происходит отделение сажи от топочных газов. Сажа направляется по отдельному пути от топочных газов, поднимается вверх по трубе с кирпичной обмуровкой, а топочные газы выходят через вытяжную трубу. Сажа из пространства перемещается вниз в зольник и через колосники возвращается обратно в топку, где сгорает в коксе и полукоксе и вместе с топочными газами выходит из вытяжной трубы.

  Преимущества – топочная камера позволяет уменьшить расход угля в два раза по сравнению с обычными печами и водогрейными котлами. Одна заправка углем – несколько ведер, может гореть долгое время.

  Остается создать прототипы топочных камер, провести испытания и исследования, а также приёмку работ государственным учреждением, ответственным за экологическое состояние атмосферного воздуха. Затем необходимо осуществить трансферт (передачу) технологий и коммерциализацию проекта. Для производства топочных камер необходимо открыть предприятия в Кызыле и районах.

  Использование топочных камер населением выгодно с финансовой стороны. Во-первых – это экономия семейного бюджета на приобретении угля. Во-вторых, не надо вставать по ночам и топить печку, что создает комфортные условия для проживания в домах и коттеджах. В-третьих, улучшится экология, небо над Кызылом станет чистым, а, значит, улучшится качество жизни и здоровье граждан. При эксплуатации в домах обычных печей, при загрузке угля, дым частично попадает в помещение и негативно влияет на дыхательные органы человека. С новыми топочными камерами это будет исключено.

Сергей ДАМДЫН,

доцент инженерно-технического факультета

Тувинского государственного университета,

кандидат технических наук

Фото Виталия ШАЙФУЛИНА