Аномальное горение угля в присутствии извести.
Полуторавековой парадокс.
Митрофанов В.В. "От технологического брака до научного открытия". Отрывки.
В 1820 году в Петербуге вышла небольшая книжка с длинным названием
"Краткое описание изобретенного В.Конгревом нового способа уменьшения наполовину количества сгораемого угля при нагревании котлов и других заводских употреблений с истреблением при этом дыма". Написал эту книгу начальник военно-научного комитета Генерального штаба генерал-майор Гогель, который в своем изложении уделил особенное внимание необычному методу сжигания угля, предложенному Конгревом.
Английский изобретатель предлагал над слоем горящего угля установить решетку с нанесенным на нее слоем известняка (мела). Уголь сгорал в слое, после чего продукты сгорания проходили через известняк, разлагая его на известь и углекислый газ, потом через стенки котла передавали свое тепло воде и выбрасывались через трубу. Конгрев утверждал, что применение этого простого устройства даст отличный результат:
снизит расход угля на производство пара почти в три раза!
Посулы изобретателя не были приняты на веру. Его изобретение проверили в Англии при выдачи патента. Проверили их и в России при покупке лицензии военным ведомством. Проверку в 1818 году проводил лично генерал-майор Гогель, который в своей книге привел следующие результаты:
При испытании в котле 104 ведер воды без использования известняка было сожжено 126 английских фунтов угля; При испарении в котле 92,5 ведер воды с использованием известняка было сожжено 42 английских фунтов угля и превращено в известь 126 фунтов известняка; если нет надобности в получении извести, то порция известняка равная одной седьмой от расхода топлива может служить в течении месяца.
Судя по публикациям полуторавековой давности, сжигание угля с известняком в топках котлов применялось тогда достаточно широко, а его преимущества были подтверждены многократными экспериментами и считались общеизвестными (см. например: Ф.Чижов "Паровые машины - история, описания и приложения их..." Спб, 1833 с.100). Но по прошествии некоторого времени идея Конгрева была почему-то забыта, хотя казалось, бы в пользу ее практической ценности говорит 2-3 кратная экономия угля.
Сейчас, когда на повестку дня остро поставлена проблема сбережения энергоресурсов, следовало бы разобраться в этом интересном и отчасти таинственном опыте. Но увы, все попытки заинтересовать специалистов сжиганием угля с известняком - способом, который некогда широко применялся в практике и был незаслужено забыт, - не увенчались успехом.
Одна из моих статей по этому поводу была направленна на заключение члену-корреспонденту АН СССР Г.Кружилину. Первый его ответ гласил :"Противоречит законам - см. учебник Глинки". Когда же редакция "Техника и наука" указала ему, что опытные факты ссылками на учебник не опровергаются и попросила дать более аргументированное заключение, то спустя несколько месяцев было получено следующее: "Все приведенные факты и ссылки верны, но это ничего не доказывает, так как трудно перевести старые меры в современные". По существу, член-корреспондент АН СССР Г.Кружилин уклонился от обсуждения опытных данных.
Спустя некоторое время я обратился с этим вопросом к ректору Московского химико-технологического института им. Д.И.Менделеева, который поручил рассмотреть этот вопрос заведующему кафедрой химии углерода профессору С.Федосееву. С профессором я встретился и беседовал три раза и передал ему копии соответствующих ссылок. Примерно через 4-5 месяцев я получил ответ (устный): "Я проверил все представленные вами материалы. Все правильно, но я ничего не понимаю". От дальнейшего обсуждения опытных фактов профессор уклонился.
Обращался я и в ГКНТ СССР, который направил предложение специалистам ЦКТИ им.И.И.Ползунова :" 1кг условного топлива содержит 7000 килокалорий и больше взять негде - таково было их заключение".
Желая привлечь к этому вопросу внимание, я направил статью в адрес отдела науки журнала "смена", который направил ее на отзыв в два различных НИИ - НИИ катализа СО АН СССР и НИИ электрохимии им. А.М.Фрумкина.
Первые поступили весьма оригинально - статью потеряли, стало быть, их мнение для меня остается тайной. От НИИ электрохимии поступил ответ за подписью старшего научного сотрудника А.Скундина, который подтвердил справедливость вывода член-корреспондента Г.Кружилина и от себя добавил, что увеличить полезно используемую часть внутренней энергии углерода принципиально нельзя - сие, дескать, противоречит законам природы.
Обращался я также к академику М.Стариковичу, спустя примерно полгода, при встрече, он мне сказал: "Я считаю старый промышленный опыт ошибочным, и вряд ли целесообразно искать что-то в этом направлении".
Затем я обратился к академику В.Ржевскому. Спустя месяцев семь-восемь он меня принял. Его мнение: "Я не могу оспаривать достоверность приведенного опытного факта, скорее всего так и было, но ваше теоретическое объяснение эффекта на основе каталитического влияния известняка со ссылкой на физику электронных ламп считаю ошибочным: по-моему, здесь все дело в химии кальция.
В 1985 году я направил это предложение в адрес минуглепрома СССР, оно было передано на заключение специалистам Института горючих ископаемых. В январе 1986 года состоялось обсуждение специалисты ИГИ ( заместитель директора по науке доктор геолого-минералогических наук И.Еремин, доктор технических наук М.Шпирт, кандидат технических наук А.Фитягин и другие ) пришли к выводу: "Изучением сжигания угля в слоях с минеральными добавками широко занимались в 30-х и 50-х годах - сейчас этим вновь начинают заниматься, но никто не заметил никакого увеличения теплоты, получаемой при сгорании углей, а стало, быть старый опыт был ошибочным (опечатки, искажения и прочее), и его следует отнести к числу исторических казусов, и нет ни малейшей нужды тратить силы и средства на его проверку".
Казалось бы, вопрос исчерпан и говорить не о чем. Но вот уже современный факт. В 1966 было выдано авторское свидетельство № 181047 на способ сжигания угля, в несколько раз повышающее эффективность его использования. Суть способа заключается в том, что уголь сжигают совместно с частицами металла (чугуна, железа, меди, алюминия). Согласно авторскому свидетельству металл не расходуется и после отмыва золы может быть использован повторно. Профессор С.Фидосеев и специалисты из ИГИ отнесли эффект повышения эффективности использования угля в данном случае за счет окисления металлов, а их повторное использование не возможным. Значит эксперты госкомизобретения, выдавая авторское свидетельство, допустили ошибку -предположим это, но рассмотрим еще один современный факт.
В книге Ф.Бромберга "Научно-технический прогресс и развитие электроэнергетики основных капиталистических стран", выпущенном издательством наука в 1983 году, сообщается "Американские фирмы разрабатывают... проекты угольных ТЭС со сжиганием угля в ваннах из ожиженного известняка или доломита. Такая схема способна обеспечить более полное сгорание топлива и повысит КПД станций до уровня 45-46% и более."
Вдумаемся в эти цифры. Средний КПД современных станций - 33-35%. Чтобы повысить его на 10-13%, то есть довести до 45-46%, требуется увеличить КПД котлов на 24-31%, а их экономичность уже сегодня уже чрезвычайно высока - 92-93%. Следовательно, столь высокий КПД ТЭС невозможно списать на одно только более полное сгорание топлива в ваннах из ожиженного известняка. Значит сжигание угля с известняком таит в себе какие до конца не выясненные стороны.
Заинтересовавшись эти вопросом я проанализировал энергетические балансы ряда промышленных процессов, в которых продукты сгорания проходят, как и в котле Конгерева, через слой известняка - доменный процесс, получения электрочугуна, сухой способ производства цемента. И что же оказалось, что во всех этих энергия на входе в 1,5-2 раза превышает энергию на входе. Получается, будто происходит нарушение закона сохранения энергии, и это сразу отбивает охоту у современных специалистов вникать в существо дела.
В самом деле - на производство 1 кг цемента сухим способом, расходуется 140 кг условного топлива, или 9,8*105 ккал. Сырьем для цемента является 75% известняк, 25% - оксида кремния, двуокись алюминия, двуокись железа. Используя данные химической термодинамики нетрудно рассчитать, что с учетом теплосодержания расплава и потерь тепла, необходимые затраты энергии на этот процесс должны составлять 12,8*105 ккал - это в 1,3 раза больше, чем подводится (в расчете для простоты принято, что все добавки состоят из двуокиси кремния и что его восстанавливается лишь 50%).
Думается, дело стоит того, чтобы затратить некоторые средства и силы на окончательное установление фактов. И если они подтвердятся, следует приступить к практическому использованию идеи даже в том случае, если теория еще не в состоянии ее объяснить. Вспомним, что паровые машины начали успешно работать задолго до того как появились теоретические основы теплотехники. Самолеты поднялись в воздух до создания теории подъемной силы крыла, история техники изобилует примерами, когда практика обгоняла теорию. Может быть так будет и в этот раз!
Кроме того, рекомендую посмотреть еще
эту ссылку
В частности, меня заинтересовала следующая фраза: "Вспомнил я также и непонятный случай из собственной жизни. После войны мы топили печь каменным углем. И вот, чтобы увеличить калорийность топлива, мой отчим время от времени заливал горящий уголь… водой! Этот прием он перенял у французов и немцев, у которых был в плену в Первую мировую…".
Из чего следует желаение объединить эти два процесса - поливать уголь известковой водой. Но естесственно, все это теория, вразумительный ответ может дать только практика. По крайней мере, летом, когда буду перекладывать каменку в бане на даче, хочу обложить ее известняком.
Не пинайте меня за эту тему! Сам я эту информацию не проверял - негде пока ))) Проверю сам только следующей зимой.
Проверьте - отпишитесь о результатах.
Ведь в мире столько чудес!
