О целесообразности применения контактных водонагревателей

В журналах «Экотехнологии и ресурсосбережение» 1998-2000 гг. приведены конструктивные особенности и некоторые рабочие характеристики различных контактных и контактно-поверхностных нагревателей. Один из первых опытно-промышленных контактных водоподогревателей мощностью 2 Гкал/час смонтирован в г. Подольске в 1963 г. (Соснин Ю.П. Газовый контактно-поверхностный водоподогреватель для отопления и горячего водоснабжения, «Газовая промышленность» -1963. №5. С.21-27).

Главной особенностью этих нагревателей, по мнению авторов, является возможность утилизации скрытой теплоты парообразования из продуктов сгорания, что реализует высшую теплотворность топлива. КПД таких нагревателей, рассчитанный по высшей теплоте сгорания, находится в пределах 92-96%, а отнесенный к низшей теплоте превышает 100%. Отличие контактного нагревателя от контактно-поверхностного заключается в наличии у последнего радиационной поверхности, позволяющей нагревать воду до температуры кипения. При кипении из воды выделяются и удаляются в атмосферу коррозионно-агрессивные газы, в т.ч. и СО₂. Вот этого делать как раз не следует. По моему мнению, еще одной главной положительной особенностью контактных нагревателей является возможность совмещения процессов теплопередачи и массообмена, т.е. нагревание воды в них происходит одновременно с мокрой очисткой дымовых газов, потому что контактные нагреватели по существу есть не что иное, как совмещение (аппаратурно оформлены в один агрегат) топки и скруббера.

Как известно, из продуктов полного сгорания различного топлива к числу вредных относят летучую золу, оксиды SO₂, SO₃ и NO_Х. К числу вредных продуктов горения СО₂ вроде как бы не относят. Непрерывный круговорот углерода между атмосферой и биосферой составляет около 135-140 млрд тонн в год.

Однако, благодаря деятельности человека происходит накопление в атмосфере содержания СО₂, не участвующего в глобальном круговороте (при сжигании 1 нм³ природного газа образуется ~2 кг СО₂, при сжигании жидких и твердого видов топлива значительно больше). Так, общее содержание СО₂ в атмосфере составляло: в 1960 г. ~630 млрд тонн, в 1970 г. ~700 млрд тонн, в 2000 г. ~880 млрд тонн. Повышение содержания СО₂ меняет теплоотражательные свойства атмосферы из-за увеличения поглощения солнечной энергии в инфракрасной области спектра и из-за уменьшения излучения энергии в космос. В результате средняя температура на земле увеличилась с начала века на полградуса, и это несмотря на то, что данный период является периодом глобального похолодания (Рихтер Л.А. Тепловые электрические станции и защита атмосферы. М. Энергия. 1975. с.25). Продолжение накопления СО₂ в атмосфере принимает опасные масштабы и неизвестный предел безопасности «неожиданно» может быть перейден. На основании изложенного, предлагаю считать СО₂ вредным продуктом сгорания органического топлива.

Контактные водонагреватели позволяют растворять продукты сгорания в воде. При растворении в воде SO₂, SO3 и NO_Х и СО₂ образуется смесь из растворов серни-стой-Н₂SO3, серной-Н₂SO4, азотистой-НNO₂, азотной-НNO₃ и угольной-Н₂СО₃ кислот. Естественно, по мере насыщения раствора степень очистки дымовых газов снижается, а коррозионная опасность для металлоконструкций возрастает. Поэтому, для увеличения эффективности работы, аппаратурное оформление контактных нагревателей (по моему мнению) целесообразно дополнить:

-    устройствами ввода свежей подпиточной воды и отбора насыщенного раствора сложного химического состава;

-    узлом производства карбонатно-вяжущих материалов на основе насыщенного раствора и реагента (индивидуально подобранного в зависимости от вида и химсостава топлива).

Полученная при этом очищенная вода может быть использована как свежая для подпитки водонагревателя.

Подводя итог вышесказанному, считаю допустимым сделать вывод - контактные водонагреватели являются прогрессивным техническим решением в области производства тепловой энергии, доказательством служит:

-    возможность их дальнейшего совершенствования с целью обеспечения глубокой очистки отходящих дымовых газов;

-    достижение предельных значений теплового КПД благодаря возможности использования в этих нагревателях скрытой теплоты физико-химических превращений пар - вода.

В развитие этой идеи - использование теплоты конденсации водяных паров - хочется добавить следующее. Водяные пары, содержащиеся в атмосфере, по сути своей являются тепловым аккумулятором солнечной энергии. Если научиться получать это тепло путем конденсации нескольких грамм водяных паров из каждого кубометра воздуха, гоняемого по различным трубопроводам, и суметь целенаправленно его использовать, то об органическом топливе можно будет позабыть. Подумайте об этом. Может быть, ключ решения данной технической задачи находится в таком природном явлении, как гроза?

Вот вроде бы и все, что хотелось сказать по поводу контактного нагрева. Относительно же конструктивных особенностей контактных нагревателей, то их много, они разные и, естественно, есть более удачные, а есть менее удачные конструкции.