В.С. Лысенко

Казахский национальный педагогический университет им. Абая

г. Алматы, Республика Казахстан

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Технологические операции целлюлозно-бумажной , легкой и других энергоемких промышленных производств, например первичной обработки шерсти, крашения, выделки кож, меха и другие связаны с потреблением большого объема воды и тепловой энергии. В связи с этим проблема рационального использования воды и энергосбережение на этих предприятиях промышленности являются весьма актуальными.

Традиционные энергетические (основанные на сжигании разнообразных видов топлива) и жидкостные технологии наносят негативное воздействие на окружающую среду.

Процессы жидкостной обработки полуфабриката, такие как технологическая мойка, отмока, дубление, крашение и другие связаны с растворением в воде химикатов и красителей. Для интенсификации этих процессов требуется нагрев и водоподготовка. В настоящее время большое внимание уделяется исследованиям влияния структурных изменений воды для интенсификации технологических процессов.

Анализ современных исследований в области водных растворов показал возможность использования для химико-технологических процессов омагничивания водных систем [1] и разнообразных физических воздействий на воду [2], таких как продольные электромагнитные волны, акустические волны доультразвуковой и ультразвуковой частоты, возникающие при гидродинамической кавитации в условиях турбулентного движения масс воды или растворов [3].

Наиболее прогрессивным с точки зрения обеспечения экологической безопасности использования водных растворов, является концепция, по которой вода представляется как транспортно-энергетическая среда, которая с одной стороны гармонирует с частотами твердых контактирующих элементов, а с другой – с частотами воздуха. Этим обеспечивается вечное движение воды в природе и способность её поддерживать и стимулировать природные процессы [4]. Согласно этой концепции воде или водному раствору необходимо придать соответствующее конкретной технологической задачи естественное природное движение через форму и контактное окружение (материалы и поля).

На базе этой концепции лабораторией инновационных технологий разработана комплексная программа НИОКР по исследованию естественного природного течения воды. Первым этапом этих работ является использование естественного течения воды для микрогидроэнергетики, в частности для выработки тепловой энергии.

В этой связи лабораторией разработаны гибридные системы альтернативной энергетики [5], сущность которых заключается в предпроектном комплексном анализе оптимального использования сочетаний конкретных мощностей возобновляемых источников энергии с устройствами альтернативной энергии для максимального удовлетворения потребностей локального объекта в разных видах энергии (тепло, электроэнергия, сжатый воздух, холод и другие). Вариантов гибридных схем энергоснабжения множество и в зависимости от потребностей конкретных предприятий и в зависимости от геологических возможностей региона их расположения.

Например, в предгорьях Заилийского Алатау много горных рек и водосбросов по трубам, но очень малый ресурс ветра. Поэтому в этих районах целесообразно использовать энергию горных потоков воды и вихревые энергетические установки.. Энергия воды при помощи вихревой гидротурбины [6] преобразуется во вращательное движение и через кинематические связи передается вихревому теплогенератору [7], который вырабатывает тепловую энергию для технологического теплоснабжения и отопления предприятия. Зимой в ночное время тепловая энергия идет на отопление, а в летнее время аккумулируется. В этих районах возможно также использование энергии солнца и подземной низкотемпературной энергии земли и воды.

Для предприятий расположенных вдали от источников возобновляемой энергии лабораторией разработаны и запатентованы роторно-вихревые теплогенераторы с приводом от электродвигателей соответствующей мощности. Опытные образцы этих генераторов номинальной мощностью 7 и 11 кВт изготовлены и испытаны в аккредитованной лаборатории испытательного центра ТОО «Центр сертификации продукции и услуг» (Протокол испытания № К15/2006 от 12 октября 2006 года, г. Алматы). Испытания проводились в сравнении с аналогичной мощности электротэновым котлом производства алматинской фирмы «КЕЛЕТ». Испытания показали, что эффективность выработки тепловой энергии роторно-вихревым теплогенератором на 8 % выше, чем у традиционного электротэнового котла.

Роторно-вихревой теплогенератор, состоит из корпуса в виде цилиндрической обоймы, вала с жестко насаженными модульными роторами с системой отверстий и опорных фланцев, в которых установлены подшипниковые опоры вала и подпружиненные манжеты. Конструкция теплогенератора настолько проста, что производство его можно организовать на базе любого механического предприятия.

Особенностью роторно-вихревого теплогенератора является то, что нагрев воды осуществляется за счет гидродинамических процессов, без каких- либо нагревательных элементов. Это обстоятельство имеет очень важный аспект их практического использования для совмещения технологического нагрева водных растворов и их положительную реструктуризацию для интенсификации технологических процессов в разнообразных жидкостных аппаратах легкой промышленности, в том числе кожевенной.

Целесообразность использования роторно-вихревых теплогенераторов для автономного нагрева водных растворов отдельных аппаратов обусловлена с одной стороны экономическими соображениями (отпадает надобность в дорогостоящих теплотрассах и возможность использования для их работы основного привода аппаратов), а с другой стороны гидродинамическое воздействие на рабочие растворы позволит значительно интенсифицировать технологические операции. Безусловно, для каждой конкретной технологической операции требуются комплексные исследования с целью оптимизации как конструктивных параметров теплогенераторов, так и технологических.

В настоящее время проводятся комплексные исследования и опытно-конструкторские работы по изготовлению опытно-промышленного образца роторно-вихревого теплогенератора. Работа финансируются за счет гранта ректора Казахского национального педагогического университета им. Абая.

Библиографический список

1. Классен В.И. Омагничивание водных систем. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1982. – 296 с.

2. «Вода - космическое явление». Корпоративные свойства, биологическая активность.// Под редакцией Ю.А. Рахманина, В.К. Кондратова. - М.: РАЕН, 2002. – 427 c.

3. Аникиев А. В. Способ активации жидкости. Патент РФ №2333155. 10.06. 2006.

4. Виктор Шаубергер, журнал «Implosion», № 71, с. 12.

5. Кулжабаев Б.Д., Лысенко В.С. Альтернативная энергетика для легкой промышленности. Материалы Международной научно-практической конференции «Научно-образовательный потенциал нации и конкурентоспособность страны». – Тараз: Сенiм, 2008. – с. 377 – 380.

6. Кулжабаев Б.Д., Лысенко В.С. Вихревая гидротурбина. Инновационный патент РК № 21232, дата опубликования 15.05.2009, бюллетень № 5.

7. Лысенко В.С. Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости. Предварительный патент РК № 11877. Опубликованный 15.08.2002, бюл. № 8.