تولید حرارت بدون شعله

یکی از شرکت های دانش بنیان کشور با استفاده از نانوکاتالیست ها و حذف شعله، موفق به تولید هیترهایی برای تولید حرارت شد که به گفته محققان این شرکت راندمان عملکرد این سیستم ها در شرایط عادی بیش از 95 درصد است.

امروزه با توسعه فناوری های تولید انرژی از روش های مختلفی برای تولید حرارت استفاده می شود. سیستم های موجود اغلب یا بازده پایینی دارند و یا ضمن تولید انرژی، آلاینده های زیادی در محیط زیست منتشر می کنند.

یکی از متداول ترین روش های تولید انرژی حرارتی استفاده از سوخت های فسیلی است اما در احتراق این سوخت ها باوجود شعله، آلاینده های زیادی منتشر می شود ازاین رو این سیستم باعث آلودگی محیط زیست خواهند شد. مهم ترین این آلاینده ها اکسید نیتروژن است.

باید به دنبال روشی بود که از یک سو احتراق در دمای پایین تری انجام شود تا از تولید اکسیدهای نیتروژن جلوگیری شود و از سوی دیگر واکنش را به سمت کامل شدن باراندمان حداکثری و بدون تشکیل شعله هدایت شود. یکی از این روش ها استفاده از کاتالیست در واکنش احتراق سوخت است.

در این راستا محققان یکی از شرکت های دانش بنیان هیترهای تابشی را برای رفع این چالش عرضه کردند. هیترهای تابشی با بهره گیری از پدیده احتراق کاتالیستی، سوخت هایی نظیر گازهای طبیعی «پروپان» و «بوتان» در دمای پایین، بدون تشکیل شعله و تولید آلاینده های «ناکس» نزدیک به صفر و با ایمنی بالا در یک لایه کاتالیستی حاوی نانو ذرات کاتالیست، با اکسیژن واکنش می دهد.

هیتر تابشی که با استفاده از نانو کاتالیست و بدون تولید شعله تولید حرارت می کند.

حاصل این واکنش دی اکسید کربن، بخارآب و انرژی تابش مادون قرمز ساطع شده از سطح هیتر برای استفاده در کاربردهای گرمایشی است.

نتایج حاصل از اجرای این طرح نشان می دهد هیترهای تابشی کاتالیستی می توانند گاز طبیعی و کپسول را در محدوده دمایی 400 تا 450 درجه سانتی گراد و بدون تشکیل هرگونه شعله ای بسوزانند. راندمان عملکرد این سیستم ها در شرایط عادی بالای 95 درصد است.

دلیل این امر احتراق کامل سوخت و عدم نیاز به دودکش است. همچنین حدود 80 درصد از گاز ورودی به پانل تبدیل به انرژی تابشی شده و مابقی گرما از طریق هدایت یا جابجایی به محیط اطراف هیتر منتقل می شود.

به طورکلی دمای سطح پانل با افزایش دبی سوخت افزایش می یابد. همچنین می توانند در شرایط کاری مختلف با CO تولید کمتر از 5PPM و بدون تولید آلاینده هایی مانند ناکس عمل کند.

این هیتر قابل تولید در دو مدل فن دار و ساده است و ظرفیت نمونه های ساده حدود 2 تا 32 کیلووات و ظرفیت نمونه فن دارد حدود 20 تا 40 کیلووات بر ساعت است. علاوه بر آن نتایج آنالیزهای نانویی نشان می دهد به علت وجود خواص منحصربه فرد وجود نانو کاتالیست هایی با ابعاد حدود 50 نانومتر و سوختن گاز طبیعی بر روی آن است. این نانو کاتالیست ها که بر پایه الیاف مانند قرار می گیرند سطوح فعال واکنشی را به وجود می آورند.

استفاده از هیترهای تابشی در صنایع متلف مزایای گوناگونی دارند به گونه ای که استفاده از این محصول در صنایع رنگ می توانند فرآیند خشک کردن را تا 3 برابر سریع تر کند و طول کوره های رنگ را تا یک سوم کوتاه کند. این مهم موجب کاهش بیش ازپیش مصرف سوخت و صرفه جویی در مصرف انرژی خواهد شد.

مهم ترین نوآوری این محصول حذف شعله از فرآیند احتراق است که ایمنی سیستم را تا حد بسیار زیادی افزایش داده است. همچنین افزایش راندمان سیستم در مقایسه با سیستم های مرسوم و کاهش بیشتر آلاینده ها با تغییر در ترکیب و نوع نانو ذرات کاتالیست از دیگر نوآوری های صورت گرفته در این طرح است.

ایمنی بالا به دلیل حذف شعله و امکان استفاده در محیط های پرخطر، آلایندگی کمتر و عدم نیاز به دودکش، راندمان بالای 95 درصد به دلیل احتراق کامل گاز طبیعی و آغاز به کار سریع و رسیدن به شرایط کارکرد عادی تا حداکثر 10 دقیقه از مزایای این سیستم گرمایشی بشمار می رود.

این محصول در صنعت نفت و گاز به عنوان جایگزین هیترهای حمانی و هیترهای برقی برای جلوگیری از یخ زدگی تجهیزات، کوره های رنگ آمیزی به عنوان جایگزین کوره های سنتی هوای داغ و گرمایش سوله ها و کارگاه ها قابل کاربرد است.

این طرح به منظور توسعه و تولید صنعتی در برنامه «نانو مچ» ستاد توسعه فناوری است.