Доступное устройство делает домашние печи чище, безопаснее и дольше

Автор: Национальная лаборатория Ок-Ридж, 16 марта 2023 г.

Отмеченная наградами сверхчистая конденсационная высокоэффективная газовая печь ORNL оснащена доступной дополнительной технологией, которая может удалять более 99,9% кислых газов и других выбросов. Эту технологию можно также использовать в другом оборудовании, работающем на природном газе. Фото: Джилл Хемман/ORNL

Печи, работающие на природном газе, не только обогревают ваш дом, но и производят значительное количество загрязнений.

Даже современные высокоэффективные конденсационные печи производят значительное количество агрессивного кислотного конденсата и вредные для здоровья уровни оксидов азота, угарного газа, углеводородов и метана. Эти выбросы обычно выбрасываются в атмосферу и в конечном итоге загрязняют нашу почву, воду и воздух.

Теперь ученые из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) Министерства энергетики разработали доступную дополнительную технологию, которая удаляет более 99,9% кислых газов и других выбросов для производства печи на сверхчистом природном газе. Эта технология снижения кислого газа, или AGR, также может быть добавлена ​​к другому оборудованию, работающему на природном газе, такому как водонагреватели, коммерческие котлы и промышленные печи.

«Подобно тому, как каталитические нейтрализаторы помогают сократить выбросы от миллиардов транспортных средств по всему миру, новая технология AGR может практически устранить проблемные парниковые газы и кислотный конденсат, образующийся сегодня в новых и существующих бытовых газовых печах», — сказал Чжимин Гао, штатный исследователь Отдела энергетических наук и технологий ORNL. Дирекция. «Экологичный конденсат исключает необходимость использования коррозионностойких материалов из нержавеющей стали для теплообменников печи, что снижает производственные затраты».

Чтобы продемонстрировать эффективность восстановления кислого газа в печи, исследователи изготовили катализатор AGR, заключили его в металлический корпус и установили устройство на стандартную коммерчески доступную высокоэффективную конденсационную печь. Результаты после 400-часового испытания на надежность и долговечность показали, что AGR практически полностью удаляет вредные выбросы из дымовых газов и производит некислотный конденсат с нейтральным уровнем pH.

Чтобы изучить внутреннее состояние и распределение сажи в AGR после испытаний, не повредив каналы протока газа устройства, ученые использовали нейтронную компьютерную томографию в изотопном реакторе с высоким потоком (HFIR) ORNL. В отличие от рентгеновских лучей, нейтроны могут проникать через металлический корпус и записывать изображения, которые затем используются для создания 2D- и 3D-изображений используемого устройства.

«Такие идеи позволят усовершенствовать конструкции устройств AGR для более равномерного и самоочищающегося потока газа», — сказал Гао. «Это также поможет уменьшить чрезмерное накопление сажи и повысить производительность печи с поддержкой AGR».

Частицы сажи, которые обычно образуются в результате неполного сгорания углеводородов, содержат значительное количество водорода. Нейтроны особенно хороши в обнаружении и картировании водорода и других легких элементов.

«Нейтронная визуализация и картирование после испытания AGR предоставили подробную информацию о том, как дымовой газ проходил через AGR, что выявило сильное скопление частиц сажи в середине катализатора», — сказал Юсюань Чжан из ORNL, ученый по нейтронным приборам в HFIR.

Технология AGR позволит производителям печей использовать более доступные материалы, чем нержавеющая сталь, используемая в большинстве теплообменников. Эта повышенная доступность может позволить производителям печей продавать больше высокоэффективных печей, которые соответствуют предложенным в Калифорнии новым стандартам по выбросам от печей в жилых и коммерческих помещениях.

«В настоящее время печи с поддержкой AGR требуют автономной регенерации устройства примерно раз в три года при нормальных условиях использования», — сказал Гао. «Установку AGR может снять домовладелец или техник и отнести в пункт регенерации и переработки. Это было бы похоже на то, как потребители приносят пустые газовые баллоны для уличных грилей дилеру, чтобы обменять их на полные баки».