سیستم گرمایشی که بدون ایجاد شعله تولید حرارت می‌کند

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

کد خبر: ۱۷۶۷۱۰

تاریخ: ۰۸ مهر ۱۳۹۶ - ۱۰:۳۴

به گزارش ایران اکونومیست؛ امروزه با توسعه فناوری‌های تولید انرژی از روش‌های مختلفی برای تولید حرارت استفاده می‌شود. سیستم‌های موجود اغلب یا بازده پایینی دارند و یا ضمن تولید انرژی، آلاینده‌های زیادی در محیط زیست منتشر می‌کنند.

یکی از متداول‌ترین روش‌های تولید انرژی حرارتی استفاده از سوخت‌های فسیلی است اما در احتراق این سوخت‌ها با وجود شعله،آلاینده‌های زیادی منتشر می‌شود از این رو این سیستم باعث آلودگی محیط زیست خواهند شد. مهمترین این آلاینده‌ها اکسید نیتروژن است.

علت اصلی ایجاد این نوع آلاینده‌ها، دمای بالای شعله در حین احتراق است؛چراکه وجود شعله در احتراق سوخت‌های فسیلی باعث می‌شود در مناطق پر خطر مانند ایستگاه‌های نفت و گاز نتوان از انرژی حرارتی تولیدی به صورت مستقیم بهره برد.

بنابراین باید به دنبال روشی بود که از یک سو احتراق در دمای پایین‌تری انجام شود تا از تولید اکسیدهای نیتروژن جلوگیری شود و از سوی دیگر واکنش را به سمت کامل شدن با راندمان حداکثری و بدون تشکیل شعله هدایت شود. یکی از این روش‌ها استفاده از کاتالیست در واکنش احتراق سوخت است.

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

هیتر تابشی که با استفاده از نانو کاتالیست و بدون تولید شعله تولید حرارت می‌کند

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

نتایج حاصل از اجرای این طرح نشان می‌دهد هیترهای تابشی کاتالیستی می‌توانند گاز طبیعی و کپسول را در محدوده دمایی 400 تا 450 درجه سانتی‌گراد و بدون تشکیل هر گونه شعله‌ای بسوزانند. راندمان عملکرد این سیستم‌ها 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 پنل تبدیل به انرژی تابشی شده و مابقی گرما از طریق هدایت یا جایجایی به محیط اطراف هیتر منتقل می‌شود.

به طور کلی دمای سطح پنل با افزایش دبی سوخت افزایش می‌یابد. همچنین می‌توانند در شرایط کاری مختلف با CO تولید کمتر از 5PPM و بدون تولید آلاینده‌هایی مانند ناکس عمل کند.

این هیتر قابل تولید در دو مدل فن‌دار و ساده است و ظرفیت نمونه‌های ساده حدود 2 تا 32 کیلووات و ظرفیت نمونه فن‌دارد حدود 20 تا 40 کیلووات بر ساعت است. علاوه بر آن نتایج آنالیزهای نانویی نشان می‌دهد به علت وجود خواص منحصر به فرد وجود نانو کاتالیست‌هایی با ابعاد حدود 50 نانو متر و سوختن گاز طبیعی بر روی آن است. این نانو کاتالیست‌ها که بر پایه الیاف مانند قرار می‌گیرند سطوح فعال واکنشی را به وجود می‌آورند.

استفاده از هیترهای تابشی در صنایع متلف مزایای گوناگونی دارند به گونه‌ای که استفاده از این محصول در صنایع رنگ می‌توانند فرآیند خشک کردن را تا 3 برابر سریع‌تر کند و طول کوره‌های رنگ را تا یک سوم کوتاه کند. این مهم موجب کاهش بیش از پیش مصرف سوخت و صرفه‌جویی در مصرف انرژی خواهد شد.

مهمترین 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 آلاینده‌ها با تغییر در ترکیب و نوغ نانو ذرات کاتالیست از دیگر نوآوری‌های صورت گرفته در این طرح است.

ایمنی بالا به دلیل حذف شعله و امکان استفاده در محیط‌های 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 می‌رود.

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

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