Полутора вековой парадокс

Ю.Бровко, Физик-инженер

В 1820 году в Петербуге вышла не большая книжка с длинным названием "Краткое описание изобретенного В.Коигревом нового способа уменьшения на половину количества сгораемого угля при нагревании котлов и других заводских употреблений с истреблением при этом дыма". Написал эту книгу начальник военно-научного комитета Генерального штаба генерал-майор Гогель, который в своем изложении уделил особенное внимание необычному методу сжигания угля, предложенному Конгревом. Английский изобретатель предлагал над слоем горящего угля установить решетку с нанесенным на нее слоем известняка (мела). Уголь сгорал в слое, после чего продукты сгорания проходили через известняк, разлогая его на известь и углекислый газ, потом через стенки котла передавали свое тепло воде и выбрасывались через трубу. Конгрев утверждал, что применение этого простого устройства даст отличный результат: снизит расход угля на производство пара почти в три раза! Посулы изобретателя не были приняты на веру. Его изобретение проверили в Англии при выдачи патента. Проверили их и в России при покупки лицензии военным ведомством. Проверку в 1818 году проводил лично генерал-майор Гогель, который в своей книге привел следующие результаты: При испытании в котле 104 ведер воды без использования известняка было сожжено 126 английских фунтов угля ; При испарении в котле 92,5 ведер воды с использованием известняка было сожжено 42 английских фунтов угля и превращено в известь 126 фунтов известняка; если нет надобности в получении извести, то порция известняка равная одной седьмой от расхода топлива может служить в течении месяца. Судя по публикациям полуторавековой давности, сжигание угля с известняком в топках котлов применялось тогда достаточно широко, а его преимущества были подтверждены многократными экспериментами и считались общеизвестными (см. например:Ф.Чижов "паровые машины история описания и приложения их..." Спб 1833 с.100). Но по прошествию некоторого времени идея Когерева была почему-то забыта, хотя казалось, бы в пользу ее практической ценности говорит 2-3 кратная экономия угля. Сейчас когда на повестку дня остро поставлена проблема сбережения энергоресурсов, следовало бы разобраться в этом интересном и отчасти таинственно м опыте. Но увы, все попытки заинтересовать специалистов сжиганием угля с известняком - способом, который некогда широко применялся в практика и был не заслужено забыт,- не увенчались успехом. Одна из моих статей по этому поводу была направленна на заключение члену-корреспонденту АН СССР Г.Кружилину. Первый его ответ гласил :"Противоречит законам -см. учебник Глинки ". Когда же редакция "Техника и наука" указала ему, что опытные факты ссылками на учебник не опровергаются и попросила дать более аргументированное заключение то спустя несколько месяцев было получено следующее: " Все приведенные факты и ссылки верны, но это ничего не доказывает, так как трудно перевести старые меры в современные". По существу, член-корреспондент АН СССР Г.Кружилин уклонился от обсуждения опытных данных. Спустя некоторое время я обратился с этим вопросом к ректору Московского химико-технологического института им. Д.И.Менделеева, который поручил рассмотреть этот вопрос заведующему кафедрой химии углерода профессору С.Федосееву. С профессором я встретился и беседовал три раза и передал ему копии соответствующих ссылок. Примерно через 4-5 месяцев я получил ответ (устный): "Я проверил все представленные вами материалы. Все правильно, но я ничего не понимаю". От дальнейшего обсуждения опытных фактов профессор уклонился. Обращался я и в ГКНТ СССР, который направил предложение специалистам ЦКТИ им.И.И.Ползунова :" 1кг условного топлива содержит 7000 калорий и больше взять негде - таково было их заключение". Желая привлечь к этому вопросу внимание, я направил статью в адрес отдела науки журнала "смена", который направил ее не отзыв в два различных НИИ - НИИ катализа СО АН СССР и НИИ электрохимии им. А.М.Фрумкина. Первые поступили весьма оригинально - статью потеряли стало быть, их мнение для меня остается тайной. От НИИ электрохимии поступил ответ за подписью старшего научного сотрудника А.Скундина, который подтвердил справедливость вывода член-корреспондента Г.Кружилина и от себя добавил, что увеличить полезно используемую часть внутреней энергии углерода принципиально нельзя - сие, дескать, противоречит законам природы. Обращался я также к академику М.Стариковичу, спустя примерно полгода, при встречи, он мне сказал :"Я считаю старый промышленный опыт ошибочным, и вряд ли целесообразно искать что-то в этом направлении". Затем я обратился к академику В.Ржевскому. Спустя месяцев семь-восемь он меня принял. Его мнение: " Я не могу оспаривать достоверность приведенного опытного факта, Скорее всего так и бы- ло, но ваше теоретическое объяснение эффекта на основе каталити- ческого влияния известняка со ссылкой на физику электронных ламп считаю ошибочным: по-моему, здесь все дело в химии кальция. В 1985 году я направил это предложение в адрес минуглепрома СССР, оно было передано на заключение специалистам Института го- рючих ископаемых. В январе 1986 года состоялось обсуждение специ- алисты ИГИ ( заместитель директора по науки доктор геолого-мине- ралогических наук И.Еремин, доктор технических наук М.Шпирт, кан- дидат технических наук А.Фитягин и другие ) пришли к выводу: "Изучением сжигания угля в слоях с минеральными добавками широко занимались в 30-х и 50-х годах - сейчас этим вновь начинают зани- маться, но никто не заметил ни какого увеличения теплоты, получа- емой при сгорании углей, а стало, быть старый опыт был ошибочным (опечатки, искажения и прочее), и его следует отнести к числу ис- торических казусов, и нет ни малейшей нужды тратить силы и средс- тва на его проверку". Казалось бы, вопрос исчерпан и говорить не о чем. Но вот уже современный факт. В 1966 было выдано авторское свидетельство N 181047 на способ сжигания угля, в несколько раз повышающее эффек- тивность его использования. Суть способа заключается в том, что уголь сжигают совместно м частицами металла (чугуна, железа, ме- ди, алюминия). Согласно авторскому свидетельству металл не расхо- дуется и после отмыва золы может быть использован повторно. Про- фессор С.Фидосеев и специалисты из ИГИ отнесли эффект повышения эффективности использования угля в данном случае за счет окисле- ния металлов, а их повторное использование не возможным. Значит эксперты госкомизобретения, выдавая авторское свидетельство, до- пустили ошибку - предположим это, но рассмотрим еще один совре- менных факт. В книге Ф.Бромберга "Научно-технический прогресс и развитие электроэнергетики основных капиталистических стран", выпущенном издательством наука в 1983 году, сообщается " Американские фирмы разрабатывают... проекты угольных ТЭС со сжиганием угля в ваннах из ожиженного известняка или доломита. Такая схема способна обес- печить более сгорание топлива и повысит КПД станций до уровня 45-46% и более. Вдумаемся в эти цифры. Средник КПД современных станций - 33-35%. Чтобы повысить его на 10-13%, то есть довести до 45-46%, требуется увеличить КПД котлов на 24-31%, а их экономичность уже сегодня уже чрезвычайно высока -92-93%. Следовательно, столь вы- сокий КПД ТЭС невозможно списать на одно только более полное сго- рание топлива в ваннах из ожиженного известняка. Значит сжигание угля с известняком таит в себе какие до конца не выясненные сто- роны. Заинтересовавшись эти вопросом я проанализировал энергети- ческие балансы ряда промышленных процессов, в которых продукты сгорания проходят, как и в котле Конгерева, через слой известняка - доменный процесс, получения электрочягуна, сухой способ произ- водства цемента. И что же оказалось, что во всех этих энергия на входе в 1,5-2 раза превышает энергию на входе. Получается, будто происходит нарушение закона сохранения энергии, и это сразу отби- вает охоту у современных специалистов вникать в существо дела. В самом деле - на производство 1 кг цемента сухим способом, расходуется 140 кг условного топлива, или 9,8*10_55 _0ккал. Сырьем для цемента является 75% известняк, 25% - оксида кремния, двуо- кись алюминия, двуокись железа. Используя данные химической тер- модинамики нетрудно рассчитать, сто с учетом тепло содержания расплава и потерь тепла, необходимые затраты энергии на этот про- цесс должны составлять 12,8*105 ккал это в 1,3 раза больше, чем подводится (в расчете для простоты принято, что все добавки сос- тоят из двуокиси кремния и что его восстанавливается лишь 50%). Думается дело стоит того, чтобы затратить некоторые средства и силы на окончательное установление фактов. И если они подтвер- дятся, следует приступить к практическому использованию идеи даже в том случае, если теория еще не в состоянии ее объяснить. Вспом- ним, что паровые машины начали успешно работать за долго до того как появились теоретические основы теплотехники. Самолеты подня- лись в воздух до создания теории подъемной силы крыла, история техники изобилует примерами, когда практика обгоняла теорию. Мо- жет быть так будет и в этот раз!