izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУ10.21869/2223-1560-2025-29-3-56-71izvestswsu-1498Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONПовышение экологических характеристик теплогенераторов систем автономного теплоснабженияImproving the environmental performance of heat generators in autonomous heat supply systemshttps://orcid.org/0000-0003-3636-5610ЕжовВ. С.YezhovV. S.

Ежов Владимир Сергеевич - доктор технических наук, профессор кафедры инфраструктурных теплоэнергетических систем.

ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040

ScopusID P-4377-2015

Vladimir S. Yezhov - Dr. of Sci. (Engineering), Professor of the Infrastructure Energy Systems Department, Southwest State University.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

ScopusID P-4377-2015

vl-ezhov@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2003-960XБурцевА. П.BurtsevA. P.

Бурцев Алексей Петрович - кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры инфраструктурных энергетических систем.

ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040

ScopusID 57090197100

Alexey P. Burtsev - Cand. of Sci. (Engineering), Senior Lecturer of the Infrastructure Energy Systems Department, Southwest State University.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

ScopusID 57090197100

ap_burtsev@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0007-7007-8806СедыхА. Н.SedykhA. N.

Седых Александр Николаевич - студент кафедры инфраструктурных энергетических систем.

ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040

Alexander N. Sedykh - Student of the Infrastructure Energy Systems Department, Southwest State University.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

sedyx06@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0008-8113-5885СологубоваА. В.SologubovaA. V.

Сологубова Анна Владимировна - студент кафедры инфраструктурных энергетических систем.

ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040

Anna V. Sologubova - Student of the Infrastructure Energy Systems Department, Southwest State University.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

anasologubova600@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0001-3411-2241БазартиноваА. А.BazartinovaA. A.

Базартинова Арина Анатольевна - студент кафедры инфраструктурных энергетических систем.

ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040

Arina A. Bazartinova - Student of the Infrastructure Energy Systems Department, Southwest State University.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

arinabazartinova@yandex.ruЮго-Западный государственный университетSouthwest State University2025291120252935671Copyright © Ежов В.С., Бурцев А.П., Седых А.Н., Сологубова А.В., Базартинова А.А., 20252025Ежов В.С., Бурцев А.П., Седых А.Н., Сологубова А.В., Базартинова А.А.Yezhov V.S., Burtsev A.P., Sedykh A.N., Sologubova A.V., Bazartinova A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/1498Цель исследования

Цель исследования. В статье рассматривается инновационный метод повышения экологических характеристик теплогенераторов в системах автономного теплоснабжения, основанный на применении гранулированного доменного шлака в качестве адсорбента с целью удаления вредных веществ из дымовых газов, а именно оксидов азота и углерода. Представлены результаты экспериментов, подтверждающих эффективность этого метода.

Методы

Методы. В исследовании рассмотрена работа опытно-промышленной установки с расчётом ее эффективности. Для этого использованы данные, полученные в ходе экспериментов на этой установке, которая была установлена на дымовую трубу с целью очистки дымовых газов от вредных газов (оксиды азота и углерода).

Результаты

Результаты. Разработанная опытно-промышленная установка позволяет снизить содержание оксидов азота в сбросных и дымовых газах в атмосферу на 50-55%, также удалось снизить концентрацию оксидов углерода на 27,7%. Снижение оксидов углерода в выбросах варьируется от 16,7 до 26,7%. В процессе работы установки использовался доменный шлак с гранулами размером от 5 до 10 мм. Установка эффективно очищает дымовые и сбросные газы в течение 720 часов между циклами регенерации доменного шлака, на который требуется до 52,5 литров воды.

Заключение

Заключение. Опытно-промышленная установка очистки дымовых газов теплогенераторов систем поквартирного теплоснабжения с использованием адсорбционной очистки и гранулированного доменного шлака в качестве адсорбента является эффективным методом управления экологическими параметрами. Она позволяет снизить содержание вредных компонентов в дымовых газах, включая оксиды азота (NOx), в том числе NO), оксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO2). Метод позволяет управлять экологическими параметрами теплогенераторов, исключать необходимость отвода и утилизации конденсата и повышать технико-экономические и экологические параметры теплогенерирующей системы поквартирного теплоснабжения.

Purpose of research

Purpose of research. The article discusses an innovative method for improving the environmental performance of heat generators in autonomous heat supply systems based on the use of granular blast furnace slag as an adsorbent to remove harmful substances from flue gases, namely nitrogen and carbon oxides. The results of experiments confirming the effectiveness of this method are presented.

Methods

Methods. The study examines the operation of a pilot plant with the calculation of its effectiveness. To do this, we used the data obtained during experiments on this installation, which was installed on a chimney in order to purify flue gases from harmful gases (nitrogen and carbon oxides).

Results

Results. The developed pilot plant makes it possible to reduce the content of nitrogen oxides in exhaust and flue gases into the atmosphere by 50-55%, and it was also possible to reduce the concentration of carbon oxides by 27,7%. The reduction of carbon oxides in emissions ranges from 16,7 to 26,7%. Blast furnace slag with granules from 5 to 10 mm in size was used during the operation of the installation. The unit effectively cleans flue and exhaust gases for 720 hours between blast furnace slag regeneration cycles, which requires up to 52,5 liters of water.

Conclusion

Conclusion. Pilot-industrial flue gas purification plant for heat generators of residential heating systems using adsorption purification and granular blast furnace slag as an adsorbent is an effective method of managing environmental parameters. It reduces the content of harmful components in flue gases, including nitrogen oxides (NOx), including NO), carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO2). The method makes it possible to control the environmental parameters of heat generators, eliminate the need for condensate removal and disposal, and improve the technical, economic and environmental parameters of the heat generating system for apartment-by-apartment heat supply.

теплогенераторавтономное теплоснабжениеочистка дымовых газовадсорбциягранулированный доменный шлакоксиды азотадиоксид углеродаэкологические характеристикиопытно-промышленная установкарегенерацияheat generatorautonomous heat supplyflue gas purificationadsorptiongranular blast furnace slagnitrogen oxidescarbon monoxideenvironmental characteristicspilot plantregenerationReferencesНосков А.С., Пай З.П. Технологические методы защиты атмосферы от вредных выбросов на предприятиях энергетики. Новосибирск, 1996. 156 с.Noskov A.S., Pai Z.P. Technological methods of protecting the atmosphere from harmful emissions at energy enterprises. Novosibirsk; 1996. 156 p. (In Russ.).Попова Н.М. Катализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств. Алма-Ата: Наука, Каз ССР, 1991. 176 с.Popova N.M. Catalysts for cleaning gas emissions from industrial plants. Alma Ata: Nauka, Kaz SSR; 1991. 176 p. (In Russ.).Приготовление и исследование блочных катализаторов со вторичным термостабильным покрытием для очистки газов от органических соединений / З.Р. Исмагилов, Р.А. Шкрабина, Д.А. Арендарский, Н.В. Шикина // Кинетика и катализ. 1998. Т.39, №5. С. 653-656.Ismagilov Z.R., Shkrabina R.A., Arendarsky D.A., Shikina N.V. Preparation and investigation of block catalysts with a secondary thermostable coating for gas purification from organic compounds. Kinetika i kataliz = Kinetics and catalysis. 1998; 39(5): 653-656. (In Russ.).Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976. 656 с.Ramm V.M. Absorption of gases. Moscow: Khimiya; 1976. 656 p. (In Russ.).Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984. 592 с.Keltsev N.V. Fundamentals of adsorption technology. Moscow: Chemistry; 1984. 592 p. (In Russ.).Дубинин М.М. Адсорбция и пористость. М.: Издательство академической военной химической защиты, 1972. 127 с.Dubinin M.M. Adsorption and porosity. Moscow: Izdatel'stvo akademicheskoi voennoi khimicheskoi zashchity; 1972. 127 p. (In Russ.).Ветошкин А.Г. Теоретические основы защиты окружающей среды. Пенза, 2002. 290 с.Vetoshkin A.G. Theoretical foundations of environmental protection. Penza; 2002. 290 p. (In Russ.).Соколенко Н. С., Ежов В. С. Экспериментальное определение эффективности очистки дымовых газов от вредных компонентов теплогенераторов систем автономного теплоснабжения жилых зданий // Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. 2013. № 2(2). С. 77-81.Sokolenko N. S., Yezhov V. S. Experimental determination of the effectiveness of flue gas purification from harmful components of heat generators of autonomous heat supply systems for residential buildings. Biosfernaya sovmestimost': chelovek, region, tekhnologii = Biospheric compatibility: man, region, technology. 2013; (2): 77-81. (In Russ.).Михайлов А. Н., Ежов В. С., Сайков И. Г. Применение гранулированного доменного шлака в качестве адсорбента при очистке дымовых газов // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2022. № 7(1055). С. 52-54. EDN DFFRHO.Mikhailov A. N., Yezhov V. S., Saikov I. G. The use of granular blast furnace slag as an adsorbent in flue gas purification. BST: Byulleten' stroitel'noi tekhniki = BST: Bulletin of Construction Machinery. 2022; (7): 52-54. (In Russ.). EDN DFFRHO.Михайлов А. Н., Ежов В. С., Семичева Н. Е. Целесообразность использования гранулированного доменного шлака в качестве адсорбента установки очистки дымовых газов теплогенератора системы автономного теплоснабжения // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2020. № 3(1027). С. 59-61. EDN AWTMLY.Mikhailov A. N., Yezhov V. S., Semicheva N. E. Expediency of using granular blast furnace slag as an adsorbent of a flue gas treatment plant for a heat generator of an autonomous heat supply system. BST: Byulleten' stroitel'noi tekhniki = BST: Bulletin of Construction Machinery. 2020; (3): 59-61. (In Russ.). EDN AWTMLY.Ежов В. С. Экологические резервы повышения экономической эффективности теплогенераторов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2015. № 2. С. 37-40.Yezhov V. S. Ecological reserves for increasing the economic efficiency of heat generators. Khimicheskoe i neftegazovoe mashinostroenie = Chemical and oil and gas engineering. 2015; (2): 37-40. (In Russ.).Ежов В. С., Семичева Н. Е., Бурцев А. П. Технологии использования гранулированного доменного шлака для очистки газообразных продуктов сгорания и атмосферного воздуха от вредных компонентов. Курск, 2021. 127 с. EDN VVNFSC.Yezhov V. S., Semicheva N. E., Burtsev A. P. Technologies of using granular blast furnace slag for purification of gaseous combustion products and atmospheric air from harmful components. Kursk; 2021. 127 p. (In Russ.). EDN VVNFSC.Ежов В. С., Семичева Н. Е., Бурцев А. П. Инновационные технологии повышения экологических и энергосберегающих характеристик теплогенераторов. Курск, 2020. 157 с. EDN QROPXP.Yezhov V. S., Semicheva N. E., Burtsev A. P. Innovative technologies for improving the environmental and energy-saving characteristics of heat generators. Kursk; 2020. 157 p. (In Russ.). EDN QROPXP.Использование гранулированных доменных шлаков для очистки газообразных продуктов сгорания и атмосферного воздуха от вредных компонентов / В. С. Ежов, Н. Е. Семичева, Н. В. Бредихина [и др.] // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2019. № 6. С. 44-48. EDN PTSLMW.Yezhov V. S., Semicheva N. E., Bredikhina N. V., et al. The use of granular blast furnace slags for the purification of gaseous combustion products and atmospheric air from harmful components. Khimicheskoe i neftegazovoe mashinostroenie = Chemical and oil and gas engineering. 2019; (6): 44-48. (In Russ.). EDN PTSLMW.Экспериментальное исследование процесса очистки дымовых газов от вредных компонентов с использованием гранулированного доменного шлака / В. С. Ежов, Н. Е. Семичева, А. П. Бурцев, Н. С. Перепелица // Экология и промышленность России. 2024. Т. 28, № 4. С. 10-14. DOI 10.18412/1816-0395-2024-4-10-14. EDN DXWGXT.Yezhov V. S., Semicheva N. E., Burtsev A. P., Perepelitsa N. S. Experimental study of the flue gas purification process from harmful components using granular blast furnace slag. Ekologiya i promyshlennost' Rossii = Ecology and industry of Russia. 2024; 28(4): 10-14. (In Russ.). DOI 10.18412/1816-0395-2024-4-10-14. EDN DXWGXT.Использование инновационного метода адсорбционной очистки дымовых газов / В. С. Ежов, Н. Е. Семичева, А. П. Бурцев [и др.] // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2019. № 4(1016). С. 10-12. EDN WBITGY.Yezhov V. S., Semicheva N. E., Burtsev A. P., et al. The use of an innovative method of adsorption purification of flue gases. BST: Byulleten' stroitel'noi tekhniki = BST: Bulletin of Construction Machinery. 2019; (4): 10-12. (In Russ.). EDN WBITGY.Грэдинарь Е., В Ежов. С., Бурцев А. П. Использование гранулированного доменного шлака в качестве адсорбента для очистки дымовых газов теплогенераторов систем автономного теплоснабжения // Инженерные системы и сооружения. 2024. 3(57). С. 69-76. EDN PXMQBS.Gradinar E., Yezhov V. S., Burtsev A. P. The use of granular blast furnace slag as an adsorbent for cleaning flue gases of heat generators of autonomous heat supply systems. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya = Scientific Journal. Engineering systems and structures. 2024; (3): 69-76. (In Russ.). EDN PXMQBS.Исследование вредных выбросов теплогенерирующих установок в окружающую среду и методы их снижения / В. С. Ежов, Н. Е. Семичева, А. П. Бурцев, Н. С. Перепелица // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2023. № 11(1071). С. 46-48. EDN DGBCPS.Yezhov V. S., Semicheva N. E., Burtsev A. P., Perepelitsa N. S. Study of harmful emissions of heat generating plants into the environment and methods of their reduction. BST: Byulleten' stroitel'noi tekhniki = BST: Bulletin of Construction Machinery. 2023; (11): 46-48. (In Russ.). EDN DGBCPS.Исследование физических и химических свойств доменных шлаков в процессе адсорбции и очистки газообразных продуктов сгорания от вредных компонентов / В. С. Ежов, Н. Е. Семичева, А. П. Бурцев, Н. С. Перепелица // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2023. № 11(1071). С. 49-51. EDN SRQHHG.Yezhov V. S., Semicheva N. E., Burtsev A. P., Perepelitsa N. S. Investigation of the physical and chemical properties of blast furnace slags in the process of adsorption and purification of gaseous combustion products from harmful components. BST: Byulleten' stroitel'noi tekhniki = BST: Bulletin of Construction Machinery. 2023; (11): 49-51. (In Russ.). EDN SRQHHG.Повышение экологической безопасности источников производства тепловой энергии в условиях городской среды / В. С. Ежов, Н. Е. Семичева, В. Е. Пахомов, А. А. Лисунов // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. 2023. № 2(52). С. 39-43. EDN TQVQOU.Yezhov V. S., Semicheva N. E., Pakhomov V. E., Lisunov A. A. Improving the environmental safety of heat energy production sources in an urban environment. Nauchnyi zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniy = Scientific Journal. Engineering systems and structures. 2023; (2): 39-43. (In Russ.). EDN TQVQOU.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.