Ученые ТПУ создали эффективное композиционное топливо для энергоустановок
Новый вид шламового биотоплива, превышающий по эффективности существующие виды композиционных топлив, разработали специалисты лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета, 31 октября сообщает пресс-служба вуза.
Проведенные исследования нового топлива показали, что характеристики его горения, параметры распыления и стабильности при хранении превосходят показатели других аналогичных топлив в несколько раз. При этом выбросы вредных веществ с дымовыми газами при его сжигании вдвое меньше, что в целом делает его эффективнее известных композиционных топлив на 12%.
Шламовое топливо представляет собой композиционную смесь угля, отходов его переработки, жидких и твердых промышленных и коммунальных горючих отходов и используется в теплоэнергетике для получения электроэнергии методом прямого сжигания. Как правило, на локальных или удаленных объектах энергогенерации.
Один из разработчиков, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Глушков отметил, что в настоящее время лишь в немногих научных исследованиях выполнен комплексный подход к изучению шламовых топлив. В большинстве из них исследователи ограничивались анализом того, какое влияние оказывают различные добавки в шламовом топливе на температуру его воспламенения и на выбросы в атмосферу при его сгорании.
В свою очередь, ученые ТПУ считают необходимым проводить именно комплексный анализ топлива, который бы учитывал его эксплуатационные, энергетические, экологические и экономические характеристики, в том числе влияние добавок на седиментационную устойчивость топлива, стабильность суспензии и процесс распыления.
«Цель нашей экспериментальной работы, — пояснил Дмитрий Глушков, — разработать топливо на основе угольного шлама и группы дополнительных горючих компонентов, которое превосходило бы аналоги по ряду перечисленных показателей и провести его многокритериальный анализ».
Результаты исследования нового топлива разработчики представили в статье «Многокритериальная оценка шламового топлива на основе угля и органических отходов» (Multi-criteria evaluation of slurry fuels based on coal and organic waste), опубликованной в журнале Process Safety and Environmental Protection (Q1, IF: 6,9).
Биотопливо, созданное учеными ТПУ, состоит из угольного шлама, в который добавлены рисовая шелуха, осадок сточных вод и опилки. Угольный шлам является типичным отходом переработки угля и ежегодно образуется в больших количествах.
Результаты исследования показали, что дополнительные биокомпоненты, которые также являются производственными и коммунальными отходами, повысили седиментационную устойчивость (способность суспензии сохранять неизменным во времени распределение частиц по объему системы) в 2,5–4,2 раза. Эта характеристика важна для организации процессов хранения и распыления топлив.
«Нам удалось создать топливо с относительно высоким содержанием мелкодисперсных капель в потоке при распылении: их содержание до 2 раз выше, чем в аналогичных суспензиях без добавок. Этот показатель оказывает непосредственное влияние на эффективность процесса горения и уменьшает выбросы вредных веществ. Более того, мы провели ряд экспериментов со сжиганием нашего топлива при температурах 700–900 °С. Результаты показали, что относительные показатели эффективности у нашего образца на 10–12% выше, чем у аналогичных топлив без добавок», — добавил ученый.
Лабораторные исследования показали, что использование шламового топлива, созданного в ТПУ, позволяет сократить выбросы оксидов углерода, азота и серы в полтора-два раза.
