Ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета при поддержке федеральной программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» разработали новый вид шламового биотоплива. Исследования показали, что ряд его характеристик горения, параметров распыления и стабильности при хранении до четырех раз превосходят показатели других топлив, а выбросы вредных веществ с дымовыми газами при сжигании вдвое меньше. По словам ученых, в совокупности это делает новый вид топлива на 12% эффективнее известных альтернативных композиционных топлив.
Результаты исследования опубликованы в журнале Process Safety and Environmental Protection (Q1, IF: 6,9).
Шламовое топливо – это композиционная смесь, состоящая из угля и отходов его переработки, а также жидких и твердых промышленных и коммунальных горючих отходов. В основном его применяют в теплоэнергетике на локальных или удаленных объектах энергогенерации.
«На сегодняшний день лишь в немногих научных работах был реализован комплексный подход к изучению шламовых топлив, в котором бы учитывались его эксплуатационные, энергетические, экологические и экономические характеристики. Большинство существующих исследований сосредоточено на анализе влияния различного рода добавок на температуру воспламенения топлива и антропогенные выбросы с дымовыми газами в атмосферу. Однако непосредственно влияние различных добавок в шламовом топливе на стабильность суспензии и процесс распыления изучено крайне мало. Цель нашей экспериментальной работы – разработать топливо на основе угольного шлама и группы дополнительных горючих компонентов, которое превосходило бы аналоги по ряду перечисленных показателей, и провести его многокритериальный анализ», — отмечает один из авторов исследования, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Глушков.
Ученые ТПУ создали биотопливо на основе угольного шлама с добавлением рисовой шелухи, осадка сточных вод и опилок. Результаты исследования показали, что благодаря дополнительным биокомпонентам в 2,5–4,2 раза повышается седиментационная устойчивость топлива. Эта характеристика отражает равномерное распределение и продолжительность нахождения во взвешенном состоянии мелкодисперсных твердых частиц в суспензии и является важной для организации процессов хранения и распыления топлив.
«Нам удалось создать топливо с относительно высоким содержанием мелкодисперсных капель в потоке при распылении: их содержание до двух 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», — добавляет ученый.
Лабораторные исследования показали, что при сжигании шламового топлива ученых ТПУ выбросы оксидов углерода, азота и серы можно сократить до полутора–двух раз.
В исследованиях принимала участие команда специалистов Инженерной школы энергетики и Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ при участии экспертов теплоэнергетической отрасли.
Информация предоставлена пресс-службой Томского политехнического университета
Источник фото: ru.123rf.com
