Об этом сообщила пресс-служба ТПУ.
Результаты данной научной работы были опубликованы в журнале Process Safety and Environmental Protection (Q1, IF: 6,9).
Угольная смесь с шелухой
Шламовое топливо представляет собой композиционную смесь, включающую:- уголь и отходы его переработки;
- жидкие и твердые горючие отходы промышленного и коммунального происхождения.
Основной целью данной экспериментальной работы было создание топлива паровых и водогрейных котлов на основе угольно-водных суспензий с различными жидкими и мелкодисперсными горючими добавками, которое превосходило бы существующие аналоги по ряду характеристик.
Почему уголь и рисовая шелуха?
Биотопливо было разработано на основе угольного шлама с использованием рисовой шелухи, осадка сточных вод и древесных опилок.Угольно-водные суспензии представляют собой смеси мелких частиц угля и воды.
Доля твердых частиц - до 60 %, но она может меняться в зависимости от требуемых эксплуатационных характеристик.
Преимущество - широкий выбор сырья.
Угольная шлам - это типичный отход при переработке угля, который ежегодно образуется в больших количествах. Несмотря на довольно высокий энергетический потенциал (до 24 МДж/кг) мелких угольных отходов, на сегодняшний день не существует эффективной технологии их использования в энергетике.
Основной метод их утилизации - хранение на открытых свалках или захоронение.
Рисовая шелуха и опилки:
- наиболее распространенными видами биомассы, поэтому их использование не ограничено географическим положением региона;
- в мире образуется более 350 млн т/год таких отходов;
- характеристики:
- высокое содержание летучих веществ (83–90 %),
- относительно низкая температура воспламенения (350–400 °C),
- низкое содержание серы и азота (менее 0,5 %).
- типичный вид бытовых отходов, образующихся в значительных объемах;
- можно использовать в качестве добавки в топливные суспензии благодаря их относительно высокой удельной теплоте сгорания (около 22 МДж/кг в сухом состоянии);
- сжигание таких составов потенциально может сопровождаться снижением концентрации антропогенных выбросов в дымовых газах из-за содержания щелочных и щёлочноземельных металлов в осадке сточных вод.
Результаты
Профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Д. Глушков:- 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;
- при температурах 700-900°С относительные показатели эффективности у нашего образца на 10-12% выше, чем у аналогичных топлив без добавок.
Большинство существующих работ сосредоточено на анализе влияния различных добавок на температуру воспламенения и антропогенные выбросы с дымовыми газами.
Влияние добавок на стабильность суспензии и процесс распыления в шламовом топливе изучено крайне недостаточно.
С помощью метода принятия решений на основе многих критериев, дерзкие сибиряки оценили применимость разработанного жидкого топлива для выработки электроэнергии методом прямого сжигания.
Результаты исследования показали, что благодаря введению дополнительных биокомпонентов:
- седиментационная устойчивость топлива увеличивается в 2,5-4,2 раза;
- многочисленные характеристики горения, параметры распыления и стабильность при хранении этого топлива могут превышать показатели других видов топлива до 4х раз;
- выбросы оксидов углерода, азота и серы с дымовыми газами при его сжигании снижаются в 2 раза.
Седиментационная устойчивость топлива - это способность предотвращать его расслоение.
Равномерное распределение и продолжительность нахождения мелкодисперсных твердых частиц в суспензии, имеет ключевое значение для организации процессов хранения и распыления.
Именно добавками повышают седиментационную устойчивость топлива, к примеру, для низких температур.
В проведении исследований принимала участие команда специалистов Инженерной школы энергетики и Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ в сотрудничестве с экспертами теплоэнергетической отрасли.
Исследование проведено при поддержке федеральной программы Минобрнауки Приоритет-2030.
Автор: А. Шевченко
