Исследование процесса зажигания частиц углей десяти разных марок лазерными импульсами для перехода на безмазутное зажигание угля на ТЭЦ провели специалисты ФИЦ угля и углехимии (УУХ) СО РАН (Кемерово), 14 мая сообщает издание СО РАН «Наука в Сибири» со ссылкой на пресс-службу Института катализа (ИК) им. Г. К. Борескова СО РАН.

Результаты исследования, проведенного учеными ФИЦ УУХ СО РАН из консорциума Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе ИК СО РАН, были представлены в статье журнала Combustion Science and Technology. Они позволят снизить вредные выбросы в атмосферу.

Десять марок углей, которые изучили специалисты, практически полностью охватывают генетический ряд используемых в России углей — от бурого до антрацита. Исследование, проведенное на таком широком наборе образцов, дает более полные данные о поведении угля под внешними воздействиями.

Перед кемеровскими учеными стояли две задачи — изучить процесс начального этапа зажигания частиц углей и установить энергетические пороги их зажигания. С этой целью они направляли на образцы одиночный импульс лазера длительностью 120 мкс и регистрировали интенсивность излучения возникшего пламени в зависимости от времени.

По характеристикам выявленных зависимостей интенсивности излучения пламени частиц углей от времени они выделили три этапа зажигания, установив для них энергетические пороги и временные интервалы горения.

Один из авторов исследования, научный сотрудник ФИЦ УУХ СО РАН кандидат физико-математических наук Ярослав Крафт рассказал о проведенном исследовании:

«Мы полагали, что во время воздействия лазерного импульса образующиеся пламя и продукты термического разложения экранируют поверхность образца, и этот эффект был зарегистрирован».

Ученые также определили долю поглощенной энергии импульса лазера пламенем, что позволило им установить истинные значения энергетических порогов, необходимых для зажигания частиц углей различных марок.

«Еще мы экспериментально показали, как происходит первичное зажигание микровыступов на поверхности частиц углей. По результатам работы мы с коллегами создали модель, которая описывает химические процессы, протекающие на каждом этапе зажигания», — сообщил ученый.

На многих ТЭЦ для разогрева пылеугольных котлов используют мазут. Эта дорогостоящая технология ко всему прочему увеличивает вредные выбросы в атмосферу. Поэтому использование полученных учеными ФИЦ УУХ СО РАН данных позволит разработать системы более экологичного безмазутного розжига угольного топлива.

«У нас есть прототип котла на кипящем слое угля, и в этот слой мы направляем лазер и инициируем стационарное горение без использования дополнительных соединений. Технически препятствий для масштабирования технологии для использования на средних ТЭЦ нет, нужна отработка технологии», — пояснил Ярослав Крафт.

Установленные в данном исследовании энергетические пороги зажигания частиц углей при быстром тепловом нагреве, также могут быть использованы для оценки пожаро- и взрывоопасности теплоэнергетических объектов и угольных шахт.