Исследование процессов горения твердотопливных смесей на основе бурого угля и биомассы, проведенное сибирскими учеными, позволит снизить потребление твердого ископаемого топлива и сократить вредные выбросы, 22 августа сообщает пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ).

Совместная разработка ученых с кафедры теплотехники и гидрогазодинамики Политехнического института СФУ и специалистов Томского политехнического университета поможет решить одновременно две проблемы в теплоэнергетике —ресурсосбережения и экологической безопасности.

Замена энергетических углей твердотопливными смесями в качестве топлива для электростанций требует всесторонних исследований процессов их горения, которые могут существенно отличаться от закономерностей и характеристик горения углей.

Сибирские ученые провели методом синхронного термического анализа исследование процессов горения балахтинского бурого угля и биомассы из сосновых шишек и их смесей c разным соотношением компонентов.

Изучая процессы, протекающие при нагреве топливных смесей и их отдельных компонентов, исследователи установили, что горение твердого натурального топлива, биомассы и их смесей происходит в разных диапазонах температур.

Так, бурый уголь горит при 238–549 °С, сосновые шишки — при 220–503 °С, а твердотопливные смеси на их основе в зависимости от концентрации компонентов горят при 230–536 °С. Горение коксового остатка сосновых шишек происходит при температуре 302 °С, что на 58 °С ниже, чем требуется для воспламенения остатка угля (360 °С).

Эксперименты показали, что добавление биомассы к углю (25–75%) приводит к снижению на 21–56 °С температуры, требующейся для воспламенения коксового остатка твердотопливной смеси.

Было установлено также, что прогнозировать основные характеристики процесса горения на основе свойства аддитивности компонентов возможно лишь для топливных смесей с добавлением биомассы (сосновых шишек) не более 25%. В противном случае влияние компонентов смеси на характеристики процесса горения топливной смеси будет непропорциональным в широком диапазоне температур.

Завлабораторией кафедры теплотехники и гидрогазодинамики СФУ Андрей Жуйков рассказал о проделанной коллективом работе:

«Результаты выполненного исследования говорят о хороших перспективах применения на практике твердотопливных смесей на основе угля и биомассы (например, сосновых шишек). Такие смеси снизят расход ископаемого топлива, уменьшат загрязнение окружающей среды отходами переработки биомассы, снизят антропогенные выбросы в атмосферу с дымовыми газами и продуктами разложения биомассы, а также уменьшат интенсивности наполнения золоотвалов».

Ученые исследовали топливные смеси в составе: 75% угля + 25% биомассы; 50% угля + 50% биомассы; 25% угля + 75% биомассы. Первая смесь, как они считают, может использоваться наряду с широко распространенными твердыми натуральными топливами.

Соавтор исследования, директор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Глушков в свою очередь отметил:

«Актуальность изучения характеристик биомассы при горении как индивидуально, так и совместно с другими топливами обусловлена необходимостью снижения потребления твердого ископаемого топлива и сокращения вредных выбросов при производстве тепловой и электрической энергии».

Результаты исследований, выполненных в рамках проекта «Закономерности и характеристики взаимодействия компонентов твердотопливных смесей в условиях изотермического и неизотермического нагрева с определением состава дымовых газов», ученые представили в статье «Термический анализ горения смесей бурого угля и биомассы», опубликованной в журнале Coke and Chemistry.