Учёные Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», Национального исследовательского Томского политехнического университета и Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН предложили новый метод повышения эффективности сжигания угольного топлива. При использовании определённых добавок можно значительно увеличить эффективность сжигания угля и при этом снизить выбросы токсичного угарного газа. Об этом сообщается в журнале Fuel Processing Technology.
Основными проблемами использования угольного топлива в качестве энергоносителя считаются неполное сгорание и выделение угарного газа, отмечают российские исследователи. Для решения этих проблем учёные предложили применение каталитических агентов (катализаторов) — оксидов меди или их прекурсоров: нитратов, ацетатов, хлоридов и сульфатов. По данным учёных, такие добавки обеспечивают как большую эффективность, так и экологичность сгорания.
В ходе лабораторного эксперимента исследователи пропитывали угольное топливо солями металлов. Затем полученный материал сжигали в камере сгорания при начальной температуре 500—700 °C, соответствующей реальным топливным котлам. Применение солей в качестве катализаторов обеспечило эффективную и экологичную конверсию топлива за счёт интенсификации реакции и понижения температуры горения, отметили учёные.
С помощью поточного газоанализатора исследователи установили, что использование добавок в среднем способствовало уменьшению времени задержки воспламенения в 1,8 раза и снижению минимальной температуры воспламенения на 54—135 °С. Добавление солей также привело к значительному (на 40%) снижению объёма выделения угарного газа (СО).
При этом, по данным учёных, использование солевых агентов сделало процесс горения более управляемым, а также позволило значительно снизить потери тепла из-за так называемого топливного недожога (несгоревшего остатка). Так, в результате эксперимента в зольном остатке содержание несгоревшего углерода снизилось в среднем в 3,1 раза.
Авторы рассчитывают, что применение их метода позволит существенно снизить топливные потери в энергетической отрасли, минимизировать затраты энергии при растопке электроэнергетического оборудования и сократить вредные выбросы от угольных электростанций.
Напомним, несмотря на все усилия по переходу на возобновляемые источники энергии, уголь по-прежнему обеспечивает более одной трети производства электроэнергии в мире.
По мнению руководителя исследовательской группы, заведующего лабораторией катализа и переработки углеводородов НИТУ «МИСиС» Александра Громова, на угольной энергетике «рано ставить крест», так как ведущая экономика мира — китайская — «рассматривает уголь как один из основных видов топлива XXI века».
«Следовательно, поиск каталитических добавок, активирующих сжигание угля, будет продолжаться. Мы добились определённых успехов в этом направлении: эффективность сгорания углей, особенно высокозолистых, существенно повышается при использовании катализаторов, предложенных и испытанных нашим научным консорциумом», — заявил Александр Громов.