Новости

Это значит, что «нестандартный» газ по-прежнему невозможно качественно перерабатывать, хотя при его сжигании в атмосферу попадают углекислый газ, оксиды азота и другие выбросы, усиливающие парниковый эффект. Ученые Пермского Политеха создали способ, позволяющий превращать топливо с примесями в электричество и тепло прямо на месте добычи. 

 

Сегодня основным топливом в энергетике и промышленности является природный газ. Его сжигают для получения электричества, отопления жилых домов и предприятий, применяют в качестве сырья в химической промышленности. 

 

Природный газ используют чаще всего, потому что он чистый, энергоемкий и не требует особых условий при переработке. Но кроме него для выработки энергии сегодня можно брать и другие виды топлива, например, попутный нефтяной газ, который выделяется на месторождениях в процессе добычи. Его объемы огромны: ежегодно в России образуются десятки миллиардов кубометров такого газа.

Однако просто сжигать такое топливо нельзя, поскольку из-за этого в атмосферу выделяется большое количество оксидов азота, сероводорода и других токсичных веществ, что наносит серьезный экологический ущерб и негативно влияет на здоровье населения. Это значит, что такой газ необходимо перерабатывать, однако налаженных технологий для этого до сих пор нет.

 

Чтобы преобразовать попутный газ в электричество и тепло для питания оборудования и соседних жилых поселков, можно использовать газотурбинные установки малой мощности — компактные электростанции, которые размещают прямо на месте добычи. 

 

Однако такие устройства изначально создавались под стандартный природный газ или керосин, а к топливу с большим количеством примесей они не приспособлены. Сложный состав мешает стабильному горению, приводит к перегреву и быстрому износу оборудования. 

 

Для решения этой проблемы существуют специальные установки, которые перерабатывают именно «сложное» топливо. Тем не менее, их невозможно массово использовать, поскольку все они импортные и требуют постоянных поставок запчастей из-за границы. Таким образом, сегодня не существует доступной технологии, способной утилизировать топливо с примесями.

 

Ученые Пермского Политеха создали способ переработки попутного нефтяного газа с помощью газотурбинных установок малой мощности. Это позволит использовать сложное топливо для выработки электроэнергии и снизит выбросы вредных веществ в атмосферу.

 

Сегодня инженеры используют универсальную схему: смешивают газ с воздухом и нагревают смесь внутри камеры сгорания. Этот способ отлично работает с чистым природным газом, но при наличии примесей он неэффективен — из-за нестандартного состава газ не перерабатывается полностью.

 

Ученые предложили подогревать только само топливо еще до того, как оно попадет внутрь установки. В таком случае оно будет гореть устойчивее даже при большом количестве примесей, что повысит эффективность переработки и снизит выбросы вредных веществ.

 

— Чтобы проверить способ, мы использовали созданный ранее экспериментальный стенд. Первая часть установки — это горелка и система подачи газа. Вторая часть — подогреватель, который повышает температуру топлива до нужных значений, — прокомментировала Алена Шилова, старший преподаватель кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ПНИПУ.

 

Тестирование проходило следующим образом. Сначала оборудование настроили так же, как работает реальная газотурбинная установка. Далее ученые включили подогреватель и начали постепенно увеличивать температуру топлива. Все остальные параметры (количество воздуха, конструкция камеры) оставались неизменными, чтобы результат зависел только от подогрева газа.

 

—Для этого эксперимента мы использовали природный газ. Проведенное тестирование подтвердило, что способ работает: на протяжении испытаний пламя оставалось устойчивым, даже при большом количестве воздуха и примесей при подаче в горелку, — отметил Роман Бульбович, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ПНИПУ, доктор технических наук.

 

На основе проведенных опытов ученые разработали инженерную методику. Она включает в себя расчеты, по которым можно заранее определить, сколько вредных веществ будет выбрасывать установка при заданной температуре топлива. Кроме того, они вывели конкретные цифры, на которые инженер может опираться при применении технологии. Если показатели работы установки попадают в эти диапазоны, значит, пламя устойчиво, а топливо сгорает полностью.

 

Теперь любой инженер может воспользоваться этой методикой, когда нужно настроить существующую установку под конкретный газ. Он анализирует состав топлива (измеряет, сколько в нем процентов метана, азота и других примесей), подставляет эти данные в готовые расчеты и узнает, до какой температуры нужно греть газ и сколько его должно быть, чтобы установка работала стабильно и с низкими выбросами. 

 

Технология позволяет превращать малые газотурбинные установки в компактные электростанции, способные стабильно работать на газах разного состава. Вместо того чтобы выбрасывать ценное сырье в атмосферу, его теперь можно превращать в электричество и тепло прямо на месте — для нефтяников, энергетиков, МЧС и любых объектов, где свет и тепло нужны здесь и сейчас.

Источник фото: ПНИПУ

 

Читайте также:

Тэги: Электростанция топливо технологии