Добавка биомассы в композиционное топливо повышает его эффективность на 12%

31.10.24 11:54

Ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета при поддержке федеральной программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» разработали новый вид шламового биотоплива.

Исследования показали, что ряд его характеристик горения, параметров распыления и стабильности при хранении до четырех раз превосходят показатели других топлив, а выбросы вредных веществ с дымовыми газами при сжигании вдвое меньше. По словам ученых, в совокупности это делает новый вид топлива на 12% эффективнее известных альтернативных композиционных топлив.

Шламовое топливо – это композиционная смесь, состоящая из угля и отходов его переработки, а также жидких и твердых промышленных и коммунальных горючих отходов. В основном его применяют в теплоэнергетике на локальных или удаленных объектах энергогенерации.

«На сегодняшний день лишь в немногих научных работах был реализован комплексный подход к изучению шламовых топлив, в котором бы учитывались его эксплуатационные, энергетические, экологические и экономические характеристики. Большинство существующих исследований сосредоточено на анализе влияния различного рода добавок на температуру воспламенения топлива и антропогенные выбросы с дымовыми газами в атмосферу. Однако непосредственно влияние различных добавок в шламовом топливе на стабильность суспензии и процесс распыления изучено крайне мало. Цель нашей экспериментальной работы – разработать топливо на основе угольного шлама и группы дополнительных горючих компонентов, которое превосходило бы аналоги по ряду перечисленных показателей и провести его многокритериальный анализ», — отмечает один из авторов исследования, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Глушков.

Ученые ТПУ создали биотопливо на основе угольного шлама с добавлением рисовой шелухи, осадка сточных вод и опилок. Результаты исследования показали, что благодаря дополнительным биокомпонентам в 2,5 – 4,2 раза повышается седиментационная устойчивость топлива. Эта характеристика отражает равномерное распределение и продолжительность нахождения во взвешенном состоянии мелкодисперсных твердых частиц в суспензии, и является важной для организации процессов хранения и распыления топлив.

«Нам удалось создать топливо с относительно высоким содержанием мелкодисперсных капель в потоке при распылении: их содержание до двух раз выше, чем в аналогичных суспензиях без добавок. Этот показатель оказывает непосредственное влияние на эффективность процесса горения и уменьшает выбросы вредных веществ. Более того, мы провели ряд экспериментов со сжиганием нашего топлива при температурах 700–900 °С. Результаты показали, что относительные показатели эффективности у нашего образца на 10 – 12 % выше, чем у аналогичных топлив без добавок», — добавляет ученый.

Лабораторные исследования показали, что при сжигании шламового топлива ученых ТПУ выбросы оксидов углерода, азота и серы можно сократить до полутора–двух раз.

В исследованиях принимала участие команда специалистов Инженерной школы энергетики и Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ при участии экспертов теплоэнергетической отрасли.

Источник: пресс-служба Томского политехнического университета