Быстрее, лучше, сильнее: российские ученые увеличили эффективность сжигания угля

Ученые из Томского политехнического университета, НИТУ «МИСиС» и Института катализа СО РАН им. Г.К. Борескова разработали новый метод повышения эффективности сгорания угольного топлива. Процесс происходит при участии солей меди. Метод позволяет почти в половину сократить выбросы угарного газа и в три раза снизить неполное сгорание, превратив его в полезное тепло.

Исследование было опубликовано в международном журнале «Fuel Processing Technology», посвященном аспектам переработки и утилизации топлива.

Уголь — самый распространенный первичный энергоресурс в мире. Такой вывод сделало Международное энергетическое агентство в своих отчетах за 2020 год. Более трети мировой электроэнергии в указанный год, по данным агентства, производилось за счет сжигания угля.

Мировое сообщество прикладывает значительные усилия для обеспечения безболезненного перехода промышленности на возобновляемые источники энергии, но пока что этот переход невозможен из-за целого комплекта экономических и географических затруднений, схожих для всех государств. Уголь, по прогнозам экспертов, в ближайшие годы точно не уйдет с лидирующих позиций в производстве.

Рост доли угля, как в российской, так и в мировой энергетике, вызывает серьезные опасения экологов. С его использованием в качестве энергоносителя связан ряд серьезных проблем. Самые значительные из них — неполное сгорание топлива и выделение большого количества токсичных газов. Из-за отравления водяных паров и движению воздушных масс угольные осадки выпадают на довольно обширной территории, вторично загрязняя почву и водоемы. Существующие проблемы ставят перед угольной энергетической промышленностью задачу обеспечения более эффективного и экологичного преобразования топлива в энергию.

- На угольной энергетике рано ставить крест, - рассказывает руководитель исследовательской группы НИТУ «МИСиС», доктор технических наук, заведующей лабораторией «Катализ и переработка углеводородов» НИТУ «МИСиС» Александр Громов, - Китай, несмотря на все «зеленые» тенденции, рассматривает уголь как основное топливо XXI века. В России доля угля в энергобалансе составляет немногим менее 20%. Даже Великобритания, последовательно проводящая курс на переход к возобновляемым источникам энергии, в третьем квартале 2020 года сожгла более 200 тысяч тонн угля.

Одно из возможных решений «угольной проблемы», предложенных учеными — использование катализаторов, которые смогу повысить интенсивность и эффективность сгорания угля. Такими каталитическими агентами могут стать оксиды металлов и их реагенты: нитраты, ацетаты, хлориды и сульфаты.

- Поиск каталитических добавок, активирующих сжигание угля, будет продолжаться, - отмечает Громов, - Мы добились определенных успехов в этом направлении: эффективность сгорания угля существенно повышается при использовании катализаторов, предложенных и испытанных нами.

В процессе работы ученые взяли соль меди как активирующую добавку горения для повышения реакционной способности углефицированного твердого топлива. Такое топливо имеет высокую температуру воспламенения и теплоту сгорания, но при это отличается низкой интенсивностью горения. Увеличение реакционной способности и скорости горения дало возможность снизить потери тепла путем его преобразования в энергию.

Нитраты, ацетаты и сульфаты меди были добавлены в объемную структуру угля. Интеграция проводилась методом пропитки, чтобы обеспечить равномерное распределение по материалу. Полученный материал поместили в камеру сгорания.

Использовании оксидных катализаторов имеет свои особенности. Так, например, существует необходимость обеспечить динамический контакт добавки и угля. Говоря простыми словами, добавка должна быть распределена в слое топлива равномерно, отдавать кислород и усиливать реакционную способность смеси. Но, если использовать в качестве катализаторов соли, динамический контакт можно исключить. Это является преимуществом данного метода.

Кроме того, в отчетах по результатам исследования ученые отметили, что применение солевых агентов делает процесс горения более управляемым и улучшает его эффективность из-за повышения интенсивности и понижения температуры.

По прогнозам ученых применение солей меди для повышения эффективности сгорания угля позволит существенно снизить топливные потери в энергетической отрасли. Кроме того, данный метод минимизирует затраты энергии при растопке электроэнергетического оборудования и сократит выбросы от угольного производства, что благоприятно скажется на экологии и здоровье людей.

URL: https://babr24.com/?IDE=209901

bytes: 4656 / 4528

Поделиться в соцсетях:

Экслюзив от Бабра в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте
- Вайбер
- Одноклассники

Связаться с редакцией Бабра в Томской области:
[email protected]

Автор текста: Пепел.

Другие статьи в рубрике "Наука и технологии" (Томск)

Первое в России приложение для планирования нейтронной терапии зарегистрировано в Томске

Пресс-служба Томского политехнического университета сообщила 5 октября 2023 года о создании совместно учёными Томского политехнического университета и НИИ онкологии Томского научно-исследовательского центра (НИМЦ) программного обеспечения для планирования терапии злокачественных опухолей методом ...

Яна Ледина

Наука и технологииСобытияОбществоТомск

9843

07.10.2023

Очевидное – невероятное, или Стартап молодых учёных из ТГУ

Молодые учёные ТГУ реализуют стартап, направленный на разработку искусственных кровеносных сосудов, на средства гранта, полученного в рамках федерального проекта «Платформа университетского технологического предпринимательства».

Яна Ледина

Наука и технологииОбществоСобытияТомск

6573

14.08.2023

Технологии геномного реагирования разрабатывают томские учёные

Во времена глобальных климатических и социальных катаклизмов тяжело выживать не только человеку. Растениям тоже приходится непросто.

Яна Ледина

Наука и технологииОбществоСобытияТомск

4777

27.06.2023

Под крылом самолёта… не должно быть птиц, решили томские учёные

Воронка из птиц наверняка ассоциируется у соотечественников с кадрами из фильма «Ночной дозор», где ярко и образно было показано, как эта самая «птичья воронка» ужасающе закручивается вокруг идущего на взлёт самолёта, угрожая ему неминуемым крушением. Художественный вымысел или реальная угроза?

Яна Ледина

Наука и технологииОбществоСобытияТомск

4680

24.05.2023

Все флаги в гости были к нам… на завершившейся в ТПУ апрельской конференции

В четверг, 27 апреля в Томском политехническом университете завершилась третья международная научно-практическая конференция «Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов», ставшая уже не только традиционным и ожидаемым событием в научном мире, но и своеобразным брендом Томского ...

Яна Ледина

Наука и технологииОбразованиеМолодежьТомск

47745

28.04.2023

Новый вид: у чернобыльских собак выявили уникальные изменения в ДНК

Прошло 37 лет с момента катастрофы, но территорию бывшей Чернобыльской АЭС продолжают исследовать. Ранее сообщалось, что местный лес превратился в заповедник. Во-первых, туда вернулись животные, во-вторых, людей там нет.

Миша Ковальски

Наука и технологииБратья меньшиеМир

4941

17.03.2023

ТГУ выходит на новый уровень вселенского масштаба

Изобретения томских ученых востребованы не только на земле, но и в космосе! Космонавт-испытатель Олег Артемьев предложил материаловедам Томского госуниверситета (ТГУ) создать новое оборудование для Международной космической станции (МКС).

Соня Совушкина

Наука и технологииОбществоТомск

4706

27.02.2023

Благодаря исследованиям ТГАСУ страшных последствий природных катаклизмов можно избежать

Глобальное потепление грозит чудовищными последствиями. Именно поэтому ученые Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ) разрабатывают автоматизированную систему мониторинга деформации зданий в условиях таяния ледников и «просадки» грунтов.

Соня Совушкина

Наука и технологииНедвижимостьОбществоТомск

5300

27.02.2023

Полезное в массы! ТГУ выводит на поток свои изобретения

Чистое будущее не за горами! Изобретение Томского государственного университета «Аэрощуп» готовится выйти на серийное производство в 2024 году.

Соня Совушкина

Наука и технологииЭкологияОбществоТомск

19476

26.02.2023

За технологиями ТГУ счастливое и чистое будущее планеты

Изобретения Томского государственного университета (ТГУ) постепенно вливаются в повседневную жизнь, делая ее лучше и чище. Так, например, комплекс «Аэрощуп», созданный учеными ТГУ, будет использоваться для очистки реки Амбарная в Красноярском крае.

Соня Совушкина

Наука и технологииЭкологияОбществоТомск

20777

20.02.2023

Не простые выдумки: ученые ТГУ нашли способ различия форм депрессии

Как многие уже могли понять, депрессия является не мифом или выдумкой, а реальным заболеванием, с которым человеку бороться очень сложно.

Соня Совушкина

Наука и технологииЗдоровьеОбществоТомск

5717

15.02.2023

Только наука и ничего лишнего

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с Институтом ядерной физики СО РАН имени Будкера изучают, что удерживает нуклоны вместе. Результат данного исследования может стать еще одним великим открытием, вошедшим в историю человечества.

Соня Совушкина

Наука и технологииОбразованиеТомск

4982

30.01.2023

Лица Сибири

Оланов Андрей

Харитонов Виктор

Есиповский Игорь

Сибиряков Юрий

Хорошева Ирина

Гунзынов Галан

Попов Максим

Малов Игорь

Минина Ирита

Андреева Мирра