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/?ADE=209901

Bytes: 4657 / 4528

Версия для печати

Скачать PDF

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- Джем
- ВКонтакте
- Одноклассники

Связаться с редакцией Бабра в Томской области:
tomsk.babr@gmail.com

Автор текста: Пепел.

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

Учёные ТГУ. Решение проблем с микропластиком и витамины для беспозвоночных

30 июля 2025 года стало известно о том, что студенты ТГУ нашли способ, как можно обогатить беспозвоночных, которых используют как источник витаминов, белков и жиров, нутриентами. Также 25 июля стали известны детали исследования в сфере загрязнения речных водоёмов микропластиком после стирки.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияБратья меньшиеТомск

5311

30.07.2025

Гибкий титан, топливо из бумаги и биодизель за полцены: как томская наука меняет реальность

В Томске ведутся исследования, которые уже дают настоящие научные прорывы. В июле 2025 года учёные Томского политехнического университета (ТПУ) представили сразу три новые технологии. Каждая из них решает актуальные проблемы: от утилизации отходов до восстановления здоровья.

Октябрина Тихонова

Наука и технологииЗдоровьеТомск

2093

25.07.2025

Учёные ТГУ. Лаборатория с системой ИИ и эксперимент со стиркой и микропластиком

9 июля 2025 года на площадке ИХТЦ состоялось открытие новой лаборатории искусственного интеллекта в химии и молекулярной инженерии. Она была реализована Томским государственным университетом совместно с Институтом AIRI.

Андрей Тихонов

Наука и технологииИнтернет и ИТЭкологияТомск

13294

10.07.2025

Томский кампус: пациент скорее мёртв, чем жив

Компанию, которая создавалась с целью возведения томского межвузовского кампуса, хотят признать банкротом – Федеральная налоговая служба подала в Арбитражный суд Москвы соответствующее заявление. Губернатор Владимир Мазур заявил, что реализацией мегапроекта займутся только в феврале 2026 года.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбразованиеЭкономика и бизнесТомск

17727

26.06.2025

Учёные ТГУ. Следы юрского периода и экспедиция в Арктику

Палеонтологам Томского госуниверситета удалось обнаружить следы растений и животный юрского периода. Также из интересного: студент ТГУ возглавил группу в Арктической экологической экспедиции на остров Ловецкий.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияЗдоровьеТомск

19856

20.06.2025

Телеграм Томска за неделю: «ковровый» скандал и возможное падение ракеты

Бабр представляет обзор ключевых событий и обсуждений в томском сегменте мессенджера Telegram за неделю с 9 по 15 июня 2025 года включительно. «Ковровый» скандал Администрация Томской области решила приобрести километр ковров за 10 миллионов рублей.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбществоТомск

4897

16.06.2025

«Денег нет, уменьшаем». Томские власти сэкономят на площади кампуса

Давно не было слышно о мегапроекте томского межвузовского студгородка, задуманного экс-губернатором Сергеем Жвачкиным без малого шесть лет назад.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбразованиеЭкономика и бизнесТомск

30168

15.05.2025

Учёные ТГУ рассказали о многофункциональной программе Geant4 и суперколлайдере NICA

Томский государственный университет организует школу для изучения пакета программ Geant4. Такая технология используется в крупных научных проектах в области физики высоких энергий. Кроме того, программу Geant4 используют для моделирования прохождения частиц на большом адронном коллайдере.

Андрей Тихонов

Наука и технологииОбразованиеИнтернет и ИТТомск

12357

21.04.2025

3 апреля — День рождения мобильного телефона

Сегодня смартфоны — неотъемлемая часть нашей жизни. Они давно перестали быть просто телефонами и превратились в портативные компьютеры, которые используют для самых разных целей: в работе, учёбе, для развлечений и игр. А ведь ещё совсем недавно сама идея мобильного устройства связи казалась сказкой.

Эля Берковская

Наука и технологииИсторияМир

3581

03.04.2025

Учёные ТГУ рассказали про исследование генов сои для разработки новых сортов

Группа учёных Томского государственного университета обнаружили в сое гены, способные сделать растение более устойчивым к факторам окружающей среды. Это позволит увеличить объёмы выращиваемой сои, которая не будет страдать от засухи или нехватки воды.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияОбразованиеТомск

40313

01.04.2025

Учёные ТГУ: о новой нейросети и загрязнении рек микропластиком

Учёные Томского государственного университета смогли создать нейросеть, способную диагностировать дефекты снимков 3D-микротомографа, обладающего искусственным интеллектом. Эта математическая модель смогла обойти аналогичные технологии других стран.

Андрей Тихонов

Наука и технологииИнтернет и ИТЭкологияТомск

59336

15.03.2025

Учёные ТГУ: насекомые как основа корма для сельскохозяйственных животных

20 февраля 2025 года стало известно о том, что учёные Томского государственного университета создали новые добавки в корм для сельскохозяйственных животных.

Андрей Тихонов

Наука и технологииБратья меньшиеЗдоровьеТомск

6113

26.02.2025

Лица Сибири

Бычков Игорь

Ружников Игорь

Сокол Сергей

Желтовский Олег

Бугай Антон

Тринцуков Сергей

Иванец Вячеслав

Кочетов Владимир

Кригер Вадим

Трутнев Юрий