Ученые Института катализа Сибирского отделения (СО) РАН усовершенствовали технологию сжигания угля в кипящем слое катализатора, позволяющую снижать выбросы вредных веществ в атмосферу. Результаты исследования опубликованы в Journal of Environmental Sciences.
Сжигание в кипящем слое катализатора (КСК) является альтернативой плазменному сжиганию угля, которое осуществляется при температуре свыше 1200 градусов Цельсия. КСК происходит в металлическом реакторе, наполненном шариками катализатора, которые циркулируют с высокой скоростью в интенсивном потоке воздуха при температуре от 600 от 750 градусов. Содержащиеся в топливе летучие соединения сгорают на поверхности катализатора, что обеспечивает снижение выбросов продуктов неполного окисления (т. е. сгорания без образования пламени). При этом чем больше в топливе летучих веществ (угольной смолы, углекислого газа, метана), тем эффективнее происходит горение. Наконец, эта технология не требует применения оборудования по доочистке газов, что может снизить стоимость «чистой» угольной генерации.
Ученые из Института катализа СО РАН решили проверить, как будет работать технология КСК при совместном сжигании бурого угля и биомассы (сосновых опилок). «Сжигание в кипящем слое катализатора сама по себе экологически чистая технология — выбросы токсичных веществ, таких как монооксид углерода, оксиды азота и серы, не превышают предельно допустимых значений. Однако использование биомассы делает процесс еще и более углеродно-нейтральным: растения поглощают углекислый газ в ходе роста, и, когда он выделяется при горении растительной биомассы, то не прибавляется к общему балансу CO2″, — цитирует Институт катализа СО РАН кандидата химических наук, одного из авторов исследования Юрия Дубинина.
Эксперимент показал, что наиболее эффективно процесс КСК протекает при температуре в 750 градусов Цельсия и трехкратном соотношении опилок и угля (3:1 по объему) — в таких условиях степень выгорания топлива достигает 99,6%. При этом выбросы углекислого газа снижаются на 36% в сравнении с плазменным сжиганием угля без использования биомассы, а выбросы оксида азота — на 29%. Более того, по итогам эксперимента не было зафиксировано эмиссии оксидов серы, хотя их содержание в буром угле составляет 12%.
По оценке исследователей, технологию КСК можно использовать не только для угля и биомассы, но и таких видов топлива, как горючие сланцы и битуминозные пески. Благодаря этому она может получить распространение в регионах, где есть трудности с доставкой традиционных ресурсов.
