Ученые из Передовой инженерной школы Томского политехнического университета разработали каталитический модификатор горения твердого топлива, который позволяет снизить выбросы углекислого газа при сжигании угля более чем на 50%. Результаты исследования опубликованы в журнале Energy.
Модификатор представляет собой дисперсный оксид металла, который сначала смешивается с жидким носителем, а затем — с углем. Поиск подходящего материала состоял из нескольких этапов. «В начале осуществлялся выбор активных металлов и проводился цикл работ по проверке их эффективности — сначала на малых, лабораторных установках, а затем на более крупном стенде, позволяющем моделировать работу твердотопливной котельной с котлами слоевого типа, которые имеют широкое распространение в РФ», — цитирует Томский политех доцента Константина Слюсарского.
Выбор ученых пал на смесь из железной окалины (Fe3O4) и оксида марганца (Mn3O4). Эта добавка смешивалась с углем, который затем сжигался в камере с температурой от 600 до 800 градусов Цельсия. Добавка позволила снизить температурный порог окисления топлива (на 2–32 градуса Цельсия), а также уменьшить период задержки его воспламенения (на 0,2–2,2 секунды). В свою очередь, температурный порог, при котором завершалось окисление топлива, снизился на 13–68 градусов Цельсия. Ученым тем самым удалось повысить реакционную способность топлива, а также скорость его окисления.
Интенсификация горения позволила снизить удельные выбросы углекислого газа при сжигании угля на 57%, а эмиссию оксида азота — на 25%. Благодаря сокращению топливного недожега, объем тепловой энергии, генерируемой при сжигании топлива, увеличился на 10%.
Сокращение выбросов при сжигании твердого топлива — одна из популярных тем исследований российских ученых. Ранее исследователи из Института катализа Сибирского отделения (СО) РАН провели эксперимент, в ходе которого смешали бурый уголь и сосновые опилки (в соотношении 1:3) для дальнейшего сжигания в кипящем слое катализатора при температуре в 750 градусов Цельсия. В результате выбросы углекислого газа снизились на 36% в сравнении с сжиганием угля без использования биомассы, а выбросы оксида азота — на 29%. При этом по итогам эксперимента не было зафиксировано выбросов оксида серы, хотя их содержание в буром угле составляет 12%.
