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.info/tmk/?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:
[email protected]

Автор текста: Пепел.

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

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

2769

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

15946

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

24610

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

3454

26.02.2025

Учёные ТГУ: о проблеме таяния ледников и о новых полезных свойствах шиповника

Исследователи ТГУ сильно обеспокоены таянием Алтайских ледников. После проведения оценки показателей выяснилось, что продолжение активного таяния льда и снега негативно скажется на окружающей среде.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеЭкологияТомск

20583

31.01.2025

А в небесах опять летит комета!

2024 год оказался «урожайным» на разные небесные явления; вспомним хотя бы нашумевшую комету «Цзыцзиньшань – ATLAS», которую в минувшем октябре можно было видеть невооруженным глазом. А теперь нас посетила даже более интересная гостья, одна из самых ярких комет - C/2024 G3 (ATLAS).

Эля Берковская

Наука и технологииСобытияМир

3134

12.01.2025

Наносенсоры на страже нашего здоровья

Томский политехнический университет радует новыми разработками. На этот раз ученые ТПУ создали бесшумные наносенсоры. Добавим в них чат GPT – и Т-800 готов. Шутка. (А, может, и нет).

Антон Старков

Наука и технологииЗдоровьеОбществоТомск

4976

11.12.2024

Как Томск спасет Индонезию от загрязнения

Томские биологи сотрудничают не только с российскими компаниями, но и проверяют работу новых технологий в других государствах. Например, в этот раз ТГУ совместно с инженерной школой «Агробиотек» проводят испытания в Индонезии. Привычное россиянам подсолнечное масло – для Индонезии редкость.

Антон Старков

Наука и технологииЭкологияОбществоТомск

18499

05.12.2024

Передовая инженерная школа «Агробиотек» ТГУ выпустила первых магистров в сфере агробиотехнологий

Томский государственный университет (ТГУ) запустил магистерскую программу «Менеджмент агробиотехнологий» в 2022 году.

Александра Рубинштейн

Наука и технологииЭкономика и бизнесОбразованиеТомск

23904

25.11.2024

Прорыв новосибирских ученых: агрессия или миролюбие – наш характер зависит от генов

Новосибирский Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН (ИЦиГ) порадовал новым открытием. Расшифровав геном агрессивных и одомашненных крыс, ученые пришли к выводу, что за миролюбивое или агрессивное поведение отвечают 112 генов.

Антон Старков

Наука и технологииЗдоровьеБратья меньшиеНовосибирск Томск

6315

21.11.2024

Инсайд. И на Луне будут растения?

Проект под руководством Австралии по выращиванию растений на Луне обеспечил себе место на лунной миссии, запуск которой запланирован на 2025 год.

Николай Головин

Наука и технологииМир

2266

16.11.2024

Телеграм Томска за неделю: форум U-NOVUS, низкие зарплаты пожарных и утверждение приговора Фадеевой*

Бабр представляет обзор ключевых событий и обсуждений в томском сегменте мессенджера Telegram за неделю с 27 мая по 2 июня 2024 года включительно. Форум U-NOVUS В Томске прошёл Всероссийский форум молодых учёных U-NOVUS.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбществоПолитикаТомск

30114

03.06.2024

Лица Сибири

Кибирев Василий

Басюк Виктор

Чекулаев Евгений

Смирнов Александр

Иванов Анатолий

Зубарев Виктор

Шкуропат Юрий

Гук Денис

Зелент Иван

Чекотова Нина