Отправить новость
1265 просмотров Версия для печати

Технология ТПУ позволит получать экологичное топливо из отходов производства угля для тепловых электростанций

Ученые Томского политехнического университета разрабатывают технологию создания топлива из отходов производства угля для тепловых электростанций (ТЭС). Такое топливо в десятки раз экологичнее угля, что позволит решить сразу две проблемы: снизить количество антропогенных выбросов ТЭС и эффективно утилизировать отходы, образующиеся при переработке и обогащении угля. Накануне Всемирного дня окружающей среды, который отмечается 5 июня, научный коллектив кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов ТПУ под руководством Павла Стрижака поделился результатами своих исследований.

Фото: shutterstock.com

Как отмечает Павел Стрижак, на тепловые электростанции приходится до 40–45 % всей вырабатываемой в мире электроэнергии. Между тем ТЭС являются источниками пяти загрязнителей воздуха, на долю которых приходится 90-95% всех выбросов в атмосферу, — это частицы золы, оксиды серы, азота и углерода, а также пары воды. Так, при работе ТЭС образуется диоксид углерода (СO2), высокое содержание которого в атмосфере ученые считают основной причиной развития парникового эффекта. Кроме этого, поступающие в атмосферу с дымовыми газами частицы летучей золы могут содержать и другие соединения, в частности, тяжелые металлы. Также в газообразных продуктах сгорания органических топлив могут содержаться токсичные и канцерогенные микроэлементы, канцерогенные углеводороды и прочие вредные вещества.

«Наиболее опасными принято считать выбросы в атмосферу оксидов серы и азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, окисляются, образуя слабые растворы серной и азотистой кислот, являющихся причиной выпадения кислотных дождей.

Также повышение концентрации оксидов азота способствует разрушению озонового слоя атмосферы, который защищает нашу планету от ультрафиолетового космического излучения», — говорит Павел Стрижак.

Чтобы снизить влияние человеческого фактора на экологию и сократить долю выбрасываемых в атмосферу вредных веществ, политехники предложили создавать из отходов, образующихся после обогащения угля или нефтепереработки, органоводоугольные (ОВУТ) топливные композиции.

«Они представляют собой жидкие композиционные топлива, в составе которых около 80 % — это продукты углепереработки. В качестве компонентов композиций мы используем четыре группы веществ: твердые горючие компоненты из числа низкосортных углей и отходов углеобогащения, жидкие горючие компоненты, воду, а также пластификатор (стабилизатор). В готовом виде такое топливо представляет собой вязкую массу, которая в дальнейшем будет сжигаться в котельной», — рассказывает Павел Стрижак.

Каждый из четырех компонентов в отдельности непригоден для использования в качестве топлива для «большой» энергетики, но вместе они представляют собой топливо, которое по своим энергетическим характеристикам не уступает традиционному углю, а его экономический и экологический эффект намного выше.

Недавно научный коллектив под руководством Павла Стрижака опубликовал статью в научном издании Journal of Hazardous Materials (IF 4,836; Q1).

В ней ученые привели результаты исследования, в котором сравнили эффект от сжигания распространенных в мировой энергетике марок каменных углей и органоводоугольных топливных композиций (ОВУТ) на основе отходов углепереработки (фильтр-кеков).

«Мы сжигали два эти вида топлива при температурах от 500 С° до 1000 С°. В результате нам впервые удалось показать, что концентрации оксидов серы и азота существенно ниже при сжигании суспензий ОВУТ по сравнению с углями», — делится результатами исследования Павел Стрижак.

Фото: Экспериментальные зависимости максимальных концентраций оксида серы (рис. 1) и оксида азота (рис. 2) от температуры при сжигании бурого угля марки Б2, ВУТ и ОВУТ на его основе.

При этом энергетические характеристики (инерционность зажигания, пороговые температуры зажигания, максимальная температура горения) у ОВУТ и угля были близкими.

«Полученные нами результаты открывают большие перспективы для широкого применения суспензий ОВУТ как дешевого, энергетически и экологически выгодного топлива по сравнению с углями. Используя жидкое топливо из продуктов углепереработки, производители смогут снизить объемы добычи полезных ископаемых и разработки новых месторождений. Это позволит сберечь ресурсы и снизить вред, наносимый экологии нашей планеты», — заключает Павел Стрижак.

Разработка ТПУ позволит угледобывающим предприятиям перерабатывать отходы производства прямо на месторождениях и здесь же их сжигать для получения энергии, что позволит снизить затраты на сбор и транспортировку вредных отходов.

Добавим, на сегодняшний день технология политехников уже прошла тестовые испытания на одном из предприятий в Кемеровской области. 

Справка:

В течение последних трех лет в рамках гранта Российского научного фонда № 15-19-10003 сотрудниками лаборатории моделирования процессов тепломассопереноса ТПУ (ЛМПТ входит в состав каф. АТП ЭНИН) в этом направлении выполнен цикл экспериментальных и теоретических исследований.

На сегодняшний день научным коллективом Павла Стрижака опубликованы 27 статей в журналах 1 и 2 квартиля Web of Science (Fuel, Energy, Fuel Processing Technology, Applied Thermal Engineering, Energy and Fuels, Combustion and Flame, Energies, Science of the Total Environment и др.).

Основные результаты экспериментов по исследованию экологических аспектов процессов сжигания ОВУТ представлены в статьях, опубликованных в журналах 1 и 2 квартиля Web of Science — Science of the Total Environment (IF 3,976; Q1), Energies (IF 2,077; Q2) и Energy and Fuels (IF 2,835; Q1).

Добавим, на базе ТПУ реализуется  САЕ  «Экоэнергетика» — создание и развитие экологичных технологий газификации и зажигания твердых топлив, водородная энергетика на базе твердооксидных топливных элементов, технологии сжижения газообразных энергоносителей. САЕ (стратегическая академическая единица) — это междисциплинарный институт, созданный для реализации научно-исследовательских, магистерских и аспирантских программ. 

Заметили ошибку?
Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter