Forskere reducerer skadelige emissioner fra HPP'er

Et team af forskere fra Siberian Federal University (SFU) og deres kolleger fra Novosibirsk og Holland modellerede processen med kulforbrænding i HPP-kedler og bestemte, hvilken type brændstof der producerede mindre skadelige emissioner. Undersøgelsen blev offentliggjort i Brændstof .

Varmekraftværker (HPP'er) leverer elektrisk energi til mange byer rundt om i verden. Produktionen af ​​varme og elektricitet starter med afbrænding af kul i et forbrændingskammer. Genereret varme opvarmer damp- og røgblandingen, der bevæger turbinen. Sådan produceres elektricitet, og varmen bruges til opvarmning. Imidlertid, afbrænding af kul ved HPP'er frigiver skadelige nitrogenoxider til atmosfæren.

En lovende emissionsreduktionsteknologi er post-forbrænding eller tre-trins brændstofforbrænding. Efter det første forbrændingstrin, hvor hovedparten af ​​kullet brænder ud og luften er knap, resterne af brændstoffet overføres til et særligt område over forbrændingskammeret med ekstra brændstof. Nitrogenoxider reagerer med kulbrinte, danner hydrogencyanid og molekylært nitrogen, og mængden af ​​nitrogenoxidemissioner falder med omkring 10 procent. "Miljøpåvirkningen af ​​olie og gas efter forbrænding er mere tydelig, men vi skal også arbejde med kul. Det har en stor praktisk betydning, da mange HPP'er bruger det, " sagde Alexander Dekterev, en medforfatter til artiklen.

Forskere har tidligere udført eksperimenter for at forstå, hvilke egenskaber ved kul og forbrændingsteknikker giver maksimale emissionsreduktioner. For nylig, fysikere malede kul ned til mikropartikelskala (20-30 mikron). Denne teknik giver en mere stabil opblussen i HPP'er, da kulmikropartikler blander sig bedre og brænder hurtigere.

Tidligere, denne effekt blev påvist i små, forsøgskedler. Flammen fra afbrænding af kulmikropartikler lignede flammen fra brændende olie, og partiklerne var næsten usynlige. Det var stadig ikke klart, om effekten ville være den samme i almindelige HPP-kedler, og forskerne fra Krasnoyarsk besluttede at modellere det.

De tog en standard dampkedel BKZ-500-140 fra Krasnoyarsk HPP-2 som model, da alle eksperimentelle data om det var tilgængelige. Dataene blev indlæst i modellen, som derefter blev rekonfigureret under hensyntagen til data efter forbrænding. I den nye model, det grundlæggende brændsel var brunt Kansk-Achinsk kul, og efterforbrændingsbrændstoffet blev dannet af jetkul fra Kuznetsk. Ifølge de første beregninger, den matematiske model implementeret af artiklens forfattere i den interne software beskrev korrekt processerne i kedlen.

Holdet modellerede tre afbrændingsskemaer - almindeligt kul, mikro-partikel kul, og mekanisk aktiveret brændstof. Sidstnævnte variant viste sig at være at foretrække og førte til 50 procents reduktion af Nox-emissioner i forhold til basisvarianten og med 20 procent til det almindelige kul. Arbejdet kan være af interesse for udviklere og ingeniører, der arbejder med forbedring af det eksisterende kedeludstyr og design af kraftblokke. Forfatterne fortsætter med at udvikle matematiske modelleringsmetoder for at forbedre forbrændingsteknologier både til udbredte og ukonventionelle brændstoftyper.