Forskere forbedrede effektiviteten af ​​kulforbrænding betydeligt

Et team af russiske forskere fra NUST MISIS, Tomsk Polytechnic University (TPU) og Boreskov Institute of Catalysis har foreslået en ny tilgang til at ændre forbrændingsadfærden for kul. Tilsætning af kobbersalte reducerer indholdet af uforbrændt kulstof i askerester med 3,1 gange og CO -indhold i de gasformige forbrændingsprodukter med 40%, fandt forskerne. Undersøgelsen blev offentliggjort i Brændstofbehandlingsteknologi .

Ifølge Det Internationale Energiagentur (IEA), kul er den dominerende energiressource, der bruges som det primære brændstof til elproduktion. Ifølge rapporter, kul leverede over en tredjedel af den globale elproduktion i 2020. Eksperter mener, at trods den generelt accepterede energipolitik, der sigter mod at reducere andelen af ​​kulforbrug og skifte til vedvarende energikilder, kul, som den vigtigste type brændstof i verden, vil sandsynligvis stadig indtage en ledende position inden for elproduktion i de kommende år. Imidlertid, den udbredte anvendelse af kul er begrænset af en række problemer, såsom ufuldstændig forbrænding af brændstof og samtidig dannelse af giftige gasser. Under hensyntagen til dette, udvikling af teknologier, der sigter mod mere effektiv og miljøvenlig kul termisk konvertering, er en prioriteret opgave for den kulfyrede kraftproduktionsindustri. En af de mulige løsninger til forbedring af kulforbrændingseffektiviteten er brugen af ​​katalytisk aktive midler, såsom oxider af forskellige metaller og deres forstadier (salte baseret på nitrater, sulfater, acetater, og carbonater), at intensivere forbrændingsprocessen.

"Det er for tidligt at opgive kul. Kina, for eksempel, er afhængig af kul som den primære energikilde i store dele af det 21. århundrede på trods af alle de "grønne" tendenser. I Rusland, kul tegner sig for lidt under 20% af landets energibalance. Selv i Storbritannien, det land, der konsekvent har implementeret sin dekarboniseringspolitik, efterspørgslen efter kul fra elproducenter blev registreret til over 200 tusinde tons i tredje kvartal 2020. Det er sikkert at sige, at søgen efter katalytiske tilsætningsstoffer til forbedret kulforbrændingseffektivitet vil fortsætte. For os, søgningen har været ganske vellykket:brugen af ​​tilsætningsstoffer foreslået af vores team har vist sig at forbedre kulforbrændingseffektiviteten betydeligt, især med kul med høj aske, "bemærkede Alexander Gromov, NUST MISIS teamleder og leder af MISIS Catalysis Lab.

Metoden til aktivering af kulforbrænding med metalsalte er baseret på intensivering af forbrændingsprocessen og reduktion af forbrændingstemperaturen. Brugen af ​​de saltbaserede tilsætningsstoffer gør forbrændingen mere håndterbar, bemærker forskerne.

I deres eksperimenter, forskerne brugte kobbersalte som aktiverende tilsætningsstoffer til at forbedre reaktiviteten af ​​kulaserne med høj aske, såsom antracit, også kendt som stenkul, og semikoks. Brændsler med høj aske er kendetegnet ved høje minimum tændings- og forbrændingstemperaturer, og lav forbrændingsintensitet. Indførelsen af ​​kobbersalte resulterede i forbedret reaktivitet og højere forbrændingshastighed for brændstofprøverne. Det er også værd at nævne, at indholdet af uforbrændt kulstof i askeresten i de modificerede prøver var betydeligt lavere end i referenceprøverne.

Indførelsen af ​​kobbernitrater, acetater og sulfater til brændstofprøverne blev udført ved proceduren for begyndende vådhed. Tændings- og forbrændingsforsøg blev derefter udført i et forbrændingskammer ved temperaturer på varmemediet varierende fra 500 ° C til 700 ° C.

Forbrændingsaktiveringsmekanismen er afhængig af intensiveringen af ​​produktionen af ​​gasfaseforbrændingsprodukter på det tidlige stadie af flygtige frigivelse og generering af mikroeksplosioner for at forhindre dannelse af slagglag, der ellers ville blokere ilt fra brændstoffet.

Ved anvendelse af oxidbaserede tilsætningsstoffer, dynamisk kontakt mellem brændstoffet og tilsætningsstoffet skal sikres, bemærkede forskerne. Anvendelse af salte som katalysator kræver ikke den type kontakt, hvilket gør denne nye metode til kulmodificering potentielt anvendelig i energiindustrien.

Forskerne mener, at brugen af ​​saltbaserede tilsætningsstoffer til at øge effektiviteten ved kulforbrænding kan bidrage til at forbedre brændstofeffektiviteten i energiproduktionen, minimere energiforbruget til forvarmning af elproduktionsudstyr og reducere CO2-emissioner fra kulkraftværker.