Forskare från Tomsk Polytechnic University utvecklar en teknik för att få flytande bränsle från kolavfall för termiska kraftverk (TPS). Detta bränsle är 10 gånger mer miljövänligt och löser två problem på en gång:att minska mängden antropogena utsläpp av TPS och effektivt bortskaffa avfall från kolbearbetning och förädling. Forskargruppen vid Institutionen för automatisering av termiska kraftprocesser under ledning av professor Pavel Strizhak delar med sig av sina resultat.
Som Pavel Strizhak noterar, termiska kraftverk genererar upp till 40 till 45 procent av världens elektricitet; de är också källorna till fem föroreningar som står för 90 till 95 procent av alla atmosfäriska utsläpp, såsom askepartiklar, svaveloxider, kväve och koloxider, samt vattenånga. Drift av TPS:er släpper ut koldioxid (CO2), som forskarna betraktar som den främsta orsaken till växthusgaseffekten. Partiklar av flyktig aske som släpps ut i atmosfären kan också innehålla andra föreningar, särskilt, tungmetaller. Gasformiga produkter från förbränning av organiskt bränsle kan också innehålla giftiga och cancerframkallande mikroelement, cancerframkallande kolväten och andra skadliga ämnen.
"Folk tror att det farligaste är utsläppen av svavel- och kväveoxider som, vid sammanslagning med luftfuktighet, oxidera, bildar således svaga lösningar av svavelsyra och salpetersyror. De är de främsta orsakerna till sura regn.
Ökningen av koncentrationen av kväveoxider bidrar till förstörelsen av ozonskiktet, som skyddar vår planet från ultraviolett strålning, säger Pavel Strizhak.
För att minska antropogena effekter på miljön och mängden föroreningar som släpps ut i atmosfären, TPU-forskare föreslår produktion av kolvattenslurry som innehåller petrokemiska (CWSP) bränslesammansättningar från avfall som produceras genom kolanvändning eller oljeraffinering.
"De är flytande bränslesammansättningar, 80 procent av dessa är kolförädlingsprodukter. Vi använder fyra grupper av ämnen som huvudkomponenter:fasta brännbara komponenter från lågrankade kol och kolbearbetningsavfall, flytande brännbara komponenter, och vatten och mjukgörare (stabilisatorer). Det resulterande bränslet representerar en viskös massa som kommer att förbrännas i pannenheter, säger Pavel Strizhak.
Var och en av de fyra komponenterna kan inte användas som bränsle i kraftindustrin, men tillsammans, de bildar bränsle jämförbart med traditionellt kol med minskad ekonomisk och miljöpåverkan.
Resultaten av studien har publicerats i Journal of Hazardous Materials .
Studien jämför effekten av stenkolsförbränning och kolvattenslurry som innehåller petrokemiska bränslen (CWSP) baserat på kolbearbetningsavfall (filterkakor), som är utbredda i världens kraftindustri.
"Vi brände dessa två bränslen vid temperaturer från 500 till 1000 C. För första gången, det visades att koncentrationen av svavel och kväveoxid är betydligt lägre vid förbränning av CWSP jämfört med traditionella kol, säger Pavel Strizhak.
Utgångsprestanda (tändningsfördröjning, lägsta tröskeltändningstemperatur, maximal förbränningstemperatur) för CWSP och kol var mycket lika.
"De erhållna resultaten öppnar stora möjligheter för bred användning av CWSP-upphängningar som billiga, energieffektivt och miljövänligt bränsle jämfört med traditionellt kol. Använda flytande bränslen baserade på kolbearbetningsprodukter, tillverkare kommer att kunna minska volymen av gruvdrift och utveckling av nya fyndigheter. Detta, i tur och ordning, kommer att spara resurser och minska skadorna på miljön, säger Pavel Strizhak.
Utvecklingen kommer att göra det möjligt för kolproducenter att behandla avfall från kolanvändning och bränna det direkt på plats för att generera kraft som kommer att minska kostnaderna för insamling och transport av farligt avfall. Tekniken har redan testats på ett kolproduktionsföretag i Kemerovo-regionen.
