Ett team av forskare från Siberian Federal University (SFU) och deras kollegor från Novosibirsk och Nederländerna modellerade processen för kolförbränning i HPP-pannor och bestämde vilken typ av bränsle som gav mindre skadliga utsläpp. Studien publicerades i Bränsle .

Värmekraftverk (HPP) levererar elektrisk energi till många städer runt om i världen. Produktionen av värme och el börjar med att man eldar kol i en förbränningskammare. Genererad värme värmer upp ång- och rökblandningen som förflyttar turbinen. Så här produceras el, och värmen används för uppvärmning. Dock, Förbränning av kol vid HPP släpper ut skadliga kväveoxider i atmosfären.

En lovande utsläppsminskningsteknik är efterförbränning eller trestegsbränsleförbränning. Efter det första förbränningssteget, under vilken huvuddelen av kolet brinner ut och luften är knapp, resterna av bränslet överförs till ett speciellt område ovanför förbränningskammaren med extra bränsle. Kväveoxider reagerar med kolvätet, bildar vätecyanid och molekylärt kväve, och volymen av kväveoxidutsläppen minskar med cirka 10 procent. "Miljöpåverkan av olja och gas efter förbränning är mer uppenbar, men vi måste också jobba med kol. Det har en stor praktisk betydelse eftersom många HPP:er använder det, " sa Alexander Dekterev, en medförfattare till artikeln.

Forskare har tidigare genomfört experiment för att förstå vilka egenskaper hos kol och förbränningstekniker som ger maximala utsläppsminskningar. Nyligen, fysiker malde kol ner till mikropartikelskala (20-30 mikron). Denna teknik ger en mer stabil flare i HPP, eftersom kolmikropartiklar blandas bättre och brinner snabbare.

Tidigare, denna effekt visades i små, experimentpannor. Lågan från förbränning av kolmikropartiklar liknade lågan från förbränning av olja, och partiklarna var nästan osynliga. Det var fortfarande inte klart om effekten skulle vara densamma i vanliga HPP-pannor, och forskarna från Krasnoyarsk bestämde sig för att modellera det.

De tog en standard ångpanna BKZ-500-140 av Krasnoyarsk HPP-2 som modell, eftersom alla experimentella data om det fanns tillgängliga. Data laddades in i modellen, som sedan omkonfigurerades med hänsyn till efterförbränningsdata. I den nya modellen, grundbränslet var brunt Kansk-Achinsk-kol, och efterförbränningsbränslet bildades av jetkol från Kuznetsk. Enligt initiala beräkningar, den matematiska modellen som implementerats av artikelförfattarna i den interna programvaran beskrev processerna i pannan korrekt.

Teamet modellerade tre förbränningsscheman - vanligt kol, mikropartikelkol, och mekaniskt aktiverat bränsle. Den senare varianten visade sig vara att föredra och ledde till 50 procents minskning av Nox-utsläppen jämfört med basvarianten och med 20 procent till det vanliga kolet. Arbetet kan vara av intresse för utvecklare och ingenjörer som arbetar med att förbättra befintlig pannutrustning och design av kraftblock. Författarna fortsätter att utveckla matematiska modelleringsmetoder för att förbättra förbränningstekniker både för allmänt använda och okonventionella bränsletyper.