Ett team av ryska forskare från NUST MISIS, Tomsk Polytechnic University (TPU) och Boreskov Institute of Catalysis har föreslagit en ny metod för att ändra kolets förbränningsbeteende. Tillsatsen av kopparsalter minskar halten av oförbränt kol i askrester med 3,1 gånger och CO -halten i de gasformiga förbränningsprodukterna med 40%, forskarna hittade. Forskningen publicerades i Bränslebearbetningsteknik .

Enligt International Energy Agency (IEA), kol är den dominerande energiresursen som används som primärbränsle för kraftproduktion. Enligt rapporter, kol levererade över en tredjedel av den globala elproduktionen år 2020. Experter tror att trots den allmänt vedertagna energipolitiken som syftar till att minska andelen kolanvändning och byta till förnybara energikällor, kol, som den viktigaste typen av bränsle i världen, kommer sannolikt fortfarande att inta en ledande position inom elproduktion under de kommande åren. Dock, den utbredda användningen av kol begränsas av ett antal problem, såsom ofullständig förbränning av bränsle och samtidig bildning av giftiga gaser. Med hänsyn till detta, utveckling av teknik som syftar till mer effektiv och miljövänlig kolvärmeomvandling är en prioriterad uppgift för den koleldade kraftproduktionsindustrin. En av de möjliga lösningarna för att förbättra kolförbränningseffektiviteten är användningen av katalytiskt aktiva medel, såsom oxider av olika metaller och deras föregångare (salter baserade på nitrater, sulfater, acetater, och karbonater), för att intensifiera förbränningsprocessen.

"Det är för tidigt att ge upp kol. Kina, till exempel, förlitar sig på kol som den primära energikällan under stora delar av 2000 -talet trots alla "gröna" trender. I Ryssland, kol står för lite mindre än 20% av landets energibalans. Även i Storbritannien, landet som konsekvent har genomfört sin avkolningspolitik, efterfrågan på kol från elproducenter registrerades på över 200 tusen ton under tredje kvartalet 2020. Det är säkert att säga att sökandet efter katalytiska tillsatser för förbättrad kolförbränningseffektivitet kommer att fortsätta. För oss, sökningen har varit ganska lyckad:användningen av tillsatserna som föreslagits av vårt team har visat sig väsentligt förbättra kolförbränningseffektiviteten, särskilt med kol med hög aska, "noterade Alexander Gromov, NUST MISIS -teamledare och chef för MISIS Catalysis Lab.

Metoden för kolförbränningsaktivering av metallsalter baseras på intensifiering av förbränningsprocessen och minskning av förbränningstemperaturen. Användningen av de saltbaserade tillsatserna gör förbränningen mer hanterbar, konstaterar forskarna.

I deras experiment, forskarna använde kopparsalter som aktiverande tillsatser för att förbättra reaktiviteten hos kolbränslen med hög aska, såsom antracit, även känd som stenkol, och halvkoks. Bränsle med hög aska kännetecknas av höga lägsta antändnings- och förbränningstemperaturer, och låg förbränningsintensitet. Införandet av kopparsalter resulterade i förbättrad reaktivitet och högre bränningshastighet för bränsleproven. Det är också värt att nämna att halten oförbränt kol i askresterna i de modifierade proverna var betydligt lägre än i referensproven.

Införandet av kopparnitrater, acetater och sulfater till bränsleproverna utfördes genom proceduren för begynnande fuktighet. Tänd- och förbränningsexperiment utfördes sedan i en förbränningskammare vid temperaturer på värmemediet som varierar från 500 ° C till 700 ° C.

Förbränningsaktiveringsmekanismen förlitar sig på intensifieringen av produktionen av gasfasförbränningsprodukter i det tidiga stadiet av flyktiga utsläpp och generering av mikroexplosioner för att förhindra bildning av slagglager som annars skulle blockera syre från bränslet.

Vid användning av oxidbaserade tillsatser, dynamisk kontakt mellan bränslet och tillsatsen måste säkerställas, forskarna noterade. Användning av salter som katalysator kräver inte den typen av kontakt, vilket gör denna nya kolmodifieringsmetod potentiellt tillämplig inom energibranschen.

Forskarna tror att användningen av saltbaserade tillsatser för att öka effektiviteten vid kolförbränning kan bidra till att förbättra bränsleeffektiviteten vid energiproduktion, minimera energianvändningen för förvärmning av kraftgenererande utrustning och minska koldioxidutsläppen från kolkraftverk.