Как эффективнее сжигать угольное топливо: ответ российских ученых
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) создали модель сгорания водоугольного топлива в горячем воздушном потоке для дальнейшего применения технологии в реальных энергетических установках. Такие перспективные топливные системы в будущем могут заменить некоторые существующие комплексы и придать вторую жизнь угольной энергетике, но уже с гораздо большей экологичностью и эффективностью.
Угольная энергетика считается неэкологичной и устаревшей. Однако она остается одним из самых дешевых способов выработки электроэнергии, кроме того, в некоторых обстоятельствах является безальтернативной. Внедрение современных технологий и алгоритмов может вывести этот способ на новый уровень эффективности.
Авторы исследования рассматривали такой перспективный метод, как сжигание угля в виде водоугольной суспензии. Она представляет собой смесь воды с угольной пылью. Ученые признают перспективность идеи, однако у нее есть ряд фундаментальных проблем, решение которых требуется для внедрения технологии в жизнь. В частности, до сего момента не существовало понятной и универсальной физически обоснованной теории, которая могла бы описать дробление компонентов суспензии в потоке окислителя, то есть воздуха. Это необходимо для полного и эффективного сгорания топлива, следовательно, для понимания того, как нужно построить систему распыления, которая обеспечит минимальный размер капель в камере сгорания.
Эффективное сгорание происходит при размере капель около 0,1 миллиметра. Однако современные системы распыления не могут стабильно выдавать такой результат на водоугольном топливе. Этому помогает поток горячего воздуха. С ним ученые и экспериментировали.
Опыты проводились внутри лабораторного стенда, где создавались разные условия внутри камеры сгорания. Там водоугольное топливо взаимодействовало с потом воздуха, разогретого до 1000 градусов Цельсия. Использовались различные виды угля и вода. Доля угольных частиц составляла от 50% до 55%. Эксперименты позволили создать физическую модель, которую можно использовать при проектировании реальных энергетических систем с максимальной эффективностью дробления и наиболее полным сгоранием топливной смеси.
Ранее мы рассказывали, как российские физики создали устройство для повышения урожайности в теплицах.
