Технология ТПУ позволит получать экологичное топливо из отходов производства угля для тепловых электростанций

Фото: news.tpu.ru

Ученые Томского политехнического университета разрабатывают технологию создания топлива из отходов производства угля для тепловых электростанций (ТЭС). Такое топливо в десятки раз экологичнее угля, что позволит решить сразу две проблемы: снизить количество антропогенных выбросов ТЭС и эффективно утилизировать отходы, образующиеся при переработке и обогащении угля. Накануне Всемирного дня окружающей среды, который отмечается 5 июня, научный коллектив кафедры теплоэнергетических процессов ТПУ под руководством Павла Стрижака поделился результатами своих исследований.

Фото:   shutterstock.com

Как отмечает Павел Стрижак, на тепловые электростанции приходится до 40–45 % всей вырабатываемой в мире электроэнергии. Между тем ТЭС являются источниками пяти загрязнителей воздуха, на долю которых приходится 90-95% всех выбросов в атмосферу, — это частицы золы, оксиды серы, азота и углерода, а также пары воды. Так, при работе ТЭС образуется диоксид углерода (СO2), высокое содержание которого в атмосфере ученые считают основной причиной развития парникового эффекта. Кроме этого, поступающие в атмосферу с дымовыми газами частицы летучей золы могут содержать и другие соединения, в частности, тяжелые металлы. Также в газообразных продуктах сгорания органических топлив могут содержаться токсичные и канцерогенные микроэлементы, канцерогенные углеводороды и прочие вредные вещества.

«Наиболее опасными принято считать выбросы в атмосферу оксидов серы и азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, окисляются, образуя слабые растворы серной и азотистой кислот, являющихся причиной выпадения кислотных дождей.

Также повышение концентрации оксидов азота способствует разрушению озонового слоя атмосферы, который защищает нашу планету от ультрафиолетового космического излучения», — говорит Павел Стрижак.

Чтобы снизить влияние человеческого фактора на экологию и сократить долю выбрасываемых в атмосферу вредных веществ, политехники предложили создавать из отходов, образующихся после обогащения угля или нефтепереработки, органоводоугольные (ОВУТ) топливные композиции.

«Они представляют собой жидкие композиционные топлива, в составе которых около 80 % — это продукты углепереработки. В качестве компонентов композиций мы используем четыре группы веществ: твердые горючие компоненты из числа низкосортных углей и отходов углеобогащения, жидкие горючие компоненты, воду, а также пластификатор (стабилизатор). В готовом виде такое топливо представляет собой вязкую массу, которая в дальнейшем будет сжигаться в котельной», — рассказывает Павел Стрижак.

Каждый из четырех компонентов в отдельности непригоден для использования в качестве топлива для «большой» энергетики, но вместе они представляют собой топливо, которое по своим энергетическим характеристикам не уступает традиционному углю, а его экономический и экологический эффект намного выше.

Недавно научный коллектив под руководством Павла Стрижака опубликовал статью в научном издании Journal of Hazardous Materials ( IF 4 , 836; Q 1) .

В ней ученые привели результаты исследования, в котором сравнили эффект от сжигания распространенных в мировой энергетике марок каменных углей и органоводоугольных топливных композиций (ОВУТ) на основе отходов углепереработки (фильтр-кеков).

«Мы сжигали два эти вида топлива при температурах от 500 С° до 1000 С°. В результате нам впервые удалось показать, что концентрации оксидов серы и азота существенно ниже при сжигании суспензий ОВУТ по сравнению с углями», — делится результатами исследования Павел Стрижак.

Фото:  Экспериментальные зависимости максимальных концентраций оксида серы  (рис. 1) и оксида азота (рис. 2) от температуры при сжигании бурого угля марки Б2, ВУТ и ОВУТ на его основе.

При этом энергетические характеристики (инерционность зажигания, пороговые температуры зажигания, максимальная температура горения) у ОВУТ и угля были близкими.

«Полученные нами результаты открывают большие перспективы для широкого применения суспензий ОВУТ как дешевого, энергетически и экологически выгодного топлива по сравнению с углями. Используя жидкое топливо из продуктов углепереработки, производители смогут снизить объемы добычи полезных ископаемых и разработки новых месторождений. Это позволит сберечь ресурсы и снизить вред, наносимый экологии нашей планеты», — заключает Павел Стрижак.

Разработка ТПУ позволит угледобывающим предприятиям перерабатывать отходы производства прямо на месторождениях и здесь же их сжигать для получения энергии, что позволит снизить затраты на сбор и транспортировку вредных отходов.

Добавим, на сегодняшний день технология политехников уже прошла тестовые испытания на одном из предприятий в Кемеровской области. 

Справка:

В течение последних трех лет в рамках гранта Российского научного фонда № 15-19-10003 сотрудниками лаборатории моделирования процессов тепломассопереноса ТПУ (ЛМПТ входит в состав каф. АТП ЭНИН) в этом направлении выполнен цикл экспериментальных и теоретических исследований.

На сегодняшний день научным коллективом Павла Стрижака опубликованы 27 статей в журналах 1и 2 квартиля Web of Science (Fuel, Energy, Fuel Processing Technology, Applied Thermal Engineering, Energy and Fuels, Combustion and Flame, Energies, Science of the Total Environment и др.).

Основные результаты экспериментов по исследованию экологических аспектов процессов сжигания ОВУТ представлены в статьях, опубликованных в журналах 1 и 2 квартиля Web of Science — Science of the Total Environment (IF 3,976; Q1) , Energies (IF 2,077; Q2) и Energy and Fuels (IF 2,835; Q1) .

Добавим, на базе ТПУ реализуется  САЕ   «Экоэнергетика» — создание и развитие экологичных технологий газификации и зажигания твердых топлив, водородная энергетика на базе твердооксидных топливных элементов, технологии сжижения газообразных энергоносителей. САЕ (стратегическая академическая единица)  — это  междисциплинарный институт, созданный для реализации научно-исследовательских, магистерских и аспирантских программ. 

 
По теме
Известный учёный проведёт в ТУСУРе семинар об эволюции Вселенной - ТУСУР В Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники состоится международный семинар с участием учёных разных стран, посвящённый различным аспектам эволюции Вселенной,
16.07.2018
Тающие ледники Актру - ТГУ 10-21 июля на высокогорной станции ТГУ «Актру» проходит V Mеждународная летняя школа, посвященная изучению трансформаций, которые происходят в Арктике и Сибири в условиях быстро меняющегося климата.
16.07.2018
 
Завершилась первая экспедиция ученых ТГАСУ по крупному исследовательскому проекту - ТГАСУ Весной этого года доценты кафедры теории и истории архитектуры Томского государственного архитектурно-строительного университета Ольга Литвинова и Ольга Воронина анонсировали проект «Градостроительная ретроспектива средн
16.07.2018
 
Томские ученые разрабатывают систему управления подводными беспилотными аппаратами - ГТРК Томск Ученые Института кибернетики Томского политехнического университета разрабатывают технологию, которая позволит реализовать групповое управление автономными необитаемыми подводными аппаратами, в том числе в условиях Арктики.
16.07.2018 ГТРК Томск
Завершилась первая экспедиция ученых ТГАСУ по крупному исследовательскому проекту - ТГАСУ Весной этого года доценты кафедры теории и истории архитектуры Томского государственного архитектурно-строительного университета Ольга Литвинова и Ольга Воронина анонсировали проект «Градостроительная ретроспектива средн
16.07.2018 ТГАСУ
Тающие ледники Актру - ТГУ 10-21 июля на высокогорной станции ТГУ «Актру» проходит V Mеждународная летняя школа, посвященная изучению трансформаций, которые происходят в Арктике и Сибири в условиях быстро меняющегося климата.
16.07.2018 ТГУ
В этот вечер со сцены Большого концертного зала филармонии признания в любви звучали одно за другим.
02.07.2018 Красное знамя
№51/29.06.2018 В Томском районе прошел бал медалистов. Настало чудесное время – вчерашние ученики  одиннадцатых классов отправляются в самостоятельное плавание по бурным волнам жизни.
29.06.2018 Томское Предместье
В неполные 38 лет Михаил Ш. обзавелся длинным «хвостом» из девяти судимостей.
10.07.2018 Красное знамя
1491990364_thumb_main - САН Томск Представители епархии обратились в Томский государственный архитектурно-строительный университет (ТГАСУ) с просьбой выявить причины возникновения вибрации при звучании колокола на звоннице Свято-Воскресенской церкви.
16.07.2018 САН Томск
Открыт прием заявок на участие в V Всероссийском творческом фестивале «Верим в село! Гордимся Россией!» - Департамент по молодежной политике, физической культуре и спорту Пятый год Российский союз сельской молодежи при поддержке Министерства сельского хозяйства Российской Федерации проводит Всероссийский творческий фестиваль «Верим в село!
16.07.2018 Департамент по молодежной политике, физической культуре и спорту
О выставке к 70-тилетию Рафаэля Асланяна в Томском областном художественном музее Многие слышали о знаменитейшем армянском художнике Мартироосе Сергеевиче Сарьяне.
09.07.2018 Томская неделя
«Видимо, я учитель по призванию. Всегда чувствовал, что прожил день не зря, если читал в этот день лекцию», — говорит о себе почетный работник высшей школы, ветеран ТГУ Владимир Георгиевич Иванов.
04.07.2018 Красное знамя
Сегодня одна из главных партий его жизненного спектакля, если говорить на языке оперы, — ария директора Томского музыкального колледжа имени Эдисона Денисова.
02.07.2018 Красное знамя
На нижней террасе Лагерного сада началось благоустройство в рамках федеральной программы «Формирование комфортной городской среды» - Администрация г.Томск Компания-подрядчик - ООО «ГОЛДЕН СТРОЙ» - приступила к демонтажу трибун. Большие экраны, которые использовались для трансляции матчей чемпионата мира по футболу - 2018, демонтированы и переданы управлению культуры Томска.
16.07.2018 Администрация г.Томск
Большие футбольные страсти близки к развязке, чемпионат мира скоро останется позади.
16.07.2018 Красное знамя
В Томске три раза в неделю на стадионе «Победа» будут проходить  бесплатные массовые тренировки по фитнесу, кроссфиту, стритворкауту и легкой атлетике, сообщают организаторы проекта «Здравый смысл».
29.06.2018 Красное знамя
Маршрут Всемирной факельной эстафеты пройдет по нашей области с 30 июня по 5 июля.
22.06.2018 Красное знамя
На нижней террасе Лагерного сада началось благоустройство в рамках федеральной программы «Формирование комфортной городской среды» - Администрация г.Томск Компания-подрядчик - ООО «ГОЛДЕН СТРОЙ» - приступила к демонтажу трибун. Большие экраны, которые использовались для трансляции матчей чемпионата мира по футболу - 2018, демонтированы и переданы управлению культуры Томска.
16.07.2018 Администрация г.Томск