Международная группа исследователей во главе с профессором Гюнгмин Чой из Национального университета Пусана в Корее предложил комбинацию методов сжигания с воздушным охлаждением и вихревым потоком для снижения выбросов парниковых газов, образования кислотных дождей и фотохимического смога, а также связанных с ними рисков для здоровья от угольных электростанций. В исследовании, опубликованном в журнале Energy, команда проанализировала эффективность такой комбинации для улучшения характеристик сгорания при одновременном снижении загрязнения окружающей среды.
Ранее были изучены вихревой поток и воздушная стадия, но их эффективность в снижении выбросов загрязняющих веществ при максимальном выгорании оставалась неясной. Исследователи использовали как моделирование, так и эксперименты для изучения комбинированных эффектов различных конфигураций завихрения и распределения воздуха внутри модернизированного пылеугольного котла мощностью 16 кВт, работающего на пониженном давлении. Исследование показало, что вихревая структура выхлопной трубы (ETV), сопровождающая вихревой поток, улучшает стабильность пламени и эффективность горения, но генерирует большое количество выбросов оксида азота (NOx).
В отличие от этого, технология подготовки воздуха создает богатую топливом среду в зоне первичного сгорания, что положительно сказывается на снижении содержания NOx, но отрицательно влияет на эффективность сгорания.
– Следовательно, если эти две технологии надлежащим образом объединить и применить в реальной жизни, можно ожидать синергетического эффекта, который сокращает выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, а также улучшает характеристики сгорания, – рассказал профессор Чой.
Для понимания того, какая из них более выгодна с точки зрения сокращения выбросов загрязняющих веществ, были оценены воздушные ступени с двумя конфигурациями завихрения, а именно с одновременным и встречным завихрением пламени. В случае горелки с совместным вращением, где воздух и топливо циркулируют одинаково, частицы угля распределяются равномерно, в результате чего образуется равномерная зона выгорания, которая обеспечивает полное сгорание топлива, уменьшая выбросы газовых частиц и повышая эффективность сгорания.
Исследование может быть ценным для решения экологических проблем и рисков для здоровья, связанных с угольными электростанциями.