Ученые Пермский Политех предложили новый способ снизить выбросы вредных веществ в газотурбинных установках без дорогостоящих систем очистки. Метод позволяет уменьшить концентрацию угарного газа и оксидов азота в среднем на 30%. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Газотурбинные установки широко применяются в энергетике, нефтегазовой отрасли и авиации. Однако их работа сопровождается выбросами угарного газа и оксидов азота — веществ, опасных для здоровья и окружающей среды. Они участвуют в образовании смога и кислотных дождей, а их концентрации жестко регулируются.
Существующие методы снижения выбросов имеют недостатки. Например, впрыск воды или пара уменьшает образование оксидов азота, но снижает эффективность установки. А системы очистки выхлопа дороги и плохо работают при переменных нагрузках.
Исследователи предложили подойти к задаче иначе — оптимизировать сам процесс горения. Они изучили влияние двух ключевых параметров: температуры топлива и длины камеры сгорания.
«Ранее эти параметры рассматривались отдельно. Мы впервые проанализировали их совместное влияние и показали, что именно их комбинация определяет уровень выбросов», — пояснил Дмитрий Безбог, аспирант кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ПНИПУ.
Ученые создали трехмерные модели камеры сгорания и рассчитали различные режимы работы — при температурах топлива от 20 до 200 градусов и с разной длиной камеры. Выяснилось, что повышение температуры топлива улучшает сгорание и снижает уровень угарного газа. Однако обычно это приводит к росту оксидов азота.
«В короткой камере газы находятся в зоне горения меньше времени, поэтому даже при высокой температуре условия для образования оксидов азота ухудшаются», — отметил доцент Николай Бачев.
В длинной камере наблюдается обратный эффект: высокая температура и длительное пребывание газов усиливают образование оксидов азота. Таким образом, оптимальное сочетание параметров позволяет одновременно уменьшить оба типа загрязнений — без снижения эффективности установки.
По оценкам авторов, внедрение подхода может принести предприятиям не только экологический, но и экономический эффект: снижение выбросов напрямую уменьшает экологические платежи.
Разработка может быть востребована в энергетике и нефтегазовой отрасли, где газотурбинные установки работают в больших масштабах и даже небольшое снижение выбросов дает значимый результат.
Ранее в России разработали новый метод диагностики аварийных сооружений.