俄科学家提出一种改变煤燃烧特性的新方法大幅提高燃煤效率

NUST MISIS,托木斯克工业大学(TPU)和Boreskov催化研究所的俄罗斯科学家团队提出了一种改变煤燃烧特性的新方法。科学家们发现,添加铜盐可使灰渣中未燃烧的碳含量降低3.1倍,而气态燃烧产物中的CO含量降低40%。新方法大大幅提高了燃煤效率。该研究发表在《燃料加工技术》上。

根据国际能源署(IEA)的数据,煤炭是作为主要发电燃料的最主要能源资源。据报道,2020年煤炭供应了全球发电量的三分之一以上。专家认为,尽管普遍接受的能源政策旨在降低煤炭使用比例,转而使用可再生能源,但煤炭作为世界上最主要的燃料类型,极有可能在未来几年内仍将占据发电量的主导地位。但是,由于燃料的不完全燃烧和随之产生的有毒气体等一系列问题,限制了煤炭的广泛使用。考虑到这一点,开发旨在更有效、更环保的煤热转化技术是燃煤发电行业的首要任务。提高燃煤效率的可能解决方案之一是使用催化活性剂,如各种金属的氧化物及其前驱体(以硝酸盐、硫酸盐、乙酰酸盐和碳酸盐为基础的盐类)来强化燃烧过程。

“现在放弃煤炭还为时过早。以中国为例,尽管有种种’绿色’趋势,但在21世纪的大部分时间里,中国还是依靠煤炭作为主要能源。在俄罗斯,煤炭在该国能源平衡中的占比不到20%。即使是在一贯执行低碳化政策的英国,2020年第三季度发电商对煤炭的需求量也在20万吨以上。可以说,为提高燃煤效率而寻找催化添加剂的工作还将继续。对我们来说,这种探索是相当成功的:我们团队提出的添加剂的使用已经被证明可以显著提高燃煤效率,尤其是高灰分煤。”亚历山大·格罗莫夫(Alexander Gromov)NUST MISIS团队负责人兼MISIS催化实验室负责人指出。

金属盐活化燃煤的方法是基于强化燃烧过程和降低燃烧温度。研究人员指出,盐基添加剂的使用使燃烧更加可控。

在实验中,科学家们使用铜盐作为活化添加剂,以提高高灰分煤燃料的反应性,如无烟煤(又称硬煤)和半焦。高灰分燃料的特点是最低点火和燃烧温度高,燃烧强度低。引入铜盐后,燃料样品的反应性得到改善,燃烧率提高。值得一提的是,改性样品灰渣中未燃烧的碳含量明显低于参考样品。

通过初湿程序向燃料样品中引入硝酸铜、醋酸铜和硫酸盐。然后在燃烧室中进行点火和燃烧实验,加热介质的温度从500℃到700℃不等。

燃烧活化的机理是依靠在挥发物释放的早期阶段强化产生气相燃烧产物,并产生微爆炸,以防止形成渣层,否则会阻挡燃料中的氧气。

研究人员指出,在使用氧化物基添加剂时,必须保证燃料和添加剂之间的动态接触。而使用盐类作为催化剂则不需要这种类型的接触,这使得这种新的煤改性方法有可能适用于能源行业。获取更多前沿科技 信息 请持续关注:https://byteclicks.com

研究人员认为,使用盐基添加剂提高燃煤效率,有助于提高能源生产中的燃料效率,最大限度地减少预热发电设备的能源使用,并减少燃煤电厂的碳排放。

俄科学家提出一种改变煤燃烧特性的新方法大幅提高燃煤效率

NUST MISIS团队负责人兼MISIS催化实验室负责人Alexander Gromov。

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