Un equipo de científicos de la Universidad Federal de Siberia (SFU) y sus colegas de Novosibirsk y los Países Bajos modelaron el proceso de quema de carbón en calderas de HPP y determinaron qué tipo de combustible producía emisiones menos dañinas. El estudio fue publicado en Combustible .

Las centrales térmicas (HPP) suministran energía eléctrica a muchas ciudades de todo el mundo. La producción de calor y electricidad comienza con la quema de carbón en una cámara de combustión. El calor generado calienta la mezcla de vapor y humo que mueve la turbina. Así es como se produce la electricidad, y el calor se usa para calentar. Sin embargo, quemar carbón en las centrales hidroeléctricas libera óxidos de nitrógeno nocivos a la atmósfera.

Una prometedora tecnología de reducción de emisiones es la combustión de combustible de poscombustión o de tres etapas. Después de la primera etapa de combustión, durante el cual la mayor parte del carbón se quema y el aire es escaso, los restos del combustible se transfieren a un área especial por encima de la cámara de combustión con combustible adicional. Los óxidos de nitrógeno reaccionan con el hidrocarburo, formando cianuro de hidrógeno y nitrógeno molecular, y el volumen de emisiones de óxido de nitrógeno se reduce en aproximadamente un 10 por ciento. "El impacto ambiental de la poscombustión de petróleo y gas es más evidente, pero también tenemos que trabajar con carbón. Tiene una gran importancia práctica ya que muchas HPP lo utilizan, "dijo Alexander Dekterev, coautor del artículo.

Los científicos han realizado previamente experimentos para comprender qué propiedades del carbón y las técnicas de combustión proporcionan la máxima reducción de emisiones. Recientemente, Los físicos molieron carbón a una escala de micropartículas (20-30 micrones). Esta técnica proporciona un brote más estable en las HPP, ya que las micropartículas de carbón se mezclan mejor y se queman más rápidamente.

Previamente, este efecto se demostró en pequeños, calderas experimentales. La llama de la combustión de micropartículas de carbón se parecía a la de la combustión de aceite, y las partículas eran casi invisibles. Aún no estaba claro si el efecto sería el mismo en las calderas HPP normales, y los científicos de Krasnoyarsk decidieron modelar eso.

Tomaron una caldera de vapor estándar BKZ-500-140 de Krasnoyarsk HPP-2 como modelo, ya que todos los datos experimentales estaban disponibles. Los datos se cargaron en el modelo, que luego se reconfiguró teniendo en cuenta los datos de poscombustión. En el nuevo modelo, el combustible básico era el carbón marrón Kansk-Achinsk, y el combustible de poscombustión se formó a partir de carbón a reacción de Kuznetsk. Según los cálculos iniciales, el modelo matemático implementado por los autores del artículo en el software interno describía correctamente los procesos en la caldera.

El equipo modeló tres esquemas de quema:carbón regular, carbón de micropartículas, y combustible activado mecánicamente. La última variante demostró ser preferible y condujo a una reducción del 50 por ciento en las emisiones de Nox en comparación con la variante básica y en un 20 por ciento con el carbón regular. El trabajo puede ser de interés para los desarrolladores e ingenieros que trabajan en la mejora de los equipos de calderas existentes y el diseño de bloques de potencia. Los autores continúan desarrollando métodos de modelado matemático para mejorar las tecnologías de combustión tanto para tipos de combustibles de uso generalizado como no convencionales.