Une équipe de scientifiques de l'Université fédérale de Sibérie (SFU) et leurs collègues de Novossibirsk et des Pays-Bas ont modélisé le processus de combustion du charbon dans les chaudières HPP et déterminé quel type de combustible produit le moins d'émissions nocives. L'étude a été publiée dans Carburant .

Les centrales thermiques (HPP) fournissent de l'énergie électrique à de nombreuses villes à travers le monde. La production de chaleur et d'électricité commence par la combustion de charbon dans une chambre de combustion. La chaleur générée réchauffe le mélange de vapeur et de fumée qui déplace la turbine. C'est ainsi que l'électricité est produite, et la chaleur est utilisée pour le chauffage. Cependant, la combustion du charbon dans les centrales hydroélectriques libère des oxydes d'azote nocifs dans l'atmosphère.

Une technologie prometteuse de réduction des émissions est la post-combustion ou la combustion de carburant en trois étapes. Après la première étape de combustion, pendant laquelle la majeure partie du charbon brûle et l'air se fait rare, les restes de carburant sont transférés dans une zone spéciale au-dessus de la chambre de combustion avec du carburant supplémentaire. Les oxydes d'azote réagissent avec l'hydrocarbure, formation de cyanure d'hydrogène et d'azote moléculaire, et le volume des émissions d'oxydes d'azote diminue d'environ 10 pour cent. « L'impact environnemental de la post-combustion du pétrole et du gaz est plus évident, mais nous devons aussi travailler avec du charbon. Il a une grande importance pratique car de nombreux HPP l'utilisent, " a déclaré Alexandre Dekterev, un co-auteur de l'article.

Les scientifiques ont déjà mené des expériences pour comprendre quelles propriétés du charbon et des techniques de combustion permettent de réduire au maximum les émissions. Récemment, les physiciens ont broyé le charbon jusqu'à l'échelle des microparticules (20-30 microns). Cette technique permet un flare plus stable dans les HPP, car les microparticules de charbon se mélangent mieux et brûlent plus rapidement.

Précédemment, cet effet a été démontré dans de petites, chaudières expérimentales. La flamme de la combustion des microparticules de charbon ressemblait à celle de la combustion du pétrole, et les particules étaient presque invisibles. Il n'était toujours pas clair si l'effet serait le même dans les chaudières HPP ordinaires, et les scientifiques de Krasnoyarsk ont ​​décidé de modéliser cela.

Ils ont pris comme modèle une chaudière à vapeur standard BKZ-500-140 de Krasnoyarsk HPP-2, car toutes les données expérimentales étaient disponibles. Les données ont été chargées dans le modèle, qui a ensuite été reconfiguré en tenant compte des données de post-combustion. Dans le nouveau modèle, le combustible de base était du charbon brun Kansk-Achinsk, et le combustible de post-combustion a été formé par le charbon de jet de Kuznetsk. D'après les premiers calculs, le modèle mathématique mis en place par les auteurs de l'article dans le logiciel maison décrit correctement les processus dans la chaudière.

L'équipe a modélisé trois schémas de combustion :charbon ordinaire, charbon à microparticules, et du carburant activé mécaniquement. Cette dernière variante s'est avérée préférable et a conduit à une réduction de 50 pour cent des émissions de Nox par rapport à la variante de base et de 20 pour cent au charbon ordinaire. Le travail pourrait intéresser les développeurs et les ingénieurs travaillant sur l'amélioration de l'équipement de chaudière existant et la conception de blocs d'alimentation. Les auteurs continuent de développer des méthodes de modélisation mathématique pour améliorer les technologies de combustion à la fois pour les types de combustibles largement utilisés et non conventionnels.