Uma equipe de cientistas da Universidade Federal Siberiana (SFU) e seus colegas de Novosibirsk e da Holanda modelaram o processo de queima de carvão em caldeiras HPP e determinaram que tipo de combustível produzia menos emissões prejudiciais. O estudo foi publicado em Combustível .

As usinas de energia térmica (HPPs) fornecem energia elétrica para muitas cidades ao redor do mundo. A produção de calor e eletricidade começa com a queima do carvão em uma câmara de combustão. O calor gerado aquece a mistura de vapor e fumaça que move a turbina. É assim que a eletricidade é produzida, e o calor é usado para aquecimento. Contudo, queimar carvão em usinas hidrelétricas libera óxidos de nitrogênio prejudiciais para a atmosfera.

Uma tecnologia de redução de emissões promissora é a pós-combustão ou a combustão de combustível em três estágios. Após a primeira fase de combustão, durante o qual a parte principal do carvão queima e o ar é escasso, os restos do combustível são transferidos para uma área especial acima da câmara de combustão com combustível adicional. Os óxidos de nitrogênio reagem com o hidrocarboneto, formando cianeto de hidrogênio e nitrogênio molecular, e o volume das emissões de óxido de nitrogênio cai cerca de 10%. “O impacto ambiental da pós-combustão de óleo e gás é mais evidente, mas também temos que trabalhar com carvão. Tem uma grande importância prática, visto que muitos HPPs o utilizam, "disse Alexander Dekterev, um co-autor do artigo.

Os cientistas já realizaram experimentos para entender quais propriedades do carvão e as técnicas de combustão fornecem reduções máximas de emissão. Recentemente, os físicos moeram o carvão até a escala de micropartículas (20-30 mícrons). Esta técnica fornece um flare mais estável em HPPs, já que as micropartículas de carvão se misturam melhor e queimam mais rapidamente.

Anteriormente, este efeito foi demonstrado em pequenas, caldeiras experimentais. A chama da queima de micropartículas de carvão lembrava a do óleo em chamas, e as partículas eram quase invisíveis. Ainda não estava claro se o efeito seria o mesmo em caldeiras HPP normais, e os cientistas de Krasnoyarsk decidiram modelar isso.

Eles usaram uma caldeira a vapor padrão BKZ-500-140 de Krasnoyarsk HPP-2 como modelo, como todos os dados experimentais sobre ele estavam disponíveis. Os dados foram carregados no modelo, que foi então reconfigurado levando em consideração os dados de pós-combustão. No novo modelo, o combustível básico era carvão marrom de Kansk-Achinsk, e o combustível pós-combustão foi formado pelo carvão para aviação de Kuznetsk. De acordo com os cálculos iniciais, o modelo matemático implementado pelos autores do artigo no software interno descreveu corretamente os processos na caldeira.

A equipe modelou três esquemas de queima - carvão comum, carvão de micropartículas, e combustível ativado mecanicamente. A última variante provou ser preferível e levou a uma redução de 50% nas emissões de Nox em comparação com a variante básica e em 20% em relação ao carvão normal. O trabalho pode ser de interesse para desenvolvedores e engenheiros que trabalham na melhoria do equipamento de caldeira existente e no projeto de blocos de energia. Os autores continuam a desenvolver métodos de modelagem matemática para melhorar as tecnologias de queima de tipos de combustível amplamente usados ​​e não convencionais.