Год издания: 2023
Ключевые слова: биотопливо, твердое ископаемое топливо, искусственные твердые топлива, твердотопливные смеси, источник энергии, термогравиметрический анализ, закономерности физико-химических процессов, экспериментальное исследование, математическое моделирование, дымовые газы
Аннотация: Актуальная современная задача по вовлечению в топливно-энергетический баланс топлив с высокой теплотой сгорания и низкими выбросами вредных веществ решается многими научными коллективами со всего мира. Сжигание угля на теплоэлектростанциях для получения тепловой и электрической энергии морально устарело и экологически нецелесообразПоказать полностьюно, а во многих странах мира после принятия Парижского соглашения с 2020 года и вовсе запрещено. Одним из перспективных решений этой мировой проблемы является переход на сжигание биотоплив. Но прямое сжигание на необорудованных для этого старых энергетических устройствах приводит ко множеству проблем, начиная от складирования, транспортировки и заканчивая самим процессом сжигания в топках котлов. Как один из способов вовлечения в топливно-энергетический баланс перспективных топлив является сжигание топливных смесей на основе биомассы в разных пропорциях.?Проект направлен на решение актуальной на международном уровне фундаментальной задачи теории горения, связанной со взаимодействием разных видов топлив в условиях изотермического и неизотермического нагрева отличных друг от друга как по химическому, теплотехническому и элементному составу учитывая содержание продуктов их сгорания и состав золошлаковых отходов.?Основной отличительной проблемой горения топливных смесей от проектных топлив заключается в различных временных задержках при зажигании, разных температурных областях горения, разном количестве энергии необходимом для начала химической реакции, разном количественном содержании вредных газов, разных формах и габаритах топливных частиц при одинаковой дисперсности, разной удельной поверхностью частиц, разной максимальной скоростью реакции в процессе горения, разным теплотехническим составом и т.д. Исследование взаимодействия компонентов входящих в топливные смеси на основе биомассы при горении могут дать обширные данные о физико-химической природе этого сложного процесса.?Научная новизна исследования, заявленного в Проекте, заключается в том, что впервые будут разработаны основные элементы (экспериментальные методики, получены новые аналитические данные, физические и математические модели, алгоритмы решения краевых задач, теоретические следствия) теории горения твердотопливных смесей на основе биомассы с учетом взаимодействия компонентов друг с другом.?Практическая значимость решения сформулированной научной проблемы обусловлена проблемой экологически чистого и ресурсосберегающего использования твердых топлив в топливно-энергетическом балансе страны. Одним из приоритетных направлений успешной реализации таких программ является разработка новых топливных составов, на основе биомассы, превосходящих по энергетическим и экологическим характеристикам твердые ископаемые топлива. Горение в условиях изотермического нагрева моделируют работу реальных топок котлов, горение при неизотермическом нагреве позволяют устанавливать основные характеристики горения топлив (температуры, скорость горения, экзотермические и эндотермические эффекты). ?Результаты запланированных фундаментальных экспериментальных и теоретических исследований позволят разработать основные элементы (экспериментальные методики, физические и математические модели, алгоритмы решения краевых задач, теоретические следствия в виде зависимостей основных параметров, аппроксимационных выражений) теории горения твердотопливных смесей, учитывая взаимодействие компонентов друг с другом. Полученные результаты будут являться основой для проведения опытно-конструкторских работ при создании новых технологий, расширяющих топливную базу и технические возможности за счет применения новых топливных составов и установок, работающих на твердом топливе, а также для программного обеспечения такого как «Ansys Fluent», «SigmaFlame», CFX, «Fire 3D», «STAR», CCM+, «OpenFoam», «Flow Vision» и др.?