Исследователи выявили, какие опилки лучше всего горят

Российские технологи изучили горение отходов лесозаготовительного производства разной формы и степени измельчения. Оказалось, что по сравнению с гладкими опилками изрезанные канавками сгорают на 30–40% быстрее. Результаты работы представлены в журнале Fuel. Исследования поддержаны Президентской программой исследовательских проектов Российского научного фонда.

«Стоит отметить, что использование древесной биомассы решает сразу несколько проблем теплоэнергетики. Кроме снижения концентраций опасных оксидов серы и азота, обычно выделяющихся при горении угля, продлевается срок службы оборудования, повышается надежность и безопасность технологического процесса. Это связано со снижением загрязнения поверхностей топки при сжигании древесины», — отметил один из соавторов статьи, сотрудник Томского политехнического университета Семен Сыродой.

Измельчение биомассы приводит к увеличению площади поверхности и, соответственно, улучшает доступ кислорода к ней. Поэтому горение таких опилок проходит быстрее. Но дробление древесных частиц до оптимального размера — около нескольких долей микрометра — стоит довольно дорого и требует использования специальных мельниц. Ученые заметили, что в процессе измельчения на поверхности древесных частиц образуются мелкие трещины и каналы, которые могут значительно увеличить площадь поверхности и ускорить горение.

Чтобы доказать, что разные поверхностные углубления влияют на процесс сгорания опилок, исследователи помещали образцы в специальную высокотемпературную цилиндрическую камеру, заполненную окислителем. Частицы древесины предварительно нарезали в форме кубиков со сторонами 4 мм, а на их грани наносили от одной до четырех канавок. Весь процесс зажигания и горения фиксировали на видео. По результатам серии экспериментов ученые установили время горения кусочков древесины каждого типа. Так, частицы с четырьмя канавками сгорали быстрее остальных.

Кроме того, ученые разработали математическую модель, описывающую воспламенение частиц древесной биомассы. Она учитывает комплекс процессов распространения тепла, протекающих совместно с испарением воды и термическим разложением топлива. Также авторы рассчитали распределение температур и концентраций кислорода и углекислого газа в малой окрестности частиц в момент их воспламенения. В отличие от уже существующих, новая модель учитывает влияние поверхностных дефектов на горение топлива.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.