Ученые Сибирского федерального университета исследовали технологию сжигания жидкого топлива при подаче перегретого пара в горелочное устройство. Эксперимент показал, что увеличение расхода пара эффективно влияет на процесс горения жидких углеродов и заметно снижает выброс оксидов азота и сажи. Исследование проводилось на н-гептане.

При использовании ископаемого топлива выделяются токсические продукты горения, которые оказывают негативное влияние на окружающую среду. Новая технология не требует обновления отопительного оборудования и уменьшает нагрузку на экологию.

«Мы изучили перспективный способ сжигания жидкого топлива в струе перегретого пара. Одна из задач этого способа — уменьшение количества оксидов азота NO и NO₂. Эти вредные для здоровья людей летучие вещества образуются в результате высокотемпературных химических реакций. Наша исследовательская группа провела всестороннее исследование разложения топлива в процессе горения, в том числе, выяснили, как меняются характеристики пламени при подаче воздуха и впрыскивании пара», — рассказал соавтор работы, кандидат физико-математических наук, директор Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Андрей Минаков.

Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда. Специально для исследования была разработана численная методика, которая позволяет изучать процессы внутри горелки.

Подача пара снижает температуру в горелочном устройстве на 100 градусов, что отличается от горения при наличии воздуха. Наблюдения показали, что подача пара при горении н-гептана разбавляет смесь и повышает теплоемкость. Топливо горит более интенсивно, а выбросы оксидов азота и сажи уменьшаются. Данное исследование подтвердило эксперименты ученых из Института теплофизики им. С.С.Кутателадзе СО РАН (г. Новосибирск). Увеличение пара снижает образование оксидов азота вдвое, а сажи – в 5 раз. Концентрация окиси угарного газа уменьшается почти в полтора раза.

«Отмечу, что результаты численного моделирования хорошо коррелируют с полученными экспериментальными данными, что доказывает потенциал практического использования наших численных моделей», – добавил Андрей Минаков.

Работа поможет в создании новых горелочных устройств, при которых уровень токсичных выбросов будет меньше. Такие горелки можно будет использовать для переработки жидких нефтесодержащих отходов.