Исследователи из Baylor University предложили технологию сверхчистого сжигания биотоплива

Результаты нового исследования учёных из Baylor University из Cornerstone Atomization and Combustion Lab (CAC) в журнале Fuel описывают новую технологию эффективного сжигания биотоплива. В ней используется инжектор Swirl Burst (SB) для сжигания смеси глицерина и метанола. Учёным удалось добиться практически нулевых выбросов при сгорании топлива. Обычно такое топливо трудно сжигать из-за высокой вязкости. Ведущий автор исследования Лулин Цзян, доктор философии, главный исследователь CAC Lab и доцент кафедры машиностроения в Baylor отметила, что их работа демонстрирует, каким образом биоотходы можно преобразовать в возобновляемую энергию при помощи сверхчистого сжигания.

Существующие на данный момент инжекторы с трудом справляются со сжиганием глицерина. Это побочный продукт при производстве биодизельного топлива. Он имеет высокую вязкость и умеренную энергетическую плотность. Новый инжектор SB хорошо справляется сжиганием глицерина без необходимости предварительно нагревать и обрабатывать топливо. Такое решение позволяет серьёзно продвинуться в использовании биотоплива в альтернативной энергетике. Инжектор обеспечивает полное и чистое сгорание за счёт создания мелких капель. Это уменьшает выбросы вредных загрязняющих окружающую среду компонентов: оксид углерода (CO) и оксиды азота (NOx).

Цзян добавила, что разработанная ими технология даёт возможность производителям биодизеля преобразовывать отходы глицерина востребованный источник топлива. Это способствует круговой экономике и сокращает углеродный след при выработке электроэнергии. Инжектор SB позволяет довольно гибко сжигать смеси с различным соотношением метанола и глицерина без необходимости модифицировать оборудование. Это хорошо подходит для тех электростанций, которые стремятся соответствовать с другим нормам выбросов при минимальных вложениях.

Учёные в своём исследовании протестировали различные топливные смеси с соотношением глицерина и метанола: 50/50, 60/40,70/30. Они делали сравнение по теоретической скорости выделения тепла при множественных соотношениях воздуха и жидкости (ALR) распыления. Все указанные выше смеси показали эффективность сгорания более 90%, в том числе было продемонстрировано полное сгорание при соотношении 50/50. При этом были продемонстрированы практически нулевые выбросы CO и NOx в неподогретых, неизолированных установках сгорания. Это существенный шаг вперёд по сравнению со стандартными инжекторами (с поддувом воздуха) или вихревыми инжекторами под давлением, которые часто создают высокие выбросы на топливе с высокой вязкостью.

Цзян отметила, что их разработка продемонстрировала высокую устойчивость к вязкости топлива. Инжектор SB позволяет сжигать не только глицерин, но и другие вязкие масла, содержащиеся в биотопливе. Это значительно снижает стоимость биотоплива и открывает широкие возможности для его применения.

Цзян со своей исследовательской группой является частью программы National Innovation Corps (или I-Corps™) Национального научного фонда. Благодаря этой программе, инженеры и учёные могут расширить использование своих разработок за пределы университетских лабораторий. Часть проектов могут быть успешно коммерциализированы. В связанном проекте NSF Бейлор и город Уэйко сотрудничают в проекте NSF Civic Innovation Challenge. Они разрабатывают подходящее топливо для сжигания отходов на свалке Уэйко. Это поможет сократить выбросы метана и прочих загрязняющих веществ. Бейлор и Уэйко входят в число 19 команд, которые перешли на следующий этап NSF Challenge, получив грант на пилотный проект в размере 1 миллиона долларов.