РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО СЖИГАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВА

Работа выполнена в рамках совместного конкурса проектов в области фундаментальных исследований Администрации Томской области и РФФИ, проект № 18-48-703022 р_мол_а, договор № 18-05 от 12.10.2018 г. Целью работы является разработка научных основ экологически чистого сжигания углеводородных газов переменного состава на основе CH4, CO2, СО, H2 в горелках нового типа, – радиационных горелках с полым цилиндрическим излучателем из Ni-Al сплава, работающих во внутреннем режиме горения, – с предварительным количественным анализом состава сжигаемого газа методами Рамановской спектроскопии. Работы проводятся с применением современных высокоточных экспериментальных методик, подтвердивших свою эффективность при решении аналогичных задач. Изучен прерывистый режим работы, когда осуществляется циклическая подача топливной смеси в горелку; установлено, что использование крупнопористых горелок с размером структурных элементов более 1,3 мм позволяет обеспечить самовоспламенение топливной смеси стехиометрического состава с самопроизвольным установлением внутреннего режима горения при температурах пористого излучателя более 780-800 оС. Экспериментально исследованы зависимости концентраций СО и NОx в продуктах сгорания, а также радиационного КПД от коэффициента избытка топлива и удельной мощности при сжигании смесей на основе CH4, CO2, СО, H2. Приведены режимы, позволяющие экологически чисто и с высокой эффективностью сжигать топлива, аналогичные свалочным газам и био-синтез-газам. Изучены трансформации Раман-спектров CH4, CO2, CO, H2 при их нахождении в составе синтез-газа. Установлено, что при давлении смеси более 10 атм межмолекулярные взаимодействия начинают оказывать влияние на спектральные характеристики колебательных полос CH4, CO2 и CO. Определено, что данные эффекты приводят к увеличению погрешности измерений концентраций до 1%. Работы выполнены в полном объёме в соответствии с техническим заданием и календарным планом. Разработанные горелки могут применяться для экологически чистого сжигания широкого спектра углеводородных газов, в том числе газов переменного состава, определять состав которых с высокой точностью перспективно методом Рамановской спектроскопии. Дизайн горелки, равно как реализуемый в ней принцип внутреннего сжигания газа, актуализирует разработку эффективных устройств когенерации тепла и электричества, работающих на низкокалорийных газах переменного состава.