Проект имеет значение для Архангельской области, где активно внедряется использование местного биотоплива в коммунальной энергетике
Эксперты Северного Арктического федерального университета (САФУ) работают над модернизацией оборудования котельных в Арктике, которые используют биотопливо. Это позволит улучшить их эффективность.
«Научные сотрудники Северного Арктического федерального университета имени М. В. Ломоносова совместно с НОЦ мирового уровня “Российская Арктика” совершенствуют топочное устройство для котлов на древесных гранулах. Основная задача проекта — повысить эффективность использования биотоплива и уменьшить вредные выбросы», — указано в информации.
Первый этап исследований был проведен на базе действующей котельной в селе Шангалы Устьянского округа. Она включает четыре водогрейных котла UTK-300 мощностью по 300 кВт каждый, а суммарная установленная мощность объекта составляет 1,2 МВт. Специалисты проанализировали работу оборудования в разных режимах, характеристики топлива и продукты сгорания, выполнили балансовые опыты, 3D-сканирование топочного устройства и теплообменных поверхностей.
Исследования продемонстрировали, что оборудование имеет значительный потенциал для модернизации. При базовых настройках работа котлов проявляла выраженную цикличность, что приводило к изменениям в энергетических и экологических показателях. В определенные периоды КПД снижался почти на 20% относительно рабочего цикла из-за увеличения тепловых потерь и химического недожога топлива. По словам руководителя проекта, директора Высшей школы энергетики, нефти и газа САФУ Анатолия Попова, одно из основных направлений — переход от одноступенчатой к двухступенчатой схеме сжигания.
«Вначале топливо сжигается в топочной камере, а освобождающиеся горючие газы и продукты неполного сгорания дожигаются в отдельной зоне с подачей вторичного воздуха. Это снижает теплопотери и выбросы вредных веществ в атмосферу», — объяснил Попов.
Эксперты также занимаются оптимизацией подачи воздуха и топлива, увеличением объема топочной камеры, улучшением автоматики и установкой дополнительных средств контроля. Эксперименты показали, что оптимальный диапазон содержания кислорода в продуктах сгорания на выходе из котлов составляет 6−7%. Особое внимание уделяется экологическим параметрам. Исследования выявили увеличенные выбросы монооксида углерода в некоторых режимах работы оборудования. В то же время корректировка процесса горения позволяет значительно улучшить показатели.
Перспективы проекта для Архангельской области
Проект важен для Архангельской области, где активно развиваются местные источники биотоплива в коммунальной энергетике. В регионе планируется создать 20 биотопливных котельных. Модернизация отечественного котельного оборудования даст возможность более эффективно использовать древесные гранулы, уменьшить негативное воздействие на окружающую среду и расширить применение местных топливных ресурсов.
Работа будет продолжена в 2027—2028 годах. Ученым предстоит разработать конструкции топочных камер для жаротрубного котла мощностью 300 кВт, провести компьютерное моделирование и расчетные исследования, оптимизировать теплообменные поверхности и режимы работы. В будущем запланированы опытно-промышленные испытания котлоагрегата мощностью 1 МВт.
Завершение работ ожидается в 2028 году, после чего проект перейдет к опытно-конструкторским работам. По оценке руководителя исследования, первые промышленные образцы и их сертификация возможны к 2030 году.
Фото: hi-tech.mail.ru