Сотрудники физико-технического факультета ТГУ разрабатывают методы эффективного сжигания бедных метано-воздушных смесей, являющихся побочным продуктом процесса добычи или переработки угля. Способ утилизации, который предлагают ученые, может не только частично решить проблему загрязнения окружающей среды, но и стать основой для создания экологически безопасных источников энергии.
При подготовке шахты к добыче угля сначала проводят дегазацию. При откачке получают взрывоопасные газовые смеси с высоким содержанием метана – от 5,1 до 15%. Их разбавляют, а затем просто выбрасывают в окружающую среду. Ежегодно таким образом атмосферу загрязняют миллионы тонн метана.
Поиск путей полезной утилизации шахтного метана ведут многие научно-технические центры. В прошлом году при поддержке гранта фонда Менделеева ТГУ молодые ученые кафедры математической физики предложили выгодный вариант сжигания бедных смесей в миниатюрных горелочных устройствах с рециклом тепла. Научным консультантом проекта выступил профессор Алексей Крайнов.
– В этих устройствах обеспечивается постоянный подогрев свежей смеси от горячих продуктов реакции. Благодаря этому, согласно нашим расчетам, возможно сжигать смесь с содержанием метана 2,5%, при том, что обычно метан горит при процентном содержании в смеси не меньше, чем 5,1%, – говорит руководитель проекта доцент ФТФ ТГУ Ксения Моисеева.
Сейчас при поддержке гранта РФФИ ученые продолжают работу и исследуют, как влияет на горение метано-воздушных смесей пыль, без которой не обходится добыча и переработка угля. В итоге будет разработана физико-математическая модель, которая позволит сжигать бедные смеси с учетом их «индивидуальных особенностей» – концентрации, характера и размеров угольных частиц.
– Мы сможем учесть влияние состава метано-воздушной смеси и угольной пыли на устойчивость горения. Модель позволит предсказывать общие закономерности и определить конструктивные особенности горелок, – поясняет Ксения.
Методы, которые разрабатывают ученые ТГУ, могут стать основой для использования бедных метано-воздушных смесей в качестве нового источника энергии – как на самих угледобывающих производствах, так и в других отраслях.