В новом исследовании, опубликованном в журнале Fuel, исследователи Университета Бэйлора из Cornerstone Atomization and Combustion Lab (CAC) представили новаторский метод эффективного сжигания биотоплива, используя революционный инжектор Swirl Burst (SB) для сжигания смесей глицерина/метанола с почти нулевыми выбросами. Эта новая технология обеспечивает сверхчистое сжигание топлива, которое обычно трудно сжигать из-за его высокой вязкости.

Исследование призвано внести значительный вклад как в академические исследования, так и в промышленные приложения , установив новый стандарт для решений в области устойчивой энергетики.

«Текущие исследования демонстрируют, как вязкие биоотходы могут быть преобразованы в чистую энергию с помощью технологии сжигания Baylor», — сказал ведущий автор Лулинь Цзян, доктор философии, главный исследователь лаборатории CAC и доцент кафедры машиностроения в Школе инженерии и компьютерных наук Baylor.

Значение для биотопливной промышленности, воздействие на окружающую среду

Обычные форсунки с трудом сжигают глицерин — распространенный побочный продукт производства биодизеля — из-за его высокой вязкости, хотя он и имеет умеренную плотность энергии.

Напротив, способность инжектора SB работать с глицерином без необходимости дорогостоящего предварительного подогрева или обработки топлива может преобразовать экономику биотоплива. Этот процесс позволяет инжектору SB достигать полного и чистого сгорания, производя мелкие капли, что значительно снижает выбросы вредных загрязняющих веществ, таких как оксид углерода (CO) и оксиды азота (NO x ).

Цзян сказал, что эта новая технология также позволяет производителям биодизеля преобразовывать отходы глицерина в жизнеспособный источник топлива, способствуя круговой экономике и сокращая углеродный след при производстве электроэнергии. Гибкость инжектора SB позволяет сжигать различные соотношения глицерина/метанола без модификации оборудования, что делает его идеальным для электростанций, стремящихся соответствовать строгим нормам выбросов.

Предлагая инновационные решения для решения насущных глобальных проблем, Цзян и её команда олицетворяют приверженность Бэйлора развитию знаний ради улучшения общества.

«Возможность преобразовывать отходы, такие как отходы глицерина, в экономически эффективную возобновляемую энергию способствует повышению энергетической устойчивости и обеспечению энергетической справедливости для экономически неблагополучных групп в условиях меняющегося климата», — сказал Цзян.

Тестирование топливных смесей

Исследовательская группа протестировала три различные топливные смеси — 50/50, 60/40 и 70/30 соотношения глицерина к метанолу по теоретической скорости выделения тепла — при множественных соотношениях массы воздуха к жидкости (ALR) распыления. Все смеси достигли более 90% эффективности сгорания, включая полное сгорание при использовании смеси 50/50, с практически нулевыми выбросами CO и NO x даже в неподогретых, неизолированных установках сгорания. Это значительное улучшение по сравнению с обычными инжекторами с воздушным дутьем или вихревыми инжекторами под давлением, которые часто генерируют высокие выбросы при использовании высоковязкого топлива.

«Продемонстрированная высокая устойчивость к вязкости и топливная гибкость технологии означают, что не только отработанный глицерин , но и вязкие исходные масла биодизеля и другие биомасла на основе отходов могут быть напрямую использованы для выработки энергии без дальнейшей обработки, что значительно снижает стоимость биотоплива и, таким образом, потенциально стимулирует его широкое применение», — сказал Цзян.

Это достижение может помочь снизить воздействие биодизельной промышленности на окружающую среду и повысить экономическую эффективность.

Цзян и её исследовательская группа являются членами Национального инновационного корпуса (I-Corps) Национального научного фонда. Благодаря программе Национального корпуса (I-Corps) учёные и инженеры готовы расширить своё внимание за пределы университетской лаборатории, ускоряя экономические и социальные выгоды от фундаментальных исследовательских проектов, которые готовы перейти к коммерциализации.

В рамках смежного проекта NSF Бэйлор и город Уэйко сотрудничают в рамках проекта NSF Civic Innovation Challenge с целью разработки климатически безопасного, отходного энергосберегающего сжигания топлива на полигоне Уэйко, чтобы помочь сократить выбросы метана и других загрязнителей воздуха и преобразовать отходы в чистую энергию.

Ведёт расследования о коррупции в любых эшелонах власти