Ученые ТПУ нашли способ снижения выбросов угольной золы в атмосферу
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) создали и запатентовали экологичный криогель, а также способ его применения для предотвращения выветривания золы с поверхности золоотвалов угольных ТЭЦ.
В процессе работы теплоэлектростанций и других промышленных предприятий, использующих уголь в качестве твердого топлива, образуется большое количество золы и шлака. Эти отходы собирают и утилизируют на специальных золоотвалах. При этом частицы золы могут раздуваться ветром и загрязнять атмосферу, почву и водоемы. Существует несколько способов решения этой проблемы, однако на практике достаточно сложно добиться оптимального сочетания показателей по эффективности, экономике и технической реализуемости.
Состав, предложенный авторами, упрощает борьбу с выветриванием золы. Он представляет собой водный раствор поливинилового спирта концентрацией от 2,5 до 10 % (в зависимости от решаемой задачи на конкретном объекте). Полученный раствор равномерно наносится на пылящуюся поверхность в осенний или весенний периоды, когда суточная температура колеблется около 0 оС. При этом на поверхности золоотвала формируется упругая и прочная пленка криогеля, связывающая частицы пыли.
«Предложенный нами способ пылеподавления универсален и может применяться на разных объектах промышленности для минимизации негативного воздействия мелкодисперсной пыли на окружающую среду, что способствует улучшению экологической обстановки», — отметил один из авторов разработки директор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Глушков.
Ученые провели в лабораторных условиях комплекс исследований для определения показателей эффективности разработки: изучили реологические характеристики, седиментационную устойчивость эмульсий, характеристики распыления эмульсии форсуночными устройствами и смачиваемость золошлаковых отходов, а также оценили влияние состава пылеподавляющей эмульсии и условий формирования гелеобразного слоя на его физико-механические характеристики (предел упругости и прочности). Результаты экспериментов показали, что пылеподавляющий состав ТПУ способен удерживать до 95 % золы.
Сейчас разработчики проводят полевые испытания состава на основе 5-процентного водного раствора поливинилового спирта на золоотвале ТЭЦ, которая расположена недалеко от Омска.
«Они пройдут в течение нескольких месяцев, в том числе с применением беспилотного летательного аппарата для нанесения состава на поверхность слоя золы. Наша задача – испытать разработку в различных метеорологических условиях. Кроме того, в 2025 году мы завершим оформление конструкторской документации на установку приготовления пылеподавляющей эмульсии и заправки беспилотного воздушного судна», — рассказал Дмитрий Глушков.
В дальнейшем ученые планирует провести дополнительные исследования для определения необходимого объема пылеподавляющего состава для обработки сухих участков золоотвала, а также определить физико-механические характеристики образцов связанной криогелем золы и установить динамику деградации защитного слоя на поверхности золоотвала под воздействием солнечного излучения.