Российские ученые разработали новую экологичную и экономичную методику теплоснабжения домовых хозяйств и предприятий. В ее основе — использование оборудования, сжигающего топливо с помощью специальных твердых и прочных пористых металлокерамических материалов, а не с помощью горелочных факелов, как это делается в классических котлах. Ученым удалось снизить металлоемкость оборудования в три раза и существенно уменьшить выбросы оксида азота и угарного газа в атмосферу.

Коллектив ученых Международной лаборатории горения и энергетики Томского научного центра СО РАН и кафедры теплоэнергетики и теплотехники Инженерной школы Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) создали ряд установок, использующих методику сжигания топлива в пористых материалах. Она позволяет при меньшем объеме и массе топливоиспользующего оборудования (специальных котлов) производить большее количество тепла с меньшими выбросами оксидов азота в атмосферу. Как рассказал «Известиям» заведующей кафедрой ДВФУ Константин Штым, первоначально необходимость создания новой методики и устройств была обусловлена географическими и экономическими особенностями Дальнего Востока.

— Дальневосточная энергетика очень рассредоточена при низкой плотности населения. И чтобы эту территорию освоить требуется в первую очередь энергия. А сам регион богат углем, нефтью и газом. Поэтому разработка новых горелочных устройств и котельных установок, а также исследования в этом направлении приоритетны, — отметил Константин Штым.

Ученые обратили внимание на то, что для промышленных потребителей и населения удобнее использовать котлы небольшого размера. Однако те, что есть сейчас в продаже, в основном импортного производства.

— В условиях импортозамещения перед нами встала задача разработать компактные установки, которые бы эффективно и экологично сжигали топливо и давали людям необходимое тепло, — рассказал завкафедрой ДВФУ. — Наши научные сотрудники разрабатывают устройства, которые осуществляют преобразование энергии топлива с минимальным выбросом вредных веществ и максимальным коэффициентом полезного действия.

В основе методики, предложенной в университете, лежит сжигание топлива в пористом композитном материале, который по сути представляет собой высокопрочную губку из металлокерамики. Через нее проходит топливно-воздушная смесь, которая сгорает в этом материале, вызывая сильное свечение и излучая большое количество тепловой энергии, преобразуя тепло сжигания топлива в тепловую энергию с максимальной эффективностью и при высоких экологических показателях.

— За счет этой тепловой энергии нам удалось снизить металлоемкость наших котлов почти в три раза. А это существенное уменьшение себестоимости и повышение доступности оборудования для населения. Второе — это экологичность. Выбросы оксида азота, образующегося в процессе горения топлива, гораздо ниже, чем в классических котлах, основанных на факельном принципе сжигания, — подчеркнул ученый.

Самым сложным было добиться того, чтобы пористая сердцевина котла при нагревании не трескалась. В основе изготовления такой губки лежит сплав металлов, который сохраняет высокую пластичность при нагревании. Технология запатентована и готова к выходу в массовое производство.

Автор конструкции инновационных котлов, старший преподаватель кафедры теплоэнергетики и теплотехники ДВФУ Констанитин Цой получил грант от Фонда содействия инновациям на создание собственного предприятия.

— Сейчас мы учредили компанию, которая получает государственную субсидию на наши научные исследования и опытно-конструкторские работы. Основное конкурентное преимущество технологии заключается в том, что объем и масса таких котлов в три раза меньше при той же теплоотдаче и при соблюдении самых строгих мировых экологических нормативов выбросов, — отметил разработчик.

Как сообщил «Известиям» директор НОЦ «Аэрокосмические технологии» ЮУрГУ Алексей Шульц, предложенная методика интересна своими преимуществами.

— Наши коллеги смогли достичь уменьшения металлоемкости котлов теплоснабжения, а также уменьшить объем вредных выбросов в атмосферу при сгорании топлива, — отметил ученый. — Здесь важно в первую очередь подобрать правильное соотношение воздуха и газа в топливно-воздушной смеси, чтобы обеспечить ее горение, а также полное сгорание топлива. Если топливо не догорит, то увеличится количество угарного газа. Кроме того, также важно, чтобы топка была оптимального размера. Использование керамических материалов позволяет существенно уменьшить ее размер, что также позволяет предотвратить загрязнение атмосферы.

Новая методика создания отопительных котлов с использованием пористых композитов может найти широкое применение по всей стране и за рубежом, а не только на Дальнем Востоке. По словам ученых, технологией уже заинтересовались китайские и японские компании.