Ученые НИУ "МЭИ" провели испытания экспериментального образца камеры сгорания, которая может стать основой энергоустановок нового типа с минимальными выбросами в атмосферу. Установлено, что при увеличении подачи охлаждающего углекислого газа на 70% температура стенок камеры снижается на 275°C, что подтверждает возможность эффективно управлять ее тепловым режимом.
Работы выполнены в рамках проекта Российского научного фонда № 23-79-10291 под руководством доцента кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей НИУ "МЭИ" Сергея Осипова. Речь идет о технологии кислородно-топливного горения - одном из перспективных направлений экологичной энергетики. В отличие от традиционных установок, где топливо сжигается в воздухе, в новой технологии используется чистый кислород в смеси с углекислым газом. Это позволяет после сгорания топлива улавливать выделяющийся CO
практически полностью, не выпуская его в атмосферу, а также свести практически к нулю выбросы оксидов азота и других вредных веществ.
На первом этапе исследователи разработали экспериментальную горелку и определили условия устойчивого горения топлива в такой смеси. Испытания показали, что стабильное горение сохраняется даже при доле углекислого газа в смеси до 60% - это позволило установить границы устойчивого режима и уточнить методику расчетов, применяемую при проектировании установки.
Сейчас создана охлаждаемая камера сгорания, в которой углекислый газ выполняет двойную функцию: участвует в процессе горения и одновременно охлаждает стенки камеры. Экспериментальный образец испытали на стенде мощностью до 1 МВт. Ключевой результат испытаний: при увеличении расхода охлаждающего CO
на 70% и повышении его доли в горючей смеси средняя температура стенок камеры снизилась на 275°C, что подтвердило возможность регулирования ее теплового состояния.
"Разработка наших ученых вышла на новый этап: успешные испытания камеры сгорания на стенде мощностью до 1 МВт еще на шаг приблизили создание первых в России кислородно-топливных энергетических установок. Теперь в рамках нового проекта мы сосредоточимся на верификации методик моделирования и экспериментальном исследовании горения при повышенном давлении - в условиях, близких к реальным энергоустановкам. В конечном счете результаты работы обеспечат дальнейшее развитие методики проектирования камеры сгорания - одного из ключевых элементов перспективной энергоустановки с околонулевыми выбросами", - прокомментировал ректор НИУ "МЭИ" Николай Рогалев.
Исследования будут продолжены в 2026-2028 годах в рамках нового проекта РНФ № 23-79-10291-П. Ученые проведут дополнительные испытания горелочных устройств и камеры сгорания, а также верифицируют методики численного моделирования процессов горения. Полученные результаты станут основой для следующего этапа работы - исследования кислородно-топливного горения при повышенном давлении, приближенном к параметрам реальных энергетических установок.
Источник: