Оцінка основних вогнетехнічних та екологічних властивостей спалювання метано-водневих сумішей - Рябцун Р. С.; Воробйов М. В.; Riabtsun Ruslan S.; Vorobiov Mykyta V. (My University, 2024)
Використання водню при заміщенні природного газу крім очевидних переваг з декарбонізації атмосфери (зменшення викидів СО2) призводить до зміни вогнетехнічних та емісійних використання характеристик паливо-окислювальних сумішей, зокрема збільшення абсолютної витрати паливного газу через меншу теплоту згоряння водню, збільшення утворення оксидів азоту NOx через більшу температуру горіння водню та ін. Мета дослідження полягала у визначенні вогнетехнічних та екологічних властивостей газових палив, складених із сумішей метану та водню, а саме швидкостей горіння, зміни адіабатичної температури горіння сумішей при збільшенні долі водню у паливі, оцінці утворення оксидів азоту, та викидів СО2. Метод дослідження – чисельний аналіз вогнетехнічних та екологічних характеристик процесів спалювання метано-водневих сумішей. Об’єкт дослідження – процеси спалювання метано-водневих сумішей. Предмет дослідження – зміна швидкості горіння, утворення вуглекислоти СО2 та оксидів азоту NOx різному співвідношенні метан/водень газової суміші; температурні характеристики спалювання метано-водневих сумішей. На основі аналізу результатів теоретичних розрахунків встановлено показав, що при відносно-помірній долі заміщення метану воднем, наприклад для суміші [СН4] / [Н2] = 60 / 40%, об., швидкість горіння буде складати Sl ~ 50 см/с, що лише на ~ 25% більше ніж для природного газу. Більші значення заміщення СН4 на Н2 економічно є сумнівними через низьку теплотворну здатність останнього. Термодинамічні оцінки утворення шкідливих речовин показали, що для оксиду азоту NO, при заміщенні метану [СН4] = 100%, об. на метано-водневу суміш [СН4] / [Н2] = 50 / 50%, об. збільшення утворення NO складає з 2245 мг/м3 до 2440 мг/м3 , тобто на 8,6%, а при спалюванні чистого водню [Н2] = 100%, об утворення NO складе 2995 мг/м3 , тобто збільшиться на 33,4% у порівнянні з чистим метаном.. Розрахунками утворення викидів CO2 встановлено, що при використанні сумішевого газу [СН4] / [Н2] = 50 / 50%, об. скорочення викидів CО2 складатиме лише 23,34% – з 0,055 кг/МДж до 0,042 кг/МДж.
Estimation of the main combustion and environmental characteristics of methane-hydrogen mixtures combustion
Рябцун, Р. С. Оцінка основних вогнетехнічних та екологічних властивостей спалювання метано-водневих сумішей = Estimation of the main combustion and environmental characteristics of methane-hydrogen mixtures combustion / Р. С. Рябцун, М. В. Воробйов // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : Гельветика, 2024. – № 4 (497). – С. 39–44.
Keywords: метано-водневі суміші; швидкість горіння; парникові гази; оксиди азоту; methane-hydrogen mixtures; burning velocity; greenhouse gases; nitrogen oxides