Старые изношенные шины могут ускорить горение угля

Учёные Томского политехнического университета нашли способ повышения реакционной способности малолетучих углей с помощью жидких углеводородов, полученных при пиролизе изношенных автомобильных шин. Потенциально это открытие может способствовать решению двух важных задач: утилизации изношенных автомобильных шин и повышению эффективности использования угольного топлива, которое остаётся важнейшим видом мировой энергетики.

Пиролиз — это разложение материала под воздействием высокой температуры без доступа кислорода. Если взять автомобильные покрышки и нагреть их примерно до 500 °C, резина разложится на три фракции: газ, углеродный остаток и так называемое пиролизное масло. Исследователей заинтересовала эта жидкость, богатая летучими углеводородами. Её теплотворная способность достигает 43 МДж/кг, что практически соответствует теплотворной способности бензина, при минимальном содержании золы и примесей.

Учёные добавили углеводороды, полученные из углей, к малолетучему каменному углю, который обычно воспламеняется с трудом и не сгорает дотла. Массовая доля этой добавки варьировалась от 2,5% до 20%. Смеси нагревали и испытывали в лабораторной печи при температуре 700 °C, фиксируя скорость воспламенения, время горения и состав выделяющегося газа.

Результаты показали, что пиролизное масло значительно ускоряет процесс зажигания. Если чистый уголь воспламенялся за 4 секунды, то с 20% добавкой — менее чем за 1 секунду. При этом время горения увеличилось практически вдвое — с 27 до 49 секунд. При доле добавки около 10% температура начала реакции окисления снизилась на 15–20 °C, что свидетельствует о росте реакционной способности топлива.

Эффект объясняется тем, что углеводороды начинают испаряться при температуре 100–250 °C, образуя облако горючего пара, которое воспламеняется первым и поджигает уголь изнутри. Между твёрдой и газообразной фазами образуется своеобразный энергетический мост: пары создают равномерно распределённое тепло, а продукты их сгорания облегчают доступ кислорода к углю. Это приводит к устойчивому пламеню и повышению тепловых характеристик системы.

Тем не менее, исследователи отметили, что избыточное содержание присадки давало обратный эффект. При содержании жидких углеводородов более 10% смесь становилась вязкой, что затрудняло доступ кислорода, и горение замедлялось. Увеличивалась доля оксида углерода, что свидетельствовало о неполном окислении. Следовательно, оптимальная доля присадки составляет 5–10%, что обеспечивает быстрое воспламенение, устойчивое пламя и допустимый состав отработавших газов.

Газовый анализ показал, что при горении таких смесей увеличивается концентрация углекислого газа. Однако при слишком высоких температурах наблюдается рост содержания оксида углерода и оксидов азота, способствующих образованию смога и кислотных осадков. Поэтому требуется точная регулировка температуры и подачи воздуха в зону горения.

Данная технология выглядит перспективной с практической точки зрения. Смесь угля с пиролизным маслом может быть использована в энергетике, цементной и металлургической промышленности – везде, где используется твёрдое топливо. Технология обеспечивает ускоренный запуск котлов, повышает эффективность сгорания и одновременно помогает утилизировать миллионы тонн шин, ежегодно накапливающихся во всём мире.

Источник: https://globalenergyprize.org/en/2025/10/25/old-scrap-tires-may-speed-up-coal-combustion/