Загрязнение воздуха в результате сжигания биомассы в жилых помещениях является известной причиной неблагоприятных последствий для здоровья, таких как респираторные и сердечно-сосудистые заболевания, а также неблагоприятных климатических воздействий. Сжигание биомассы в жилых помещениях считается основным источником загрязнения воздуха почти во всем мире, вызывая особенно высокие выбросы мелких твердых частиц, черного углерода и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ).
В настоящее время производители печей и каминов сталкиваются с новыми проблемами, поскольку вскоре они должны будут соблюдать ужесточающие нормы выбросов, такие как Директива по экодизайну, вступающая в силу в Европейском Союзе в 2022 году. Следовательно, существует потребность в новых решениях по контролю выбросов для жилых помещений при сжигание биомассы.
Новое исследование Университета Восточной Финляндии представляет новый метод снижения выбросов твердых частиц: высокотемпературный электрический сажевый коллектор HiTESC. В HiTESC — электрически изолированный высоковольтный электрод установлен в камере сгорания, которая генерирует электрическое поле. Частицы, которые приобретают электрические заряды, создаваемые пламенем, собираются на поверхности электрода и окисляются при высоких температурах.
Используя HiTESC, исследователи достигли 45% эффективности уменьшения количества мелких частиц в каменном обогревателе, работающем на дровах, с процедурой сжигания, которая напоминает реальное использование. Выбросы частиц измерялись с использованием HiTESC и без него в последовательные дни измерения, чтобы определить общую эффективность устройства по уменьшению количества мелких частиц. Кроме того, эффективность уменьшения количества частиц в зависимости от партии и фазы сгорания была определена для исследуемого метода с помощью онлайн-измерительных устройств, чтобы исследовать, как рабочие условия влияют на эффективность метода.
Исследователи обнаружили, что эффективность этого метода зависит от фазы сгорания. Уменьшение количества мелких частиц было наиболее эффективным в условиях пламени, когда выбросы мелких частиц были самыми высокими при использовании исследуемой печи для бревен.
«Преимуществами HiTESC являются простая конструкция, небольшая занимаемая площадь и низкое энергопотребление. Кроме того, он не требует отдельного механизма очистки. HiTESC также может быть модернизирован в топочных устройствах, работающих на дровах, для достижения будущих нормативов выбросов без использования дорогостоящих систем последующей обработки выхлопных газов », — говорит первый автор статьи, начальный исследователь Хейкки Сухонен из Университета Восточной Финляндии. Разработанная технология в настоящее время коммерциализируется начинающей компанией Noeton.
Исследование показывает, что использование естественных зарядов пламени можно использовать как простой и осуществимый метод сокращения выбросов мелких частиц от приборов, работающих на дровах. По словам исследователей, необходимы дальнейшие исследования по оптимизации генерируемого электрического поля для достижения потенциально более высокой эффективности сокращения выбросов твердых частиц. Кроме того, хотя HiTESC может быть модернизирован в существующие устройства для сжигания древесины, вероятно, что лучшие результаты будут достигнуты, если и устройство сжигания, и электростатическое устройство будут спроектированы и оптимизированы вместе.
Оригинальная статья:
Х. Сухонен, А. Лайтинен, М. Кортелайнен, Х. Копонен, Н. Киннунен, М. Суванто, Й. Тиссари, О. Сиппула. Новый метод уменьшения количества мелких частиц для дровяных печей, основанный на улавливании высокотемпературным электричеством естественно заряженных частиц сажи, Journal of Cleaner Production, Volume 312, 2021. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127831
