Thiết bị đốt nhiên liệu hầu như không phát thải

Các nhà nghiên cứu của Georgia Tech đã tạo ra được một số thiết bị đốt mới (buồng đốt nhiên liệu để cung cấp cho động cơ hoặc tua bin khí), được thiết kế để đốt nhiên liệu trong nhiều loại thiết bị, với hầu như không có phát thải nitơ oxyt (NOx) và cácbon Monoxyt (CO), là hai trong số các chất gây ô nhiễm không khí.

Thiết bị có thiết kế đơn giản hơn so với các thiết bị đốt hiện đại ngày nay và có thể được chế tạo và sử dụng với chi phí thấp hơn rất nhiều, tạo cơ hội dễ dàng sử dụng trong mọi loại thiết bị, từ động cơ phản lực và các thiết bị điện, cho đến máy đun nước nóng gia dụng.

Giáo sư Tiến sĩ Ben Zinn ở trường Kỹ thuật Hàng không vũ trụ Guggenheim thuộc Geogia Tech và là người hợp tác chủ chốt về dự án cho biết: “Chúng ta phải đốt nhiên liệu để cấp năng lượng cho máy bay và sản xuất điện cho các ngôi nhà. Giới nghiên cứu về sự đốt đang nghiên cứu tìm ra các phương pháp đốt hết nhiên liệu và tận dụng tất cả năng lượng nhiên liệu có, đồng thời phải giảm thiểu phát thải. Thiết bị đốt của chúng tôi có thiết kế đơn giản đến mức khó tin và rất rẻ để chế tạo cũng như sử dụng”.

Đạt được mục tiêu siêu phát thải là ưu tiên hàng đầu của các nhà nghiên cứu quá trình đốt, vì hạn chế của bang và liên bang tiếp tục giảm mức thải NOx và CO cho phép từ động cơ, nhà máy điện và các quy trình công nghiệp.

Thiết bị của Geogia Tech, có tên là thiết bị đốt ngược dòng điểm đọng  (Stagnation Point Reverse Flow Combustor), khởi nguồn được phát triển cho NASA, có thể giảm đáng kể phát thải NOx và CO trong nhiều loại động cơ máy bay và tua bin khí đốt nhiên liệu khí hoặc nhiên liệu lỏng. Thiết bị đốt nhiên liệu với phát thải NOx chưa đến 1 phần triệu và CO chưa đến 10 phần triệu, thấp hơn nhiều so với phát thải của các thiết bị đốt khác.

Mục tiêu ban đầu của dự án là phát triển thiết bị đốt phát thải ít cho động cơ máy bay và tua bin khí để sản xuất điện, cần phải đốt lượng nhiên liệu lớn một cách ổn định trong thể tích nhỏ theo chế độ cấp năng lượng dải rộng (hoặc tốc độ dòng nhiên liệu). Tuy nhiên thiết kế này có thể được làm cho phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm thiết bị lớn như tua bin khí sản xuất điện và thiết bị nhỏ như máy đun nước nóng gia dụng.

Zin cho biết, các nhà nghiên cứu muốn có tất cả các ưu thế đốt sạch của quy trình đốt ở nhiệt độ thấp, đồng thời lại có thể đốt một lượng nhiên liệu lớn trong một thể tích nhỏ.

Thiết bị đốt nhiên liệu trong phản ứng nhiệt độ thấp diễn ra trong phần lớn của thiết bị. Bằng cách loại trừ tất cả các hốc khí nhiệt độ cao thông qua việc khống chế lưu lượng chất phản ứng và các sản phẩm đốt trong thiết bị đốt, thiết bị đã có thể đạt mức NOx và CO thấp và tránh được sự mất ổn định về âm thanh, là vấn đề tồn tại ở các thiết bị đốt ít phát thải hiện nay. Để giảm phát thải trong các thiết bị đốt hiện nay, nhiên liệu được trộn với một lượng lớn khí xoay để phun vào thiết bị đốt. Quá trình này đòi hỏi thiết kế phức tạp, tốn kém và quy trình đốt thường không ổn định, gây tổn hại cho hệ thống.

Tuy nhiên, thiết kế của Geogia đã loại trừ được tính phức tạp liên quan đến sự trộn nhiên liệu và không khí  bằng cách phun nhiên liệu và không khí riêng rẽ vào thiết bị, trong khi hình dạng của thiết bị cưỡng bức chúng hoà trộn với nhau và với sản phẩm đốt trước khi quy trình đánh lửa diễn ra.