Исследования горения композитного топлива из угля и опилок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. В последнее десятилетие все актуальнее становится проблема необходимости утилизации на существующих тепловых станциях больших объемов как непроектных каменных углей и углеотходов, так и отходов деревообрабатывающей промышленности. Необходимость решения этих задач расширила исследовательскую область вопросов горения дисперсных горючих материалов, определив важность изучения совместного сжигания низкометаморфизованных энергетических углей, углеотходов и отходов деревопереработки, с целью рациональной утилизации промышленных отходов.

Цель. Исследование горения композитного топлива из угля и опилок на основе экспериментальной методики и методологии анализа видеофайлов воспламенения аэровзвеси в виде графической визуализации процесса горения.

Методы. На основе методики исследования горения аэровзвеси и методологии анализа видеофайлов воспламенения аэровзвеси в виде графической визуализации процесса горения изучается горение композитного топлива из угля и опилок.

Результаты и выводы. Проведено изучение горения аэровзвеси композитного топлива из длиннопламенного угля Кузнецкого месторождения и древесных (сосна) опилок при их раздельном измельчении и совместном сжигании. Получена графическая визуализация интенсивности взрывного горения аэровзвеси угля и опилок в реакционном объеме от времени протекания процесса. Установлено, что исследуемый топливный состав может иметь достаточное и даже несколько избыточное количество летучих компонентов, что заставляет систему топливо–окислитель реагировать в процессе горения образованием второго пика горения. Установлено, что наиболее эффективное использование в топливном композите следующее соотношение компонентов: уголь – 70 %, опилки – 30 %. Эффективный коэффициент избытка топлива определяется как α=1.

Об авторах

Александр Иванович Сечин

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: sechin@tpu.ru

доктор технических наук, профессор отделения контроля и диагностики Института неразрушающего контроля

Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

Юрий Федорович Патраков

Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: yupat52@gmail.com

доктор химических наук, заведующий лабораторией научных основ технологий обогащения угля

Россия, 650065, г. Кемерово, пр. Ленинградский, 10

Ирина Леонидовна Мезенцева

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: mezenceva@tpu.ru

старший преподаватель отделения контроля и диагностики Института неразрушающего контроля

Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

Андрей Александрович Сечин

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: seanal@tpu.ru

кандидат технических наук, доцент отделения контроля и диагностики Института неразрушающего контроля

Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

Список литературы

  1. Co-milling as a synergy factor for co-firing. A case study of wood/coal blends / A.G. Matveeva, Yu.F. Patrakov, A.I. Sechin, P.E. Plyusnin, A.V. Kuznetsov // Carbon Resources Conversion. – 2023. – Vol. 6. – № 1. – P. 51–57. doi: 10.1016/j.crcon.2022.11.001
  2. Experimental study of the influence of synergistic effects on the co-firing characteristics of biomass and coal / Yang Pu, Haofan Wang, Xianhua Wang, Mooktzeng Lim, Bin Yao, Haiping Yang, Chun Lou // Journal of the Energy Institute. – 2024. – Vol. 115. – P. 101687. doi: 10.1016/j.joei.2024.101687
  3. Utilization of bioresources for sustainable biofuels: a review / N. Gaurav, S. Sivasankari, G.S. Kiran, A. Ninawe, J. Selvin // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2017. – Vol. 73. – P. 205–214. doi: 10.1016/j.rser.2017.01.070
  4. Ayhan Demirbas. Biofuels sources, biofuel policy, biofuel economy and global biofuel projections// Energy Conversion and Management. – 2008. – Vol. 49. – P. 2106–2116. doi: 10.1016/j.enconman.2008.02.020
  5. Technical-economic-environmental analysis of biomass direct and indirect co-firing in pulverized coal boiler in China / Wenyu Mo, Kuan Du, Yi Sun, Minruo Guo, Chao Zhou, Mo You, Jun Xu, Long Jiang, Yi Wang, Sheng Su, Song Hu, Jun Xiang // Journal of Cleaner Production. – 2023. – Vol. 426. – P. 139119. doi: 10.1016/j.jclepro.2023.139119
  6. Experimental study of NO emission in coal-methanol co-combustion under air-staged condition / Jun Chen, Xin Wang, Weidong Fan, Tingjiang Liu, Yong Wang, Wei Geng // Journal of the Energy Institute. – 2024. – Vol. 117. – P. 101835. doi: 10.1016/j.joei.2024.101835
  7. Riaza J., Gibbins J., Chalmers H. Ignition and combustion of single particles of coal and biomass // Fuel. – 2017. – Vol. 202. – P. 650–655. doi: 10.1016/j.fuel.2017.04.011
  8. Co-firing of coal and biomass under pressurized oxy-fuel combustion mode in a 10 kWth fluidized bed: Nitrogen and sulfur pollutants / Qinwen Liu, Wenqi Zhong, Aibing Yu, Chi-Hwa Wang // Chemical Engineering Journal. – 2022. – Vol. 450. – P. 138401. doi: 10.1016/j.cej.2022.138401
  9. Mechanochemical production of lignin-containing powder fuels from biotechnology industry waste: a review / O. Lomovsky, A. Bychkov, I. Lomovsky, V. Logvinenko, A. Burdukov // Thermal Science. – 2015. – Vol. 19. – Iss. 1. – P. 219–229. doi: 10.2298/TSCI130820167L
  10. Сечин А.И., Патраков Ю.Ф., Сечин А.А. Методика экспериментального определения пределов распространения пламени по пылевоздушным смесям // Горный журнал. – 2017. – № 12. – С. 87–90.
  11. Patrakov Y.F., Sechin A.I., Sechin A.A. Experimental range test of flame spread in dust-air mixtures// Journal of Mining Science. – 2019. – Vol. 55. – P. 494–498. doi: 10.1134/S106273911903582X
  12. ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. – М.: Изд-во стандартов, 1990. – 144 с.
  13. Сечин А.И., Задорожная Т.А. Изучение условий низкотемпературного окисления в слое лесных горючих материалов // Современные проблемы машиностроения: сборник трудов XV Международной научно-технической конференции. – 2022. – С. 231–232. URL: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/74424 (дата обращения 15.01.2025).
  14. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатт, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе. – М.: Наука. 1980. – 478 с.
  15. Кумагаи Сэйитиро. Горение / пер. С.К. Орджоникидзе, Б.С. Ермолаев. – М.: Химия, 1979. – 255 с.
  16. Гейдон А.Г., Вольфгард Х.Г. Пламя, его структура, излучение и температура / пер. с англ. под ред. А.С. Соколика. – М.: Металлургия, 1959. – 333 с.
  17. Sandrowitz A.K., Cooke J.M., Glumac N.G. Flame emission spectroscopy for equivalence ratio monitoring // Applied Spectroscopy. – 1998. – Vol. 52. – Iss. 5. – P. 658–662. doi: 10.1366/0003702981944319
  18. Бойко Е.А., Страшников А.В. Обоснование практических рекомендаций по организации оптимальных режимов предварительной термической обработки и сжигания угля в пылевидном состоянии // Известия Российской академии наук. Энергетика. – 2022. – № 1. – С. 35–50. URL: https://journals.rcsi.science/0002-3310/article/view/136941 (дата обращения 15.01.2025).
  19. Копань А.В., Клейнерман В.А., Тестирование технических решений по топочно-горелочным устройствам в составе низкоэмиссионной системы сжигания кузнецкого угля // Известия политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332. – № 4. – С. 140–147. doi: 10.18799/24131830/2021/4/3157
  20. СП 89.13330.2016. Свод правил. Котельные установки. URL: https://docs.cntd.ru/document/456054199 (дата обращения 15.01.2025).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».