ПЕРЕРАБОТКА УГЛЯ


Оригинальная статья

Экспериментальное исследование зависимости периода индукции воспламенения водоугольного топлива от концентрации кислорода в потоке

Авторы

КУЗНЕЦОВ В.А., канд. техн. наук, доцент кафедры теплофизики ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», 660041, г. Красноярск, Россия, e-mail: vakuznetsov@sfu-kras.ru

Аннотации

Технология капельно-факельного сжигания водоугольного топлива (ВУТ) имеет ряд преимуществ: снижение вредных выбросов, возможность использования отходов, возможность транспортировки по трубопроводу, взрыво- и пожаробезопасность. К основным недостаткам можно отнести низкую реакционную способность ВУТ при воспламенении. В данной работе экспериментально исследована зависимость процесса воспламенения потока капель водоугольного топлива от концентрации кислорода в дутье. Образцы ВУТ были приготовлены на основе Балахтинского бурого угля. Установлена зависимость времени воспламенения капель ВУТ от концентрации кислорода в потоке, доли воды, температуры среды и концентрации топлива в объеме. Показано, что увеличение концентрации кислорода в потоке с 21 до 30% (об.) приводит к уменьшению периода индукции воспламенения потока капель ВУТ на 54% (при температуре 600-700°C и содержании воды в топливе 55-75% (масс.)). Уменьшение доли воды в топливе с 75 до 55% (масс.) приводит к уменьшению периода индукции зажигания на 46% для рассматриваемых условий.

Ключевые слова

Воспламенение, форсунка, распыл топлива, водоугольное топливо, период индукции воспламенения, кислородное горение, чистые технологии, снижение выбросов.

Список литературы

  1. Результаты опытно-эксплуатационного сжигания водоугольного топлива в водогрейном котле малой мощности / С.В. Алексеенко, Л.И. Мальцев, А.Р. Богомолов и др. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 12. 16–28. Alekseenko S.V., Maltsev L.I., Bogomolov A.R. et al. Results of pilot-operating combustion of coal-water fuel in a low-capacity hot water boiler. Izvestiya Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Inzhiniring georesursov. 2017;328(12):16-28. (In Russ.).

  2. Fan Y., Wu T., Xiao D., Xu H., Li X., Xu M. Effect of port water injection on the characteristics of combustion and emissions in a spark ignition direct injection engine. Fuel. 2021;(283):119271. https://doi.org/10.1016/J.FUEL.2020.119271.

  3. Sehat A., Ommi F., Saboohi Z. Effects of steam addition and/or injection on the combustion characteristics: A review. Therm. Sci. 2021;(25):1625-52. https://doi.org/10.2298/TSCI191030452S.

  4. Salomatov V., Kuznetsov G., Syrodoy S., Gutareva N. Mathematical and physical modeling of the coal-water fuel particle ignition with a liquid film on the surface. Energy Reports. 2020;(6):628-43. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.02.006.

  5. Chernetskiy M., Vershinina K., Strizhak P. Computational modeling of the combustion of coal-water slurries containing petrochemicals. Fuel. 2018;(220):109-19. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.02.006.

  6. Xue Z., Gong Y., Guo Q., Wang F., Yu G. Visualization study on breakup modes of coal-water slurry in an impinging entrained-flow gasifier. Fuel. 2019;(244):40-7. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.01.186.

  7. Термодинамический и химический анализ процессов воспламенения и горения водоугольного топлива в адиабатической камере сжигания / В.И. Карпенок, В.И. Мурко, В.П. Мастихина и др. // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии, 2021, 14(4). С. 385-398. DOI: 10.17516/1999-494X-0319. Karpenok V.I., Murko V.I., Mastikhina V.P., Loboda Yu.A. Thermodynamic and chemical analysis of water-coal fuel ignition and combustion in adiabatic combustion chamber. Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Tekhnika i tekhnologii, 2021;(4):385-398. (In Russ.).

  8. Разработка методических основ сжигания тонкодисперсных водоугольных суспензий при плазменном сопровождении в котлоагрегатах ТЭС: дис. канд. техн. наук: 05.14.14 / Бойко Е.Е. / Новос. гос. тех. университет. Новосибирск, 2018. 260 с.

  9. Gaber C., Wachter P., Demuth M., Hochenauer C. Experimental investigation and demonstration of pilot-scale combustion of oil-water emulsions and coal-water slurry with pronounced water contents at elevated temperatures with the use of pure oxygen. Fuel. 2020;(282):118692. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118692.

  10. Морозов А.Г. Практические результаты сжигания водоугольного топлива // Новости теплоснабжения. 2015. № 6. Morozov A.G. Practical results of water-coal fuel combustion. Novosti teplosnabzheniya. 2015;(6). (In Russ.).

  11. Kuznetsov V.A., Bozheeva D.M., Minakov A.V. Entrained-flow oxygasification of pulverized coal in CO2-H2O-O2 environment. Environ Sci. Pollut. Res. 2023. https://doi.org/10.1007/s11356-023-30401-2.

  12. Dob? Z., Backman M., Whitty K.J. Experimental study and demonstration of pilot-scale oxy-coal combustion at elevated temperatures and pressures. Appl Energy. 2019;(252):113450. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113450.

  13. Kuznetsov V.A., Bozheeva D.M., Minakov A.V. Numerical study on processes of oxy-fuel combustion of coal-water slurry in the furnace chamber. Fuel. 2024;(371):132034. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.132034.

Поддержка

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-79-01267, https://rscf.ru/project/23-79-01267/.

Для цитирования

Кузнецов В.А. Экспериментальное исследование зависимости периода индукции воспламенения водоугольного топлива от концентрации кислорода в потоке // Уголь. 2025;(2):29-33. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-2-29-33.

Информация о статье

  • Поступила в редакцию: 11.10.2024

  • Поступила после рецензирования: 17.01.2025

  • Принята к публикации: 27.01.2025

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК



Свежий выпуск
Партнеры