Аналітичне дослідження концентрацій кисню займання та погасання сухих залишків (коксів) частинок вугілля різного ізоморфізму
DOI:
https://doi.org/10.18524/0367-1631.2025.63.347180Ключові слова:
вугілля, кисень, частинка, займання, погасання, гістерезис, реагування в порахАнотація
Зменшення запасів антрациту та розширення використання низькореакційних вугілля і біомаси в тепловій енергетиці зумовлюють необхідність детального аналізу умов займання, поруватих вуглецевих частинок, які обумовлені в першу чергу концентрацією кисню в залежності від температури і діаметра частинок ;в другу чергу – температурою і тиску окисника. У роботі досліджено вплив роду вугілля, діаметра, температури окисника на концентрації кисню займання та погасання поруватих частинок вугілля і біомаси різного ізоморфізму в газових сумішах, що містять кисень, за кімнатної температури. Основну увагу приділено частинкам, які складаються з вуглецевого залишку після виділення летких речовин.
Розроблено фізико-математичну модель теплової поведінки поруватої вуглецевої частинки з урахуванням тепловиділення внаслідок гетерогенних реакцій окислення, теплообміну з навколишнім газовим середовищем і стінками реактора, а також внутрішньої дифузії кисню та хімічного реагування в порах. У моделі враховано вплив ізоморфізму вугілля через зміну енергії активації, поруватості, питомої поверхні пор і густини частинок. Отримано аналітичні залежності для стаціонарних температур частинок та критичних умов займання і погасання.
Показано існування гістерезисної області параметрів, у межах якої займання поруватих частинок можливе шляхом короткочасного підвищення їх початкової температури вище критичного значення. Перехід від антрациту до більш поруватого деревного вугілля приводить до зниження температур займання, мінімальної концентрації кисню та розширення діапазону розмірів частинок, здатних до займання в холодних газових сумішах. Доведено, що врахування реагування всередині пор є необхідним для коректного опису процесів займання і горіння поруватих вуглецевих матеріалів.
Посилання
Дунаєвська Н.І., Бондзик Д.Л., Нехамін М.М., Мірошніченко Є.С., Безценний І.В., Євтухов В.Я., Щудло Т.С. Технологія спільного спалювання антрациту та твердого біопалива в пиловугіль-них котлах ТЕС і ТЕЦ // Naukainnov. 2020. Т. 16, № 5. С. 86-96. https://doi.org/10.15407/scin16.05.086
Syrodoy S.V., Kostoreva J.A., Kostoreva A.A., Asadullina L.I. Ignition of wood and coal particle mixtures in conditions of steam and water boiler furnaces // Journal of the En-ergy Institute. Volume 93, Issue 2, April 2020, Pages 443-449. https://doi.org/10.1016/j.joei.2019.07.007
Tang, Y., and H. Wang Experimental investigation on microstructure evolution and spontaneous combustion properties of secondary oxidation of lignite// Process. Saf. Environ. 2019. Vol. 124:143–50. doi:10.1016/j.psep.2019.01.031.
Wei Lu, Baolong Guo, Guansheng Qi & Wenyu Yang Thermal Decomposition Model and Its Reaction Kinetic Parameters for Coal Smoldering with the Use of TG Tests in Oxygen-depleted Air // Combustion Science and Technology. 2019. 193(7):1-19. DOI: 10.1080/00102202.2019.1684910
Song, Z., H. Fan, J. Jiang, and C. Li. Insight into effects of pore diffusion on smolder-ing kinetics of coal using a 4-step chemical reaction model. // J. Loss. Prevent. Proc. 2017. 48:312–19. doi:10.1016/j.jlp.2017.04.020.
Comparison of the explosion characteristics and flame speeds of pulverized coals and biomass in the ISO standard 1 m3 dust explosion equipment/ C. H. Medina, B. Mac-Coitir, H. Sattar, D. J.F. Slatter, H. N. Phylaktou, G. E. Andrews, B. M. Gibbs // Fuel. Volume 151, 1 July 2015, Pages 91-101https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.01.009
Калинчак В.В. Черненко А.С. Теплофизика горения пылеугольного топлива (моно-графия). – Одеса. ОНУ им. И. И. Мечникова. – 2017. – 225 с. https://dspace.onu.edu.ua/handle/123456789/24761
Glushkov D. O., Sharypov O. V. Ignition of a coal particle at the low temperature of gas flow // The European Physical Journal Conferences. 2015. Vol. 82:01045. DOI: 10.1051/epjconf/20158201045.
Головина Е.С.Высокотемпературное горение и газификация углерода. М.: Энерго-издат. – 1983. – 173 с.
Учебное пособие для вузов. – Под ред. В. В. Померанцева. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 312 с
Kalinchak, V.V., Chernenko, A.S. Effect of Gas Mixture Pressure on the Ignition, Com-bustion, and Spontaneous Extinction of Chars of Coals of Different Polymorphisms // Combustion, Explosion and Shock Waves, 2021, 57(2), P. 215–221 https://doi.org/10.1134/S0010508221020106
Черненко А. С., Корчагина М. Н., Калинчак В. В. Зажигание и горение частиц древесного угля в азотно-кислородных смесях комнатной температуры. Часть IІ. Аналитическое обоснование // Физика аэродисперсных систем. – 2018. – № 55. – С. 45-53. DOI: https://doi.org/10.18524/0367-1631.2018.55.141390
Kalinchak, V. V.; Chernenko, A. S.; Sofronkov A.N., Fedorenko A.V. Ignition and Self-Supporting Burning of Gas-Air Mixtures with Hydrogen Admixtures on Platinum Wire // Physics and chemistry of solid state. – 2017. – Т.18, Vol.4. – P. 449-454.DOI: https://doi.org/10.15330/pcss.18.4.454
Kalugin V.V., Kalinchak V.V and Chernenko A.S. High-temperatureammoniaoxidationoveraplatinumcatalystundercondi-tionsoftheparallelformationofnitrogen-containing products // Kinetics and Catalysis. – 2015. – Vol. 56, №.3. – pp. 335–342. DOI: 10.1134/S0023158415030106
Калінчак В.В. Черненко О.С. Теплофізика безполум’яного горіння газів (монографія). – Одеса. ОНУ ім. І. І. Мечникова. – 2020. – 198 с.https://dspace.onu.edu.ua/handle/123456789/28625
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
