Активация процесса горения каменного угля нитратом железа и отходами металлопрокатного производства

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние отходов металлопрокатного производства и нитрата железа на характеристики процесса слоевого сжигания каменного угля. В качестве твердого топлива использован каменный уголь марки Т. Металлическую окалину и нитрат железа вводили в состав топлива методом механического смешения. Согласно данным XRD, в металлической окалине были идентифицированы фазы оксидов железа Fe3O4 и марганца Mn3O4. Характеристики процесса горения исследуемых образцов изучали с помощью высокоскоростной видеосъемки c применением камеры сгорания при температуре греющей среды 700°С. Также было проведено масштабирование процесса активируемого слоевого горения угля с применением твердотопливного котельного агрегата. Экспериментально установлено, что использование металлической окалины и нитрата железа приводит к повышению реакционной способности топлива, о чем свидетельствует снижение времени задержки зажигания. За счет интенсификации процесса горения были снижены топливный недожог и концентрация образующегося СО в составе газофазных продуктов горения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. К. Шуатаев

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: mks11@tpu.ru
Россия, Томск, 634050

А. Ж. Калтаев

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: azk2@tpu.ru
Россия, Томск, 634050

К. Б. Ларионов

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский Томский политехнический университет; ФГБОУ ВО Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева

Email: laryk070@gmail.com
Россия, Томск, 634050; Кемерово, 650000

Список литературы

  1. URL: https://www.iea.org/energy-system/fossil-fuels/coal (Дата обращения 09.10.2023).
  2. URL: https://www.iea.org/data-and-statistics/data-tools/greenhouse-gas-emissions-from-energy-data-explorer (Дата обращения 09.10.2023).
  3. Ismagilov Z.R., Kerzhentsev M.A. // Catal. Today. 1999. V. 47. № 1–4. P. 339.
  4. Simonov A.D., Fedorov N.A., Dubinin Y.V., Yazykov N.A., et al.// Catal. Ind. 2013. V. 5. № 1. P. 42.
  5. Xuzhong G., Guo Zh., Wang Zh.// Combustion and Flame 2010. V.157. № 2. P. 351.
  6. Ma B.G., Li X.G., Xu L., Wang K., Wang X.G. // Thermochimica Acta. 2006. V. 445. №. 1. P. 19.
  7. Yin K., Zhou Y.M., Yao Q.Z., Fang C., Zhang Z.W. // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. 2012. V. 106. №. 2. P. 369.
  8. Zou C., Wen L., Zhang S., Bai C., Yin G. // Fuel Process Technol. 2014. V. 119. P. 136.
  9. Cheng J., Zhou F., Xuan X., Liu J., et al. // Fuel. 2017. V. 187. P. 398.
  10. Zhang H., Dou B., Li J., Zhao L., Wu K. // J. Energy Inst. 2020. V. 93. P. 2526.
  11. Lei Z., Liu M., Yan J., Chun T. et al. // Fuel. 2021. V. 289. P. 119779.
  12. Zou C., Zhao J. // J. Energy Inst. 2017. V. 90. P. 797.
  13. Larionov K.B., Berezikov N.., Kaltaev A.Zh. Gorshkov A.S. // Coke Chem. 2022. V. 65. P. 167.
  14. Larionov K.B., Mishakov I.V., Slyusarskiy K.V., Tsibulskiy S.A., Tabakaev R.B., Bauman Y.I., Vedyagin A.A., Nalivaiko A.Y., Gromov A.A. et al. // Fuel Process. Technol. 2021. V. 213. P. 106706.
  15. Wang C., Lei M., Yan W., Wang S., Jia L. // Energy and fuels. 2011. V. 25. № 10. P. 4333.
  16. Gubin A.V., Kaltaev A.Z., Gorshkov A.S., Matveeva A.A., Larionov K.B. // Coke Chem. 2023. V. 66. № 5. P. 237.
  17. Larionov K.B., Kaltaev A.Z., Berezikov N.I. et al. // Combust. Sci. Technol. 2022. P. 1.
  18. Carvill J. Mechanical engineer’s data handbook. Butterworth-Heinemann, 1994. 342 p.
  19. Kuznetsov G.V., Malyshev D.Y., Syrodoy S.V. et al. // Combust. Sci. Technol. 2022. V. 194. P. 1003.
  20. Wiwik S Watanabe, Dong-Ke Zhang. // Fuel Process. Technol. 2001. V. 74. P. 145
  21. Wang Y., Wang J., Chen H., Yao M., Li Y. // Chem. Eng. Sci. 2015. V. 135. P. 294.
  22. Richardson H.W. Copper Compounds in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002. 30 p.
  23. Yanguang Ch., Guo Zh., Wang Zhi. // Fuel Proc. Technol. 2009. V. 90. № 7–8. P. 933.
  24. Larionov K.B., Gromov A.A.// Intern. J. Coal Science & Technology. 2019. V. 6. № 1. P. 37.
  25. Sun J., Zhao B., Su Y. // Energy. 2019. V. 185. P. 229.
  26. Müller C.R., Bohn C.D., Song Q.,. Scott S.A, and Dennis J.S. // Chem. Engng J. 2011. V. 166. № 3. P. 1052.
  27. Yang N., Yu J., Dou J., Tahmasebi A. et al. // Fuel Process. Technol. 2016. V. 152. P. 102.
  28. Fennell P.S., Dennis J.S., Hayhurst A.N. // Energy & Fuels. 2011. V. 25. № 4. P. 1510.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Принципиальная схема экспериментального стенда исследования слоевого процесса сжигания твердых топлив: 1 – котельный агрегат со слоевым способом сжигания, 2 – дверца зольной камеры, 3 – дверца чистки камеры горения, 4 – загрузочная дверца, 5 – капиллярный термометр, 6 – частотный регулятор, 7 – регуляторы первичного и вторичного воздуха, 8 – дымосос, 9 – расширительный бак, 10 – насос для циркуляции теплоносителя, 11 – потребитель тепла (тепловой вентилятор), 12 – поточный газоанализатор продуктов сгорания, 13 – персональный компьютер для сбора и обработки данных поточного газоанализатора.

Скачать (104KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Время задержки зажигания τi исследуемых образцов при температуре греющей среды Tg = 700°С. Значения вычислены по данным высокоскоростной видеосъемки.

Скачать (62KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кадры высокоскоростной видеосъемки процессов зажигания и последующего горения исследуемых образцов. Температура греющей среды Tg = 700°C, масса навески 0.1 г.

Скачать (317KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Графики выхода дымовых газов при сгорании на топливной навеске при температуре греющий среды Тg = 700°С (СО (а), CO2 (б), NOx (в)).

Скачать (252KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024