Учёные из Красноярска и Томска объяснили, чем многокомпонентные топливные смеси лучше простого угля
Ученые Сибирского федерального университета в сотрудничестве с исследователями Томского политехнического университета (ТПУ) провели совместные исследования процессов горения двух- и трехкомпонентных твердотопливных смесей на основе карбонизата и бурых углей Канско-Ачинского бассейна. Данное научное направление является актуальным для практики, так как создает основу для решения сразу двух практических проблем в области теплоэнергетики – ресурсосбережения и экологической безопасности.
Основной целью исследования было сравнение по результатам термогравиметрического анализа в потоке воздуха при скорости нагрева 20 °С/мин. характеристик процессов горения двух- и трехкомпонентных топливных смесей на основе карбонизата и двух бурых углей с разным техническим и элементным составом. По кривым убыли массы и скорости изменения массы (TG/DTG) топлив были определены важные для практики характеристики топливных смесей: температура источника нагрева, при которой происходит зажигание; температура в процессе горения; индекс горения. По кривым дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) были определены эндотермические и экзотермические эффекты, а также максимальные значения интенсивности теплового потока при горении топлив.
По результатам проведенных исследований впервые была установлена линейная зависимость индекса горения от теплоты сгорания двух и трехкомпонентных топлив. Увеличение теплоты сгорания топливной смеси более чем на 7% влияет на снижение индекса горения до 2 раз. Установлена максимальная доля карбонизата (не более 20–30%), добавляемого в двух- и трехкомпонентные топливные смеси, превышение которой повлечет за собою снижение характеристик горения твердотопливных смесей. Отмечено, что трехкомпонентные топливные смеси являются перспективными для практического применения, т.к. добавление к базовому топливу двух компонентов высокореакционного и высококалорийного топлива оказывает положительное влияние на повышение энергетических характеристик смеси и снижение длительности индукционного периода.
«Вовлечение в топливно-энергетический комплекс высококалорийных карбонизированных углей является перспективным направлением в теплоэнергетике. Но переход на сжигание карбонизата в чистом виде экономически не целесообразен, поэтому предложено добавлять к бурым углям не более 30% карбонизата для повышения калорийности топливной смеси», - рассказал заведующий учебно-научной лабораторией кафедры теплотехники и гидрогазодинамики Андрей Владимирович Жуйков.
«Применение на практике многокомпонентных топливных смесей в целях энергогенерации позволяет совместно решать большую совокупность взаимосвязанных проблем. Достижение положительных энергетических, экологических и экономических эффектов по сравнению с широко применяемыми в настоящее время твердыми топливами требует проведения всесторонних исследований процессов горения твердотопливных смесей», - рассказал доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Олегович Глушков.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-23-00040.
Результаты исследования приняты к опубликованию высокорейтинговым журналом «JOURNAL OF THERMAL ANALYSIS AND CALORIMETRY» (Q2 по импакт-фактору SJR 0.64).
Новость опубликована: