ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ОКИСЛЕНИЯ И ЗАЖИГАНИЯ СМЕСЕЙ ПИРОЛИЗНОЙ ЖИДКОСТИ С НИЗКОРЕАКЦИОННЫМ УГЛЕМ

Abstract

Актуальность работы определяется широким интересом к технологиям пиролиза отходов различного происхождения и необходимостью повышения их эффективности. Поскольку пиролизная жидкость является обязательным продуктом пиролиза с выходом до 70 % от массы исходного материала, её сжигание является одним из обязательных условий поддержания энергодостаточности практически любой технологии. Проблемы с прямым сжиганием подобной жидкости связаны, в первую очередь, с нестабильностью её свойств и низкой теплотой сгорания. Её сжигание в составе смеси с традиционным твердым топливом позволяет нивелировать данные недостатки, что обуславливает интерес к исследованию соответствующих процессов. Цель: определение параметров зажигания смесей низкореакционного угля с двумя различными образцами пиролизной жидкости, полученными на промышленных предприятиях пиролиза нефтешлама и древесных опилок, а также выявление взаимосвязи между параметрами зажигания и характеристиками смесей топлива. Методы. Исследование свойств компонент топлив проводилось с использованием стандартных методик. Параметры окисления определялись с помощью термогравиметрического анализа, а полученные данные обрабатывались методом Коатс–Рэдферна. Характеристики зажигания смесей топлива определялись с помощью экспериментальной установи зажигания топлива в условиях, соответствующих промышленному оборудованию. Результаты. Были определены свойства исследованного низкореакционного угля и двух образцов пиролизной жидкости, в частности, были определены значения низшей теплоты сгорания, зольность, а также их элементный состав. В условиях термического анализа были исследованы характеристики окисления смесей низкореакционного угля с пиролизными жидкостями с концентрацией последней 5, 10 и 25 масс. %. Установлено, что добавка пиролизного масла не приводит к значительному изменению температурных диапазонов отдельных стадий процесса окисления низкореакционного угля, при этом был обнаружен промотирующий эффект добавки, заключающийся в непропорциональном снижении скорости реакции относительно состава смеси топлива. Данный вывод подтверждался снижением значений энергии активации окисления низкореакционного угля в составе смеси с пиролизным маслом. Добавка пиролизной жидкости также приводила к снижению времени задержки зажигания до 65 %, при этом максимальный эффект достигался для 10 масс. % добавки при 500 и 600 °С и для 25 масс. % при 700 °С. Была обнаружена линейная зависимость времени задержки зажигания при 700 °С от низшей теплоты сгорания для смесей низкореакционного угля с пиролизной жидкостью нефтешлама и резинотехнических отходов. Аналогичная взаимосвязь была обнаружена между энергией активации окисления смеси и временем задержки зажигания при 600 и 700 °С для всех рассмотренных пиролизных жидкостей.