ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ КАРТОНА В СМЕСИ С КАМЕННЫМ УГЛЕМ

Abstract

Ссылка для цитирования: Энергетическое применение картона в смеси с каменным углем / А.В. Жуйков, О.Ю. Фетисова, С.В. Чичерин, П.Н. Кузнецов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334. – № 3. – С. 119-129. Актуальность исследования обуславливается поиском новых твердых топлив для расширения топливно-энергетического комплекса и совершенствования ресурсосберегающей и экологически безопасной энергетики. Цель: комплексное исследование процесса горения картона и каменного угля, включающее определение основных характеристик горения твердотопливных смесей, определение основных кинетических параметров и установление роли компонентов при горении смеси. Объект: твердотопливная смесь на основе каа-хемского каменного угля и картона. Методы. Теплотехнические характеристики топлив определены согласно: влага аналитическая ГОСТ Р 33503-2015; зольность ГОСТ Р 55661-2013; выход летучих компонентов ГОСТ Р 55660-2013; теплота сгорания ГОСТ Р 147-2013; содержание углерода, водорода, азота ГОСТ Р 32979-2014; кислород ГОСТ Р 27313-2015; сера ГОСТ 8606-2015. Исследование процесса горения топлив осуществлено с помощью дифференциального-термического анализатора SDT Q600 (TA Instruments-Waters LLC, США). Температуры, при которых происходит воспламенение коксового остатка топлива и завершается процесс горения, были определены по методу пересечения кривых. Для определения кинетических характеристик индивидуальных топлив и топливных смесей применялся метод на основе модели Коутса-Редферна. Результаты. Теплота сгорания каа-хемского угля в два раза выше, чем у картона, при этом содержание летучих у картона в 1,8 раза выше, чем у угля, что делает картон перспективным добавочным топливом. Увеличение массовой доли картона в смеси не влияет на температуру воспламенения смеси и находится около 300 °С. Добавление 25 % картона к углю положительно влияет на горение углеродного остатка угля, увеличивая максимальную скорость реакции на 30 % по сравнению с расчетными данными. Энергия активации при этом снижается на 39 %, индекс горения снижается в 2,5 раза. Результаты данного исследования могут быть применены при проектировании нового теплоэнергетического оборудования либо быть учтены при переводе котлов, сжигающих каменный уголь, на сжигание твердотопливных смесей.