ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАСПЫЛЕНИЯ И ЗАЖИГАНИЯ ВОДОУГОЛЬНЫХ ТОПЛИВ С ДОБАВЛЕНИЕМ ИЗОПРОПИЛОВОГО СПИРТА

Дмитрий Васильевич Гвоздяков
1. Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово 2. Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск

Андрей Викторович Зенков
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск

Владимир Евгеньевич Губин
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск

Николай Игоревич Березиков
1. Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово 2. Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск

Яна Владимировна Марышева
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск


Аннотация


Выполнены комплексные экспериментальные исследования влияния изопропилового спирта в составе водоугольного топлива (ВУТ) на характеристики струи после распыления и время задержки зажигания капель суспензии. Распыление ВУТ с небольшими по массе добавками изопропилового спирта
(от 3 до 8 %) проводились на специализированном стенде с помощью пневматической форсунки с внутренним смешением жидкости и распыляющего агента (воздух). Исследования времени задержки зажигания выполнены в терморегулируемой печи в широком диапазоне температур окислителя (от 600 до 1000 °С). Измерены реологические характеристики исследовавшихся топлив – вязкость, плотность и поверхностное натяжение. Определено, что замещение воды в составе ВУТ изопропиловым спиртом способствует повышению вязкости получаемого топлива, однако данный параметр остается в приемлемых пределах даже при максимальной исследовавшей концентрации третьего компонента. Установлено, что введение в состав водоугольного топлива на основе тощего угля изопропилового спирта приводит к увеличению угла раскрытия струи до 11 %. Это способствует равномерному распределению капель топлива по камере сгорания. В результате количество крупных капель (более 600 мкм) увеличивается незначительно – менее 2 % при концентрации спирта 8 % по массе. Время задержки зажигания при такой концентрации спирта сокращается в 2 раза по сравнению с двухкомпонентным ВУТ при температуре 1000 °С.


Ключевые слова


водоугольное топливо; суспензия; реологические свойства; распыление; время задержки зажигания; динамическая вязкость; плотность; размер капель

Полный текст:

PDF

Литература


Кашин, Е.М. Технология подготовки и газификации экологичного вида топлива / Е.М. Кашин,

В.Н. Диденко // Экологическое образование и охрана окружающей среды: Технические университеты в формировании единого научно-технологического и образовательного пространства СНГ. Ассоциация технических университетов. – 2014. – С. 192–195.

Битюкова, В.Р. Роль тепловых электростанций в загрязнении городов России / В.Р. Битюкова // Инженерная экология – 2021: доклады международного симпозиума. – 2021. – С. 130–134.

Грачев, В.А. Влияние энергетических технологий на здоровье населения / В.А. Грачев, Н.И. Курышева // Вестник НИЦ МИСИ: актуальные вопросы современной науки. – 2019. – № 18. – С. 102–123.

Эколого-экономическая эффективность применения альтернативных энергетических технологий для снижения антропогенной нагрузки в центральной экологической зоне байкальской природной территории / И.Ю. Иванова, А.К. Ижбулдин, Т.Ф. Тугузова, Е.П. Майсюк // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2020. – № 25–27(347–349). – С. 138–146. DOI: 10.15518/isjaee.2020.09.013

Хрусталев, Б.М. Технология эффективного использования углеводородсодержащих отходов в производстве многокомпонентного твердого топлива / Б.М. Хрусталев, А.Н. Пехота // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2016. – Т. 59, № 2. – С. 122–140. DOI: 10.21122/1029-7448-2016-59-2-122-140

Твердое топливо на основе отходов малоиспользуемых горючих энергоресурсов / Б.М. Хрусталев, А.Н. Пехота, Н.Т. Нгуен, Ф.М. Ву // Наука и техника. – 2021. – Т. 20, № 1. – С. 58–65. DOI: 10.21122/2227-1031-2021-20-1-58-65

Герасимова, Н.П. Перспективы и возможности использования водоугольного топлива в энергетике / Н.П. Герасимова, В.В. Федчишин // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – 2020. – С. 104–108.

Dmitrienko, M.A. Coal-water slurries containing petrochemicals to solve problems of air pollution by coal thermal power stations and boiler plants: an introductory review / M.A. Dmitrienko, P.A. Strizhak // Science of Total Environment. – 2018. – Vol. 613–614. – P. 1117–1129. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.09.189

Viebahn, P. Prospects of carbon capture and storage (CCS) in China’s power sector – An integrated assessment / P. Viebahn, D. Vallentin, S. Höller // Applied Energy. – 2015. – Vol. 157. – P. 229–244. DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.07.023

Environmental co-benefits of energy efficiency improvement in coal-fired power sector: a case study

of Henan Province, China / K. Wang, S. Wang, L. Liu, H. Yue, R. Zhang, X. Tang // Applied Energy. – 2016. – Vol. 184. – P. 810–819. DOI:10.1016/j.apenergy.2016.06.059

Mathematical and physical modeling of the coal-water coal–water fuel particle ignition with a liquid film on the surface / V. Salomatov, G. Kuznetsov, S. Syrodoy, N. Gutareva // Energy Reports. – 2020. – Vol. 6. –

P. 628–643. DOI: 10.1016/j.egyr.2020.02.006

Syrodoy, S.V. The influence of radiative-convective heat transfer on ignition of the drops of coal-water fuel / S.V. Syrodoy // Thermophysics and Aeromechanics. – 2018. – Vol. 25, no. 3. – P. 429–443. DOI: 10.1134/S0869864318030101

Режимы течения топливных водоугольных суспензий в каналах распыливающих устройств /

А.К. Джундубаев, М.С. Султаналиев, В.И. Мурко и др. // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. – 2018. – Т. 11, № 2. – С. 242–249.

Снижение антропогенных выбросов при сжигании углей и отходов их переработки в качестве компонентов органоводоугольных суспензий / М.А. Дмитриенко, Г.С. Няшина, Н.Е. Шлегель, С.А. Шевырев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2017. – Т. 19, № 3–4. – С. 41–52.

Малышев, Д.Ю. Обоснование ресурсоэффективности технологий сжигания водоугольных топлив с добавками биомассы / Д.Ю. Малышев, С.В. Сыродой // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2020. – Т. 331. – № 6. – С. 77–85.

Saito, M. Single droplet combustion of coal-oil/methanol/water mixtures / M. Saito, M. Sadakata, T. Sakai // Fuel. – 1983. – Vol. 62, no. 12. – P. 1481–1486. DOI: 10.1016/0016-2361(83)90118-7

Coal slurries in mixed liquid fuels: rheology and ignition characteristics / K.C. Adiga, Y.K. Pithapurwala, D.O. ShahBrij, M. Moudgil // Fuel Processing Technology. – 1988. – Vol. 18, no. 1. – P. 59–69. DOI: 10.1016/0378-3820(88)90074-4

Physical and equilibrium properties of diisopropyl ether+isopropyl alcohol+water system / A. Arce,

A. Jr. Arce, J. Martı́nez-Ageitos, E. Rodil, O. Rodrı́guez, A. Soto // Fluid Phase Equilibria. – 2000. – Vol. 170,

no. 1. – P. 113–126. DOI: 10.1016/S0378-3812(00)00328-9

Özer, S. The effect of diesel fuel-tall oil/ethanol/methanol/isopropyl/n-butanol/fusel oil mixtures on engine performance and exhaust emissions / S. Özer // Fuel. – 2020. – Vol. 281. – 118671. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.118671

Di Nicola G. Surface tension of alcohols: A scaled equation and an artificial neural network / Di Nicola G., Pierantozzi M. // Fluid Phase Equilibria. – 2015. – Vol. 389. – P. 16–27. DOI: 10.1016/j.fluid.2015.01.014

Rheological behaviour of coal–water mixtures: 1. Effects of coal type, loading and particle size / N.S. Roh, D.H. Shin, D.C. Kim, J.D. Kim // Fuel. – 1995. – Vol. 74. – P. 1220–1225.

Rheological behaviour of coal–water mixtures: 2. Effect of surfactants and temperature / N.S. Roh, D.H. Shin, D.C. Kim, J.D. Kim // Fuel. – 1995. – Vol. 74. – P. 1313–1318.

Atomization performance of petroleum coke and coal water slurries from a twin fluid atomizer /

S.G. Daviault, O.B. Ramadan, E.A. Matida, P.M. Hughes, R. Hughes // Fuel. – 2012. – Vol. 98. – P. 183–193. DOI: 10.1016/j.fuel.2012.02.042

Lu, P. Experimental investigation on atomizing characteristics of coal–water paste for pressurized fluidi¬zed bed / P. Lu, M. Zhang // Fuel. – 2004. – Vol. 83, no. 16. – P. 2109–2114. DOI: 10.1016/j.fuel.2004.06.003

Improving the processability of coke water slurries for entrained flow gasification / L. Jampolski,

A. Sänger, T. Jakobs, G. Guthausen, T. Kolb, N. Willenbacher // Fuel, 2016. – Vol. 185. – P. 102–111. DOI: 10.1016/j.fuel.2016.07.102

Study of liquid hydrocarbons atomization by supersonic air or steam jet / I.S. Anufriev, E.Yu. Shadrin, E.P. Kopyev, S.V. Alekseenko, O.V. Sharypov // Applied Thermal Engineering. – 2019. – Vol. 163. – 114400. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.114400

Experimental and numerical investigation of aerodynamics of a pneumatic nozzle for suspension fuel / S.V. Alekseenko, I.S. Anufriev, A.A. Dekterev, V.A. Kuznetsov, L.I. Maltsev, A.V. Minakov, M.Yu. Chernetskiy, E.Yu. Shadrin, O.V. Sharypov // International Journal of Heat and Fluid Flow. – 2019. – Vol. 77. – P. 288–298. DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2019.04.013

Coherent structures in the near-field of swirling turbulent jets A tomographic PIV study / S.V. Alekseenko, S.S. Abdurakipov, M.Y. Hrebtov, M.P. Tokarev, D.M. Markovich // International Journal of Heat and Fluid Flow. – 2018. – Vol. 70. – P. 363–379. DOI: 10.5772/intechopen.79896

Experimental study of an impinging jet with different swirl rates / S.V. Alekseenko, A.V. Bilsky,

V.M. Dulin, D.M. Markovich // International Journal of Heat and Fluid Flow. – 2007. – Vol. 28, no. 6. – P. 1340–1359. DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2007.05.011




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power210404

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.