Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2022

Идентификатор DOI: 10.21285/1814-3520-2022-2-270-283

Ключевые слова: coal, carbonizate, metamorphism degree, thermal gravimetric analysis, combustion, ignition, уголь, карбонизат, степень метаморфизма, термогравиметрический анализ, горение, воспламенение

Аннотация: Целью данной работы является определение основных характеристик горения каменных углей Республики Тыва до и после их карбонизации. При решении поставленных задач применялись термогравиметрический метод и метод электронной микроскопии. Для объектов исследования был проведен теплотехнический и элементный анализ. Теплотехнический и элементный анализ показал, что содержание летучих в Каа-Хемском угле достаточно высокое - 47,5 %, а в исследуемом Чаданском ниже на 10 %; после карбонизации произошло снижение летучих до 11,5 % и 9,3 %, соответственно. По результатам термогравиметрического анализа установлено следующее: температура воспламенения коксового остатка после карбонизации у Каа-Хемского угля увеличилась на 76 °С, у Чаданского угля - на 90 °С; температура выгорания коксового остатка после карбонизации (723 °С) у Каа-Хемского угля практически не изменилась, у Чаданского угля температура выгорания увеличилась с 704 °С до 727 °С. Определено, что карбонизация углей повлияла на снижение максимальной скорости реакции: у Каа-Хемского угля данный показатель снизался с 19 %/мин до 10 %/мин, у Чаданского - с 26 %/мин до 11 %/мин. Установлено, что процесс горения кокосового остатка после карбонизации углей сдвинулся в область более высоких температур: с интервала температур 448-723°С сместился до 524-724°С (для Каа-Хемского угля), с 436-704°С до 526-727°С (для Чаданского угля). Проведенный морфологический анализ поверхностей угольных частиц до и после карбонизации показал, что на поверхности карбонизатов появились поры и трещины более крупного размера по сравнению с углем до карбонизации. Таким образом, термогравиметрическим методом анализа установлено, что основной параметр, влияющий на улучшение основных характеристик горения в условиях неизотермического нагрева изученных углей Республики Тыва до и после их карбонизации, является содержание летучих веществ, а не развитая пористая структура частиц. The process of combusting Tuva coals before and after their carbonization was studied using the methods of thermogravimetric analysis and electron microscopy. Coal samples were subjected to thermomechanical and elemental analysis, which revealed a higher content of volatile substances in Kaa-Khem coal (47.5 %) compared to Chadan coal (10 %). Following carbonization, a decrease in volatile substances to 11.5 % and 9.3 %, respectively, was observed. The conducted thermogravimetric analysis showed the ignition temperature of the coke residue of the Kaa-Khem and Chadan coal samples to increase by 76 °C and 90 °C, respectively, after carbonization. The burnup temperature of the coke residue after carbonizing (723 °C) Kaa-Khem coal samples remained effectively the same, while the Chadan coal showed an increase from 704 °C to 727 °C. The carbonization of coals was established to decrease the maximum reaction rate from 19 % per min to 10% per min for Kaa-Khem coal and from 26 % per min to 11 % per min for Chadan coal. The process of combusting the coke residue after coal carbonization was found to shift into the region of higher temperatures: from 448-723°C to 524-724°C for Kaa-Khem coal and from 436-704 °C to 526-727 °C for Chadan coal. A morphological analysis of the surface of coal particles after carbonization showed the appearance of larger-size pores and cracks on the surface of carbonates compared to coal before carbonization. The conclusion is made that the content of volatile substances, rather than the developed pore structure, comprises the main factor in improving the combustion characteristics of Tuva coals under the conditions of non-isothermal heating before and after their carbonization.

Журнал: iPolytech Journal

Выпуск журнала: Т. 26, № 2

Номера страниц: 270-283

ISSN журнала: 27824004

Место издания: Иркутск

Издатель: Иркутский национальный исследовательский технический университет

• Жуйков А.В. (Сибирский федеральный университет)
• Логинов Д.А. (Сибирский научно-исследовательский институт углеобогащения)
• Монгуш Г.Р. (ФГБУН Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов)
• Чичерин С.В. (Омский государственный университет путей сообщения)
• Землянский Н.А. (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК