Особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха
Показана целесообразность перевода котлоагрегатов предприятий и коммунальных котельных центральной Украины на сжигание александрийского бурого угля. Исследован характер взаимодействия коксов бурых углей с кислородом воздуха и определены кинетические константы, скорости горения в приближении Аррениус...
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут газу НАН України
2010
|
| Назва видання: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126851 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха / А.Ф. Буляндра, И.А. Майстренко // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 3. — С. 3-8. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-126851 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1268512017-12-05T03:02:40Z Особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха Буляндра, А.Ф. Майстренко, И.А. Топливо и энергетика Показана целесообразность перевода котлоагрегатов предприятий и коммунальных котельных центральной Украины на сжигание александрийского бурого угля. Исследован характер взаимодействия коксов бурых углей с кислородом воздуха и определены кинетические константы, скорости горения в приближении Аррениуса для внутрики-нетического и внутридиффузионного режимов реагирования. Получены экспериментальные и расчетные величины скорости горения коксов бурых углей в кислороде воздуха при половинной конверсии от температуры, а также время ее достижения. Данные величины использованы для расчета времени выгорания коксов в топках котлов. Показано доцільність переобладнання котлоагрегатів підприємств та комунальних котелень центральної України на спалювання олександрійського бурого вугілля. Досліджено характер взаємодії коксів бурого вугілля з киснем повітря та визначено кінетичні константи, швидкості горіння в наближенні Ареніуса для внутрішньокіне-тичного та внутрішньодифузійного режимів реагування. Отримано експериментальні й розрахункові величини швидкості горіння коксів бурого вугілля у кисні повітря при половинній конверсії від температури, а також час її досягнення. Дані величини використано для розрахунку часу вигоряння коксів у топках котлів. The expediency of municipal and utility boilers of central part of Ukraine modification for Alexandria brown coal combustion is displayed. The cokes of brown coal and air oxygen interaction behavior is investigated. The kinetic constants and burning rates in Arrhenius approximation for internal kinetic-controlled and internal diffusion-controlled regime are resulted. The experimental and calculated values of brown coal cokes in air oxygen combustion rates for sample half-conversion as a temperature function and the temperature achievement time period are obtained. The values are applied for coke particles in a power boilers furnaces burning-out time calculation. 2010 Article Особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха / А.Ф. Буляндра, И.А. Майстренко // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 3. — С. 3-8. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0235-3482 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126851 622.272:621.311 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение Інститут газу НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Топливо и энергетика Топливо и энергетика |
| spellingShingle |
Топливо и энергетика Топливо и энергетика Буляндра, А.Ф. Майстренко, И.А. Особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description |
Показана целесообразность перевода котлоагрегатов предприятий и коммунальных котельных центральной Украины на сжигание александрийского бурого угля. Исследован характер взаимодействия коксов бурых углей с кислородом воздуха и определены кинетические константы, скорости горения в приближении Аррениуса для внутрики-нетического и внутридиффузионного режимов реагирования. Получены экспериментальные и расчетные величины скорости горения коксов бурых углей в кислороде воздуха при половинной конверсии от температуры, а также время ее достижения. Данные величины использованы для расчета времени выгорания коксов в топках котлов. |
| format |
Article |
| author |
Буляндра, А.Ф. Майстренко, И.А. |
| author_facet |
Буляндра, А.Ф. Майстренко, И.А. |
| author_sort |
Буляндра, А.Ф. |
| title |
Особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха |
| title_short |
Особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха |
| title_full |
Особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха |
| title_fullStr |
Особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха |
| title_full_unstemmed |
Особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха |
| title_sort |
особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Топливо и энергетика |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126851 |
| citation_txt |
Особенности взаимодействия коксов александрийских бурых углей с кислородом воздуха / А.Ф. Буляндра, И.А. Майстренко // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 3. — С. 3-8. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| work_keys_str_mv |
AT bulândraaf osobennostivzaimodejstviâkoksovaleksandrijskihburyhuglejskislorodomvozduha AT majstrenkoia osobennostivzaimodejstviâkoksovaleksandrijskihburyhuglejskislorodomvozduha |
| first_indexed |
2025-07-09T05:50:11Z |
| last_indexed |
2025-07-09T05:50:11Z |
| _version_ |
1837147317175582720 |
| fulltext |
Çíà÷èòåëüíîå ïîâûøåíèå öåí íà èìïîðòíûå
ýíåðãîíîñèòåëè â Óêðàèíå ïðèâåëî ê íåîáõîäè-
ìîñòè áîëåå ïîëíîãî âîâëå÷åíèÿ â òîïëèâíî-ýíåð-
ãåòè÷åñêèé áàëàíñ ñòðàíû òâåðäûõ òîïëèâ, îñî-
áåííî çàáàëàíñîâûõ: áóðîãî óãëÿ, òîðôà, îòõîäîâ
óãëåîáîãàùåíèÿ è áèîìàññû, êîòîðûå íà ñåãî-
äíÿøíèé äåíü èñïîëüçóþòñÿ íåçíà÷èòåëüíî. Ýòî
â ïåðâóþ î÷åðåäü êàñàåòñÿ áóðîãî óãëÿ. Åãî ðàç-
âåäàííûå çàïàñû îöåíèâàþòñÿ â 2,3 ìëðä ò, à çà-
ïàñû, ïîäãîòîâëåííûå ê îòêðûòîé äîáû÷å, òîëüêî
äëÿ Àëåêñàíäðèéñêîãî ìåñòîðàæäåíèÿ Äíåïðîâ-
ñêîãî áàññåéíà ïðåâûøàþò 150 ìëí ò [1].
 ïîñëåäíèå ãîäû áóðûé óãîëü ïðàêòè÷åñêè
íå äîáûâàåòñÿ, òàê êàê ñóùåñòâóþùèå ýëåêòðî-
ñòàíöèè íå ïðèñïîñîáëåíû äëÿ åãî ñæèãàíèÿ, à
ãàçèôèêàöèÿ ìíîãèõ íàñåëåííûõ ïóíêòîâ Öåí-
òðàëüíîé è Çàïàäíîé Óêðàèíû ïðèâåëà ê çíà÷è-
òåëüíîìó ñîêðàùåíèþ ñïðîñà íà áóðîóãîëüíûé
áðèêåò. Âîçðîæäåíèå äîáû÷è óãëÿ â Àëåêñàíä-
ðèéñêîì ìñòîðîæäåíèè (Êîíñòàíòèíîâñêèé è Ìî-
ðîçîâñêèé ðàçðåçû) âîçìîæíî â ñëó÷àå ïåðåîáî-
ðóäîâàíèÿ ÒÝÖ, ïðîìûøëåííûõ è êîììóíàëü-
íûõ êîòåëüíûõ ðåãèîíà (×åðêàññêàÿ, Êèðîâî-
ãðàäñêàÿ, Äíåïðîïåòðîâñêàÿ è Æèòîìèðñêàÿ îáë.)
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 3 3
Òîïëèâî è ýíåðãåòèêà
ÓÄÊ 622.272:621.311
Îñîáåííîñòè âçàèìîäåéñòâèÿ êîêñîâ
àëåêñàíäðèéñêèõ áóðûõ óãëåé ñ êèñëîðîäîì âîçäóõà
Áóëÿíäðà À.Ô., Ìàéñòðåíêî È.À.
Íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò ïèùåâûõ òåõíîëîãèé, Êèåâ
Ïîêàçàíà öåëåñîîáðàçíîñòü ïåðåâîäà êîòëîàãðåãàòîâ ïðåäïðèÿòèé è êîììóíàëüíûõ êî-
òåëüíûõ öåíòðàëüíîé Óêðàèíû íà ñæèãàíèå àëåêñàíäðèéñêîãî áóðîãî óãëÿ. Èññëåäî-
âàí õàðàêòåð âçàèìîäåéñòâèÿ êîêñîâ áóðûõ óãëåé ñ êèñëîðîäîì âîçäóõà è îïðåäåëåíû
êèíåòè÷åñêèå êîíñòàíòû, ñêîðîñòè ãîðåíèÿ â ïðèáëèæåíèè Àððåíèóñà äëÿ âíóòðèêè-
íåòè÷åñêîãî è âíóòðèäèôôóçèîííîãî ðåæèìîâ ðåàãèðîâàíèÿ. Ïîëó÷åíû ýêñïåðèìåí-
òàëüíûå è ðàñ÷åòíûå âåëè÷èíû ñêîðîñòè ãîðåíèÿ êîêñîâ áóðûõ óãëåé â êèñëîðîäå âîç-
äóõà ïðè ïîëîâèííîé êîíâåðñèè îò òåìïåðàòóðû, à òàêæå âðåìÿ åå äîñòèæåíèÿ. Äàí-
íûå âåëè÷èíû èñïîëüçîâàíû äëÿ ðàñ÷åòà âðåìåíè âûãîðàíèÿ êîêñîâ â òîïêàõ êîòëîâ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: êîêñû, ñêîðîñòü ãîðåíèÿ, áóðûé óãîëü, êîíâåðñèÿ.
Ïîêàçàíî äîö³ëüí³ñòü ïåðåîáëàäíàííÿ êîòëîàãðåãàò³â ï³äïðèºìñòâ òà êîìóíàëüíèõ
êîòåëåíü öåíòðàëüíî¿ Óêðà¿íè íà ñïàëþâàííÿ îëåêñàíäð³éñüêîãî áóðîãî âóã³ëëÿ.
Äîñë³äæåíî õàðàêòåð âçàºìî䳿 êîêñ³â áóðîãî âóã³ëëÿ ç êèñíåì ïîâ³òðÿ òà âèçíà÷åíî
ê³íåòè÷í³ êîíñòàíòè, øâèäêîñò³ ãîð³ííÿ â íàáëèæåíí³ Àðåí³óñà äëÿ âíóòð³øíüîê³íå-
òè÷íîãî òà âíóòð³øíüîäèôóç³éíîãî ðåæèì³â ðåàãóâàííÿ. Îòðèìàíî åêñïåðèìåíòàëüí³
é ðîçðàõóíêîâ³ âåëè÷èíè øâèäêîñò³ ãîð³ííÿ êîêñ³â áóðîãî âóã³ëëÿ ó êèñí³ ïîâ³òðÿ ïðè
ïîëîâèíí³é êîíâåðñ³¿ â³ä òåìïåðàòóðè, à òàêîæ ÷àñ ¿¿ äîñÿãíåííÿ. Äàí³ âåëè÷èíè âè-
êîðèñòàíî äëÿ ðîçðàõóíêó ÷àñó âèãîðÿííÿ êîêñ³â ó òîïêàõ êîòë³â.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: êîêñè, øâèäê³ñòü ãîð³ííÿ, áóðå âóã³ëëÿ, êîíâåðñ³ÿ.
� Áóëÿíäðà À.Ô., Ìàéñòðåíêî È.À., 2010
íà èñïîëüçîâàíèå òâåðäîãî òîïëèâà. Ýòî ýêîíî-
ìè÷åñêè öåëåñîîáðàçíî, òàê êàê ðàñ÷åòíàÿ ñòîè-
ìîñòü áóðîãî óãëÿ Àëåêñàíäðèéñêîãî áàññåéíà â
ïåðåñ÷åòå íà óñëîâíîå òîïëèâî â 2–3 ðàçà ìåíü-
øå, ÷åì êàìåííîãî óãëÿ Äîíáàññà, è çíà÷èòåëü-
íî íèæå (â 5 ðàç è áîëåå) ñòîèìîñòè ïðèðîäíî-
ãî ãàçà èëè ìàçóòà äëÿ ïðîìûøëåííûõ ïðåä-
ïðèÿòèé. Â áëèæàéøèå ãîäû îæèäàåòñÿ äàëü-
íåéøèé ðîñò öåí íà èìïîðòíûå ýíåðãîíîñèòåëè,
ïîýòîìó ïåðñïåêòèâà èñïîëüçîâàíèÿ áóðîãî óãëÿ
â òåïëîýíåðãåòèêå ñòàíîâèòüñÿ åùå áîëåå ÿâíîé.
Ó÷èòûâàÿ ñîâðåìåííûå ýêîíîìè÷åñêèå è ýêî-
ëîãè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ ê êîòëîàãðåãàòàì ìàëîé è
ñðåäíåé ìîùíîñòè ïðè ñæèãàíèè áóðûõ óãëåé,
ïðåäñòàâëÿåòñÿ öåëåñîîáðàçíûì èñïîëüçîâàíèå
òåõíîëîãèé íèçêîòåìïåðàòóðíîãî êèïÿùåãî ñëîÿ ñ
ðåöèðêóëÿöèåé òâåðäîé ôàçû, íèçêîòåìïåðàòóð-
íîãî âèõðÿ (ÍÒÂ- è ÂÈÐ-òåõíîëîãèè) è äâóõ-
ñòóïåí÷àòîãî ãîðåíèÿ (êèïÿùèé ñëîé — ôàêåë
èëè âèõðü — ôàêåë), êîòîðûå ïîçâîëÿþò îðãà-
íèçîâàòü âûñîêîýôôåêòèâíóþ òåðìè÷åñêóþ ïå-
ðåðàáîòêó íèçêîêàëîðèéíîãî òâåðäîãî òîïëèâà,
óìåíüøèòü âûáðîñû îêñèäîâ àçîòà òåõíîëîãè÷å-
ñêèìè ìåòîäàìè è îáåñïå÷èòü ñâÿçûâàíèå îêñè-
äîâ ñåðû çà ñ÷åò äîáàâêè èçâåñòíÿêà [1, 2].
Ïðè ýòîì ñëåäóåò ó÷åñòü, ÷òî ïðèìåíåíèå ýòèõ
òåõíîëîãèé ìîæåò áûòü îñóùåñòâëåíî çà ñ÷åò
ñîçäàíèÿ íîâûõ è ðåêîíñòðóêöèè äåéñòâóþùèõ
êîòëîàãðåãàòîâ [1].
Äëÿ ðåàëèçàöèè âûøåïåðå÷èñëåííûõ ìåòî-
äîâ òåðìè÷åñêîé ïåðåðàáîòêè áóðûõ óãëåé è
ðàçðàáîòêè èíæåíåðíûõ ìåòîäîâ ðàñ÷åòà òîïîê
ñîîòâåòñòâóþùèõ êîòëîàãðåãàòîâ íåîáõîäèìî
çíàíèå îñîáåííîñòåé âçàèìîäåéñòâèÿ èõ êîêñîâ
ñ ãàçàìè-ðåàãåíòàìè, â ïåðâóþ î÷åðåäü ñ êèñëî-
ðîäîì âîçäóõà.
Òàêèå èññëåäîâàíèÿ áûëè îñóùåñòâëåíû
íà ëàáîðàòîðíîé óñòàíîâêå ÐÑÊ-1. Äàííàÿ óñ-
òàíîâêà è ìåòîäèêà êèíåòè÷åñêîãî ýêñïåðè-
ìåíòà íà íåé ñîçäàíû â Èíñòèòóòå óãîëüíûõ
ýíåðãîòåõíîëîãèé [3]. Îñíîâó óñòàíîâêè ñî-
ñòàâëÿåò èìïóëüñíûé áåçãðàäèåíòíûé ðåàêòîð
êèïÿùåãî ñëîÿ àòìîñôåðíîãî òèïà, ïîìåùåí-
íûé â âåðòèêàëüíóþ òðóá÷àòóþ ïå÷ü. Íàâåñêà
èññëåäóåìîãî êîêñà ðàçìåùàåòñÿ â öåíòðàëü-
íîé ÷àñòè ðåàêòîðà íà ïåðôîðèðîâàííîé ðå-
øåòêå, ïîä êîòîðóþ ïîäàåòñÿ ãàç-èíåðò (àð-
ãîí) èëè âîçäóõ. Ïðåäóñìàòðèâàþòñÿ íåïðå-
ðûâíàÿ è èìïóëüñíàÿ ïîäà÷à ãàçà ðåàãåíòà. Â
ïðîöåññå ýêñïåðèìåíòà êîêñ íàõîäèòñÿ â êèïÿ-
ùåì ñëîå, ÷òî îáåñïå÷èâàåò óñëîâèÿ, áëèçêèå
ê áåçãðàäèåíòíîñòè ïðîöåññà ðåàãèðîâàíèÿ ïî
òåìïåðàòóðå, äàâëåíèþ è êîíöåíòðàöèè ãà-
çà-ðåàãåíòà â çîíå âçàèìîäåéñòâèÿ [4]. Ãàçîîá-
ðàçíûå ïðîäóêòû èç óñòàíîâêè ÐÑÊ-1 ïîñòó-
ïàþò â ãàçîàíàëèçàòîð Siemens Ultramat 23,
ãäå ïðîèñõîäèò èõ î÷èñòêà îò ïûëè, çàìåð
ðàñõîäà è ñîñòàâà ïðîäóêòîâ ðåàêöèè.
Ðàñ÷åò ñêîðîñòè ðåàãèðîâàíèÿ óãîëüíîãî
âåùåñòâà ñ O2 (W) îñóùåñòâëÿëñÿ íà îñíîâå
èçìåðåíèÿ ìàññîâûõ ðàñõîäîâ ÑÎ è ÑÎ2 ïî
áðóòòî-ðåàêöèè Ñ + Î2. Ïðè ýòîì W, îòíåñåí-
íîå ê íà÷àëüíîé ìàññå óãëåðîäà â îáðàçöå
(W0), ðàññ÷èòûâàëîñü ïî ôîðìóëå [3, 5]:
W0 = (�ÑÎ + �ÑÎ2)/(�Ò gÊ), (1)
ãäå �ÑÎ, �ÑÎ2 — ìàññîâûå ðàñõîäû óãëåðîäà â
âèäå ÑÎ è ÑÎ2, îïðåäåëåííûå ïî ïîêàçàòåëÿì
ðîòàìåòðà è ãàçîàíàëèçàòîðà, êã/ñ; �Ò — ìàññà
îáðàçöà, êã; gÊ — äîëÿ óãëåðîäà â îáðàçöå, íàé-
äåííàÿ íà îñíîâàíèè åãî òåõíè÷åñêîãî èëè ýëå-
ìåíòàðíîãî àíàëèçà.
Ñòåïåíü êîíâåðñèè óãëåðîäà â èìïóëüñå íà-
õîäèòñÿ èç âûðàæåíèÿ:
xi = W0 �K, (2)
ãäå �K — âðåìÿ êîíòàêòèðîâàíèÿ îáðàçöà ñ êèñ-
ëîðîäîì âîçäóõà â èìïóëüñå, ñ.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòè ðåàãèðîâàíèÿ,
îòíåñåííîé ê òåêóùåé ìàññå îáðàçöà WÒ, èñ-
ïîëüçîâàëîñü âûðàæåíèå:
WÒ = W0/(1 – �xi), (3)
ãäå �xi — ñóììàðíàÿ êîíâåðñèÿ óãëåðîäà â íà-
âåñêå äî íà÷àëà îïðåäåëåíèÿ òåêóùåé ñêîðîñòè
åãî ðåàãèðîâàíèÿ.
Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ îáðàáàòûâàëèñü â
âèäå çàâèñèìîñòåé W0 = f(�K), W0,Ò = f(õK) è
WÒ â ìàêñèìóìå ñêîðîñòè êîíâåðñèè îò îáðàòíîé
òåìïåðàòóðû ãîðåíèÿ ÷àñòèö WÒ
m = f(1/Ò×).
Ïåðâûå äâå çàâèñèìîñòè èñïîëüçîâàëèñü äëÿ
îïèñàíèÿ õàðàêòåðà ðåàãèðîâàíèÿ óãîëüíûõ
êîêñîâ ñ Î2, à òðåòüÿ — äëÿ îïðåäåëåíèÿ êèíå-
òè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ñêîðîñòè ðåàêöèè Ñ + Î2
â ïðèáëèæåíèè Àððåíèóñà ïðè ïîðÿäêå ýòîé ðå-
àêöèè n = 1,0 [4]. Ïðè ýòîì âûðàæåíèå äëÿ WÒ
m
çàïèñûâàëîñü òàê [4, 5]:
WÒ
m = (c0 T0/Ò×) k0� � exp [–Ea/(R Ò×)], (4)
à äëÿ k0� ñëåäóþùèì îáðàçîì [4]:
k0� = k0�� � SP, (5)
ãäå ñ0 — íà÷àëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ êèñëîðîäà â
ýêñïåðèìåíòå ïðè Ò0 = 273 K, êã/ì3;Ò× — òåì-
ïåðàòóðà ðåàãèðóþùåé ÷àñòèöû, K; k0� — êîí-
ñòàíòà ñêîðîñòè ðåàêöèè, ì3/(êã.ñ); Ea — ýíåð-
ãèÿ àêòèâàöèè, êÄæ/ìîëü; R — óíèâåðñàëüíàÿ
ãàçîâàÿ ïîñòîÿííàÿ, R = 8,314 Äæ/(ìîëü.K);
k0�� — õèìè÷åñêàÿ êîíñòàíòà, ì/ñ; � — ñòåõèî-
ìåòðè÷åñêèé êîýôôèöèåíò; SP — ðåàãèðóþùàÿ
ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè, ì2/êã.
Ïðè íàõîæäåíèè òåìïåðàòóðû ðåàãèðóþ-
ùåé ÷àñòèöû ó÷èòûâàëàñü òåìïåðàòóðíàÿ íåðàâ-
íîâåñíîñòü ìåæäó íåé è ãàçîì, êîòîðàÿ îïðåäå-
4 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 3
ëÿëàñü íà îñíîâàíèè åå òåïëîâîãî áàëàíñà. Â
ñëó÷àå, êîãäà âî âðåìÿ çàìåðà òåìïåðàòóðà ÷àñ-
òèöû íå èçìåíÿåòñÿ, ïðåíåáðåãàÿ äëÿ íèçêèõ
òåìïåðàòóð ðåàãèðîâàíèÿ (T× < 950 K) ðàäèà-
öèîííûì òåïëîîáìåíîì ìåæäó ãàçîì è ÷àñòè-
öåé, äëÿ óñëîâèé èõ íàõîæäåíèÿ â êèïÿùåì
ñëîå âûðàæåíèå äëÿ îïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóð-
íîé íåðàâíîâåñíîñòè ìåæäó ãàçîì è ÷àñòèöåé
çàïèñûâàåòñÿ â âèäå [5, 6]:
Ò = |Ò× – ÒÃ| = (Q W0 dÝ
2
Ò
Ê)/(6 Nu �Ã), (6)
ãäå Q — òåïëîâîé ýôôåêò ðåàêöèè, êÄæ/(êã.ñ)
[7]; dÝ — ýêâèâàëåíòíûé äèàìåòð ÷àñòèöû, ì,
dÝ = (6 a b c/�)1/3;
Ò
Ê — êàæóùàÿñÿ ïëîòíîñòü
÷àñòèö, êã/ì3; Nu — êðèòåðèé Íóññåëüòà; �à —
êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè ãàçà, Âò/(ì.K).
Äëÿ óñëîâèé êîíâåêòèâíî-êîíäóêòèâíîãî
òåïëîîáìåíà â ðåàêòîðå [8]:
Nu = 6 + 0,1 Ar0,39, (7)
ãäå Ar — êðèòåðèé Àðõèìåäà, Ar = (g dÝ
3/
Ã
2) �
� (
Ò
Ê –
Ã)/
à (çäåñü
à — êèíåìàòè÷åñêàÿ âÿç-
êîñòü ãàçà, ì2/ñ;
à — ïëîòíîñòü ãàçà, êã/ì3).
Èññëåäîâàíèÿ ïî îïðåäåëåíèþ îñîáåííîñòåé
âçàèìîäåéñòâèÿ êîêñîâ áóðûõ óãëåé ñ êèñëîðî-
äîì âîçäóõà îñóùåñòâëåíû íà îáðàçöàõ, ïîëó-
÷åííûõ èç Êîíñòàíòèíîâñêîãî ðàçðåçà Àëåêñàíä-
ðèéñêîãî ìåñòîðîæäåíèÿ, ñî ñëåäóþùèìè òåõíè-
÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè: ðàçìåð ÷àñòèö � =
0,1–1,6 ìì; âëàæíîñòü íà ðàáî÷óþ ìàññó WÃ =
54,1 %; çîëüíîñòü íà ñóõóþ ìàññó Ad = 9,4 %; âû-
õîä ëåòó÷èõ íà ñóõóþ ìàññó Vd = 53,2 %; ñîäåð-
æàíèå ñåðû íà ñóõóþ ìàññó Sd = 2,8 %. Êîêñû ãî-
òîâèëèñü ïðè òåìïåðàòóðå ïèðîëèçà Ò = 1123 K â
òå÷åíèå 60–90 ìèí, çàâåðøåíèå êîòîðîãî êîí-
òðîëèðîâàëîñü õðîìàòîãðàôîì ïîñðåäñòâîì îò-
ñóòñòâèÿ ÑÎ, ÑÎ2, Í2, ÑÍ4 â ãàçîîáðàçíûõ
ïðîäóêòàõ íà âûõîäå èç óñòàíîâêè.
Íà ðèñ.1 ïðåäñòàâëåíû êðèâûå êîíâåðñèè
êîêñîâ áóðîãî óãëÿ ñ êèñëîðîäîì âîçäóõà WÒ =
= f(õ) ïðè Ò× = 626 è 638 K. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ
êèïÿùåãî ñëîÿ â óñòàíîâêå ÐÑÊ-1 ïîääåðæèâà-
ëàñü ñêîðîñòü ïîòîêà âîçäóõà UÃ, ðàâíàÿ
1,5–2,0 êðèòè÷åñêîé ñêîðîñòè ïñåâäîîæèæåíèÿ
÷àñòèö [5]. Äàííûå êðèâûå èìåþò íèñïàäàþ-
ùèé âèä è õîðîøî îïèñûâàþòñÿ ãèïåðáîëè÷å-
ñêèìè çàâèñèìîñòÿìè.
Íàëè÷èå òàêîãî òèïà êðèâûõ îáúÿñíÿåòñÿ
íèçêîé ñêîðîñòüþ ðåàãèðîâàíèÿ, êîãäà ðàçðà-
áîòêè ïîðèñòîé ñòðóêòóðû îáðàçöîâ ïî õîäó
êîíâåðñèè ïðàêòè÷åñêè íå íàáëþäàåòñÿ. Óâåëè-
÷åíèå W ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû ãîðåíèÿ, îòñóò-
ñòâèå âëèÿíèÿ ñêîðîñòè ïîòîêà âîçäóõà íà ñêî-
ðîñòü ðåàêöèè Ñ + Î2 è ðàçìåðîâ ÷àñòèö íà W
(ðèñ.1, êðèâàÿ 2, ÷àñòèöû � = 0,4–0,63 ìì è � =
= 1,25–1,6 ìì) ãîâîðèò î íàëè÷èè âíóòðèêèíå-
òè÷åñêîãî ðåæèìà ãîðåíèÿ êîêñîâ áóðûõ óãëåé
ïðè äàííûõ Ò× [4, 9].
Ñ ðîñòîì Ò× âûøå 653 Ê êðèâûå WÒ = f(õ)
èìåþò ýêñòðåìàëüíûé õàðàêòåð ñ âîçðàñòàíèåì
ñêîðîñòè ðåàãèðîâàíèÿ íà íà÷àëüíîì ýòàïå êîí-
âåðñèè è åå ñíèæåíèåì ïîñëå òî÷êè ìàêñèìóìà,
êîòîðûé íà ýòèõ êðèâûõ äîñòèãàåòñÿ ïðè ñòåïå-
íÿõ êîíâåðñèè õ = 0,45–0,55 (ðèñ.2). Òàêîé õà-
ðàêòåð èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè ðåàãèðîâàíèÿ îáó-
ñëîâëåí ðàçðàáîòêîé ïîðèñòîé ñòðóêòóðû êîê-
ñîâ íà íà÷àëüíîì ó÷àñòêå êîíâåðñèè è ñëèÿíè-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 3 5
Ðèñ.1. Çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè âçàèìîäåéñòâèÿ êîêñîâ áóðûõ
óãëåé ñ êèñëîðîäîì âîçäóõà îò ñòåïåíè èõ êîíâåðñèè X âî
âíóòðèêèíåòè÷åñêîì ðåæèìå ðåàãèðîâàíèÿ ïðè Ñ0
Î2 = 0,299
êã/ì3, � = 0,4–0,63 ìì è ðàçíûõ Ò×, Ê: 1 — 638; 2 — 632.
Ðèñ.2. Çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè âçàèìîäåéñòâèÿ êîêñîâ áóðûõ
óãëåé ñ êèñëîðîäîì âîçäóõà îò ñòåïåíè èõ êîíâåðñèè âî
âíóòðèäèôôóçèîííîì ðåæèìå ðåàãèðîâàíèÿ ïðè Ñ0
Î2 =
0,299 êã/ì3, � = 0,4–0,63 ìì è ðàçíûõ Ò×, Ê: 1 — 653; 2 —
715; 3 — 755.
åì ìèêðî- è ìåçîïîð ïîñëå äîñòèæåíèÿ WÒ
m,
êîãäà ðåàãèðóþùàÿ ïîâåðõíîñòü, à ñëåäîâàòåëü-
íî, è ñêîðîñòü âçàèìîäåéñòâèÿ óìåíüøàþòñÿ [4].
Ñ ðîñòîì Ò× â ìàêñèìóìå ñêîðîñòè ðåàãèðîâà-
íèÿ íà êðèâûõ êîíâåðñèè âîçíèêàþò ó÷àñòêè ïî-
ñòîÿíñòâà W ïðè èçìåíåíèè õ (ðèñ.2, êðèâàÿ 3),
÷òî ãîâîðèò î ÷àñòè÷íîì âûòåñíåíèè ðåàêöèè Ñ
+ Î2 íà ïîâåðõíîñòü ìàêðîïîð è êîíòóðíóþ ïî-
âåðõíîñòü ÷àñòèö [4, 5], à ñëåäîâàòåëüíî, è î íà-
ëè÷èè âíóòðèäèôôóçèîííîãî ðåæèìà ãîðåíèÿ
êîêñîâ ïðè äàííûõ Ò×.
Íàëè÷èå ðàçðàáîòêè ïîðèñòîé ñòðóêòóðû
êîêñîâ áóðûõ óãëåé ïðè èõ âçàèìîäåéñòâèè ñ
Î2 ïîäòâåðæäàþòñÿ ìàòåðèàëàìè, ïðåäñòàâëåí-
íûìè íà ðèñ.3, ãäå ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü îòíî-
øåíèÿ ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòè ãîðåíèÿ ê íà-
÷àëüíîé îò òåìïåðàòóðû ðåàãèðîâàíèÿ. Âèäíî,
÷òî ïðè ìàëûõ Ò× îòíîøåíèå WÒ
m/W0 = 1,0,
çàòåì ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû ãîðåíèÿ îíî ñíà÷à-
ëà âîçðàñòàåò äî 3,17 (Ò× = 653 Ê), à â äàëü-
íåéøåì ìîíîòîííî óáûâàåò. Ðîñò WÒ
m/W0 ñ
óâåëè÷åíèåì Ò× îáúÿñíÿåòñÿ ðàçðàáîòêîé ïî-
ðèñòîé ñòðóêòóðû êîêñîâ, à åå ïàäåíèå ïðè
äàëüíåéøåì âîçðàñòàíèè òåìïåðàòóðû — âûòåñ-
íåíèåì ðåàêöèè Ñ + Î2 èç ìèêðîïîð [4].
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ äèàïàçîíîâ ñóùåñòâîâà-
íèÿ âíóòðèêèíåòè÷åñêîãî è âíóòðèäèôôóçèîí-
íîãî ðåæèìîâ ðåàãèðîâàíèÿ êîêñîâ áóðîãî óãëÿ
ñ Î2, à òàêæå êèíåòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ñêî-
ðîñòè ðåàêöèè Ñ + Î2 â ïðèáëèæåíèè Àððåíèó-
ñà (ôîðìóëû (4) è (5)) ýêñïåðèìåíòàëüíûå
äàííûå ïðåäñòàâëåíû â âèäå çàâèñèìîñòè
lnWÒ
m = f(1/T×). Ïðè îáðàáîòêå ýòèõ ìàòå-
ðèàëîâ ó÷èòûâàëàñü òåìïåðàòóðíàÿ íåðàâíîâåñ-
íîñòü ìåæäó ãàçîì è ðåàãèðóþùèìè ÷àñòèöàìè,
êîòîðàÿ îïðåäåëÿëàñü ïî ôîðìóëå (6). Åå ðàñ-
÷åòíûå çíà÷åíèÿ äëÿ ðàçíûõ ðàçìåðîâ ÷àñòèö
êîêñîâ áóðûõ óãëåé ïðè âàðèàöèè òåìïåðàòóðû
ãîðåíèÿ ïðåäñòàâëåíû â òàáë.1.
Ïîëó÷åííûå ðàñ÷åòíûå çíà÷åíèÿ òåìïåðà-
òóðíîé íåðàâíîâåñíîñòè ìåæäó ãàçîì è ÷àñòèöà-
ìè ïðèìåíåíû äëÿ îáîáùåíèÿ äàííûõ ïî WÒ
m
ïðè ðàçíûõ Ò×, ïðåäñòàâëåííûõ íà ðèñ.4. Äëÿ
íàõîæäåíèÿ êèíåòè÷åñêèõ êîíñòàíò ñêîðîñòè
ðåàêöèè Ñ + Î2 èñïîëüçîâàëèñü òå ðåçóëüòàòû
ýêñïåðèìåíòîâ, ãäå Ò � 25 Ê.
Àíàëèç ýòèõ ìàòåðèàëîâ ïîçâîëèë âûÿâèòü â
èññëåäóåìîì äèàïàçîíå èçìåíåíèÿ � = 0,1–1,6 ìì,
Ò× = 600–780 Ê è UÃ = 0,1–2,0 ì/ñ äâà ðåæèìà
ðåàãèðîâàíèÿ êîêñîâ áóðûõ óãëåé ñ êèñëîðîäîì
âîçäóõà: âíóòðèêèíåòè÷åñêèé (èçìåíåíèå Uà è �
íå âëèÿþò íà W); âíóòðèäèôôóçèîííûé (èçìå-
6 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 3
Ðèñ.3. Èçìåíåíèå îòíîøåíèÿ WT
m/W0 îò òåìïåðàòóðû ãî-
ðåíèÿ ïðè Ñ0
Î2 = 0,299 êã/ì3, � = 0,4–0,63 ìì.
Ðèñ.4. Çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè âçàèìîäåéñòâèÿ êîêñîâ áóðûõ
óãëåé ñ êèñëîðîäîì âîçäóõà îò òåìïåðàòóðû ãîðåíèÿ ïðè
Ñ0
Î2 = 0,299 êã/ì3 âî âíóòðèêèíåòè÷åñêîì (1) è âíóòðè-
äèôôóçèîííîì (2, 3) ðåæèìàõ ïðè ðàçíûõ �, ìì: 1 — 0,1–
1,6; 2 — 0,4–0,63; 3 — 1,25–1,6.
Òàáëèöà 1. Çíà÷åíèÿ òåìïåðàòóðíîé íåðàâíîâåñíîñòè ïðè ãîðåíèè êîêñîâ àëåêñàíäðèéñêèõ áó-
ðûõ óãëåé â êèñëîðîäå âîçäóõà (Ñ0
Î2 = 0,299 êã/ì3
, � = 0,5)
Òåìïåðàòóðà â çî-
íå ãîðåíèÿ, Ê
Òåìïåðàòóðíàÿ íåðàâíîâåñíîñòü Ò, Ê Ðàñ÷åòíàÿ òåìïåðàòóðà ãîðåíèÿ ÷àñòèö Ò×, Ê
� = 0,1–0,2 ìì � = 0,4–0,63 ìì � = 1,25–1,6 ìì � = 0,1–0,2 ìì � = 0,4–0,63 ìì � = 1,25–1,6 ìì
603 0 0,13 0,82 603,0 603,1 603,8
623 0,02 0,40 2,19 623,0 623,4 625,2
643 0,11 1,64 10,43 643,1 644,6 653,4
653 0,23 2,25 25,27 653,2 655,3 678,3
663 0,29 2,84 – 663,3 665,8 –
683 1,07 10,68 – 684,1 693,7 –
703 1,78 17,82 – 704,8 720,8 –
723 2,58 25,94 – 725,6 748,9 –
íåíèå UÃ íå âëèÿåò íà ðîñò W0,Ò, à ñ ðîñòîì �
íàáëþäàåòñÿ óìåíüøåíèå W) [9].
Êèíåòè÷åñêèå êîíñòàíòû ñêîðîñòè âçàèìî-
äåéñòâèÿ êîêñîâ áóðûõ óãëåé ñ êèñëîðîäîì âîç-
äóõà â ïðèáëèæåíèè Àððåíèóñà è äèàïàçîíû
ñóùåñòâîâàíèÿ âíóòðèêèíåòè÷åñêîãî è âíóòðè-
äèôôóçèîííîãî ðåæèìîâ ðåàãèðîâàíèÿ ïîëó÷å-
íû íà îñíîâàíèè ñòàòèñòè÷åñêîé îáðàáîòêè ïî
ïðîãðàììå Excel ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ
(ðèñ.4). Ýòè äàííûå ïðèâåäåíû â òàáë.2. Ïðè
îïðåäåëåíèè k0�� çà ðåàãèðóþùóþ ïîâåðõíîñòü
ïðèíèìàëàñü íàðóæíàÿ ïîâåðõíîñòü, ýêâèâà-
ëåíòíî ÷àñòèöå øàðà:
SP = 6/(
Ò
Ê dÝ). (8)
Ýòè ìàòåðèàëû ïîêàçûâàþò, ÷òî ýíåðãèÿ
àêòèâàöèè äëÿ âíóòðèäèôôóçèîííîãî ðåæèìà
ðåàãèðîâàíèÿ (Ea = 97,5 êÄæ/ìîëü) ïî÷òè â
2 ðàçà íèæå, ÷åì äëÿ âíóòðèêèíåòè÷åñêîãî
(Ea = 185,5 êÄæ/ìîëü). Ê òîìó æå âî âíóòðè-
äèôôóçèîííîì ðåæèìå ãîðåíèÿ óâåëè÷åíèå ðàç-
ìåðîâ êîêñîâûõ ÷àñòèö � îò 0,4–0,63 ìì äî
1,25–1,6 ìì (2,9 ðàçà) ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ
ñêîðîñòè ãîðåíèÿ â 1,9–2,0 ðàçà ïðè òåõ æå
òåìïåðàòóðàõ êîíâåðñèè. Ïîñëåäíåå ãîâîðèò î
áûñòðîì âûòåñíåíèè ðåæèìà ãîðåíèÿ êîêñîâ áó-
ðûõ óãëåé âî âíóòðèäèôôóçèîííîé îáëàñòè â
ìàêðîïîðû è íà êîíòóðíóþ ïîâåðõíîñòü êîêñî-
âûõ ÷àñòèö [4] è ïîäòâåðæäàåò âîçìîæíîñòü èñ-
ïîëüçîâàíèÿ êèíåòè÷åñêèõ êîíñòàíò ñêîðîñòè ðå-
àêöèè Ñ + Î2 äëÿ âíóòðèäèôôóçèîííîãî ðåæè-
ìà ðåàãèðîâàíèÿ ïðè ðàñ÷åòå ïðîöåññîâ ãîðåíèÿ
êîêñîâûõ ÷àñòèö â òîïêàõ êîòëîàãðåãàòîâ [5, 7].
Çíà÷åíèÿ ñêîðîñòè ðåàãèðîâàíèÿ ïðè ïîëî-
âèííîé êîíâåðñèè W0
0,5 è âðåìÿ åå äîñòèæåíèÿ
�0,5 òàêæå ñëóæàò õàðàêòåðèñòèêîé ðåàêöèîííîé
ñïîñîáíîñòè óãîëüíûõ êîêñîâ [10]. Ðåçóëüòàòû
ýêñïåðèìåíòàëüíîãî îïðåäåëåíèÿ ýòèõ âåëè÷èí
äëÿ êîêñîâ áóðûõ óãëåé (� = 0,4–0,63 ìì) â äèà-
ïàçîíå òåìïåðàòóð Ò× = 600–780 Ê ïðåäñòàâëåíû
íà ðèñ.5.  ðåçóëüòàòå èõ îáðàáîòêè ñòàòèñòè÷å-
ñêèìè ìåòîäàìè ïî ïðîãðàììå Exñel ïîëó÷åíû
ñëåäóþùèå çàâèñèìîñòè:
�0,5 = 1,69.10–6 . exp (13220/T×); (9)
W0
0,5 = 1,14.105/exp [105300/(R T×)]. (10)
Äëÿ óðàâíåíèÿ (10) íàéäåíû ñëåäóþùèå
çíà÷åíèÿ êèíåòè÷åñêèõ êîíñòàíò (ïðèáëèæåíèå
Àððåíèóñà, Ñ0
Î2 = 0,299 êã/ì3, � = 0,45, n =
1,0, SP = 6/(
Ò
Ê dÝ),
Ò
Ê = 1250 êã/ì3): k0� =
9,68.105 ì3/(êã.ñ); k0�� = 2,59.105 ì/ñ; Åà =
105,3 êÄæ/ìîëü.
Çíà÷åíèÿ �0,5, W0
0,5 öåëåñîîáðàçíî èñïîëü-
çîâàòü âî âñåì âíóòðèäèôôóçèîííîì ðåæèìå
ãîðåíèÿ êîêñîâ áóðûõ óãëåé (Ò× = 650–950 Ê)
äëÿ ðàñ÷åòà âðåìåíè èõ âûãîðàíèÿ (�Â). Äëÿ
÷åãî ïðèìåíÿþòñÿ çàâèñèìîñòè [4, 10]:
�Â1 = À/W0
0,5; (11)
�Â2 = 2  �0,5, (12)
ãäå À, Â — êîýôôèöèåíòû ïðîïîðöèîíàëüíîñòè,
äëÿ êîêñîâ óãëåé îíè íàõîäÿòñÿ â ïðåäåëàõ
1,1–1,4 [4].
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà �Â1, �Â2 êîêñîâ áóðûõ
óãëåé âî âíóòðèäèôôóçèîííîì ðåæèìå ãîðåíèÿ,
îïðåäåëåííûõ ïî ôîðìóëàì (11) è (12), ïðèâå-
äåíû â òàáë.3.
Ïðåäñòàâëåííûå ìàòåðèàëû ãîâîðÿò î õîðî-
øåé êîððåëÿöèè çíà÷åíèé �Â1 è �Â2 ïðè îäèíà-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 3 7
Òàáëèöà 3. Ðàñ÷åòíûå çíà÷åíèÿ âðåìåíè âûãîðàíèÿ êîêñîâ áóðûõ óãëåé âî âíóòðèäèôôóçèîííîì
ðåæèìå (� = 0,4–0,63 ìì, Ò× = 700–950 Ê, À = 1,2, Â = 1,4)
Âðåìÿ âûãîðà-
íèÿ, c 700 K 750 K 800 K 850 K 900 K 950 K 1000 K* 1050 K*
�Â1 759 227 79,1 31,2 13,6 6,49 3,06 1,82
�Â2 753 214 71,1 26,9 11,3 5,23 – –
* Òåìïåðàòóðû ðàññ÷èòàíû ñ ó÷åòîì âíåøíåäèôôóçèîííîãî òîðìîæåíèÿ [7].
Òàáëèöà 2. Êèíåòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ñêî-
ðîñòè âçàèìîäåéñòâèÿ êîêñîâ àëåêñàíäðèéñêèõ
áóðûõ óãëåé ñ êèñëîðîäîì âîçäóõà
�, ìì Äèàïàçîí
òåìïåðàòóð, Ê
k0�,
ì3/(êã.ñ)
k0��,
ì/ñ
Ea,
êÄæ/ìîëü
Âíóòðèêèíåòè÷åñêèé ðåæèì ðåàãèðîâàíèÿ (� = 0,5) [4]
0,1–1,6 < 650 2,65.1012 – 185,5
Âíóòðèäèôôóçèîííîé ðåæèì ðåàãèðîâàíèÿ (� = 0,45) [5]
0,4–0,63 665–950 4,85.105 1,30.105 97,5
1,25–1,6 650–930 2,49.105 1,94.105 97,5
Ïðèìå÷àíèå.Ñ0
Î2 = 0,299 êã/ì3, n = 1,0, SP = 6/(
Ò
Ê dÝ),
Ò
Ê = 1250 êã/ì3.
Ðèñ.5. Èçìåíåíèå W0
0,5 (1) è �0,5 (2) îò òåìïåðàòóðû ãîðå-
íèÿ êîêñîâ áóðûõ óãëåé â êèñëîðîäå âîçäóõà ïðè Ñ0
Î2 =
0,299 êã/ì3, � = 0,4–0,63 ìì, Ò× = 600–780 Ê.
êîâûõ Ò×, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðèìåíÿòü ïîëó÷åííûå
çàâèñèìîñòè äëÿ îöåíêè âðåìåíè âûãîðàíèÿ êîê-
ñîâ áóðîãî óãëÿ â çàäàííîì äèïàçîíå òåìïåðàòóð.
Âûâîäû
Õàðàêòåð âçàèìîäåéñòâèÿ êîêñîâ áóðûõ óã-
ëåé ñ êèñëîðîäîì âîçäóõà ïðè íèçêèõ òåìïåðà-
òóðàõ ãîðåíèÿ èìååò ãèïåðáîëè÷åñêèé âèä, êîãäà
W ìîíîòîííî óáûâàåò ïî õîäó êîíâåðñèè, ñ ðîñ-
òîì Ò× > 653 Ê ñòàíîâèòñÿ ýêñòðåìàëüíûì, à
ñàì ìàêñèìóì äîñòèãàåòñÿ ïðè õ = 0,45–0,55.
Îïðåäåëåíû êèíåòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè
ñêîðîñòè ãîðåíèÿ äëÿ âíóòðèêèíåòè÷åñêîãî
(Ò× < 650 Ê) è âíóòðèäèôôóçèîííîãî (Ò× =
= 650–950 Ê) ðåæèìîâ âçàèìîäåéñòâèÿ êîêñîâ
àëåêñàíäðèéñêîãî áóðîãî óãëÿ ñ êèñëîðîäîì
âîçäóõà è ïîêàçàíî, ÷òî ïðè Ò× � 755 Ê â ìàê-
ñèìóìå êðèâûõ WÒ = f(õ) íàáëþäàþòñÿ ó÷àñò-
êè ïîñòîÿíñòâà WÒ ïî ìåðå èçìåíåíèÿ Õ. Ýòî
ãîâîðèò î âûòåñíåíèè ðåàêöèè Ñ + Î2 èç ìèê-
ðî- è ìåçîïîð.
Ïîëó÷åíû çàâèñèìîñòè W0
0,5 è �0,5 îò Ò×,
êîòîðûå ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ðàñ÷åòà âðå-
ìåíè âûãîðàíèÿ êîêñîâ áóðûõ óãëåé (� = 0,4–
0,63 ìì) â òîïêàõ êîòëîâ.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Êåñîâà Ë.À., Ìàéñòðåíêî È.À. Ïóòè èñïîëüçîâà-
íèÿ áóðîãî óãëÿ â ýíåðãåòèêå Óêðàèíû // Ýêî-
òåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 2007. — ¹ 3.
— Ñ. 9–11.
2. Ìàéñòðåíêî À.Þ., Ðîõìàí Á.Á., Âûôàòíþê Â.Ã.,
×åðíÿâñêèé Í.Â. Ðàçðàáîòêà íîâûõ òåõíîëîãèé
ñæèãàíèÿ òâåðäûõ òîïëèâ â òîïêàõ ñ ïñåâäîîæè-
æåííûì ñëîåì. 1. Èíæåíåðíàÿ ìåòîäèêà ðàñ÷åòà
// Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. —
2009. — ¹ 1. — Ñ. 4–12.
3. Ìàéñòðåíêî À.Þ., Ñîáîëåâ Â.Ñ., Ãîëåíêî È.Ë.
Óñòàíîâêà äëÿ èññëåäîâàíèÿ êèíåòèêè âçàèìîäåé-
ñòâèÿ óãîëüíûõ êîêñîâ ñ êèñëîðîäîì è äèîêñèäîì
óãëåðîäà â êèïÿùåì ñëîå // Âûñîêîòåìïåðàòóð-
íîå ïðåîáðàçîâàíèå ýíåðãèè : Ñá. íàó÷. òð. —
Êèåâ : ÈÏÝ ÀÍ ÓÑÑÐ, 1989. — Ñ. 102–106.
4. Laurendeau N.M. Heterogeneous kinetics of coal
char gasification and combustion // Progress in
Energy and Combustion Science. — London :
Pergamon Press, 1978. — Ð. 221–270.
5. Ìàéñòðåíêî À.Þ. Êèíåòèêà âçàèìîäåéñòâèÿ êîê-
ñîâ ýíåðãåòè÷åñêèõ óãëåé ñ ãàçàìè-ðåàãåíòàìè ÑÎ2
è Î2 â êèïÿùåì ñëîå ïîä äàâëåíèåì // Ýêîòåõíî-
ëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 1997. — ¹ 2. —
Ñ. 3–10.
6. Govind R., Shah J. Modeling and simulation of an
entrained flow coal gasifier // AIChE J. — 1984.
— Vol. 30, ¹ 1. — P. 79–92.
7. Ïîìåðàíöåâ Â.Â., Àðåôüåâ Ê.Ì., Àõìåäîâ Ë.Á. è
äð. Îñíîâû ïðàêòè÷åñêîé òåîðèè ãîðåíèÿ. — Ë. :
Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1986. — 312 ñ.
8. Áîðîäóëÿ Â.À., Ãàíæà Â.Ë., Êîâåíñêèé Â.Í. Ãèä-
ðîäèíàìèêà è òåïëîîáìåí â ïñåâäîîæèæåííîì ñëîå
ïîä äàâëåíèåì. — Ìèíñê : Íàóêà è òåõíèêà, 1982.
— 206 ñ.
9. Ïàí÷åíêîâ Ã.Í., Ëåáåäåâ Â.Ï. Õèìè÷åñêàÿ êèíåòè-
êà è êàòàëèç : Ó÷åá. ïîñîáèå äëÿ âóçîâ. — Ì. :
Õèìèÿ, 1985. — 592 ñ.
10. Tseng H.P., Edgar T.F. Identifikationof the com-
bustion behavior of lignite char between 350 and
900 �Ñ // Fuel. — 1984. — Vol. 63, ¹ 3. —
P. 385–393.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 10.03.10
8 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 3
The Features of Alexandria Brown Coals Cokes
Interaction with Oxygen of Air
Bulyandra A.F., Maystrenko I.A.
National University of Food Technologies, Kiev
The expediency of municipal and utility boilers of central part of Ukraine modification
for Alexandria brown coal combustion is displayed. The cokes of brown coal and air oxy-
gen interaction behavior is investigated. The kinetic constants and burning rates in
Arrhenius approximation for internal kinetic-controlled and internal diffusion-controlled
regime are resulted. The experimental and calculated values of brown coal cokes in air
oxygen combustion rates for sample half-conversion as a temperature function and the
temperature achievement time period are obtained. The values are applied for coke parti-
cles in a power boilers furnaces burning-out time calculation.
Key words: cokes, combustion velocity, brown coal, conversion.
Received March 10, 2010
|