Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля

В статье представлены результаты опытов по динамике газовыделения и состава летучих при тепловом воздействии с целью разработки техногенных месторождений угольного шлама и некондиционного угля. Методика лабораторных исследований заключалась в нагреве углесодержащих материалов и их бинарных смесей бе...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автор:	Клюев, Э.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2013
Назва видання:	Геотехнічна механіка
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87344
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:	Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля / Э.С. Клюев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 111. — С. 49-59. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-87344
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-873442015-10-18T03:02:22Z Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля Клюев, Э.С. В статье представлены результаты опытов по динамике газовыделения и состава летучих при тепловом воздействии с целью разработки техногенных месторождений угольного шлама и некондиционного угля. Методика лабораторных исследований заключалась в нагреве углесодержащих материалов и их бинарных смесей без доступа воздуха с определением объема и состава газовой фазы в зависимости от времени и температуры процесса. Приведен расчет суммарного количества летучих, выделяющееся к определенному моменту времени, для изотермических и неизотермических условий с учетом скорости нагрева и кинетических параметров. Указаны причины колебания содержания компонентов газовой фазы. Полученные результаты могут применяться для обоснования параметров при разработке модели тепловых процессов переработки углесодержащих материалов. У статті представлено результати дослідів з динаміки газовиділення і складу летких речовин при тепловій дії з метою розробки техногенних родовищ вугільного шламу і некондиційного вугілля. Методика лабораторних досліджень полягала в нагріванні вуглевмісних матеріалів і їх бінарних сумішей без доступу повітря з визначенням об’єму і складу газової фази в залежності від часу і температури процесу. Наведено розрахунок сумарної кількості летких речовин, що виділяється до певного моменту часу, для ізотермічних і неізотермічних умов з урахуванням швидкості нагріву і кінетичних параметрів. Зазначено причини коливання вмісту компонентів газової фази. Отримані результати можуть застосовуватися для подальшого обґрунтування параметрів при розробці моделі теплових процесів переробки вуглевмісних матеріалів. Experimental results of gas release and volatile composition dynamics under thermal impact are presented in this article with the purpose to develop of technogeneous deposits of coal slimes and lowgrade coals . Laboratory method included heating of coal-contained materials and their binary mixtures without air access and defining of gas phase volume and composition depending on the process duration and temperature. Total amount of volatiles generated by a certain time point is calculated with taking into account isothermal and nonisothermal conditions, heating rate and kinetic parameters. Causes of varied content of gaseous components are analyzed. The findings can be applied for specifying parameters when designing a thermal processes model for coal-contained materials processing. 2013 Article Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля / Э.С. Клюев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 111. — С. 49-59. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87344 66.096.5: 621.18.2416 ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	В статье представлены результаты опытов по динамике газовыделения и состава летучих при тепловом воздействии с целью разработки техногенных месторождений угольного шлама и некондиционного угля. Методика лабораторных исследований заключалась в нагреве углесодержащих материалов и их бинарных смесей без доступа воздуха с определением объема и состава газовой фазы в зависимости от времени и температуры процесса. Приведен расчет суммарного количества летучих, выделяющееся к определенному моменту времени, для изотермических и неизотермических условий с учетом скорости нагрева и кинетических параметров. Указаны причины колебания содержания компонентов газовой фазы. Полученные результаты могут применяться для обоснования параметров при разработке модели тепловых процессов переработки углесодержащих материалов.
format	Article
author	Клюев, Э.С.
spellingShingle	Клюев, Э.С. Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля Геотехнічна механіка
author_facet	Клюев, Э.С.
author_sort	Клюев, Э.С.
title	Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля
title_short	Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля
title_full	Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля
title_fullStr	Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля
title_full_unstemmed	Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля
title_sort	динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля
publisher	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87344
citation_txt	Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля / Э.С. Клюев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 111. — С. 49-59. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Геотехнічна механіка
work_keys_str_mv	AT klûevés dinamikagazovydeleniâizuglesoderžaŝihmaterialovpoddejstviemteplovogopolâ
first_indexed	2025-07-06T14:56:04Z
last_indexed	2025-07-06T14:56:04Z
_version_	1836909871074639872
fulltext	УДК 66.096.5: 621.18.241 6 Клюев Э.С. (ИГТМ НАН Украины) ДИНАМИКА ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ УГЛЕСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ Клюєв Е.С. (ІГТМ НАН України) ДИНАМІКА ГАЗОВИДІЛЕННЯ З ВУГЛЕВМІСНИХ МАТЕРІАЛІВ ПІД ДІЄЮ ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ Kliuiev E.S. (IGTM NAS of Ukraine) DYNAMICS OF GAS RELEASE FROM COAL-CONTAINED MATERIALS UNDER ACTION OF THERMAL FIELD Аннотация. В статье представлены результаты опытов по динамике газовыделения и состава летучих при тепловом воздействии с целью разработки техногенных месторож- дений угольного шлама и некондиционного угля. Методика лабораторных исследований заключалась в нагреве углесодержащих мате- риалов и их бинарных смесей без доступа воздуха с определением объема и состава газо- вой фазы в зависимости от времени и температуры процесса. Приведен расчет суммарно- го количества летучих, выделяющееся к определенному моменту времени, для изотерми- ческих и неизотермических условий с учетом скорости нагрева и кинетических парамет- ров. Указаны причины колебания содержания компонентов газовой фазы. Полученные результаты могут применяться для обоснования параметров при разработке модели теп- ловых процессов переработки углесодержащих материалов. Ключевые слова: термическое воздействие, углесодержащий материал, газовыделе- ние, состав летучих, газовая фаза. В последнее время особую актуальность приобретают научные исследо- вания по изучению свойств и состояния техногенных месторождений уголь- ного шлама и некондиционного угля, а также поиску эффективных способов их разработки путем воздействия внешнего теплового поля. Обзор существующих физических моделей [1-3] показал, что термиче- ское воздействие является одним из перспективных вариантов переработки углесодержащих материалов с получением газообразных продуктов. Такие процессы представляет собой комплекс сложных физико-химических пре- вращений, происходящих как на внешней поверхности, так и внутри порис- того объема частиц. При этом возникают трудности при расчете состава га- зовой фазы в зависимости от температуры и времени, причем необходимые кинетические характеристики известны лишь в узком температурном диапа- 6 © Клюев Э.С., 2013 зоне и еще полностью не обобщены. Поэтому установление кинетических закономерностей изменения состояния и свойств угольного шлама и некон- диционного угля при тепловом воздействии представляет не только науч- ный интерес, но имеет важное практическое значение для совершенствова- ния существующих технологий переработки углесодержащих материалов. В качестве объектов исследования использовали львовский сапропеле- вый уголь (шахта “Відродження”, пласт n8) и угольный шлам, отобранный на ЦОФ “Червоноградская” ЗАО “Львовсистемэнерго”, качественные харак- теристики которых представлены в табл. 1. Таблица 1 – Результаты элементного и технического анализа Исследуемое сырье С р ,% H р , % N р , % O р , % р общS , % W р , % A d , % V daf , % ММ * , % н рQ , МДж/к г Сапропелевый уголь 34,8 2,5 0,7 3,2 0,3 1,8 56,7 52,2 62,8 12,2 Шлам, проба № 2 26,9 3,1 2,8 19,5 1,7 2,1 43,9 33,1 49,6 13,6 Шлам, проба № 3 26,2 3,1 2,8 19,8 1,7 1,6 44,8 37,6 50,6 15,0 Шлам, проба № 8 25,6 3,0 2,9 19,9 1,8 1,4 45,4 34,7 51,4 15,5 Шлам усредненный 26,8 1,8 2,9 20,4 2,8 1,2 44,1 39,9 50,7 13,0 * ММ – содержание минеральных примесей в пробе. Методика лабораторных исследований заключалась в изучении динамики газовыделения в условиях вакуума при тепловом воздействии на исходные уг- лесодержащие материалы и их бинарные смеси в различных соотношениях. При этом производили определение выхода и состава газовой фазы в зависимо- сти от температуры процесса и исходного сырья [4]. Схема лабораторной установки приведена на рис 1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 – электропечь; 2 – реторта; 3 – отводная трубка реторты; 4 – термопара; 5 – гальванометр; 6 – приѐмная колба; 7 – сосуд с охлаждающей смесью; 8 – газоотводная трубка колбы; 9 – вентиль; 10 – газометр; 11 – U-образный манометр; 12 – вентиль; 13 – цилиндр мерный; 14 – уравнительный сосуд; 15 – вентиль. Рис. 1 – Схема лабораторной установки В печь 1 устанавливается реторта 2, куда помещается заранее определенное количество углесодержащего материала. Реторта представляет собой цилинд- рическую толстостенную емкость, изготовленную из жаропрочной стали, кото- рая состоит из съемной крышки и специальной газоотводной трубки 3 с прива- ренным к ней чехлом термопары 4. К газоотводной трубке присоединяется при- емная колба 6, помещенная в сосуд 7 с охлаждающей жидкостью. Температура в печи фиксировалась с помощью термопары и гальванометра. Давление, при котором происходит тепловой процесс, измерялось водяным ма- нометром 11, и поддерживалось путем дозированного сливания воды в водо- мерный цилиндр 13. Посредством двойной бюретки с водяной рубашкой изме- ряли объѐм полученного газа. Выход продуктов реакции определяли следующим образом. Пробу материа- ла всыпали во внутрь реторты, закрывали крышкой, которую затягивали болта- ми для герметизации и нагревали, соблюдая определѐнный режим подъѐма температуры. Жидкие продукты, выделяющиеся при нагревании пробы, конденсировались в приѐмной колбе 6, а газы, проходя через отводную трубку колбы 8, поступали в газометр 10 для дальнейшего анализа. После проведѐнного опыта твѐрдый остаток в реторте отдельно взвешивали. Приѐмную колбу также взвешивали вместе с продуктами конденсации, а их количество определяли по разности веса колбы после проведения эксперимента и до него. Количество образовавшегося газа находили косвенным путѐм, вычитая из веса исходной пробы вес жидких продуктов и твердого остатка. В рамках данной работы не анализируются вещественный состав и свойства жидких продуктов и твердого остатка, достаточно полно освещенные в работе [5]. Отдельный сбор и анализ пирогенетической влаги не проводился. Несконденсированная часть летучих направлялась по газоотводной трубке для определения их химического состава. С этой целью использовали специ- альный аппарат, в котором имелось семь одинаковых поглотительных сосудов- пипеток, наполненных пучком стеклянных трубок для увеличения поверхности соприкосновения анализируемого газа с жидкими реактивами: – сосуд с 33%-ным раствором едкого калия для поглощения углекислоты СО2 и сероводорода Н2S; – сосуд с 20%-ным раствором бромистого калия, насыщенным жидким бромом, для поглощения непредельных углеводородов CnHm ; – сосуд со щелочным раствором пирогаллола (180 мл дистиллированной воды, 60 г пирогаллола и 60 г едкого калия) для поглощения кислорода О2; – сосуд с аммиачным раствором полухлористой меди (110 мл 25%-ного водного раствора хлористого аммония, 32 г однохлористой меди, 80-110 мл водного раствора аммиака) для поглощения монооксида углерода СО; – сосуд с 10%-ным раствором серной кислоты для поглощения из анализи- руемого газа паров аммиака, образующихся в газе после прохождения через пипетку с аммиачным раствором полухлористой меди; – сосуд с 22%-ным раствором поваренной соли, служащий приѐмником для газа при сжигании водорода Н2; – сосуд с 33%-ным раствором едкого калия, служащий приѐмником для га- за и поглощения двуокиси углерода при сжигании метана СН4. Оставшийся газ (азот N2) замеряли после сжигания метана и водорода в предварительно охлажденной установке. Таким образом, на установке проводили анализ и определяли количественное содержание следующих компонентов газовой фазы: углекислоты и сероводорода (одновременно) СО2 + Н2S, непредельных угле- водородов CnHm, кислорода О2, монооксида углерода СО, водорода Н2, мета- на СН4, азота N2. Результаты опытов по изучению динамики газовыделения представлены в виде кривых изменения выхода газовой фазы для четырех температурных интервалов в зависимости от времени процесса (рис. 2). а) б) в) г) а – сапропелевый уголь; б – угольный шлам; в – бинарная смесь сапропелевый уголь: угольный шлам = 1: 1; г – бинарная смесь сапропелевый уголь: угольный шлам = 2: 1 Рис. 2 – Динамика газовыделения в процессе термического воздействия на углесодержащие материалы при конечной температуре 673 К (1), 873 (2), 1073 (3) и 1173 (4) Из рис. 2 можно судить о равномерности процесса выделения газовой фа- зы при тепловом воздействии на углесодержащие материалы. Так, кривая 1, описывающая данный процесс при температуре 673 К, характеризуется ли- нейным нарастанием в силу весьма незначительного количества выделяю- щихся газов. Увеличение угла наклона кривых 2, 3 и 4 свидетельствует о воз- росшей интенсивности выхода газовой фазы в начале теплового процесса. Установлено, что в количественном соотношении динамика газовыделения для различных групп материалов и их бинарных смесей практически одина- кова. Максимум газовыделения отмечается при температуре 1173 К и для са- пропелевого угля составляет 220,1 м 3 /т, для угольного шлама – 210 м 3 /т, для бинарной смеси сапропелевого угля и угольного шлама в соотношении 1: 1 – 221,5 м 3 /т, а при соотношении 2: 1 – 227 м 3 /т. Теоретически процесс газовыделения представляет собой разрыв физико- химических связей, проходящий при определенных температурных условиях и с определенной скоростью внутри пористой структуры угольного вещества, с последующим образованием конечных продуктов реакции [6]. Математически этот процесс можно описать через количество летучих веществ, выделяющихся за определенное время. Тогда для изотермических условий процесса (Т = const) получаем  i n k o oi i 1 V V C 1 e     , (1) где V – суммарное количество летучих, выделяющееся к моменту времени τ; Vo – суммарное количество летучих, которое определяется опытным путем при техническом анализе углесодержащего материала; п – число групп реак- ций, учитываемое при описании процесса газовыделения; ki – константа ско- рости реакции; Соі – количественная характеристика определенной группы реакций. Если принять Соі в относительных единицах (т.е. O1 O2 On C C ... C 1    ), то 0 V 1  . Согласно уравнению С. Аррениуса константа скорости реакции, характе- ризующей разрушение связей данной группы, определяется из выражения iE RT i oik k e   , (2) где koi – предэкспоненциальный множитель, зависящий от полного числа со- ударений молекул в угольном веществе; Еі – энергия активации группы реак- ций; R – универсальная газовая постоянная. В случае, когда температура Т является функцией времени, то решение задачи усложняется и суммарное количество летучих, выделившееся за время τ, определяется зависимостью  E RTi o 0 k e dn o oi i 1 V V C 1 e                     . (3) Если функцию Т(τ) аппроксимировать линейной зависимостью, то интеграл в формуле (3) решается следующим образом:                         i o i ioiRTiE oi E RT H E RT H Rb Ek dek 303,2303,2 303,20 , (4) где b – скорость подъема температуры; То ,Т – начальная и текущая температу- ра процесса, соответственно. Значения функции Н(r) для случая, когда r > 0,175, определяются по упро- щенной формуле    rErrH i r 303,2303,210 1   , (5) где Еі – функция Эйкина. Вычислив по выражению (4) значения интегралов для заданной температу- ры процесса, можно по формуле (3) определить количество летучих веществ, выделившееся к моменту достижения данной температуры или по истечению однозначно связанного с ней времени. Значения функции   t x eEi x dt t      приводятся в таблицах математических функций. Приведенные уравнения (1) и (3) позволяют вычислить суммарный выход летучих во времени в зависимости от температуры процесса при тепловом воздействии на углесодержащие мате- риалы. Для определения состава летучих по вышеприведенной методике проводи- лись отдельные опыты, результаты которых приведены в табл. 2. Как видно из табл. 2, состав газовой фазы при тепловом воздействии на уг- лесодержащие материалы и их бинарные смеси колеблется в широких преде- лах. Причиной этого являются деструктивные процессы, связанные с разрывом химических связей в угольном веществе. Для точного определения выхода того или иного компонента газовой фазы при тепловом воздействии следует учиты- вать совокупность реакций, которые, с одной стороны, приводят к образованию данного вещества, а с другой – ведут к его разложению. Таблица 2 – Количество и состав газовой фазы при термическом воздействии на углесо- держащее сырье Иссле- дуемое сырье Конеч неч- ная Газ Сте- пень кон-УДЕЛЬ Состав, % (об.) Теплота тем- пера- тура, С НЫЙ ВЫХОД , М 3 /Т СО2 СnH m O2 CO H2 CH4 N2 сгора- ния, р нQ , МДж/м 3 вер- сии ОМ, % Сапро- пеле- вый уголь 400 37,3 4,4 1,2 13,2 19,7 11,7 6,5 43,3 6,724 12,0 600 120,3 24,8 4,7 3,6 12,0 18,9 10,9 25,1 10,244 31,4 800 189,5 18,5 2,3 2,8 23,6 32,8 7,2 12,8 10,468 41,6 900 220,1 17,5 2,9 2,0 22,0 33,5 7,2 14,9 10,696 45,8 Шлам усред- нѐнный 400 17,5 – – 16,4 1,7 – 0,9 81,0 0,537 6,6 600 96,0 4,9 4,1 6,4 4,7 1,9 25,1 52,9 12,268 16,9 800 174,0 6,3 2,7 1,0 14,0 6,9 53,1 16,0 23,148 28,2 900 210,0 7,3 2,6 0,6 17,9 48,5 14,0 9,1 14,058 29,7 Шлам: уголь = 1: 1 400 24,4 5,4 2,6 2,3 5,8 15,3 49,2 19,4 21,545 9,3 600 107,0 19,0 3,2 2,2 7,5 19,3 26,7 22,1 14,487 26,6 800 182,0 14,2 2,6 0,7 14,8 33,9 14,2 19,6 12,154 34,0 900 221,5 9,8 2,2 2,0 18,5 44,9 13,6 9,0 13,359 34,6 Шлам: уголь = 1: 2 400 28,0 2,7 2,5 1,7 8,5 37,0 23,2 24,4 14,857 18,4 600 114,0 5,5 3,5 0,8 9,5 40,0 25,5 15,2 16,722 30,4 800 178,5 6,0 2,8 1,0 10,2 48,2 21,7 10,1 15,922 44,8 900 227,0 4,7 1,9 1,3 14,8 45,0 20,9 11,4 15,339 47,6 В ходе проведения исследований установлено, что вначале происходит вы- деление слабосорбированных газов, состоящих в основном из молекулярного азота N2 и диоксида углерода СО2. Согласно полученным данным при темпера- турах выше 873 К содержание СО2 в газовой фазе снижается. Теоретически ди- оксид углерода в газе не должен содержаться, так как при высоких температу- рах в реакционной зоне и наличии раскаленного твердого остатка данное веще- ство должно восстанавливаться до окиси углерода по реакции: С + СО2 → 2СО. Поскольку в наших опытах температура газовой фазы значительно ниже темпе- ратуры твердого остатка, этот процесс практически не наблюдается, чем объяс- няется присутствие заметного количества двуокиси углерода в начале экспери- ментов. Доказано, что колебания содержания в газе ненасыщенных углеводородов СnHm обусловлено взаимно накладывающимися процессами их разложения и образования из метана и его гомологов. Повышение содержания СО с ростом температуры в большей степени зави- сит от совместного протекания многочисленных эндотермических реакций, что связано с разрушением слабых кислородсодержащих групп. Экспериментально доказано, что СО2 и СО образуются одновременно, их соотношение зависит от термического режима процесса, и брутто-реакцию представляют в виде   22 СОСОО1 2 С1        п п п , (6) где п – величина, характеризующая полноту выгорания углерода до СО2; если п = 0, то единственным продуктом реакции является СО2, если п >>1 – образу- ется СО. При повышении температуры и понижении давления отношение СО/СО2 увеличивается, а его величину можно найти по уравнению С. Аррениуса  RT/ЕехрАСО/СОп  2 , (7) где А – экспериментальная константа; Е – энергия активации; R – универсаль- ная газовая постоянная; Т – температура. Для предварительной оценки можно пользоваться многочисленными эмпи- рическими выражениями вида [6]  RT/ехр,п 51550105112 3  ,  RT/ехр,п 52685107662 3  . Расчетным путем установлено, что при температуре до 500 К соотноше- ние СО:СО2 равно 0, а при 800 К – приближается к единице. В ходе обработки опытных данных установлено, что значительное и все увеличивающееся выделение водорода во всем исследованном диапазоне тем- ператур объясняется пиролизом метана, идущего по реакции: СН4  С +2Н2 , что, помимо этого, способствует снижению содержания метана в газовой фазе. Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований показывают, что состав газовой фазы подвержен значительным колебаниям и может изменяться в зависимости от трех следующих причин: – степень метаморфизма исследуемого материала, что оказывает замет- ное влияние на состав получаемого газа; в высокотемпературных процессах, скорее всего, это влияние менее заметно; – температура процесса, которая, в первую очередь, определяет соотно- шение между водородом и углеводородами; чем выше температура процесса, тем больше в газовой фазе водорода и окиси углерода, а количество остальных компонентов – несколько снижается. – количество воздуха и продуктов реакции, попадающих в реакционную зону; всасываемый кислород вступает во взаимодействие с составными частями газа и твердым остатком, что приводит к увеличению содержания углекислого газа и азота. На основании выполненных лабораторных опытов по изучению динамики газовыделения и состава газовой фазы при тепловом воздействии на углесо- держащие материалы и их бинарные смеси можно сделать следующие выводы: 1. Динамика газовыделения для сапропелевого угля, угольного шлама и их бинарных смесей оказалась одинаковой. В этой связи в бинарных смесях, по сравнению с «чистым» материалом, при тепловом воздействии процессы обра- зования газовой фазы не взаимосвязаны, что подтверждается отсутствием ин- тервалов газовыделения, соответствующие углю и шламу в отдельности (рис.2). 2. Доказана пригодность использования методики расчета суммарного вы- хода летучих при тепловом воздействии на углесодержащие материалы в зави- симости от времени, начальной и текущей температуры процесса с учетом ско- рости нагрева и кинетических параметров. 3. Составы газовой фазы для различных групп материалов колеблются в широких пределах, что связано со снижением содержания диоксида углерода и метана, а также ростом окиси углерода и водорода с увеличением температуры. 4. Показатели объема газовыделения и состава газовой фазы в различных температурных интервалах могут служить обоснованием для разработки режи- ма переработки углесодержащих материалов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Влияние условий нагрева низкосортных углей и отходов углеобогащения на продукты термо- деструкции / В.Л. Приходченко, Е.А. Слащева, В.Я. Осенний [и др.] // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. трудов.- 2010. – Вып. 89. – С. 65 – 72. 2 Mountouris, A., Voutsas, E. And Tassios, D. (2008), “Plasma gasification of sewage sludge: Process development and energy optimization”, Energy Conversion and Management, no 49, рр. 2264 – 2271. 3. Сидоров, А.Е. Горение угольных пылей / А.Е. Сидоров, А.Н. Золотко, В.Г. Шевчук [и др.] // Физика аэродисперсных систем: Межвед. Сб. науч. Трудов / Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова. – Одесса: Астропринт, 2008. – № 45. – С. 35 – 44. 4. Энерготехнологическая переработка низкосортных углей и отходов углеобогащения / А.Т. Ку- рносов, В.Л. Приходченко, В.Я. Осенний и др. // Геотехническая механика: Межвед. Сб. научн. тру- дов. – 2010. – Вып. 88. – С. 81 – 86. 5. Булат, А.Ф. Обоснование энерготехнологического способа утилизации угольных шламов и не- кондиционных углей / А.Ф. Булат, В.Л. Приходченко, Э.С. Клюев // Материалы 8-ой Международной конференции «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» (1 - 2 ноября 2012 г.). – Тула: ТулГУ, 2012. – С. 531-539. 6. Основы практической теории горения / В.В. Померанцев, К.М. Альфредов, Д.Б. Ахмедов [и др.]; под ред. В.В. Померанцева. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 312 с. REFERENCES 1. Prihodchenko, V.L., Slashcheva, Ye.A., Osenniy, V.Ya., Koval, N.V. and Kliuiev, E.S. (2010), “The influence of heating conditions of low-grade coals and coal slimes on thermal degradation products”, Geo- tekhnicheskaya Mekhanika [Geo-Technical Mechanics], no 89, pp. 65-72. 2 Mountouris, A., Voutsas, E. and Tassios, D. (2008), “Plasma gasification of sewage sludge: Process development and energy optimization”, Energy Conversion and Management, no. 49, рр. 2264 – 2271. 3. Sidorov, A. Ye., Zolotko, A.N., Shevchuk, V.G. and Munitsa, V.S. (2008), “Combustion of coal dusts”, Fizika aerodispersnyh sistem [Physics of aerodisperse systems], no. 45, pp. 35-44. 4. Kurnosov, A.T., Prihodchenko, V.L., Osenniy, V.Ya., Koval, N.V. and Kliuiev, E.S. (2010), “Ener- gotechnological processing of low-grade coals and coal slimes”, Geotekhnicheskaya Mekhanika [Geo- Technical Mechanics], no 88, pp. 81-86. 5. Bulat, A.F., Prihodchenko, V.L. and Kliuiev, E.S. (2012), “Justification of energotechnological me- thod of coal slimes and low-grade coals utilization”, Proc. of. 8-th Int. conf. “Socio-economic and environ- ment problems of mining industry, building and energetics”, Tula State University, Tula, 1-2 November 2012, Vol. 2, pp. 531-539. 6. Pomerantsev, V.V., Alfredov, K.M. and Ahmedov, D.B. (1986), Osnovy prakticheskoy teorii gore- niya [Fundamentals of practical combustion theory], in Pomerantsev V.V. (ed.), Energoatomizdat, Lenin- grad, USSR. ___________________________________ Об авторах Клюев Эдуард Сергеевич, аспирант, инженер в отделе проблем разработки месторождений на больших глубинах, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, eduard_2105@mail.ru About the authors Kliuiev Eduard Sergeyevich, Doctoral Student, Engineer in Department of Mineral Mining at Great Depths, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, eduard_2105@mail.ru ___________________________________ Анотація. У статті представлено результати дослідів з динаміки газовиділення і складу летких речовин при тепловій дії з метою розробки техногенних родовищ вугільного шламу і некондиційного вугілля. Методика лабораторних досліджень полягала в нагріванні вуглевмісних матеріалів і їх бінарних сумішей без доступу повітря з визначенням об’єму і складу газової фази в залежно- сті від часу і температури процесу. Наведено розрахунок сумарної кількості летких речовин, що виділяється до певного моменту часу, для ізотермічних і неізотермічних умов з ураху- ванням швидкості нагріву і кінетичних параметрів. Зазначено причини коливання вмісту компонентів газової фази. Отримані результати можуть застосовуватися для подальшого об- ґрунтування параметрів при розробці моделі теплових процесів переробки вуглевмісних ма- теріалів. Ключові слова: термічна дія, вуглевмісний матеріал, газовиділення, склад летких, газова фаза. Abstract. Experimental results of gas release and volatile composition dynamics under thermal im- pact are presented in this article with the purpose to develop of technogeneous deposits of coal slimes and low-grade coals . Laboratory method included heating of coal-contained materials and their binary mixtures without air access and defining of gas phase volume and composition depending on the process duration and tempera- ture. Total amount of volatiles generated by a certain time point is calculated with taking into account iso- thermal and nonisothermal conditions, heating rate and kinetic parameters. Causes of varied content of gaseous components are analyzed. The findings can be applied for specifying parameters when designing a thermal processes model for coal-contained materials processing. Keywords: thermal impact, coal-contained materials, gas release, volatiles composition, gas phase. Статья поступила в редакцию 13.09.2013 Рекомендовано к публикации д.т.н. Е.В. Семененко

Динамика газовыделения из углесодержащих материалов под действием теплового поля

Репозитарії

Схожі ресурси