Том 335 № 7 (2024)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/7/4646
Влияние древесной биомассы в составе водоугольных суспензий на их транспортировку и сжигание
Актуальность. Перспективным топливом с точки зрения экологии являются водоугольные суспензии. Множественные исследования показали, что при их сжигании существенно снижаются выбросы антропогенных газов в атмосферу Земли по сравнению с выбросами при сжигании угля. Но широкомасштабное внедрение водоугольных суспензий в общий баланс выработки энергии затруднено в связи со значительной задержкой их зажигания, длительность которой может достигать нескольких десятков секунд при относительно низких температурах окислителя (Tg≤1073 K). Одним из возможных способов решения данной проблемы является применение новых технологий подготовки к сжиганию, например, использование дополнительного микроволнового нагрева топлива и введение в состав водоугольных суспензий специальных добавок, ускоряющих процесс их зажигания. Введение в состав топлива таких добавок может привести к существенному изменению реологических характеристик. Цель. Определение степени влияния концентрации и вида древесной добавки в составе водоугольной суспензии на реологические характеристики капель водоугольного топлива, а также возможности снижения продолжительности термической подготовки последних при воздействии на них микроволнового нагрева. Объект. Водоугольная суспензия на основе длиннопламенного энергетического угля с добавлением опилок и хвои сосны (Био-ВУС). Методы. Экспериментальные исследования по определению временных характеристик зажигания водоугольных суспензий проводились с использованием высокоскоростной видеокамеры FASTCAM. Сжигание топлива осуществлялось в проточной камере сгорания, оборудованной магнетронами для дополнительного СВЧ-нагрева топлива. Динамическая вязкость определялась с помощью вискозиметра Brookfield RVDV-II + Pro. Результаты. Установлено, что добавление СВЧ-нагрева позволяет существенно (до 15 %) уменьшить задержку зажигания водоугольных суспензий и Био-водоугольных суспензий при относительно низких температурах окислителя (673 К). В ходе экспериментальных исследований показано, что вид биомассы оказывает влияние на временные характеристики зажигания топлив при температуре внешней среды до 753 К, при дальнейшем повышении температуры окислителя вид добавки не оказывает значимого влияния. Показано, что при исследовании реологических характеристик водоугольных суспензий динамическая вязкость Био-водоугольных суспензий не выходит за пределы характерного значения 1200 Па·с при скорости сдвига 100 об/мин при введении в водоугольные суспензии не более 2 % опилок сосны и не более 6 % хвои сосны.
Ключевые слова:
водоугольная суспензия, микроволновой нагрев, экспериментальные исследования, задержка зажигания, динамическая вязкость