Исследование характеристик распыления и зажигания водоугольных топлив с добавлением изопропилового спирта
Автор: Гвоздяков Дмитрий Васильевич, Зенков Андрей Викторович, Губин Владимир Евгеньевич, Березиков Николай Игоревич, Марышева Яна Владимировна
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Теплоэнергетика
Статья в выпуске: 4 т.21, 2021 года.
Бесплатный доступ
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.
Водоугольное топливо, суспензия, реологические свойства, распыление, время задержки зажигания, динамическая вязкость, плотность, размер капель
Короткий адрес: https://sciup.org/147236647
IDR: 147236647 | DOI: 10.14529/power210404
Список литературы Исследование характеристик распыления и зажигания водоугольных топлив с добавлением изопропилового спирта
- 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 НИЦМИСИ: 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. Marti nez-Ageitos, E. Rodil, O. Rodri guez A. Soto // Fluid Phase Equilibria. - 2000. - Vol. 170, no. 1. - P. 113-126. DOI: 10.1016/S03 78-3812(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. 13401359. DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2007.05.011
