firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.18322/PVB.2015.24.10.21-29firesmi-468Research ArticleСтатьиХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАЖИГАНИЯ ЧАСТИЦ УГЛЯ И КАПЕЛЬ СУСПЕНЗИОННОГО ТОПЛИВА ПРИ КОНДУКТИВНОМ НАГРЕВЕIGNITION CHARACTERISTICS OF COAL PARTICLES AND SLURRY FUEL DROPLETS UNDER CONDUCTIVE HEATINGВершининаК. Ю.VershininaK. Yu.vershininaks@gmail.comГлушковД. О.GlushkovD. O.dmitriyog@tpu.ruСтрижакП. А.Strizhakpavelspa@tpu.ruНациональный исследовательский Томский политехнический университетРоссияNational Research Tomsk Polytechnic UniversityRussian Federation20151505201824102129Copyright © Вершинина К.Ю., Глушков Д.О., Стрижак П.А., 20182018Вершинина К.Ю., Глушков Д.О., Стрижак П.А.Vershinina K.Y., Glushkov D.O., Стрижак П.А.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/468

Для типичного бурого угля выполнено экспериментальное исследование зажигания пыли, частиц и капель суспензионного топлива (смесь угольной пыли и воды) при взаимодействии с нагретой поверхностью. Установлены механизмы протекания процессов и интегральные характеристики при варьировании температуры источника нагрева от 600 до 850 °С с использованием средств высокоскоростной (до 105 кадров в секунду) видеорегистрации и специализированного программного обеспечения. Показана существенно большая длительность (более чем на 20 %) процесса инициирования горения суспензионного топлива по сравнению с углем при идентичных условиях проведения экспериментов. Выявлены достаточные для устойчивого зажигания рассмотренных топлив темпы нагрева. Показано, что их значения существенно меньше традиционно используемых в топочных устройствах. Акцентировано внимание на повышенной пожарной опасности процессов приготовления и транспортировки таких топлив в энергетических блоках, узлах и агрегатах.

This article presents the experimental investigation results of ignition of particles and dust of lignite coal (B2 rank, Krasnoyarsk region, Borodino deposit) as well as slurry fuel droplets (mixture of coal dust and water) based on this coal at interaction with heated surface. The studies are focused on determining the mechanisms and conditions of ignition of organic fuels (which are used in thermal power plants) at direct contact with heated surface. Conductive heat transfer is typical for actual conditions of technological processes at interaction of fuel particles or droplets with heated surfaces of power equipment at the stages of preparing components, their filtration, drying, transportation and supply to combustion chambers. For several characteristic sizes (from 1 to 5 mm) of the coal particles we determined the duration of inert heating until the implementation moment of intense exothermic process in the range of heat source temperatures from 600 to 850 °С. Similar results were obtained for slurry fuel droplet with characteristic size of 5 mm. The significant influence of coal particle sizes on their ignition delay times was revealed. Analysis of experimental results showed, that the process duration of ignition initiating for slurry fuel droplet considerably exceeds (more than 20 %) the similar characteristic for coal particle under the identical research conditions.

угольсуспензионное топливоразогретая поверхностьусловия зажиганиякондуктивный теплопереносcoalslurry fuelhot plateignition conditionsconductive heat transferReferencesОлимпиев В. В. Экономия энергетических и финансовых затрат при эксплуатации основных резервуаров мазутных хозяйств ТЭС и котельных // Теплоэнергетика. -2003. -№ 9. - С. 40-45.Олимпиев В. В. Экономия энергетических и финансовых затрат при эксплуатации основных резервуаров мазутных хозяйств ТЭС и котельных // Теплоэнергетика. -2003. -№ 9. - С. 40-45.Неуймин В. М. Результаты экономического и эксергетического анализа ТЭС с энергоблоками на природном газе // Энергетик. - 2013. - № 7. - С. 2-5.Неуймин В. М. Результаты экономического и эксергетического анализа ТЭС с энергоблоками на природном газе // Энергетик. - 2013. - № 7. - С. 2-5.Belosevic S., Tomanovic I., Beljanski V., Tucakovic D., Zivanovic T. Numerical prediction of processes for clean and efficient combustion of pulverized coal in power plants // Applied Thermal Engineering. - 2015.-Vol. 74.-P. 102-110. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2013.11.019.Belosevic S., Tomanovic I., Beljanski V., Tucakovic D., Zivanovic T. Numerical prediction of processes for clean and efficient combustion of pulverized coal in power plants // Applied Thermal Engineering. - 2015.-Vol. 74.-P. 102-110. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2013.11.019.Алехнович А. Н., Богомолов В. В., Артемьева Н. В. Характеристики новых энергетических углей, сжигаемых на ТЭС России // Энергетик. - 2013. - № 6. - С. 83-87.Алехнович А. Н., Богомолов В. В., Артемьева Н. В. Характеристики новых энергетических углей, сжигаемых на ТЭС России // Энергетик. - 2013. - № 6. - С. 83-87.Саламов А. А. О новом поколении пылеугольных ТЭС в теплоэнергетике // Энергетик. - 2007. - №9. -С. 25-27.Саламов А. А. О новом поколении пылеугольных ТЭС в теплоэнергетике // Энергетик. - 2007. - №9. -С. 25-27.Саломатов В. В. Состояние и перспективы угольной и ядерной энергетик России (Обзор) // Теплофизика и аэромеханика. - 2009. - Т. 16, № 4. - С. 531-544.Саломатов В. В. Состояние и перспективы угольной и ядерной энергетик России (Обзор) // Теплофизика и аэромеханика. - 2009. - Т. 16, № 4. - С. 531-544.Саркисян В. А. Уголь и природный газ в энергетике России // Уголь.-2003.-№ 10(930).- С. 17-19.Саркисян В. А. Уголь и природный газ в энергетике России // Уголь.-2003.-№ 10(930).- С. 17-19.Снеткова И. М. Некоторые аспекты проблемы соотношений добычи и использования мировых энергетических ресурсов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - №№ 1. -С. 147-153.Снеткова И. М. Некоторые аспекты проблемы соотношений добычи и использования мировых энергетических ресурсов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - №№ 1. -С. 147-153.Прогноз развития энергетики мира и России до 2040 года. - М. : ИНЭИ РАН, 2013. - 108 с.Прогноз развития энергетики мира и России до 2040 года. - М. : ИНЭИ РАН, 2013. - 108 с.Попов Ю. В., Макаров А. К., Плешакова П. А., Занозина И. И. Перевод ЭЛОУ-АВТ-6 на переработку высокосернистых нефтей и увеличение производительности установки // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. - 2012. - № 7. - С. 21-23.Попов Ю. В., Макаров А. К., Плешакова П. А., Занозина И. И. Перевод ЭЛОУ-АВТ-6 на переработку высокосернистых нефтей и увеличение производительности установки // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. - 2012. - № 7. - С. 21-23.Иванов С. И., Бусыгин И. Г., Бусыгина П. В. Перспективные технологии глубокой промысловой переработки природного газа // Газовая промышленность. - 2005. - № 7. - С. 58-60.Иванов С. И., Бусыгин И. Г., Бусыгина П. В. Перспективные технологии глубокой промысловой переработки природного газа // Газовая промышленность. - 2005. - № 7. - С. 58-60.Захматов В. Д. Угроза государственной программе по энергетической независимости Украины - переводу газовых электростанций на угольную пыль // Пожаровзрывобезопасность. - 2013. - Т. 22, № 8. - С. 63-69.Захматов В. Д. Угроза государственной программе по энергетической независимости Украины - переводу газовых электростанций на угольную пыль // Пожаровзрывобезопасность. - 2013. - Т. 22, № 8. - С. 63-69.Алехнович А. П., Богомолов В. В. Применение смесей углей на ТЭС для расширения топливной базы и решения вопросов экологии // Электрические станции. - 2010.-№4.-С.2-8.Алехнович А. П., Богомолов В. В. Применение смесей углей на ТЭС для расширения топливной базы и решения вопросов экологии // Электрические станции. - 2010.-№4.-С.2-8.Гиль А. В., Старченко А. В., Заворин А. С. Применение численного моделирования топочных процессов для практики перевода котлов на непроектное топливо : монография. - Томск : STT, 2011. -181 с.Гиль А. В., Старченко А. В., Заворин А. С. Применение численного моделирования топочных процессов для практики перевода котлов на непроектное топливо : монография. - Томск : STT, 2011. -181 с.Avila C., Wu T., Lester E. Estimating the spontaneous combustion potential of coals using thermogravi-metric analysis // Energy and Fuels. -2014. -Vol. 28,No. 3. -P. 1765-1773. DOI: 10.1021 /ef402119fAvila C., Wu T., Lester E. Estimating the spontaneous combustion potential of coals using thermogravi-metric analysis // Energy and Fuels. -2014. -Vol. 28,No. 3. -P. 1765-1773. DOI: 10.1021 /ef402119fПортола В. А., Торосян Е. С. Интенсификация процесса самовозгорания угля при перевозке автомобильным транспортом // Безопасность труда в промышленности. - 2015. - № 1. - С. 46-49.Портола В. А., Торосян Е. С. Интенсификация процесса самовозгорания угля при перевозке автомобильным транспортом // Безопасность труда в промышленности. - 2015. - № 1. - С. 46-49.Амельчугов С. П., Быков В. И., Ныбенова С. Б. Самовозгорание пыли бурого угля. Эксперимент, определение кинетических параметров и численное моделирование // Физика горения и взрыва. - 2002. - Т. 38, № 3. - С. 48-54.Амельчугов С. П., Быков В. И., Ныбенова С. Б. Самовозгорание пыли бурого угля. Эксперимент, определение кинетических параметров и численное моделирование // Физика горения и взрыва. - 2002. - Т. 38, № 3. - С. 48-54.Портола В. А. Опасность самовозгорания угольной пыли // Безопасность труда в промышленности. - 2015.-№6. - С. 36-39.Портола В. А. Опасность самовозгорания угольной пыли // Безопасность труда в промышленности. - 2015.-№6. - С. 36-39.Финкер Ф. З., Кубышкин И. Б., Митрюхин А. Г., Дульнева Л. Т., Кацман В. М. Об организации работы котлов П-67 на бурых углях Канско-Ачинского бассейна в бесшлаковочном режиме // Энергетик. -2010. - № 2. - С. 12-15.Финкер Ф. З., Кубышкин И. Б., Митрюхин А. Г., Дульнева Л. Т., Кацман В. М. Об организации работы котлов П-67 на бурых углях Канско-Ачинского бассейна в бесшлаковочном режиме // Энергетик. -2010. - № 2. - С. 12-15.Бойко Е. А., Жадовец Е. М., Янов С. Р. Анализ тепловой эффективности полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева пылеугольных паровых котлов // Электрические станции. - 2010. - № 10.- С. 41-46.Бойко Е. А., Жадовец Е. М., Янов С. Р. Анализ тепловой эффективности полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева пылеугольных паровых котлов // Электрические станции. - 2010. - № 10.- С. 41-46.Саламов А. А. Золошлаковые отходы европейских ТЭС //Энергетик. -2014.-№ 10.-С. 35-38.Саламов А. А. Золошлаковые отходы европейских ТЭС //Энергетик. -2014.-№ 10.-С. 35-38.Куликов М. А., Гаврилов Е. И., Демин В. Ф., Захарченко И. Е. Риски воздействия атмосферных выбросов электростанций на здоровье населения // Теплоэнергетика. - 2009. - № 1. - С. 71-76.Куликов М. А., Гаврилов Е. И., Демин В. Ф., Захарченко И. Е. Риски воздействия атмосферных выбросов электростанций на здоровье населения // Теплоэнергетика. - 2009. - № 1. - С. 71-76.Горлов Е. Г., Серегин А. И., Ходаков Г. С. Условия реализации шламов угледобывающих и угле-перерабатывающих предприятий в виде суспензионного топлива // Химия твердого топлива. - 2007.-№6. - С. 51-57.Горлов Е. Г., Серегин А. И., Ходаков Г. С. Условия реализации шламов угледобывающих и угле-перерабатывающих предприятий в виде суспензионного топлива // Химия твердого топлива. - 2007.-№6. - С. 51-57.Ходако Г. С. Водоугольные суспензии в энергетике // Теплоэнергетика. - 2007. - № 1. - С. 35-45.Ходако Г. С. Водоугольные суспензии в энергетике // Теплоэнергетика. - 2007. - № 1. - С. 35-45.Vostrikov A. A., Fedyaeva O. N., Dubov D. Y., Psarov S. A., Sokol M.F. Conversion of brown coal in supercritical water without and with addition of oxygen at continuous supply of coal-water slurry // Energy. -2011. -Vol. 36,No. 4. -P. 1948-1955. DOI: 10.1016/j.energy.2010.05.004.Vostrikov A. A., Fedyaeva O. N., Dubov D. Y., Psarov S. A., Sokol M.F. Conversion of brown coal in supercritical water without and with addition of oxygen at continuous supply of coal-water slurry // Energy. -2011. -Vol. 36,No. 4. -P. 1948-1955. DOI: 10.1016/j.energy.2010.05.004.Осинцев К. В. Исследование факельного сжигания водоугольных суспензий в топках энергетических котлов // Теплоэнергетика. - 2012.-№6.-С. 21-27.Осинцев К. В. Исследование факельного сжигания водоугольных суспензий в топках энергетических котлов // Теплоэнергетика. - 2012.-№6.-С. 21-27.Хилько С. Л., Титов Е. В. Способ получения и реологические характеристики суспензионного топлива на основе бурого угля // Химия твердого топлива. - 2001. - № 1. - С. 78-87.Хилько С. Л., Титов Е. В. Способ получения и реологические характеристики суспензионного топлива на основе бурого угля // Химия твердого топлива. - 2001. - № 1. - С. 78-87.Кузнецов Г. В., Мухаммадеев К. М. Численная оценка погрешности измерений температур в условиях локального неидеального контакта спая термопары и материала // Известия Томского политехнического университета. - 2009. - Т. 314, № 4. - С. 12-16.Кузнецов Г. В., Мухаммадеев К. М. Численная оценка погрешности измерений температур в условиях локального неидеального контакта спая термопары и материала // Известия Томского политехнического университета. - 2009. - Т. 314, № 4. - С. 12-16.Галано Е. К., Филато М. К. Метрологические вопросы измерения температуры поверхностей бесконтактным методом ИК-пирометрии // Оптический журнал. -2009.-Т. 76, № 3.-С. 44-47.Галано Е. К., Филато М. К. Метрологические вопросы измерения температуры поверхностей бесконтактным методом ИК-пирометрии // Оптический журнал. -2009.-Т. 76, № 3.-С. 44-47.Демидович В. Б., Растворова И. И. Оптимальное управление периодическим индукционным нагревателем немагнитных цилиндрических заготовок // Индукционный нагрев. - 2013. - № 4 (26). - С. 13-15.Демидович В. Б., Растворова И. И. Оптимальное управление периодическим индукционным нагревателем немагнитных цилиндрических заготовок // Индукционный нагрев. - 2013. - № 4 (26). - С. 13-15.Janiszewski J. Measurement procedure of ring motion with the use of high speed camera during electromagnetic expansion // Metrology and Measurement Systems.-2012.-Vol. 19,No. 4.-P. 797-804. DOI: 10.2478/v10178-012-0071-2.Janiszewski J. Measurement procedure of ring motion with the use of high speed camera during electromagnetic expansion // Metrology and Measurement Systems.-2012.-Vol. 19,No. 4.-P. 797-804. DOI: 10.2478/v10178-012-0071-2.Volkov R. S., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Water droplet deformation in gas stream: Impact of temperature difference between liquid and gas // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2015. - Vol. 85. -P. 1-11. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.01.078.Volkov R. S., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Water droplet deformation in gas stream: Impact of temperature difference between liquid and gas // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2015. - Vol. 85. -P. 1-11. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.01.078.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.