автореферат диссертации по энергетике, 05.14.05, диссертация на тему:Влияние интенсивности тепловых потоков и скорости нагрева на процесс термического разложения угля

РГб ом

\ и. М.А!1 ЮЗЗборонепсюш политехнический институт

! • ■

''' / га правах рукописи

» . - ■ • . Назаров Вячеслав Шсса&лошч • '

.ВЛКЯНИБ КНТЕНОШОСТИ ТЕПЛОВЫХПОТОКОВ Я СКОРОСТИ НАГРЕВА НА ПРОЦЕСС ТВРШИЕСКОГО РАЗЛ02ШЯ УГЛЯ . •

Специальность 05Л4.05 "Теоретические основы тедлотехнпки"

Автореферат диссертации на соискшкэ ученой степени кандидата тэхническза наук ..

воронеж 1993

Работа выполнена ' на кафедре инаешрно-строительного института.

физики Воронежского

Научный руководитель: доктор технических наук, У ■ ;

профессор С.В.Бухшя '

' • • \ ' ' '

I " ■ . ■ ■

Официальные оппоненты: доктор технически наук, - _

" ' • профессор К. П. Власов'.' :

кандидат технических'наук, доцент А. В. Тучков

Ведущая организация: Воволипвцкий металлургический комбинат.

Защита состоится "¿7 ^ 1993 г. в _14_часов на заседании

Спецтализирохадшго совета {£. 063.81.08 Воронежского политехнического института '

по адресу: 394025, Шсковский проспект,14.

.С диссертацией, иогно ознакомиться" в 'библиотеке Воронэаского тлитэшгааского »¡статута. • •

Автореферат разослан *_" ппр^л^ -1993 г. ■ -

Учешй секретарь спещтлгаировшшого Совета.

.кандидат, тохшчеспа наук,' доцент ■ А.Н.Глупаков

- з.~

og-ля рлбота .

Айтуалымсть тс!гз. Оскоежп! эггерготичес:-::? топягзсм в строках СНГ квддвтся тмекки-з и бург» yrinr. Г-nrar.i.'! нзглзнобнсЕексть гспдоов,' необходга до сг::га:п:л тгзелгглть ;:з углл г:зксгсл2л^чо<? количество 'iishhux продуктов, сод21-г~гхся з его оггз!зг-:-зс:-сг! кассе, многие 13- scctopkz :!91гсг;.»г5та (клгг с.~™:см дорого) полусть кз1С1М-д::бо другга слособсм..

Крот того, гзпас« глчзта^гс я буг-я углэИ гх.содгпс.! з

ecctoikhx райская STcíí тзррпгср:-*!, з едрспейс::^. чгггъ, с кзлбслге pasniroí irpc!S3.i3íTCc?i'Ox rtsEiTinra?? нгдсстатс:: з' тсттггэ, л перзвогкз сядз угля сгсскс^глссга поцэлгсссбрагпл. Псзтачу, иоо&к>да» найти г.этода болоэ .гяогстггпг-:! лэробрсскя тсплнза з облагорсгопши пгде.

Одг-см'кз кзтодоэ облзгсгагпгддглгл топлсл :;сз2т бйтъ' вго . тер.кческоэ рзэлохенлэ (пиролиз), с целлн г.о.т/Ч5:-т горячего газа, «тоторкЯ могко транспортировать га газсттрогзду, снктетичесг-сго .гядкого топлива," ir -кс::соеого остапэ, дотор-Л kczst бить использован кз гесте.

В селей со- сглзашгуи больгсе екачекяз

ксеяэдюхз&гв отого прсцсссэ. Изсгатрл гл Ссльггз число р-асст, поселцвпсдс vepí.sncskci.'y рсэгс-гсггг» уггл, рлд ГОПрСССЗ до

настоящего хрюета ecS кэ рс~*н.' .

Сдплм >:з тагах'сопросоз язллотел гспрсс о глхсде кз утля, np:i его тер?.ятсскс.ч рззлогс:ет, г22еобрзг:кх продуктов, пли, кзх их чада всего щкшято клеитслъ, 'лзтуч:гс, теп болзо, что кпод летучих во кпогом определяет услогга прогрс-па, Еоспяхзненпя и горзнпа угля при его coirasGt, <г слздссзтольпэ, и е$52кптюсть этого процесса. ' •

Однако, даиа» по гзходу. - лэтупх к насгойдалу времени таполше, так кап исследование стсго процесса обично прогюдится при шлих скоростях нагрэга.. .. • ,

;."ол!о, однако, предположить, что прг воздействии интекеявнпх теплили потоков, -когда скорости кагрова очень велики, высокие кснечнкэ температур. достигался очень бистро, а скорость, с которой происходит разложение угля ограютенз, Есе фезкко -химические процессы будут протекать в средне: i пря более высоких тешзратурах/и состав ••сбраэ1'кдг1хся при -этом продуктов будет, следовательно,' гашм, чей при кзлнх скоростях гаграва.

Лйктьггелько, имеется рад экпериаокголыак робот, »«котор-аз результата которая .гас :-с поесодлют сделать прздшоаешз с тем, "то акогозть нагрзьэ злклат на хардегер г;ротекз1дая процесса гкок: летучих л состав образумсися пре; это;.! Продуктов. К сю&поод?, и. дашшх 'работах имо»1ся Д'/'сь-. качесамяьио данлкз и нет !п;;е:;;пг:: по' составу оорйзуюскся проектов «ирзлйаа.

Данная работа киолилась ш гакяэу . тсипуга риссхх •¡■»•мпзратур Л; ССС£ хгесошшй программ кс*-п ташшго

онорг&хйчс.г-х)го по'-геншги.а СдЗирл "Энергия".

Цаь ;,,:сссча<:4'10Щ;ОЙ фьбозд нтмо'м'.л:

яатэисявпоста твтсии^ гютоког ;; скорюап ¡!аг-г..<го угл-; ¡¡и ::ол^чозгго и соотап со^зугжхся гагооб^о;::;х лг-л'ух.тоь кр:: ысокж скоростях югръгп в

с::о; -,стдй ох1 «Л3 да 10'!-103 К/с-.

С работа К25,»,Со.«»а«г л гс^ени сглду&лш задачи:

1) тсорсти¡оекри 1:галб,чОг::!1::р н:ога{;.;;о,черных те^лор-^У!».:.-глло.1 .угольки -мотивах прд гоапзЛс-еги;! на >шх 1<кш;е;:;,,

рхтокол л-'^ Различья;: уого;:; Л ¡;зг]..и"л;

2) олродгэюжи еаг;:с^::ос1и ссотиы и количеств* продуктов тер;:яс-С1.:зго разяохашш о? скорости ьагрл-д чззпш;

3) .ызтод,'^ взеокое^отоешэго ¿аосзвюго пкраг штерлалов 2 саку;/:.:, л согхжю . аз гтей : осноьа , дойотг.уадой уСТаКОКЯ для- ЯРОВЭХЗНлУ ПОДОбЯНХ ЕССЛвДОГОШЗ.

Научая ковг>зка. _

1. 1Ьмуч01ГЛ результаты распродзлзюы

{кзогсццссщглх .и^уртик шлей г» чисшиц:: при штвнсивностях топкхкя потоков .от 2 до 1? 'КБг/у2 для р-.1з:ичн:к условий нагрехл.

г. Полутона ' коглчестьошпа ват; .ость ссотатза и кохлчествз

ГОЗСОбраЯ'Л« НТОДУКСОВ УГ.ЯЛ К ОТЗрДЛНОСТ;! !':х 1ЛХОД-.: от

скогооул кагрогл в^ипазоао от 10? до ю5 1'Ус.

3. Установлена -ко6аЕг:сл.!зоть тм:аи гулгаиг! роэлзгаг-цсПся I. результата горсиша ' органдчэсхоЯ гасси углл от скорости его-нагрот в-диапазона от 10г до 105 К/с. ' ■ .

4. ■ Экспорзшвнталыю обнаружено и исслздоьмю явление вторичного шхода латучях. ПродооЕЗН «наш для сбъяензюы о того яв*г;учяя. ' .

5. Разработана' и практически исьользоганз ютодаха шсюсоскоростного лазерного пиролиза материалов в тахуум и ;»13ртних. сродзх, «мащая -цвлий ряд сущбстваншк щс^-^ств по

Рхг'г'эгея, ,»'»дт :ггасггм гл п'г::ту:

1. Гоо'/лгтлт1> г'-счстсз г.естаг.гадлр'шх те>т;орлтур"чх подсЯ я гдивдш чэстгаох.

2. лшшко, устеьзвш «ел» кт.ятрсть кэлкчестьл и сосууто газооброзиц>: продуктов пкро.дт.'ч, стадность их _вн*одз, от скорости пгар^-а угольки;-: чг.отиц в дггаглзоио скоростей от Ю3 до 10?-"Л05 К/с.

С. Дкшчв, погсодвзусио но;:пе;1с:л'лсть боллчшш разлрпггпйся орглт!ч«скоа массы 'угла от екорэгтл нагрыз п л^ппгоич ог 10г. г,о ,105 К/с.

л. Рг-гуль'х'.тяг эк^ядамонталклого асслэдогсшия явг.яш дторлдюго гаходз летучих.

5. !'оглл;?м, обмснял-яй явлонке вторичного внхоя«» летучих.

0. Тссрз.?;г-ос1'.оо обоепоглнзю получвкннх результатов яо осшво-тог'одлга'лпло'лк расчотоя кюзпролнозеоного состава продуктов гегролкза..

7. пкадхюхогос'гтго ллсерлсго гаголиэа материалов в

влкууго и-в инертных сродах. ' •

Прл;;т!г:';схп'1 цогаяюоть ¿плотя •.слрс'додяотсл полугшр^и эгаир:ч«л!гз.»:х,ч:: результатам, тсколъку гаглзютасть состягл л количества продуктов лир^лигп. стпл'^'гост« их :л:ходп от сгоростк ¡йП'.'Рл, лоллоллг-т упрасляц. оаилл продзссгтя аци прт.к1г:-.'.лт т:г. :1сюч! ■:< с гу-пп получеллл т:х или ксночныл проду.'стогз.

РллилУл'!),;. -л л-тодлкл I нлогаакоргстного ллз^рлого лтнодиза юрггупйсгь поюлить вЗДоктивпов ил'л>лв:в Я0дг/.!т лелеет; ¡1 сень дни:лгоно «»гостей клгрлгл,

тг'лгерлтур и г,'г':лл;лл дльлонпЛ, к;;; в юкууго, та;: 15 в ' рлзлл'шпх тжрлнлх ср-эдлх. Полулгашло данпчз по составу продуктов тормичесг.ого рпэдогсшя геп.)лъзов?ип институтом высоких тегасп-УР /Л СССР при разработке. установок для получения синтез гага на Ангорском дайгеког-йшато и Яотлкпецг-ом ^зталлургилоском комбината. . ■

Апробация рзботи и публикации. Результата роботы дологлнч и обсу.лденн на . Всесопзноя кшроронции "Соврюченкне лродесся пороработки и {шико-иатедсне методы исследовзиля угля, нефти и продуктов их праврадшгпя (Иркутск, 1582," СОСР), 5-Я Воесогоной коифрзнцк» "Горчнш натурального твердого тогшша" (Новосибирск, 1585, СССР), Всесогеиоя• сегшарз по вопросам горзшет и переработки угдай (Коскет, 1389, СССР), Международном семинара • "Ноги*

достижения в ойласти использоезшш углей (г.!,'ост, 1989, ЧССР), Каучно-техжгчеакой конференции, посвященной 60-летию ЕЮИ ' (Боронэс, 1991, СССР), 47-й ио^вузоБСКой'научной- ' кон^эрвкции (Воронен,13Э£, РФ). .- -

Осювниэ голоззкия диссертации ' изложена в 12-к печатных работах -в видз тезисов ¿окладов и статей в центральной. и » зарубезйЬй пачата [1-123. ' •

'Структура и Ъ5гец даюсертецкз. Диссертация состоит из • трех ■ ' глаз, заключения и , нззхкзна на .122 стракщах

мазанопасного текста, ьгсгкает 47 раугкол, '•' 2 -таблицы, 6 фотографий îi çracci: лггературн из 93 ш;»;з::сван;й.

CCIwZHCa CO^rFIAEIS TJ-СС1ШЦ£1

Во . taozcHXi .-обссковаш актуальность дассаргациа; с^хзгмуларогз?за езяь работ«, ir елксзййя,' клзасгкз га зазпту.

В первой глазз, ш кзЕсзтггж .»твратуриах дакш,

4 » хзяогжэ созрезгзгеэо сосяклг» гоярзад о пркцзссаг газзфшздда я icîpojsjsa тгэрдаго soassxi. Hoiiacc^a, что . за;зяадзея sisn3jsa»3irasasu3-кцсса х» îzzzczj гзт^чих по£^эш в осиойш щи . низких. скоростях - izâiçza« :: что о:-:, со игзюш сама

ксолздоЕагелаЗ этого ejccuccû, ss^zscfl t^.zi-jï ю хззвяхл, часто кз ущл^азоз^аи Côi-ïoîo2, J3 частности сг-орссш

нагрева. Тш»з - состол;ио .;гопроеа c£xc:sis::o обусдозззно взобцчайхй елопасткэ j^ccszoî^s: '^¿¿аз-х^ачгсках процессов, (¡шзж-а бая-кго кзгжжд ет^гд хизгдо ••'факторов и одаэврй^заэ vrszozzzzz ще^осэз Si^KCSOOESpOEOca. Рассьютрзнц тасэ гапросц о тг^тйгдза "гзхучгг я 'roponrsi *кк»огэго"

oesana в scspoo'o гг-^«-.*^: xazfssx, екйлеьку того,

одасйрюагсэ' ш nsaspsssaxsxi^q- ejoiexs? ; c§a osa / вродзеса, • суззспаш» 'ашзкг • с кзусс^ха хссзддагЕЗЗ. Вхззаш/ . чю о . • осгааги, лсклзчад к^^орцз-ецгц^кзепца уаяэгяа, каод .-жжучах-. и горвшэ. кои» здатохсед1' юсхэкз^уЬл» и вта'- процесса .кхзо изучать -вггахзехаа. — . >f

Sxqpsa глаза -кхжгрна' юуегхЁэ хзеохз ' летучих'.. вмгодоа/ ; EicoicoeicopoDTiàQro çsspi-sro шгрос^а б кпчуу^о .Ззз - юдадьэокцяа-' . ■шсссшкегрсузтхззз. ' ' - :.._-'-' . - /• " У .

Сдаюсть штодаш, j лепользуешй ири шучзн;2г щоцзссЬв -гысокЗскзросгного -гирозЕка уголшя ■■ часыщ, . аамачаэтея . в

следующем. ... 'I.

Предварительно взвешенные, и измеренные в трёх взаимно-перпендикулярных направлениях, угольные- частицы помещались в вакуумную'камеру. После откачки' до ¿давления ?< Ю-.2 Па' (- Ю-4 мм рт.ст. и низе) в камеру, через герметичное окно,, вводилось излучение, .которое, падая на частицу," вызывало еЗ' нагрев. В результате'' происходило выделение летучих и,, следовательно, . давление в вакуумной, камере повышалось. Изменение давления фиксировалось вакуумметром (ВИТ-3) и записывалось на шлейфовый ■ осциллограф в течение всего процесса в виде осциллограммы. По окончании . опытов проводилось повторное взвешивание уже отработавших частиц. - -

Опыты, проводились с частицами канско-ачинских углей ■ размером от 80 до 400 шм и массой от 10 до 500-Ю"10 кг. Нагрев частицы осуществлялся с помощью ла'зера (ЛГ-43 и ЛТН-102-В). Меняя', мощность излучения, диаметр луча, и используя частицы" различного размера, можно варьировать скорость нагрева в широких пределах, от 102-103 до 105 К/с и вша. Эту скорость можно расчитать по известной интенсивности излучения и измаранному размеру (или массе) частицы.

' ■ Проведено измерение времени выхода летучих при различных условиях и показано хорошее совпадение экспериментальных и расчетных зяачэний.

Получены расчетные формулы для определения скорости .прогрева и максимальной.температуры частиц,по измеренным размэру-сГ, массе-га

1,1.10°.=,. А (1)

. ьх ъг а

2,1-Ю4.5.. т"^ (2>

• ьх о • - -

( т 10.25 ,

Тм= -¡Ц, . (3)

и мощности излучения-».

Проведены расчеты . нестационарных температурных шлей в угольных частицах при различных условиях нагрева. Решалось дифференциальное уравнение теплопроводности:

щ - а-ДТ (4)

Для/ шарообразной 'Частицы, а эта. форма по визуальным наблюдениям под микроскопом лучше, чем другая, пригодна для ее

описания , целесообразно "переписать (4) в сферической системе координат:, ■'■

Ж = ч + Г2^^1^ + Г25Тп%'ч|г ] <5> :

При равномерном'облучении ^о всех сторон вращающейся частицы (1-я

модель) уравнение (5) становится одномерная:

ЭТ _ „ 1-й V г2 ОТч Ж ~ а г2 5г(г от' (6)

с условием на границе •

.' 1 * ' -

Для численного решения (6) получается система разностных уравнений

для внутренних слоев:

С1 - -Щ-гИт»+-Гт£>"- (п-1)г(Т^ ,>1 + Т* (8)

и уравнений для наружного слоя:

' к* л

п (п-0.5) -Дг2 1 к/й1 - п п 1 * п.

Результаты '.решения системы-уравнений 8-Э представлены на рис. 1.

Для одностороннего нагрева неподвижной частицы (2-я модель) уравнение (5)- загиие'гся в вида: ' (10) ■ с условием на границе •

гдо Е'= Ессоз«, 0 < д < | И Е*.= 0, | < д < X. '

Тогда система разностных уравнений дяя внутренних слоев:

рк+1 ^ айт ~ (п-О.б^-Дг2

+Т* Ы

----------------[ э1п(т4«),-(т£ „)

йА2-з1п((т-0,5Ш 1 ' ' п,ю+1 п,т

- 81п((ш-0,5)ЛО).(Т^-^>го.,) ]■}_+.<„' \ ."(12),

и аналогичная система уравнений для поверхностного слоя:

1

О 100 200 300 ' 400 500 . 600 т мс

Рис.1. Зависимость температуры на поверхности и в центре для вращающейся частицы при различных ингенсивностях , лазерного излучения

Е'- оЛТ^-Т*)

< Г> & ~ „"А*' о 1, ,, •

и а&т п,га . (л-0,5)г-Лг'

—-А-__.Г з1п(тдю -(Г* _•.-Т^ )

Д«2-з1п((пь0,5Ш) К .

- 31пНт-0,5Ш) -П* ]" } + Т* „ ' ИЗ).

Результаты решения этой системы приведены на рис.2. Экспериментально установлено, что полная величина, разложившейся в результате пиролиза' массы частицы, не зависит от скорости ее нагрева (рис.3). ' .

1 Показано экспериментально, что при уменьшении массы частиц, что соответствует увеличению скорости их нагрева, резко возрастает удельный молярный выход летучих (рис.4) и предположительно, их средняя молярная масса.

3000

2000

1000,

0 100 200 . 300 400 600 600 х ыс

Рис.2. Зависимость температуры на ло<5овой и тыльной сторонах для неподвижной частица • ' при различных интенсивностях излучения

ám/m0'S 100

50

О 100

50

■ О

Ю5- 10д К/с

а)

а., ...... ___-

ООО; ю4-' О3 К/с в-- -«■

■б)

О 50 "100 150 -и -Ю-10 кг 0 12 m -Ю-6 кг

Рис.З.Зависимость полного выхода летучих • от начальной массы (скорости нагрева) частиц

о

Г, голь/кг

50-

20

10

О

• Ю-10 кг

50 100 ICO т.

Pitc. 4. • Зависимость удельного молярного выходй летучих от массы частиц

Таким образом, оскошзаясь на результатах, полученных на этом, этапе работы, ножо сделать сдоду^э гасода:

- колг-гчестго разлоглгт^ся з результате пиролиза ' массы •угольной частица практически нэ зависит от начальной массы этой часкявх, а слэдогзтельно и от стгарсзтя еЗ прогрева, и составляет для данного угля величину. "орлдка 50 Z;

- npi уменьшении начальной глссн частицы, что соответствуя? увэ-пгшпгг) скорости еЗ кзгрзгл от я юэ до - 104 К/с и внае, гэгачииа удэлького кэлзряого пкод? газообразных продуктов пярояюа (шлей из вдисздг taccsi) снзчятзльно увэлгсиггзтся;

- югзю такта прзддодозяь, что при укэць^энпия скорости нагрэва частиц происходят уЕзяичшпаэ средней молярной кассы гагообраз!шх'продуктов пиролизу т.о. :ос сбогащзгсяэ болзэ тяжелыми 1аиая)нзнта;д1. Ео ото лрздпояяямпгэ трзбует проверки - другими !!ОТОДв!Я. " ' ' .-Г.

■В третьей гдаг* юлогзиа рззультагя !.:зсс-спзктрсмзтрического исследотация' -прсцссса 'юсог-оскороствого лагоркого пиролиза угольных Частиц.. Поглзлг.о, что .ocîîonn™ci появдгигзга газообразных продуктов пиролиза щгл сг'орссгях. пзгтзгз от 103- до 104-105 К/с являются шлакуляршД водород Л, и :,:эган СНД, выход которых происходит лостаднйш в гавнсиностн от скорости нагрева частиц. В состава ' этих' йродуктоз обшругеко ' такта присутствие в незначительных '. гшпчзстгш ацэтнлека ' CJI, и газообразного

; о -

о е.- о ^____ • ^ . ОГ.ЗТЗИ N •

i:L \ ; К\ V* :/ \ ' \

/ \ О

1СГМСГ 1 Т" 1 ---

О ■ 150 £00 450 . mo-10"10 кг •

16,2 6,59 ■ 5,23 4,57 - ДТ/ЛХ-103 К/с

' Ъ:с..Ъ. ССЕ.!;о:;:.:ость удалького ьшсодо ¡1, и сйло? »аоса частиц и скорости JCC птогрбш

углевода (С). На к:с.5 показана за2;:ги.':ос?ь ьихода кокдоиуНТ от .скорости надезва, тзочитстая по вквсгк&ингашши дашшм.

Полученное результат buv.îitho ' отличаются от результатов кяролиза, получив«:« по сшадяной методика и при бэлое шз»к скорсст.а-наггегл (конзй 103 К/с), где содержание водород:!, «этана к дгугих .углеюдэродэх» в газовой i-îsa составляет лзеятке доли процента мзкьо, а o&imtp&st. гаэообрззнюда кжотодонгаод яьшогся СО .:! СО,, я вахос гсех компонент происходит практически одновременно в течевю всего времени процесса.

Для данного конкретного -случая, поскольку/ в состава газаообрззннх продуктах пиролиза из • обнзрухено ira уягзли ' углеводородов ни кислородосодв1шгс5а .соедашшй' (СО, С02 к т.п.), ко»ю проьести твшодвнгшчвекиа расчет состава рошоьосной смеси с учетом следукдах компонент в газовой фазе - СЯД, C2H2, С0И,, ОН, СН2, СН3, С2Н, Н2,'Н,' С, С2, С3, и (с учетон правила фаз "гиббеа) одного компонента в конденсированной фаза - (С)к.

Такой расчет бал проделан А.Л.Сурисом (М'ЛХМ), №>саше\ш> от глиной' работы, в связи с анализом процесса шгрохт угле! одородов в тасокотешэратуршх химических реакторах. Результзт»! ¡".".счета

лродстэвлгш! па р*.;с.б, из гогэрогл п:д;:о, что осно*-.;ц гапссбрззш; ;со!'коненто:.: и т^ког cj;ctc"" ч r.'tfi'X': ;*нтзрв&яв

10° ........ "

кг

10"

10

10"

1-3

-CHX

/ А-

/ / V \

/ \ \

/ /

т

'Г:--.

>\/ t 1 '

1

РЗ'с.б. ['сиутз'ПНТ:-"; t - ■

з.'зк-"

"i

гс.г'легту-ях : г:к ''сзо1"';".

: ""'-к', .3-.

тсмзтрззур лвл'-етсл голо]-;;;, пелкллзгзл м-зт.-чг, л1зл\.."ггч:7

i.nvjra:, г'с: "

зцзгллзш ;-;сст::гзът гзкзи:лу;:з г;.-; "с. лзрау/г т/лл

т.ак епдпс, з'пх т.-ззулыата кзхг зяте л г : £-'•<"■ •■•гз.ззг'т :

д-н1п1?з| лгоеэдспшх эксперш:энтов (ркс.4,5). ЛсИспзи:з/>::с. ¡... : болз'зя скоростях награза, частлп-а прогретастся достаточно С :ст;о, и но-ьндпмому, осногнол часть.прз;:.-:год(!17<г. гу-зт^^-зт np:t

зисою'к температурах. Я имз!:го -зтг", y»rcr:-- гзО.з'зз^зз^з гздюленио годорода '{ряс.5), теи болео интоисштоа, чем irr:-? скорость ирогрэгл, т.е. чем шсэ некая средняя зТТ^ггнг.г.и температура процесса (ср.с р::с.6). Прл у.ч-'.ат-гл!' сяоряитз прогрева чзстэда находится в срзд"о:1 лрл болзз тг---л-ратур.--(

.содержание . ззодорода уизш-гается, но шштвотсл reo 6< гапеиемгноо пц»-«!эииз г.зтапа. В эхепоря/энтах нзблп.узлозь vc; щисутстшо в крдЗн*?- ксгк2чптвл1.:т .колясстгтх ацетилонч и (прл русских конечных ге-лзрзтурах) углерода п газовзЯ фазе, что тлгае соответствует дашггч рнс.б. • '

Таким' образом, мозко с -достаточной долей уверенности утверждать, что но-зученглэ эксл.зрлмрпт.злы-пго результаты находятся в хорошем соотвотстг.""! с тврдадаггкиг-еккш ргезвтага, тем • (юл?й, что последние язюдаоян сс.ззрззпно пззаг.исино .<: другим' автором.

Полная величина разлоглшазЛся органической кассы, которая по, наиим данным составляет » 50 % (рнс.З), к какскмакниЯ выход Еодорода ^ 5-6 % (рис.5), находятся в соответствии с данными о составе, получекшмп 4по другим методикам.

Подюдя итог еьы-зсказанноку, г.о^но утверждать, что полученные экспериментальное результаты находятся в согласи! с результата:.::: независимо проделанных термодинамических расчетов, а длл взличин, ю зависящих от " скорости нагрева (величина разлоаивЕэ2ся органической иасси к содержание вздородз) такгэ в согласии с извасткнул экспераонтальшссг ¿зшвдш о прйдассе гароляза, .что позволяет сделать вцеод о достоверности и кодзсности полученная результатов.

Проведено Иселгдокаш явления вторичного выхода летучих, состоящего в. тем, что .в некоторых случаях, при повторно:.; нагреБе уг:з' "отработаЕгзс" ранее частиц, вновь tii5.eeдалось Еыдзлаккв газа. Это нэ могзт бить объяснено к: лзрвэшчаяькгл надогреюм частиц (ряс.2), ни абсорбцией г&зов т их ■ поверхности. Предложен механизм, объясня&диЛ бхо явление су-цзстювашшм -в частице замкнутых пор. Основанниз на.атои предположении расчета находятся в хорокём согласии с в^орже-нталнкпи даннпмл. .. ' - '

Так, расчетное теоретическое ' значение . шкеимального нэдоЕыхода продуктов определяется Барашком: •

5 ' Б /Б ' Б„/3 <17 ' —= , ,5 , ? = .- ...Д , °-- ....РЛ . в 0,2 (14)

Б 1+6/3 1+1/(Б /Б) 1+1/0,4

о * о о

где Б, Зо, - плоцадн поверхности частицу, откритых и замкнутых' пор соответственно, и их отноезния определены независимо из огата. .■ Полученное зкепэрпмзнталькэ, это Ее значение равно - 0,2-0,3.

В захлюченаз сформулирована основные результаты работы:

1. ¡»'.окно утварэдать, что в условиях проведенных вкспормлентов в диапазоне исследованных скоростей нагроЕа от , 4-М3 до -104-105 К/с, скорость , нагрева частиц оказывает существенное влияние на количество к состав, выдз Ля юцжея газообразных продуктов ■пиролиза. При вниэких скоростях нагрева - от - 5,5-103 К/с до -104-'05 К/с и вы29,■ практически единственный газообразным' продуктом пиролиза является молекуляршй юдород - Н2, количество . которого резко возрастает с увеличением скорости нагрева. При умэньиенин скорости лагрева от « 5,5 до = 4,Б-103 К/с наряду с водородом происходит интенсивное выделение метана - СН,, максимум'

которого лежит яри * 5-Ю3 11/с.

2. Полученные результаты хорошо согласуются с результатами тармо'дши!,(ичееких расчетов, а для величин не зависящих от скорости нагрева и с известны?« экспериментальными данными.

3. Полная величина, разложившейся в результате нагрева масс» частиц практически не зависит от скорости нагрева, и составляет для данного угля примерно 50 % от начальной масон частицы.

4. Процесс термического разложения угля может происходить ; со значительным недовыходом газообразных продуктов пиролиза, который, в отдельных случаях, составляет до 20-25 % от их полного внхода, что объясняется пористой структурой углей.

5. Использованная в данной работе. методика исследования процессов пиролиза (высокоскоростной лазерная нагрев в вакууме) .является эффективной в большом диапазоне скоростей, от 102' до 105 К/с, и температур), и обладает целым рядом преимуществ перед другими, ислользуемтш при изучении подобных процессов. '-

6. . Результаты проведенных ' исследований шгут быть использованы при практическом применении процессов термического разложения углей, а также при разработке новых технологий переработки твердых топлив.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Бухман C.B., Лебединский B.C.," Назаров В.М. Установка' для изучения пиролиза угольных частиц при - скоростном нагреве //Современные- процессы переработки и физико-химические методы исследования угля, нефти и продуктов . их превращения.- Иркутск: 1982.- Т.1.- С. 124-125.

2. Бухман C.B., Лебединский B.C., Назаров В.М. и др. Применение высокоскоростного лазерного нагрева угольных частиц для исследования процессов газификации и пиролиза твердого топлива // Отчет-о НИР (заключительный). ИР 37/81, И ГР 0181.4006763.

Воронеа: ВЯСИ, 1985, ; - .

3. Алдхин В.Й., Бухман C.B., Лебединский B.C., Назаров В.М., Сутерихин И.А., Толмачев И.Я., ШггальраПн Э.Э. Исследование выхода летучих из. угольных частиц при' высокоскоростном нагреве // Материалы 5-й Всесоюзной конференции. - Новосибирск: 1985.- С.71-75.

4. Бухман C.B., Лебединский B.C., Назаров В.Ы., Пятенко А.Т., Толмачев И.Я., Шшльрайн Э.Э. Экспериментальное исследование выхода летучих из угольных частиц при высокоскоростном' лазерном

нагреве //Ходия твердого топлива. - М. : 1989,- й 6.- С. 91-96.

5. Бухман C.B., Лебединский B.C., Назаров В.М., Пятенко А.Т., Толмачев И.Я., Шпильрайн Э.Э. Исследование- выхода летучих из угольных частиц при скоростном лазерном нагреве // Новые достижения в области использования углей .(. Nove poznatky z oblastl ■ vyuzlti uhll ).- ЧССР, г. Иосг: октябрь, 1989.- С. 216-230.

6. Бухман C.B., Лебединский B.C., Назаров В.М. и др. Влияние физических факторов на время выхода, состав и количество продуктов пиролиза угля //Отчет о НИР (заключительный).- ИР 11/86, -Ä. ГР 0185.0052827.- Воронеж, ВИСИ, 1990.

7. Буэаш C.B., i Лебединский B.C.', Назаров В. М., Пятенко. А. Т. Механизм вторичного. выхода летучих веществ //Химия твердого топлива. -М.:1990,-.й 5,- С.61-63.

8 Бухман C.B., Лебединский B.C., Назаров В.М. ■ Уасс-спектромэтрическое исследование состава продуктов пиролиза ; при высокоскоростном лазерном нагреве угольных частиц //Материалы научно- технической конференции, посвященной 60-летию Воронежского инженерно-строительного института.- ВоронежгВКСИ, 1991.'- С. 15'.'

9. Бухман C.B.,, Лебединский B.C., Назаров В.М. Исследование 'состава продуктов пиролиза потока угольных частиц при лазерном нагрева //Материалы научно- технической конференции¿ посвященной 60-летию Воронежского инхенарю-строительного института. -Воронеж:. ВИСИ, 1991.- С.16.

10. Бухман C.B., Лебединский B.C., Назаров В.М. О механизме вторичного выхода летучих продуктов пиролиза //Материалы научно-технической - конференции, посвященной ' 60-латио Воронежского' инженерно-строительного института. -Вороне«:ВИСИ, 1991.- С.16.. .

11.Buhnan S.V., Lebedlnskly V„S., Mazarov V.M., Pyatenko А.T. Experimental Investigation оГ single coal particles devolatiletion by laser heating.-'Fuel:, 1992.- T.6, J£6.- C.701-704,

12. Назаров В.!,!., Бухман C.B., Лебединский B.C. Применение • высокоскоростного лазерного нагрева для исследования процесса

пиролиза угльных частиц//Работы аспирантов и соискателей -ВИСИ. Материалы 47-й научной конференции. -Воронеж: ВИСИ, 1993. '

'Подписано к печати "12,_"дщюля_1993 г. Формат 60x84

Объем 0,8 п.л. Тираж 100 екз. Заказ К //3 • ■

Отпечатано на рота.ринте Воронежского инженерно-строительного института, . Воронеж, ул 20-летия Октября, 84.'