Експериментальні розробки підходів до зниження шлакувальної та корозійної активності солоного вугілля

Автор(и)

  • Tatiana Shendrik Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України вул. Харківське шосе, 50, м. Київ, Україна, 02160, Україна https://orcid.org/0000-0001-6629-6471
  • Nataliya Dunayevska Інститут вугільних енерготехнологій НАН України вул. Андріївська, 19, м. Київ, Україна, 04070, Україна https://orcid.org/0000-0003-3271-8204
  • Anatoly Tsaryuk Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона вул. Казимира Малевича, 11, м. Київ, Україна, 03150, Україна https://orcid.org/0000-0002-5762-5584
  • Valery Ielagin Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона вул. Казимира Малевича, 11, м. Київ, Україна, 03150, Україна https://orcid.org/0000-0002-4335-5130
  • Anton Fateyev Інститут вугільних енерготехнологій НАН України вул. Андріївська, 19, м. Київ, Україна, 04070, Україна https://orcid.org/0000-0003-4129-3703

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217585

Ключові слова:

солоне вугілля, водорозчинні сполуки, спалювання, шлакування, корозія поверхонь, суміш, мінерали золи

Анотація

Розглянуті питання зниження шлакувальної здатності та корозійної активності вугілля з високим вмістом легкоплавких солей (т.з. солоного вугілля (СВ) в процесах його спалювання. Об’єкт вивчення – солоне вугілля Донбасу та шляхи вирішення проблем його використання. Солоним вважається вугілля, у складі золи якого вміст Na2O перевищує 2 %. Визначено вплив легкоплавких солей на формування золових відкладень та розвиток корозії на поверхні металів при спалюванні СВ різних родовищ. Відзначено чуттєве зниження шлакувальної здатності та корозійної активності дослідженого вугілля при видаленні водорозчинних солей водною екстракцією. Встановлено склад корозійних сполук (оксиди Fe2O3, Fe3O4 та сульфід заліза FeS), що утворилися при спалюванні нативного СВ, та їх відсутність у разі знесоленого вугілля. Досліджено штучні паливні суміші з більш реакційного солоного та несолоного низькореакційного вугілля. Для створення сумішевого палива обрано довгополум’яне СВ (низька стадія метаморфізму) Донбасу та несолоне пісне вугілля (висока стадія метаморфізму) Кузбасу. Визначено відчутне відхилення (до 9 %) від аддитивності для виходу золи при спалюванні сумішей, що свідчить про хімічну взаємодію між мінеральними складовими суміші. Встановлено утворення нових тугоплавких мінеральних фаз золи (нефеліни, ультрамарин, комбіт) при спалюванні композиційного палива з вугілля різного метаморфізму і солоності. Одержані результати будуть корисними при розробці рекомендацій до складання оптимальних паливних сумішей із залученням солоного вугілля та їхнього безаварійного спалювання в промислових котлоагрегатах. Експериментальні дані щодо визначення нових мінеральних сполук у випадку композиційного палива можуть бути використані при створенні загальної теорії шлакування в процесах спалювання солоного вугілля різного походження

Біографії авторів

Tatiana Shendrik, Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України вул. Харківське шосе, 50, м. Київ, Україна, 02160

Доктор хімічних наук, професор, головний науковий співробітник

Nataliya Dunayevska, Інститут вугільних енерготехнологій НАН України вул. Андріївська, 19, м. Київ, Україна, 04070

Доктор технічних наук, старший науковий співробітник, директор

Anatoly Tsaryuk, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона вул. Казимира Малевича, 11, м. Київ, Україна, 03150

Кандидат технічних наук, завідувач відділом

Valery Ielagin, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона вул. Казимира Малевича, 11, м. Київ, Україна, 03150

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Anton Fateyev, Інститут вугільних енерготехнологій НАН України вул. Андріївська, 19, м. Київ, Україна, 04070

Науковий співробітник

Посилання

  1. Enerhetychna stratehiya Ukrainy na period do 2035 roku. Bezpeka, enerhoefektyvnist, konkurentospromozhnist. Available at: http://mpe.kmu.gov.ua/minugol/control/uk/doccatalog/list?currDir=50358
  2. Ivanova, A. V. (2015). Usloviya formirovaniya i problemy osvoeniya solenyh ugley Ukrainy. Geoekologicheskie problemy uglepromyshlennyh territoriy: tr. nauch. konf. s mezhdunar. uchastiem. Rostov-na-Donu, 188–199.
  3. Alam, M. T., Dai, B., Wu, X., Hoadley, A., Zhang, L. (2020). A critical review of ash slagging mechanisms and viscosity measurement for low-rank coal and bio-slags. Frontiers in Energy. doi: https://doi.org/10.1007/s11708-020-0807-8
  4. Fateyev, A. I., Shendrik, T. G., Polishchuk, S. S., Dunayevska, N. I. (2018). The energy technological background of involving salty coals into energy balance of Ukraine. 1. Composition of water extracts and the prospects for their utilization. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, 40–47. doi: https://doi.org/10.29202/nvngu/2018/8
  5. Gavrilov, A. F., Malkin, B. M. (1980). Zagryaznenie i ochistka poverhnostey nagreva kotel'nyh ustanovok. Moscow: Energiya, 328.
  6. Chernyavskyy, M. V., Dunayevska, N. I., Provalov, O. Y., Miroshnychenko, Y. S. (2020). Scientific basis and technologies of anthracite replacement at thermal power plants. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 3, 33–40. doi: https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-3/033
  7. Biletskyi, V. S. (2014). Technological and environmental aspects of Ukrainian salty soul development. Rozrobka rodovyshch, 8, 527–534.
  8. Zhang, X., Zhang, H., Na, Y. (2015). Transformation of Sodium during the Ashing of Zhundong Coal. Procedia Engineering, 102, 305–314. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.01.147
  9. Wu, X., Zhang, X., Yan, K., Chen, N., Zhang, J., Xu, X. et. al. (2016). Ash deposition and slagging behavior of Chinese Xinjiang high-alkali coal in 3 MWth pilot-scale combustion test. Fuel, 181, 1191–1202. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.03.069
  10. Ershov, Yu. B., Meshcheryakov, V. G., Enyakin, Yu. P. (1992). Obrazovanie hloristogo vodoroda v pyleugol'nom fakele pri szhiganii uglya s vysokim soderzhaniem hlora. Teploenergetika, 7, 61–64.
  11. Zhihar, G. Y. (2015). Kotel'nye ustanovki teplovyh elektrostantsiy. Minsk: Vysheyshaya shkola, 529.
  12. Song, G., Qi, X., Yang, S., Yang, Z. (2018). Investigation of ash deposition and corrosion during circulating fluidized bed combustion of high-sodium, high-chlorine Xinjiang lignite. Fuel, 214, 207–214. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.11.011
  13. Wang, X., Xu, Z., Wei, B., Zhang, L., Tan, H., Yang, T. et. al. (2015). The ash deposition mechanism in boilers burning Zhundong coal with high contents of sodium and calcium: A study from ash evaporating to condensing. Applied Thermal Engineering, 80, 150–159. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.01.051
  14. Yu, D., Wu, J., Yu, X., Lei, Y., Xu, M. (2017). On cofiring as a strategy to mitigate ash deposition during combustion of a high-alkali Xinjiang coal. 8th Intemational Conference on Clean Coal Technologies. Cagliari.
  15. Fateev, A. I., Romanova, L. O. (2014). Influence of Technological Factors on the Process of Washing Harmful Impurities from the Saline Coal of Ukraine. Energotehnologii i resursosberezhenie, 3, 6–10.
  16. Tillman, D. A., Duong, D., Miller, B. (2009). Chlorine in Solid Fuels Fired in Pulverized Fuel Boilers – Sources, Forms, Reactions, and Consequences: a Literature Review†. Energy & Fuels, 23 (7), 3379–3391. doi: https://doi.org/10.1021/ef801024s
  17. Niemi, J., Lindberg, D., Engblom, M., Hupa, M. (2017). Simultaneous melt and vapor induced ash deposit aging mechanisms – Mathematical model and experimental observations. Chemical Engineering Science, 173, 196–207. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2017.07.041
  18. Fateiev, A. I., Krut, O. A., Dunaievska, N. I., Nekhamin, M. M. (2016). Pat. No. 116778 UA. Sposib zbahachennia solonoho vuhillia. No. u201611205; declareted: 07.11.2016; published: 12.06.2017, Bul. No. 11.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Shendrik, T., Dunayevska, N., Tsaryuk, A., Ielagin, V., & Fateyev, A. (2020). Експериментальні розробки підходів до зниження шлакувальної та корозійної активності солоного вугілля. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(6 (108), 124–133. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217585

Номер

Том 6 № 6 (108) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Tatiana Shendrik, Nataliya Dunayevska, Anatoly Tsaryuk, Valery Ielagin, Anton Fateyev

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.