Activation of the process of layer combustion of bitter coal with iron nitrate and waste of metal rolling production

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The influence of metal-rolling production waste and iron nitrate on the characteristics of the process of layer combustion of coal is investigated. As a solid fuel, coal of the T grade was used. Metal scale and iron nitrate were introduced into the fuel by mechanical mixing. According to XRD data, phases of iron oxides Fe3O4 and manganese Mn3O4 were identified in the metal scale. The characteristics of the combustion process of the studied samples were studied using high-speed video with the use of a combustion chamber at a heating medium temperature of 700°C. Combustion Also, the process of activated layer combustion coal was scaled using a solid fuel boiler unit. It has been experimentally established that the use of metal scale and iron nitrate leads to an increase in the reactivity of the fuel, as evidenced by a decrease in the ignition delay time. Due to the intensification of the combustion process, the fuel underburning and the concentration of CO formed in the composition of gas-phase combustion products were reduced.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. K. Shuataev

National Research Tomsk Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: mks11@tpu.ru
Russian Federation, Tomsk, 634050

A. Zh. Kaltaev

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: azk2@tpu.ru
Russian Federation, Tomsk, 634050

K. B. Larionov

National Research Tomsk Polytechnic University; Gorbachev Kuzbass State Technical University

Email: laryk070@gmail.com
Russian Federation, Tomsk, 634050; Kemerovo, 650000

References

  1. URL: https://www.iea.org/energy-system/fossil-fuels/coal (Дата обращения 09.10.2023).
  2. URL: https://www.iea.org/data-and-statistics/data-tools/greenhouse-gas-emissions-from-energy-data-explorer (Дата обращения 09.10.2023).
  3. Ismagilov Z.R., Kerzhentsev M.A. // Catal. Today. 1999. V. 47. № 1–4. P. 339.
  4. Simonov A.D., Fedorov N.A., Dubinin Y.V., Yazykov N.A., et al.// Catal. Ind. 2013. V. 5. № 1. P. 42.
  5. Xuzhong G., Guo Zh., Wang Zh.// Combustion and Flame 2010. V.157. № 2. P. 351.
  6. Ma B.G., Li X.G., Xu L., Wang K., Wang X.G. // Thermochimica Acta. 2006. V. 445. №. 1. P. 19.
  7. Yin K., Zhou Y.M., Yao Q.Z., Fang C., Zhang Z.W. // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. 2012. V. 106. №. 2. P. 369.
  8. Zou C., Wen L., Zhang S., Bai C., Yin G. // Fuel Process Technol. 2014. V. 119. P. 136.
  9. Cheng J., Zhou F., Xuan X., Liu J., et al. // Fuel. 2017. V. 187. P. 398.
  10. Zhang H., Dou B., Li J., Zhao L., Wu K. // J. Energy Inst. 2020. V. 93. P. 2526.
  11. Lei Z., Liu M., Yan J., Chun T. et al. // Fuel. 2021. V. 289. P. 119779.
  12. Zou C., Zhao J. // J. Energy Inst. 2017. V. 90. P. 797.
  13. Larionov K.B., Berezikov N.., Kaltaev A.Zh. Gorshkov A.S. // Coke Chem. 2022. V. 65. P. 167.
  14. Larionov K.B., Mishakov I.V., Slyusarskiy K.V., Tsibulskiy S.A., Tabakaev R.B., Bauman Y.I., Vedyagin A.A., Nalivaiko A.Y., Gromov A.A. et al. // Fuel Process. Technol. 2021. V. 213. P. 106706.
  15. Wang C., Lei M., Yan W., Wang S., Jia L. // Energy and fuels. 2011. V. 25. № 10. P. 4333.
  16. Gubin A.V., Kaltaev A.Z., Gorshkov A.S., Matveeva A.A., Larionov K.B. // Coke Chem. 2023. V. 66. № 5. P. 237.
  17. Larionov K.B., Kaltaev A.Z., Berezikov N.I. et al. // Combust. Sci. Technol. 2022. P. 1.
  18. Carvill J. Mechanical engineer’s data handbook. Butterworth-Heinemann, 1994. 342 p.
  19. Kuznetsov G.V., Malyshev D.Y., Syrodoy S.V. et al. // Combust. Sci. Technol. 2022. V. 194. P. 1003.
  20. Wiwik S Watanabe, Dong-Ke Zhang. // Fuel Process. Technol. 2001. V. 74. P. 145
  21. Wang Y., Wang J., Chen H., Yao M., Li Y. // Chem. Eng. Sci. 2015. V. 135. P. 294.
  22. Richardson H.W. Copper Compounds in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002. 30 p.
  23. Yanguang Ch., Guo Zh., Wang Zhi. // Fuel Proc. Technol. 2009. V. 90. № 7–8. P. 933.
  24. Larionov K.B., Gromov A.A.// Intern. J. Coal Science & Technology. 2019. V. 6. № 1. P. 37.
  25. Sun J., Zhao B., Su Y. // Energy. 2019. V. 185. P. 229.
  26. Müller C.R., Bohn C.D., Song Q.,. Scott S.A, and Dennis J.S. // Chem. Engng J. 2011. V. 166. № 3. P. 1052.
  27. Yang N., Yu J., Dou J., Tahmasebi A. et al. // Fuel Process. Technol. 2016. V. 152. P. 102.
  28. Fennell P.S., Dennis J.S., Hayhurst A.N. // Energy & Fuels. 2011. V. 25. № 4. P. 1510.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic diagram of the experimental stand for the study of the layered combustion of solid fuels: 1 – boiler unit with a layered combustion method, 2 – ash chamber door, 3 – gorenje chamber cleaning door, 4 – loading door, 5 – capillary thermometer, 6 – frequency regulator, 7 – regulators of primary and secondary air, 8 – smoke extraction, 9 – expansion tank, 10 – coolant circulation pump, 11 – heat consumer (heat fan), 12 – in–line gas analyzer of combustion products, 13 - personal computer for data collection and processing of in-line gas analyzer.

Download (104KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Ignition delay time ti of the studied samples at the temperature of the heating medium Tg = 700 °C. The values are calculated from high-speed video data.

Download (62KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. High-speed video footage of the ignition and subsequent combustion processes of the studied samples. Gorenje The temperature of the heating medium is Tg = 700°C, the weight of the suspension is 0.1 g.

Download (317KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Graphs of flue gas output during combustion on the fuel suspension at the temperature of the heating medium Td = 700 ° C (CO (a), CO2 (b), NOx (c)).

Download (252KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».