probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2019-21-6-51-60probener-1259Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGМатематическое описание процесса теплообмена частиц горючего сланца и зольным теплоносителем в условиях полукоксования во вращающемся барабанном реакторе УТТThe mathematical description of process of heat exchange particles of oil shale and ash the coolant in the semi-coking conditions in a rotating drum reactor installation with solid heat carrierСеливановА. А.SelivanovA. A.

Селиванов Алексей Александрович – канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленная теплотехника»

г. Саратов

Alexey A. Selivanov

Saratov

sstuoffice@sstu.ruБатраковП. А.BatrakovP. A.

Батраков Пётр Андреевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Теплоэнергетика»

г. Омск

Petr A. Batrakov

Omsk

info@omgtu.ruМракинА. Н.MarkinA. N.

Мракин Антон Николаевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленная теплотехника»

г. Саратов

Anton N. Mrakin

Saratov

sstuoffice@sstu.ruВдовенкоИ. А.VdovenkoI. A.

Вдовенко Иван Анатольевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленная теплотехника»

г. Саратов

Ivan A. Vdovenko

Saratov

sstuoffice@sstu.ruАфанасьеваО. В. AfanasevaO. V.

Афанасьева Ольга Валерьевна – канд. техн. наук, доцент кафедры ЭМС

г. Казань

Olga V. Afanaseva

Kazan

eccolga@mail.ruСаратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.РоссияGagarin Yu.A. Saratov State Technical UniversityRussian FederationОмский государственный технически университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian FederationКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation2019210420202165160Copyright © Селиванов А.А., Батраков П.А., Мракин А.Н., Вдовенко И.А., Афанасьева О.В., 20202020Селиванов А.А., Батраков П.А., Мракин А.Н., Вдовенко И.А., Афанасьева О.В.Selivanov A.A., Batrakov P.A., Markin A.N., Vdovenko I.A., Afanaseva O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1259

В статье рассматриваются вопросы моделирования процесса теплообмена в барабанном реакторе установки полукоксования горючего сланца с твердым теплоносителем между частицами золы и сланца в условиях постоянного выделения парогазовых продуктов. Выявлена доминирующая роль конвективной составляющей процесса и получены кривые прогрева частиц сланца с учетом эндотермического эффекта.

Установлено, что наиболее мелкая фракция топлива прогревается в течение 30-60 секунд и в дальнейшем служит источником теплоты для остальных фракций. В интервале 400-600 секунд завершается прогрев самой крупной фракции. Дальнейшее пребывание сланцезольной смеси в реакторе вызвано отставанием скорости процесса термического разложения от теплообмена, а снижение температуры на 20-250С наличием эндотермического эффекта разложения органического вещества.

The article deals with the modeling of heat transfer process in a drum reactor of a semi-coking unit of oil shale with a solid coolant between ash and shale particles in the conditions of constant separation of vapor-gas products. The dominant role of the convective component of the process is revealed and the curves of heating of shale particles are obtained taking into account the endothermic effect.

It is established that the smallest fraction of fuel warms up within 30-60 seconds and further serves as a source of heat for other fractions. In the interval of 400-600 seconds, the heating of the largest fraction is completed. The further stay of the shale mixture in the reactor is caused by the lagging rate of the thermal decomposition process from heat exchange, and the temperature decrease by 20-250C by the presence of the endothermic effect of the decomposition of organic matter.

горючий сланецполукоксованиетеплообментвердый теплоносительбарабанный реакторoil shalesemi-cokingheat exchangesolid coolantdrum reactorИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №17-08-00295 «А».ReferencesБлохин, А.И.,. Зарецкий М.И, Стельмах Г.П., и др. Энерготехнологическая переработка топлив твердым теплоносителем. М.: Светлый стан, 2005. 336 с.Blokhin, AI, Zaretsky MI, Stelmach GP, et al. Energy technology processing of fuels with solid heat carrier. M.: Svetly Stan, 2005. 336 p.Волков Э.П. Энерготехнологическое использование сланца. М.: Издательский дом МЭИ, 2015. 480 с.Volkov EP. Energy technology use of slate. M : Publishing House MEI, 2015. 480 p.Иорудас, К.А., Стельмах Г.П. Тепло и массообмен в реакторе установок с твердым теплоносителем: Тезисы доклада 2 Всесоюзной научно-технической конференции. "Гидроупругость и долговечность конструкций энергетического оборудования" // Изд. Лит. ССР. Июль 1990. С. 213-214.Iorudas KA, Stelmakh GP. Heat and mass transfer in the reactor of plants with solid coolant: Abstracts of the 2 scientific and technical conf. "Hydroelasticity and durability of power equipment designs". Ed. Lit. SSR. July 1990.pp. 213-214.Хасхачих В.В. Экспериментальное исследование тепло-массообменных процессов переработки горючего сланца в установке с твердым теплоносителем (УТТ) // В сборнике: Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии 18 Бенардосовские чтения: материалы международной научно-технической конференции. 2015. С. 220-223.Khaskhikhikh VV. An experimental study of heat and mass transfer processes for processing oil shale in a plant with a solid coolant (UTT). In the collection: Current State and Prospects for the Development of Electrical and Thermotechnology 18 Benardos Readings: Materials of the International Scientific and Technical Conference. 2015. pp. 220-223.Печенегов, Ю.Я., Мракин А.Н. Влияние стефановского потока на теплообмен в системе "газ-твердая частица" при термохимической конверсии твердого топлива // Инженерно-физический журнал. 2017. Т. 90. № 5. С. 1152-1154.Pechenegov YuYa, Mrakin AN. The effect of the Stefan stream on heat transfer in the gas-solid particle system during thermochemical conversion of solid fuel. Engineering Physics Journal. 2017;90(5): 1152-1154.Al-Ayed, OS. Distillation curves under the influence of temperature and particle size of Ellajjun oil shale // International Green Energy Conference. Canada: N. p., 2005. pp. 1-4.Al-Ayed. Distillation curves under the influence of temperature and particle size of Ellajjun oil shale. International Green Energy Conference. Canada: 2005. pp. 1-4.AdnanAl-Harahsheha, Omar Al-Ayed, Moh’dAl-Harahsheh, Rajab Abu-El-Halawah. Heating rate effect on fractional yield and composition of oil retorted from El-lajjun oil shale // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, V.89. Issue 2. November 2010. pp. 239-243.AdnanAl-Harahsheha, Omar Al-Ayed, Moh’dAl-Harahsheh, Rajab Abu-El-Halawah. Heating rate effect on fractional yield and composition of oil retorted from El-lajjun oil shale. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis2010. V.89. Issue 2. pp.239-243.Симонов В.Ф., Селиванов А.А., Мракин А.Н., и др. Определение кинетических констант выделения газовых продуктов при термодеструкции сернистого горючего сланца // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2015. Т. 4. №1 (81). С. 219-224.Simonov VF, Selivanov AA, Mrakin AN, et al. Determination of the kinetic constants for the evolution of gaseous products during thermal decomposition of sour fuel. Bulletin of the Saratov State Technical University. 2015;4(1):(81):219-224.Selivanov A.A., Batrakov P.A., Mrakin A.N., et al. Mathematical modeling of the carbon burn-out process from the shale semi-coke surface of aerofountain technological furnace in the solid heat-carrier oil shale semi-coking scheme // Procedia Engineering. 2016. 152. pp. 134-139.Selivanov AA, Batrakov PA, Mrakin AN. Mathematical modeling of the carbon burn-out process from the shale semi-coke surface of aerofountain technological furnace in the solid heat-carrier oil shale semi-coking scheme . Procedia Engineering. 2016;152:134-139.A.P.Baskakov, B.Leckner. Radiative heat transfer in circulating fluidized bed furnaces / Powder Technology. 1997. V. 90. Issue 3. pp 213-218Baskakov AP, Leckner B. Radiative heat transfer in circulating fluidized bed furnaces. Powder Technology. 1997;90(3):213-218.A. I. Nafsun, F. Herz, E. Specht, H. et al. Thermal bed mixing in rotary drums for different operational parameters // Chemical Engineering Science. 2017. V.16. pp. 346-353.Nafsun A, Herz F, Specht E, et al. Thermal bed mixing in rotary drums for different operational parameters. Chemical Engineering Science. 2017;160 (16) :346-353.Simonov V.F., Mrakin A.N., Selivanov A.A., et al., Development of an algorithm for calculating the parameters of a drum reactor for low-temperature carbonization of oil shale with ash-based heat-transfer agent // Chemical and Petroleum Engineering. 2017. V. 52. pp. 675-681.Simonov VF, Mrakin AN, Selivanov AA, et al. Development of an algorithm for calculating the parameters of a drum reactor for low-temperature carbonization of oil shale with ash-based heat-transfer agent . Chemical and Petroleum Engineering. 2017;52:675-681.Казаков, Е.И., Мамай В.И., Мишанин В.А., и др. Определение основных технологических параметров термической переработки сланца Перелюб-Благодатовского месторождения на стендовой установке с твердым теплоносителем (УТТ) // Межвузовский научный сборник СПИ – Саратов: СПИ, 1982. С. 101-105.Kazako EI, Mamai VI, mishanin VA, et al. Determination of main technological parameters of thermal processing of oil shale Perelyub-Blagodatovka field for bench set with solid heat carrier (UTT) interuniversity scientific collection of SLEEP – Saratov: SPI, 1982. pp. 101-105.Volkov E., Stelmakh G. The stages of research on creating commercial units for processing oil shale fines. Development of the “Galoter” process in 1944‒1999 // Oil Shale. 1999. V.16. N.2. pp. 161-185.Volkov E, Stelmakh G. The stages of research on creating commercial units for processing oil shale fines. Development of the “Galoter” process in 1944-1999. Oil Shale. 1999;16(2):161-185. 4. А.Симонов В.Ф. О влиянии скорости нагрева горючих сланцев на динамику выделения летучих продуктов и их качественный состав // Вестник СГТУ. 2011. Т. 4. № 1 (59). С. 181-185.Simonov VF, Morev AA. About the influence of the heating rate of oil shale on the dynamics of the evolution of volatile products and their qualitative composition . Bulletin of SSTU. 2011;4(1): (59):181-185.

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