Математическое описание процесса теплообмена частиц горючего сланца и зольным теплоносителем в условиях полукоксования во вращающемся барабанном реакторе УТТ
https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-6-51-60
Аннотация
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.
Ключевые слова
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №17-08-00295 «А».
Об авторах
А. А. Селиванов
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Россия
Россия
Селиванов Алексей Александрович – канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленная теплотехника»
г. Саратов
П. А. Батраков
Омский государственный технически университет
Россия
Россия
Батраков Пётр Андреевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Теплоэнергетика»
г. Омск
А. Н. Мракин
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Россия
Россия
Мракин Антон Николаевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленная теплотехника»
г. Саратов
И. А. Вдовенко
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Россия
Россия
Вдовенко Иван Анатольевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленная теплотехника»
г. Саратов
О. В. Афанасьева
Казанский государственный энергетический университет
Россия
Россия
Афанасьева Ольга Валерьевна – канд. техн. наук, доцент кафедры ЭМС
г. Казань
Список литературы
1. Блохин, А.И.,. Зарецкий М.И, Стельмах Г.П., и др. Энерготехнологическая переработка топлив твердым теплоносителем. М.: Светлый стан, 2005. 336 с.
2. Волков Э.П. Энерготехнологическое использование сланца. М.: Издательский дом МЭИ, 2015. 480 с.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. A.P.Baskakov, B.Leckner. Radiative heat transfer in circulating fluidized bed furnaces / Powder Technology. 1997. V. 90. Issue 3. pp 213-218
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
Рецензия
Для цитирования:
Селиванов А.А., Батраков П.А., Мракин А.Н., Вдовенко И.А., Афанасьева О.В. Математическое описание процесса теплообмена частиц горючего сланца и зольным теплоносителем в условиях полукоксования во вращающемся барабанном реакторе УТТ. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019;21(6):51-60. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-6-51-60
For citation:
Selivanov A.A., Batrakov P.A., Markin A.N., Vdovenko I.A., Afanaseva O.V. The 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 carrier. Power engineering: research, equipment, technology. 2019;21(6):51-60. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-6-51-60
Просмотров:
495
Послать статью по эл. почте 