Реферат 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Водоугольное топливо 5
1.1 Состав водоугольного топлива 5
1.2 Свойства водоугольного топлива 6
1.2.1 Методы влияния на уголь 6
1.2.2 Метод влияния на воду 9
2. Гидродинамический способ получения водоугольного топлива 11
2.1. Явление кавитации 11
2.2 Математическая модель движения жидкости 12
2.3. Применение кавитационных эффектов 12
2.4 Оборудование для кавитационной обработки 14
3. Экспериментальное исследование влияния кавитационной обработки на
свойства ВУТ 17
3.1. Приборы и методы исследования свойств ВУТ и воды 18
3.2. Характеристики угля и воды 22
3.3. Исследование влияние кавитации на свойства воды 26
3.4. Исследование релаксационных характеристик воды после
кавитационной обработки 31
3.5. Исследование влияния кавитационной обработки на свойства ВУТ 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 40
Значительная часть России использует уголь в качестве основного энергетического ресурса, преимущественно азиатская часть России богата на месторождения угля. Красноярский край, на территории которого находится угольное месторождение Канско-Ачинского бассейна, является российским лидером по балансовым запасам кондиционного угля (более 4 трлн. тонн), включая каменный, бурый уголь и антрацит. Несмотря на кризисные годы пандемии COVID-19, наблюдается положительная динамика роста добычи и использования угля. Ресурсосберегающее потребление угля является задачей рационального природопользования. Например, традиционная технология обогащения угля после добычи оставляет значительные объемы мелкой влажной фракции, которую перед сжиганием необходимо дополнительно просушивать. Чаще всего эти затопленные остатки характеризуются высокой зольностью, неудовлетворительными теплотворными характеристиками и высоким уровнем загрязнений.
Согласно мировым тенденциям, развитие угольной энергетики должны идти по пути модернизации и внедрения новых экологически чистых технологий использования угля для уменьшения негативного воздействия отраслей топливно-энергетического комплекса на окружающую среду. К таким технологиям относится использование водоугольного топлива (ВУТ). Это альтернативный вид топлива, представляющий собой суспензию, в которой дисперсной фазой является уголь, включая мелкодисперсный низкосортный с массовой долей от 35 до 70 %, а дисперсионной средой - вода разного качества, включая техническую и сточную.
К настоящему времени лабораторные исследования процессов сжигания ВУТ достаточно описаны в литературе. Однако широкого внедрения и применения это топливо в России пока не получило. Это обусловлено низкими показателями стабильности основных эксплуатационных параметров топлива. В связи с этим, актуальной становится задача создания технологий и методов
приготовления ВУТ, в результате применения которых будет получено топливо со стабильными реологическими и теплофизическими характеристиками. Распространение получили ресурсосберегающие технологии, когда необходимая дисперсность частиц угля достигается при обработке смеси «вода- уголь» в различных видах кавитационных устройствах. Такие устройства обеспечивают локальные повышения давления и температуры, тем самым влияя на дисперсный состав и химико-физические свойства обрабатываемых сред. В результате угольная часть топлива измельчается до заданной степени дисперсности, а изменение свойств жидкой части обеспечивает улучшенные седиментационные и реологические свойства всей суспензии в целом. Вопросы влияния метода и способа приготовления ВУТ на его конечные эксплуатационные характеристики изучены недостаточно.
Целью данной работы является изучение влияния кавитационной обработки на свойства ВУТ.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- экспериментальное исследование характера изменения физико - химических свойств воды после кавитационного воздействия различной длительности;
- экспериментальное исследование релаксационных кривых свойств воды после кавитационного воздействия различной длительности в течение продолжительного периода времени;
- исследование взаимосвязи свойств водоугольного топлива, приготовленного с помощью гидродинамической кавитации, и свойств дисперсионной среды.
Объект исследования - водоугольное топливо и его компоненты.
Проведено экспериментальное изучение реакции воды на гидродинамическое кавитационное воздействие при числе кавитации х = 0,05 и числе оборотов ротора n = 10000 об/мин в зависимости от времени воздействия. Выявлены изменения физико-химических свойств воды (водородный показатель (pH), температура, поверхностное натяжение), установлена рациональная продолжительность кавитационной обработки воды для использования ее в качестве дисперсионной среды водоугольного топлива, она составляет 60 секунд. Наблюдается увеличение Т и pH, уменьшение коэффициента поверхностного натяжения воды в зависимости от продолжительности кавитационной обработки. Выявлен временной диапазон с наиболее интенсивным изменением pH - 30 60 с. В интервале 60-150 секунд водородный показатель меняется минимально. Коэффициент поверхностного натяжения в интервале продолжительности кавитационной обработки 60-150 секунд изменяется незначительно. Показано, что за время релаксации активированная вода после обработки при используемых режимах гидродинамической кавитационной обработки по всем измеряемым параметрам (pH, поверхностное натяжение) не возвращается в исходное состояние. Значения pH и поверхностного натяжения для дистиллированной воды, которая стояла 4 и более суток, подвержены меньшим колебаниям, чем значения этих параметров для свежей воды.
Водоугольное топливо, в качестве дисперсионной среды которого использована активированная кавитацией отстоянная в течение 4 и более суток дистиллированная вода, приготовленное в гидродинамическом миксере, обладает стабильными высокими показателями pH в течении 4 суток. Результаты экспериментальных исследований могут быть полезны для более глубокого изучения свойств и возможностей использования водоугольного топлива, а также для математического описания влияния кавитационных эффектов на гетерогенные и гомогенные среды.
