Цель - исследовать стадию пиролиза (полукоксования) угольной засыпки для получения брикетов, которые далее могут использоваться в виде твердого топлива или в качестве сырья для производства углеродистых материалов. Объектом исследований явился черемховский уголь (влажность - 10 %, выход летучих - 38,7 %, зольность - 30,2 %). Процесс пиролиза засыпок слабоспекающегося угля проводили в лабораторной муфельной печи при нагреве до температуры 300-400°С, после чего производилось прессование под давлением » 20 МПа. В работе использовалось численное моделирование кинетики термического разложения и теплопереноса. Показано, что полученные при 300-350°С брикеты имеют прочность » 95 %, в то время как при температурах выше 350°С брикеты рассыпаются на стадии прессования. Установлено, что прочность угольных брикетов в основном определяется тепловым состоянием засыпки, а именно: однородностью ее прогрева и степенью термического разложения по высоте слоя частиц. Для оценки однородности прогрева и разложения предложена упрощенная математическая модель, описывающая распространение теплоты и протекание двухстадийной эндотермической брутто-реакции (размягчение угля и превращение его в полукокс) в одномерном приближении. Сформулирован числовой критерий (коэффициент осцилляции), учитывающий неоднородность профиля конверсии по слою: при больших его значениях ожидаемая прочность брикета будет низкой. Проведенное качественное сравнение экспериментальных данных с оценками по разным критериям (однородность состояния массы засыпки, энергетические затраты) показало, что математическая модель достаточно хорошо описывает процесс термоподготовки угля. Таким образом, проведенные расчеты показывают, что значения температур, соответствующих наилучшей прочности брикетов на основе черемховского угля, ограничиваются областью температур в диапазоне 300-320°С при времени нагрева » 1 ч. Тепловые затраты на производство брикетов при этом составляют 2-3 МДж/кг угля.
Библиографическая ссылка
Галеев В.Г., Донской И.Г., Козлов А.Н., Пензик М.В., ИСА Ю.М. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ ТЕРМОПОДГОТОВКИ ЧЕРЕМХОВСКОГО УГЛЯ НА СВОЙСТВА ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ // iPolytech Journal. Т.30. №3. 2026. C.481-490. DOI: 10.21285/1814-3520-2026-3-481-490
