Combustion of composite fuel from coal and sawdust

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Relevance. In the last decade, the problem of the necessity of utilizing large volumes of both non-design coal and coal waste, as well as waste of the wood processing industry at existing thermal power plants has become increasingly urgent. The solution of this problem expanded the research area of dispersed combustible materials combustion issues, making the study of joint combustion of low-metamorphosed power coals, coal waste and wood processing waste, as requirements for rational utilization of industrial waste.

Aim. To study the composite fuel combustion from coal and sawdust based on the experimental technique and methodology for analyzing video files of air suspension ignition in the form of graphical visualization of combustion.

Methods. Based on the methodology for studying the combustion of air suspension and the methodology for analyzing video files of air suspension ignition in the form of graphical visualization of combustion, the combustion of composite fuel from coal and sawdust is studied.

Results and conclusions. The authors have studied the combustion of composite fuel air suspension from long-flame coal of Kuznetsk deposit and wood (pine) sawdust during their separate grinding and joint combustion. They obtained the graphic visualization of intensity of explosive combustion of coal air suspension and sawdust in reaction volume from time of process flow. It was found that the studied fuel composition can have sufficient and even slightly excessive quantity of volatile components, which makes fuel-oxidizer system react during combustion by forming the second combustion peak. It was found that the most effective use in fuel composite is the following ratio of components: coal – 70%, sawdust – 30%. Effective coefficient of excess fuel is defined as α=1.

About the authors

Alexander I. Sechin

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: sechin@tpu.ru

Dr. Sc., Professor

Russian Federation, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050

Yuri F. Patrakov

Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry SB RAS

Author for correspondence.
Email: yupat52@gmail.com

Dr. Sc., Head of the Laboratory

Russian Federation, 10, Leningradsky avenue, Kemerovo, 650065

Irina L. Mezentseva

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: mezenceva@tpu.ru

Lecturer

Russian Federation, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050

Andrey A. Sechin

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: seanal@tpu.ru

Cand. Sc., Associate Professor

Russian Federation, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050

References

  1. Matveeva A.G., Patrakov Yu.F., Sechin A.I., Plyusnin P.E., Kuznetsov A.V. Co-milling as a synergy factor for co-firing. A case study of wood/coal blends. Carbon Resources Conversion, 2023, vol. 6, no. 1, pp. 51–57. doi: 10.1016/j.crcon.2022.11.001
  2. Yang Pu, Haofan Wang, Xianhua Wang, Mooktzeng Lim, Bin Yao, Haiping Yang, Chun Lou. Experimental study of the influence of synergistic effects on the co-firing characteristics of biomass and coal. Journal of the Energy Institute, 2024, vol. 115, pp. 101687. doi: 10.1016/j.joei.2024.101687
  3. Gaurav N., Sivasankari S., Kiran G.S., Ninawe A., Selvin J. Utilization of bioresources for sustainable biofuels: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017, vol. 73, pp. 205–214. doi: 10.1016/j.rser.2017.01.070
  4. Ayhan Demirbas. Biofuels sources, biofuel policy, biofuel economy and global biofuel projections. Energy Conversion and Management, 2008, vol. 49, pp. 2106–2116. doi: 10.1016/j.enconman.2008.02.020
  5. Wenyu Mo, Kuan Du, Yi Sun, Minruo Guo, Chao Zhou, Mo You, Jun Xu, Long Jiang, Yi Wang, Sheng Su, Song Hu, Jun Xiang. Technical-economic-environmental analysis of biomass direct and indirect co-firing in pulverized coal boiler in China. Journal of Cleaner Production, 2023, vol. 426, pp. 139119. doi: 10.1016/j.jclepro.2023.139119
  6. Jun Chen, Xin Wang, Weidong Fan, Tingjiang Liu, Yong Wang, Wei Geng. Experimental study of NO emission in coal-methanol co-combustion under air-staged condition. Journal of the Energy Institute, 2024, vol. 117, pp. 101835. doi: 10.1016/j.joei.2024.101835
  7. Riaza J., Gibbins J., Chalmers H. Ignition and combustion of single particles of coal and biomass. Fuel, 2017, vol. 202, pp. 650–655. doi: 10.1016/j.fuel.2017.04.011
  8. Qinwen Liu, Wenqi Zhong, Aibing Yu, Chi-Hwa Wang Co-firing of coal and biomass under pressurized oxy-fuel combustion mode in a 10 kWth fluidized bed: Nitrogen and sulfur pollutants. Chemical Engineering Journal, 2022, vol. 450, pp. 138401. doi: 10.1016/j.cej.2022.138401
  9. Lomovsky O., Bychkov A., Lomovsky I., Logvinenko V., Burdukov A. Mechanochemical production of lignin-containing powder fuels from biotechnology industry waste: a review. Thermal Science, 2015, vol. 19, no. 1, pp. 219–229. doi: 10.2298/TSCI130820167L
  10. Sechin A.I., Patrakov Yu.F., Sechin A.A. Methodology for experimental determination of flame propagation limits for dust-air mixtures. Mining Journal, 2017, vol. 12, no. 12, pp. 87–90. (In Russ.)
  11. Patrakov Y.F., Sechin A.I., Sechin A.A. Experimental range test of flame spread in dust-air mixtures. Journal of Mining Science, 2019, vol. 55, pp. 494–498. doi: 10.1134/S106273911903582X
  12. SS 12.1.044-89. Fire and explosion hazard of substances and materials. Nomenclature of indicators and methods for their determination. Moscow, Publ. House of Standards, 1990. 144 p. (In Russ.)
  13. Sechin A.I., Zadorozhnaya T.A. Study of the conditions of low-temperature oxidation in a layer of forest combustible materials. Modern problems of mechanical engineering. Collection of proceedings of the XV International Scientific and Technical Conference. 2022, pp. 231–232. (In Russ.) Available at: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/74424 (accessed 15 January 2025).
  14. Zeldovich Ya.B., Barenblatt G.I., Librovich V.B., Makhviladze G.M. Mathematical theory of combustion and explosion. Moscow, Nauka Publ., 1980. 478 p. (In Russ.)
  15. Kumagai Seiichiro. Combustion. Moscow, Khimiya Publ., 1979. 255 p. (In Russ.)
  16. Heidon A.G., Wolfhard H.G. Flame, its structure, radiation and temperature. Moscow, Metallurgiya Publ., 1959. 333 p. (In Russ.)
  17. Sandrowitz A.K., Cooke J.M., Glumac N.G. Flame Emission spectroscopy for equivalence ratio monitoring. Applied Spectroscopy, 1998, vol. 52, no. 5, pp. 658–662. doi: 10.1366/0003702981944319
  18. Boyko E.A., Strashnikov A.V. Justification of practical recommendations for organizing optimal modes of preliminary heat treatment and combustion of coal in a powdered state. News of the Russian Academy of Sciences. Energy, 2022, no. 1, pp. 35–50. (In Russ.) Available at: https://journals.rcsi.science/0002-3310/article/view/136941 (accessed 15 January 2025).
  19. Kopan A.V., Kleinerman V.A. Testing technical solutions for furnace and burner devices as part of a low-emission combustion system for Kuznetsk coal. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 2021, vol. 332, no. 4, pp. 140–147. (In Russ.) doi: 10.18799/24131830/2021/4/3157
  20. SP 89.13330.2016. Code of Practice. Boiler Installations. (In Russ.) Available at: https://docs.cntd.ru/document/456054199 (accessed 15 January 2025).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

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».