ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ СПАЛЮВАННЯ БІО-ВУГІЛЬНИХ ВОДНИХ ПАЛИВ

Тихонов, Олександр Васильович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7181

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Беспалько, Сергій Анатолійович	-
dc.contributor.author	Тихонов, Олександр Васильович	-
dc.date.accessioned	2026-03-05T07:19:00Z	-
dc.date.available	2026-03-05T07:19:00Z	-
dc.date.issued	2026-01-30	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7181	-
dc.description.abstract	Мета роботи: Обґрунтування можливості економії енергоресурсів та захисту навколишнього природного середовища при експлуатації теплоелектроцентралей та котелень в результаті застосування суспензій на основі води та вугілля різного ступеня метаморфізму при додаванні до складу палива лісового горючого матеріалу (ЛГМ) або деревного вугілля. Для досягнення мети були поставлені і вирішені наступні завдання: 1. Розробка експериментальної методики та створення стенду для вивчення процесів займання біо-вугілля-водних палив. 2. Аналіз сировинної бази (вид вугілля, вид лісового горючого матеріалу), яка може бути використана для розробки технологій Біо-ВВП (водно-вугільних палив) та зниження негативного впливу промислових теплоенергетичних підприємств на навколишнє середовище. 3. Підбір перспективних компонентів та розробка технології приготування Біо-ВВП. 4. Експериментальне визначення залежностей часу затримки займання біовугільно-водного палива від основних параметрів (температури окислювального середовища, початкового характеристичного розміру крапель і концентрації компонентів палива). 5. Аналіз впливу виду біомаси та ступеня метаморфізму вугілля на основні характеристики займання суспензійних палив.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	Спалювання	uk_UA
dc.subject	біопаливо	uk_UA
dc.title	ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ СПАЛЮВАННЯ БІО-ВУГІЛЬНИХ ВОДНИХ ПАЛИВ	uk_UA
dc.type	Master Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	144 Теплоенергетика (Теплоенергетика)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
тіхонов робота.pdf Restricted Access		2.2 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show simple item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра енерготехнологій

„ЗАТВЕРДЖУЮ”
Завідувач кафедри Енерготехнологій
_______________ Геннадій КАЛЕЙНІКОВ
“___” ___ 2025 р.

МАГІСТЕРСЬКА КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА
на тему:
« ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ СПАЛЮВАННЯ БІО-
ВУГІЛЬНИХ ВОДНИХ ПАЛИВ»

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
код роботи МКР 25.144.53 ПЗ
Спеціальність 144 - Теплоенергетика

Виконавець роботи:
_________________________ Тихонов Олександр Васильович ______________________
(підпис, дата)
Науковий керівник:
_________________Беспалько С.А., к.т.н., доц.__________________________
(підпис, дата)
Рецензент:
____________________________________________________________________
(підпис, дата)

Черкаси, 2025 р.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра енерготехнологій

„ЗАТВЕРДЖУЮ”
Завідувач кафедри Енерготехнологій
________________ Геннадій КАЛЕЙНІКОВ
“____” _____ 2025 р.

ЗАВДАННЯ
до магістерської кваліфікаційної роботи____ Тихонов Олександр Васильович _______________
(прізвище, ім’я та по-батькові студента)
1. Тема «Дослідження процесу спалювання біо-вугільних водних палив»

затверджена наказом ректора університету від “15”вересня 2025 р., № 261/03-03

2. Термін здачі студентом завершеної роботи __12.12.2025____________________________
3. Вихідні дані: Процесс спалювання палив
4. Перелік питань, які повинні бути розроблені в роботі: 1. Розробка експериментальної методики
та створення стенду для вивчення процесів займання біо-вугілля-водних палив; 2. Аналіз
сировинної бази (вид вугілля, вид лісового горючого матеріалу), яка може бути використана для
розробки технологій Біо-ВВП та зниження негативного впливу промислових теплоенергетичних
підприємств на навколишнє середовище; 3. Підбір перспективних компонентів та розробка
технології приготування Біо-ВВП.
5. Перелік графічного матеріалу: тема роботи, схеми багатофункціональних пальникових
пристроїв, склад досліджуваних паливних сумішей, експериментальний стенд, нагрівання і
подальше займання крапель, залежності часу затримки займання крапель, процес термічної
обробки і подальшого займання крапель, зміна зовнішнього вигляду частинки біовугільно-
водного палива, зовнішній вигляд вугільно-водяного палива, висновки
6. Консультанти з роботи з зазначенням розділів роботи, які їх стосуються
Підпис, дата
Розділ Консультант завдання видав завдання прийняв
Розділи 1-3 Беспалько С.А..
ОП та безпека в НС Цікановський В.Л.

7. Дата видачі завдання “_____”______. 2025 р.

Керівник _____________________
Завдання прийняв до виконання _________________

РЕФЕРАТ

Кваліфікаційна робота магістра Тихонова Олександра Васильовича на тему
«Дослідження процесу спалювання біо-вугільних водних палив» містить 100
сторінок текстового документа, 79 використаних джерел, 35 рисунків.
Керівник – Беспалько С.А. к.т.н., доц.
Мета роботи: Обґрунтування можливості економії енергоресурсів та
захисту навколишнього природного середовища при експлуатації
теплоелектроцентралей та котелень в результаті застосування суспензій на основі
води та вугілля різного ступеня метаморфізму при додаванні до складу палива
лісового горючого матеріалу (ЛГМ) або деревного вугілля.
Для досягнення мети були поставлені і вирішені наступні завдання:
1. Розробка експериментальної методики та створення стенду для
вивчення процесів займання біо-вугілля-водних палив.
2. Аналіз сировинної бази (вид вугілля, вид лісового горючого матеріалу),
яка може бути використана для розробки технологій Біо-ВВП (водно-вугільних
палив) та зниження негативного впливу промислових теплоенергетичних
підприємств на навколишнє середовище.
3. Підбір перспективних компонентів та розробка технології
приготування Біо-ВВП.
4. Експериментальне визначення залежностей часу затримки займання
біовугільно-водного палива від основних параметрів (температури окислювального
середовища, початкового характеристичного розміру крапель і концентрації
компонентів палива).
5. Аналіз впливу виду біомаси та ступеня метаморфізму вугілля на
основні характеристики займання суспензійних палив.

ЗМІСТ
ВСТУП .............................................................................................................................. 5
РОЗДІЛ 1. СУЧАСНИЙ СТАН ТЕОРІЇ ТА ПРАКТИКИ ВИКОРИСТАННЯ
ВУГІЛЬНО-ВОДНОГО ПАЛИВА В ПРОМИСЛОВОСТІ ........................................ 14
1.1. Досвід практичного застосування вугільно-водного палива в
теплоенергетиці ......................................................................................................... 15
1.2. Експериментальні дослідження процесів горіння .......................................... 23
Вугільно-водні палива .............................................................................................. 23
1.3. Теоретичні дослідження процесів горіння вугільно-водного палива ........... 28
РОЗДІЛ 2. МЕТОДИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ ТА
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ ................................................................... 35
2.1. Обробка палива .................................................................................................. 36
2.2. Основні компоненти біовугільно-водного палива .......................................... 36
2.3. Методика проведення експериментів .............................................................. 41
РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ПРОЦЕСІВ
ЗАЙМАННЯ БІОВУГІЛЬНО-ВОДНОГО ПАЛИВА ................................................. 45
3.1. Вплив ступеня метаморфізму на процес займання біо-вугільно-водні
палива ......................................................................................................................... 46
3.2. Оцінка ефективності використання лісового палива ..................................... 53
3.3. Вплив температури окислювача та початкового розміру краплі на умови
займання та характеристики біовугільно-водного палива .................................... 60
3.4. Займання біовугільно-водного палива шляхом варіювання концентрації
деревної складової .................................................................................................... 63
3.5. Спільне займання вугільно-водної суспензії та деревної біомаси ................ 68
РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ
ВИСНОВКИ ................................................................................................................... 86
ЛІТЕРАТУРА…………………………………………………………………………88

МКР 25.144.53 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Тихонов Літ. Арк. Акрушів
Зміст
Перевір. Беспалько
Реценз. магістерської роботи
Н. Контр. ЧДТУ, МТЕ-45
Затверд. Калейніков

ВСТУП
Щорічний приріст населення планети призводить до активного розвитку
технологій забезпечення необхідного рівня життя людей в умовах споживання
теплової енергії. [1-3]. Протягом останніх десятиліть спостерігається зростання
виробництва енергії (табл. 1) на теплоелектроцентралях (ТЕЦ) і котельнях [4, 5],
паливом яких є вугілля [5]. Але вугілля є «найбруднішим» енергоносієм, на думку
екологів, і процес його спалювання інтенсивно забруднює навколишнє середовище.

Таблиця 1. - Споживання енергії в ряді країн в період з 2008 по 2018 рік [4]
Країна Рік
Мільйон. 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
тонн
нафтового
еквіваленту
США 2258,6 2148,7 2223,3 2204,1 2148,5 2208,0 2221.1 2232,9 2212,7 2222,5 2300,6
Канада 321,5 304,9 312,0 327,2 324,7 337,0 341,8 339,0 338,2 343,7 344,4
Німеччина 335,5 315,1 327,9 316,1 320,5 329,8 316,4 322,5 328,1 333,9 323,9
Польща 97,4 93,9 100,0 100,5 97,5 97,8 94,2 95,2 99,4 103,4 105,2
Туреччина 100,8 102,2 107,6 115,1 122,3 121,5 125,4 137,2 144,6 152,7 153,5
Індія 450,4 476,3 512,0 538,0 570,7 600,3 623,6 666,8 686,9 722,3 753,7
Китай 2150,3 2231,2 2329,5 2491,3 2690,1 2799,1 2907,0 2973,5 3009,8 3047,2 3132,2
Бразилія 239,9 238,6 263,1 275,8 281,3 292,4 299,4 295,9 289,4 293,9 297,6

Щоб не допустити погіршення екологічної обстановки на планеті, в
енергосистему все частіше впроваджуються альтернативні джерела енергії
(фотоелектричні панелі [6], вітрогенератори [7]) (рисунок 1). Але їх можливості
істотно обмежені. Наприклад, за прогнозами розвитку світової енергетики на
найближчі десятиліття [8], такі основні альтернативні джерела енергії через 30-40
років зможуть замінити не більше 30% електроенергії, що виробляється на
теплових електростанціях (ТЕС) [9]. Їх внесок у виробництво теплової енергії
значно менший по ряду об'єктивних причин [9]. Крім того, сонячні батареї та
вітрогенератори є дорогими джерелами енергії. При виробництві та утилізації

фотоелектричних панелей в навколишнє середовище виділяється багато токсичних
речовин [10-12]. Вироблення енергії на вітрогенераторах відбувається нестабільно
і істотно залежить від погодних умов і пори року [13]. Крім того, витрати на
виробництво, монтаж і демонтаж вітрогенераторів дуже високі [14].
На рисунку 1 представлений внесок різних джерел енергії в загальний
глобальний баланс виробництва електроенергії станом на 2018 рік [4]. Найбільша
частка виробництва електроенергії припадає на вугілля (38%). Значним є внесок
заводів, що працюють на природному газі (24%) та гідроенергетиці (16%). При
цьому сумарна потужність двох останніх джерел енергії дещо перевищує обсяги
виробленої електроенергії на вугільних теплових електростанціях. Аналогічної
інформації щодо виробництва теплової електроенергії у доступних джерелах
інформації немає. Але цілком очевидно, що на опалювальних станціях і при
експлуатації котелень (як тих, що експлуатуються вже багато десятиліть, так і тих,
що введені в експлуатацію недавно) вугілля використовується в якості основного
палива в значно більших відносних обсягах.
З аналізу основних прогнозів майбутнього енергетики можна зробити
висновок, що в найближчі 40-50 років відмовитися від традиційних джерел енергії,
таких як вугілля, не представляється можливим [15-17]. У той же час вугілля є
відносно поширеним викопним паливом [18-20]. Розроблено безліч серійних
проектів теплоелектроцентралей і котелень різної потужності, будівництво яких
можливо у відносно короткі терміни.
У зв'язку з тим, що до 2040 року, за прогнозами експертів [21-23], очікується
серйозний дефіцит основних енергоносіїв, у тому числі нафти і газу, в
середньостроковій перспективі частка вугільного палива на теплогенеруючих
станціях буде тільки збільшуватися, а газу - зменшуватися [24, 25]. Така тенденція,
зовсім не очевидна на перший погляд, підтверджується унікальними даними щодо
енергетичної стратегії Німеччини [26]. У 2015 році в цій країні, яка по праву
вважається «локомотивом» Європейського Союзу, було спроектовано двадцять
вугільних електростанцій для заміни атомних електростанцій і газових теплових

електростанцій. Таким чином, можна обґрунтовано зробити висновок, що вугілля
не тільки буде затребуване в енергетичному секторі найближчим часом, а й,
швидше за все, зміцнить його позиції на енергетичному ринку. Все вищесказане ще
більш важливо для промислової теплоенергетики. Швидше за все, через 10-15
років світова спільнота не зможе експлуатувати газові котельні через високу
вартість палива, і доведеться переходити на вугілля в якості основного палива для
водогрійних і парових котлів відносно невеликої потужності.
Слід зазначити, що, незважаючи на ряд переваг (наприклад, технологічність і
відносно низьку в більшості випадків вартість поставляється теплової енергії),
експлуатація вугільних теплових електростанцій і котелень обмежена жорсткими
екологічними вимогами, особливо в країнах ЄЕС [27-29]. При окисленні вугільного
вуглецю кисень також вступає в реакцію з сіркою і азотом, які входять до складу
органічної частини вугілля. сірка (SOx) і азот (NOx). Останні є причиною кислотних
дощів [30-32], які негативно впливають на рослини, грунт і отруюють водойми [33].
Димові гази завдають шкоди не тільки екосистемі, а й живим організмам.
Потрапляючи в кровотік, SOx і NOx реагують на клітинному рівні, що призводить
до порушення серцевої функції [34]. Крім того, високі концентрації діоксиду азоту
(> 1500 мг/м3) у повітрі спричиняють зниження функції легень у людини, а також
призводять до генетичних мутацій [37].
Ще одним важливим фактором, що впливає на навколишнє середовище, є
вугільний пил [38]. Дрібнодисперсні частинки, що містяться в навколишньому
середовищі, при тривалому впливі на організм людини призводять до різних
захворювань (бронхіт, астма, дерматит і т.д.). [39-41]. До хвороб схильні не тільки
люди, що працюють у вугільній промисловості, але і місцеве населення, що
проживає поблизу.
Щоб не допустити глобальної екологічної катастрофи, спалювання вугілля
традиційним способом в майбутньому недоцільно, оскільки експлуатація
вугільних теплоелектроцентралей і котелень призводить до викидів в атмосферу
Землі великих обсягів забруднюючих речовин і антропогенних газів [42-44].

Останні є однією з причин негативної зміни клімату на Землі [45-47]. Тому в
останні роки активно ведуться розробки по створенню нових, більш екологічно
чистих способів спалювання вугілля в топках парових і водогрійних котлів [48-50].
На сьогоднішній день розроблені різні методи, що дозволяють значно
скоротити викиди NO x і SOx від теплогенеруючих установок, які спалюють
вугілля. Перший заснований на попередній підготовці палива [51-53] (видалення
мінеральної частини вугілля на збагачувальних фабриках). Цей метод дозволяє
значно знизити частку сірки (до 30% [54]) у вугіллі, що надходить в топки котлів.
Як відомо [55-57], основною причиною утворення оксидів є високі
температури в зоні факельного горіння, які можуть досягати 1273 К [58].
Відповідно, можна сказати, що організація низькотемпературного спалювання
палива дозволяє значно скоротити викиди NO х [59, 60]. Наприклад, в
експериментах [61], щоб зменшити емісію оксидів азоту, для зниження
температури полум'я полум'я в піч подавався перегрітий пар. Як відомо [57], він
негативно впливає на повноту згоряння палива.
Ще одним способом зниження виходу антропогенних газів, що утворюються
при спалюванні вугілля, є введення в експлуатацію котлів нового типу [62-65]. До
них відносяться котельні агрегати, що працюють за технологією циркуляційного
киплячого шару (ЦФБ). Температура в зоні горіння таких котлів не перевищує 1100
К. Тому викиди оксидів азоту з котлів CFB знаходяться в межах 200-300 мг/Нм 3.
У той же час введення в простір печі вапняку (конструкція печі дозволяє частинкам
вапняку циркулювати тривалий час) пов'язує більше 90% оксидів сірки [66].
Значного зниження викидів SO x і NOx при спалюванні вугілля можна
досягти також за рахунок використання спеціалізованих систем очищення димових
газів. ККД останніх може досягати 97-99% [67]. Розроблено кілька методів, що
відрізняються один від одного принципом дії: каталітичний (заснований на реакції
відновлення каталізуючих речовин [68]), адсорбційний (селективне вилучення
певних компонентів з газового середовища [67]) і абсорбційний (працює на основі
принцип виборчої розчинності речовин в рідині (фізичне поглинання) [78-82] або

екстракція домішок шляхом хімічних реакцій на абсорбері (хемосорбція)) [67].
Однак, незважаючи на досить високий ступінь очищення, ці методи коштують
дорого [54]. Це суттєво впливає на вартість одиниць теплової та електричної
енергії, що постачаються споживачу.
Найбільш перспективним з точки зору екологічної та економічної
ефективності є використання нових видів палив (композитних) в теплоенергетиці
[63]. В останні десятиліття активно ведуться роботи по розширенню сировинної
бази теплоенергетики [55]. Паливо для спалювання в топках парових і водогрійних
котлів повинно відповідати наступним критеріям: енергоефективність,
екологічність, економічність. Аналіз численних експериментальних досліджень
(наприклад, [88-94]), присвячених спалюванню палив в суміші вугілля і біомаси,
показав їх перспективність (ККД котельних установок зростає на 15% [65-67]). У
багатьох розвинених країнах (наприклад, в Данії, Великобританії, США, Канаді,
Фінляндії та ін.) Вже впроваджені схеми спалювання пилопаливних композитів на
основі вугілля. Основною перевагою сумішей вугілля та біомаси є їх значно вищі
екологічні характеристики порівняно з вугіллям (значно знижуються викиди
оксидів азоту та сірки) [58], а також нижча вартість палива (ціна біомаси значно
нижча за вартість будь-якого вугілля) [10].
Одним з найбільш перспективних композиційних видів палива є суміш
вугілля і води [53]. Вугільно-водні суспензії (США) являють собою високов'язку
систему, що складається з тонко подрібненого вугілля, змішаного з водою і
стабілізуючими добавками. Особливий інтерес до цього виду палива викликають
величезні обсяги вуглезбагачення і відходів вуглевидобутку з часткою частинок до
250 мкм [57]. Залучення цих відходів до паливного балансу теплової та
електрогенерації дозволить значно скоротити площу, відведену під зберігання
вугільних відходів. Крім того, вугільно-водяне паливо може транспортуватися на
великі відстані трубопровідним транспортом [58]. Останнє дозволить значно
скоротити витрати на транспортування палива, які в окремих випадках можуть
досягати 50% від вартості вугілля [54]. Зберігання гідрофторвуглеців в закритих

заглиблених ємностях дозволяє значно скоротити виробничі площі
теплоелектроцентралей і котелень.
Основна перевага вугільно-водних суспензій перед вугільним паливом,
судячи з результатів численних досліджень (наприклад, [57]), полягає в тому, що
при спалюванні вугільно-водних суспензій значно знижуються викиди
антропогенних газів (на 20-60%).
Але, незважаючи на ряд таких важливих переваг, вугільно-водні технології
поки не набули широкого поширення в енергетиці. Перш за все, це пов'язано з тим,
що вміст води в складі палива має бути на рівні 50 - 60% від маси [21]. З цієї
причини час термічної підготовки палива (інертний нагрів краплі ВУТ,
випаровування вологи, нагрівання і займання частинки (після видалення вологи з
приповерхневого шару)) може досягати декількох десятків секунд (до 30 с) [22].
Одним з можливих шляхів скорочення індукційного періоду (часу затримки
займання) вугільно-водного палива є додавання в його структуру присадки
(наприклад, біомаси), що прискорює процес займання [23]. Паливо з рослинними
присадками можна віднести до нового класу вугільно-водних суспензій – біо-
вугільно-водні палива (Біо-UUT).
Ліси займають близько третини площі суші (близько 4 млрд га) [24]. Майже
половина лісових ресурсів зосереджена на територіях Китаю, Бразилії, Сполучених
Штатів Америки та Канади [26-29]. Загальні запаси цих країн становлять 155 млрд
кубометрів листяних і 127 млрд кубометрів деревини хвойних порід [26].
Запаси деревини становлять 82,8 млрд куб. м, щорічне споживання яких
становить приблизно 704 млн куб. Основна маса деревини використовується для
потреб целюлози і паперу
промисловості, для виробництва пиломатеріалів та інших галузей, пов'язаних з
обробкою деревини. В лісообробній галузі працює понад 500 тисяч осіб, і, згідно
зі стратегією розвитку лісової промисловості до 2030 року, чисельність персоналу
планується збільшити більш ніж на 50% (до 820 тис. Чол.) [26], що свідчить про
перспективність цієї галузі.

Зі збільшенням обсягу споживаної деревини зростає і обсяг відходів [30] від
її переробки: тирси, тріски, гілок, листя, кори, пнів та інших. Ці відходи практично
не переробляються, а зберігаються на звалищах. Зберігання, таким чином,
підвищує ризик виникнення пожежі [31-33]. Крім того, гниття біомаси відбувається
на відкритому повітрі, виділяючи в навколишнє середовище метан, який є
парниковим газом.
Розвиток біоенергетики може слугувати вирішенням проблеми утилізації
відходів лісопереробних комплексів [35]. Це відповідає сучасному вектору
розвитку енергетичної галузі. Інтерес до біомаси викликаний, перш за все,
стрімким погіршенням екології та виснаженням викопних ресурсів на тлі
нестабільної економічної ситуації. Це призводить до непередбачуваної динаміки
цін на основні вуглеводневі енергоносії [36]. Варто також зазначити, що лісові
ресурси є поновлюваним джерелом енергії, відновлення якої може відбутися у
відносно короткі терміни [38] при правильній організації природокористування.
Тому рослинне паливо все частіше впроваджуються в енергетичний сектор.
Лісові відходи можуть використовуватися як самостійна енергетична
сировина або в складі змішаних видів палива (вугілля + біомаса). Використання
останніх цілком виправдано [39]. У ряді країн, таких як Китай, Японія, Фінляндія,
Швеція, Канада, Сполучені Штати Америки, паливні суміші активно спалюються в
топках парових і водогрійних котлів [42]. Суміш вугілля та біомаси дозволить
скоротити споживання вугілля і, відповідно, знизити вартість палива. За рік
утворюється 30 млн кубометрів відходів деревообробки [26]. Цінну сировину
(наприклад, деревне вугілля) можна отримати з цих відходів за низькою вартістю.
Крім того, на тлі стрімко погіршується екологічної обстановки готується
законопроект про обов'язкову переробку деревини [26], що робить цей ресурс
привабливим для використання в енергетичній сфері. Також варто додати, що
біомаса має низьку зольність, а при спалюванні практично не утворюються оксиди
сірки [39], що також має позитивно впливати на навколишнє середовище.

Однак на підставі отриманих результатів [19] можна зробити цілком
обґрунтований висновок, що до недавнього часу (Г. С. Няшина, П. А. Стрижак, К.
Я. Вершиніна та ін.) Процеси займання і згоряння паливних складів на основі
вугілля, води і рослинної біомаси в умовах, відповідних камерам згоряння котлових
агрегатів, вивчені дуже мало. До теперішнього часу результати систематичних
експериментальних досліджень по визначенню часу затримки займання крапель
репрезентативної групи біовугільно-водних палив не опубліковані.
Науково-технічна проблема. Впровадження в промислову теплоенергетику
перспективних водовмісних композиційних палив на основі вугілля різного
ступеня метаморфізму стримується високими часами затримки займання крапель
таких палив.
Мета роботи: Обґрунтування можливості економії енергоресурсів та захисту
навколишнього природного середовища при експлуатації теплоелектроцентралей
та котелень в результаті застосування суспензій на основі води та вугілля різного
ступеня метаморфізму при додаванні до складу палива лісового горючого
матеріалу (ЛГМ) або деревного вугілля.
Для досягнення мети були поставлені і вирішені наступні завдання:
1. Розробка експериментальної методики та створення стенду для вивчення
процесів займання біо-вугілля-водних палив.
2. Аналіз сировинної бази (вид вугілля, вид лісового горючого матеріалу), яка
може бути використана для розробки технологій Біо-ВВП та зниження негативного
впливу промислових теплоенергетичних підприємств на навколишнє середовище.
3. Підбір перспективних компонентів та розробка технології приготування Біо-
ВВП.
4. Експериментальне визначення залежностей часу затримки займання
біовугільно-водного палива від основних параметрів (температури окислювального
середовища, початкового характеристичного розміру крапель і концентрації
компонентів палива).

5. Аналіз впливу виду біомаси та ступеня метаморфізму вугілля на основні
характеристики займання суспензійних палив.
Наукова новизна. Вперше за результатами експериментальних досліджень
обґрунтовано можливості використання нового класу палив (біовугілля) для
парових та водогрійних котлів на промислових теплоенергетичних підприємствах
та підвищення ефективності використання ВУТ як основного палива
теплоелектроцентралей та котелень.

РОЗДІЛ 1. СУЧАСНИЙ СТАН ТЕОРІЇ ТА ПРАКТИКИ ВИКОРИСТАННЯ
ВУГІЛЬНО-ВОДНОГО ПАЛИВА В ПРОМИСЛОВОСТІ

МКР 25.144.53 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Тихонов Літ. Арк. Акрушів
Розділ 1
Перевір. Беспалько
Реценз.
Н. Контр. ЧДТУ, МТЕ-45
Затверд. Калейніков

РОЗДІЛ 1. СУЧАСНИЙ СТАН ТЕОРІЇ ТА ПРАКТИКИ ВИКОРИСТАННЯ
ВУГІЛЬНО-ВОДНОГО ПАЛИВА В ПРОМИСЛОВОСТІ

1.1. Досвід практичного застосування вугільно-водного палива в
теплоенергетиці
Слід підкреслити, що ще в 1991 році відповідно до програми Міністерства
енергетики США «Чисті вугільні технології» був розроблений проект теплової
електростанції на річці Вабаш з газифікацією вугільно-водної суспензії і
спалюванням синтез-газу в камерах згоряння газової турбіни, що працює в складі
установки комбінованого циклу [48]. Енергоблок цієї станції [48] складався з
газотурбінної установки потужністю Р=192 МВт і парової турбіни Р=104 МВт.
Будівництво почалося в липні 1993 року і було завершено в листопаді 1995 року.
Станція успішно функціонує вже понад 25 років.
Авторами [54] були проведені експериментальні дослідження процесу
газифікації польського бітумінозного і німецького суббітумного вугілля у вигляді
вугільно-водного палива в вертикальному трубчастому газифікаторі. Вміст твердої
горючої складової в суспензії становив ≈50%. Встановлено [54], що такі
висоководні вугільно-водні суспензії є хорошим, досить щільним паливом для
газифікації вугілля і отримання синтез-газу.
Результати експериментальних досліджень процесу приготування вугільно-
водної суспензії (з масовою часткою вугілля 50 - 55%) для спільного спалювання з
сухим вугіллям в циклонних печах наведені в [55]. У [56] наведено результати
аналізу процесів згоряння вугільно-водяних суспензій у промисловому котельному
агрегаті ТП-35. Показані перспективи використання вугільно-водної суспензії на
основі кам'яного вугілля Кавак з масовою часткою твердого палива в паливі ≈50%
[56] представлені результати спалювання вугільно-водного палива в вихровій
камері згоряння котельного агрегату КЕ 10/14,. Вугільно-водяне паливо[57]
готували з вугілля марок D (довгополум'яний) і G (газовий).

Вологість вугільно-водних складів становила 46,9% [57]. Для спалювання
ВУТ була розроблена і виготовлена спеціальна вихрова передпіч (з горизонтальним
вихром) зі стабілізуючим аеродинамічним циліндром (для запобігання вихрового
зміщення). За результатами випробувань котельного агрегату встановлено, що
вугільно-водяне паливо (масова частка вугілля ≈53%) може спалюватися в
енергетичних котлах досить ефективно.
Варто також зазначити, що вугільно-водні суспензії з відношенням маси
вугілля ≈50% використовуються також для науково-дослідних і дослідно-
конструкторських робіт з розробки нових пічних пристроїв для спалювання
вугільно-водяних суспензій. Для прикладу [58] представлені результати
чисельного моделювання спалювання ВУТ на основі шламу фільтра-КЕК
вуглезбагачувальної фабрики з вугілля марки К (коксівного). Вміст води в суспензії
становив 50,86%. При цьому показано, що навіть при такому високому вмісті води
вугільно-водна суспензія горить стабільно і горить з високим ККД (≈96%).
У зв'язку з тим, що вугільно-водні суспензії містять багато вологи, час
затримки займання таких видів палива дуже тривалий. При проведенні
випробувань котла ТП-35 з використанням ВУТ (на основі кам'яного вугілля Кавак
вологістю 50%) тривалість полум'я горіння значно збільшилася (в 3-4 рази) [59], в
порівнянні зі спалюванням пиловугільного палива. Тривалий процес займання
призводить як до зниження температури факелу на 200-300 К, так і до погіршення
вигоряння вугільних частинок ВУТ (ступінь вигоряння був нижче 83% [59]),
підвищення температури димових газів (на 2-5% вище, ніж при згорянні вугілля) і
кумулятивного збільшення тепловтрат [59]. Підвищення температури горючих
газів, в свою чергу, призводить до зашлакованості поверхонь нагріву. Температура
газів, що виділяються, обмежена температурою початку розм'якшення золи [160].
Крім того, знижується ККД котла, в основному за рахунок збільшення тепловтрат
з димовими газами. У [59] запропоновані технологічні рішення для прискорення
процесів нагріву і займання крапель вугільно-водних суспензій, заснованих на
комбінованому факельному спалюванні (ГФВ і вугільного палива). Схеми

пальникових пристроїв засновані на роздільній тангенціальній подачі реагуючих
речовин (палива і окислювача) в зону горіння (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Схеми багатофункціональних пальникових пристроїв [59] та їх
розташування в печах: а, б – схема пальника; в, г – тангенціальна і фронтальна
схеми розташування пальника; 1 – повітряне сопло, 2 – багатосопловий газовий
пальник, 3 – сопло для пиловугільного палива, 4 – сопло ВУТ, 5 – топка в плані

У [60] з метою зниження втрат від хімічного і механічного недопалювання
палива пропонується підвищувати температуру в камері згоряння за рахунок
застосування додаткових секцій повітронагрівачів. Авторами [160] також був
зроблений розрахунок, який показав, що робота котла ДКВр-10/13 можлива при

Вугільно-водяне паливо без суттєвої модернізації. Але при цьому продуктивність
теплогенеруючої установки знижується на 50%. Також варто відзначити, що для
здійснення процесу спалювання низькосортного вугілля необхідно висвітлити
полум'я іншим, більш реактивним, паливом (наприклад, природним газом або
дизельним паливом) [59]. Недоліком цього методу є нестабільність згоряння
ініційованого палива, а також набагато складніша система управління котельним
агрегатом.
Встановлено [59], що інтенсивне подрібнення вугілля має значний ефект
на процесах займання вугільно-водних суспензій. Наприклад, при зменшенні
розміру частинок вугілля в складі вуглеводнів з 90 мкм до 40 мкм розмір полум'я
зменшувався і підвищувалася ступінь вигоряння палива [61].
У [63] пропонується змінити технологію спалювання вугілля. Замінити
неефективні шаруваті печі котлами, що дозволяють використовувати відходи від
переробки вугілля коксівного вугілля (КОК) Північного вуглезбагачувального
фабрики, які за своїми характеристиками були готовими ХТУ. Для використання в
якості палива КЕК (з відносно високим вмістом вологи (до 48%) і наявністю
інертних мінеральних компонентів були потрібні особливі умови. З метою
організації стабільного розпалювання і горіння низькосортних фільтрувальних
макухт вугілля додатково спалювали в шарі в якості «підсвічування» для
стабілізації процесу згоряння палива. Співвідношення ГУТ і вугілля становило
80% на 20% відповідно. Для запобігання забруднення поверхонь нагріву
встановлювався муфель, який, в свою чергу, виконував роль акумулятора тепла
(рисунок 1.2). В ході роботи була показана можливість утилізації вугільних відходів
при спільному спалюванні з вугіллям. Але тести також показали, що ця технологія
потребує суттєвого доопрацювання.

Рисунок 1.2 – Схема муфеля котла ЛВ-38

Особлива увага приділяється їх розпиленню при організації спалювання
водовмісних палив [160]. Тонке розпилення вугільно-водної суспензії в обсязі печі
дозволяє уникнути агломерації вугільних частинок. Для підвищення стабілізації та
інтенсифікації згоряння палива необхідно оптимізувати розпилення ВУТ, що
дозволяє уникнути утворення великих крапель.
Автори [64] пропонують встановлювати на теплосприймаючих поверхнях
котла запалювальний пояс з футеровки, що створює
додатковий термічний опір. В результаті температура в печі буде підвищуватися, а,
отже, і температура полум'я. З цієї причини швидкість горіння і займання крапель
ВУТ буде збільшуватися. Але, застосування такої технології можливо тільки після
детального вивчення конструктивних змін котла. Аналогічна ідея викладена в [65].
У просторі печі пропонується розмістити вогнетривку керамічну конструкцію, яка
буде виконувати роль акумулятора тепла, тим самим дозволяючи згладжувати
температурні коливання. При спалюванні ВУТ в печі створюється редукційне

середовище, з цієї причини скорочується міжремонтний інтервал керамічних
сопел. Крім того, складно оцінити поведінку такого теплоаккумулятора в
середовищі горіння і вартість ремонту. Наприклад, такі вироби в доменних печах
при температурах 1373-1573 К витримують менше року [65].
Ще один метод, що дозволяє ефективно використовувати ВУТ [64],
заснований на модернізації старих котлів малої потужності. Застосування
передтопкового апарату дозволить паливу довго перебувати в топковому просторі,
але його габарити можна порівняти з розмірами самого котлового агрегату. Це, в
свою чергу, призводить до значних капітальних вкладень на етапі модернізації.
Найбільш значущих результатів вдалося досягти авторами [66]. Розроблено
технічні рішення по переобладнанню парового вертикально-водотрубного котла
ДКВр-20-13, який спалює вугілля, на вугільно-водяне паливо. Для тривалого
перебування крапель ВУТ в топці котла було прийнято рішення встановити
муфельну вихрову передтопку, тим самим забезпечивши безперервну циркуляцію
крапель ВУТ. Таке конструктивне рішення забезпечує 60% спалювання палива у
вихорі з подальшим допалом у камері згоряння до 97%. Крім того, створення
вихрової передпіччю дозволить значно скоротити її розміри (на відміну від [64]).
Суспензія запалювалася за рахунок випромінювання розпечених стінок муфеля,
який виступав своєрідним акумулятором тепла, за аналогією з [64]. Для
розпалювання котла використовувався мазут розпалювання з поетапним переходом
на вугільно-водну суспензію. Дослідна експлуатація котла ДКВр-2013 на ВУТ
показала його стабільну роботу.
Проведена модернізація парового мазутного вертикально-водотрубного
котла ДКВР 6,5/13 [67]. Заміна дорогого мазуту на більш дешеве вугільно-водяне
паливо дозволяє отримати значний економічний ефект, що дозволяє компенсувати
всі фінансові витрати на реконструкцію та модернізацію котла. Дослідні
випробування котла на ВУТ з використанням низькотемпературного вихрового
спалювання пройшли успішно. Камера згоряння котла була розділена на дві зони:
основну зону горіння і зону допалювання. Нагрів печі і вихід на проектну

потужність здійснювався за звичайним регламентом з використанням мазуту з
подальшим плавним переходом на вугільно-водну суспензію. З огляду на високий
ерозійний знос (за рахунок впливу твердої фази ВУТ), паливні форсунки були
виготовлені з титанового сплаву. Вихровий спосіб спалювання здійснювався при
відносно низькій температурі в камері печі (від 1273 К до 1313 К) [67]. При
переобладнанні котла ДКВР 6,5/13 з мазуту на ВУТ було встановлено, що вміст
діоксиду сірки в димових газах знизився більш ніж удвічі [165]. Також було
показано, що механічне недопалювання палива в зразках золи становило не більше
4,8% (для котлів, що спалюють вугільний пил, цей показник перевищує 50%) [67].
На підставі техніко-економічного аналізу встановлено, що переведення котла з
мазуту на вугільно-водне паливо призводить до значного зниження собівартості
теплової енергії, що поставляється (більш ніж в три рази [67]).
Вихрові технології дозволяють здійснювати тривалу циркуляцію крапель
ВУТ в невеликому просторі печі. Одна з вихрових камер згоряння наведена в [68].
Відмінною особливістю цього теплогенеруючого агрегату є камера згоряння,
близька до циліндричної форми, з центральною вогнетривкою вставкою (рисунок
1.3). Обігрів печі передбачався за рахунок спалювання рідкого палива, наприклад,
дизельного палива. При температурі 400 – 500 0С Був здійснений плавний перехід
на вугільно-водну суспензію. Окислювач (повітря) підводився по дотичній до
стінки печі і ніс з собою краплі ВУТ (подача яких здійснювалася по тангенціально),
тим самим закручуючи потік крапель. Під впливом відцентрової сили найважчі
краплі палива витісняються до стінок, а дрібні краплі виявляються ближче до
центру камери згоряння. У міру вигоряння великих крапель їх маса зменшується, і
вони переміщаються на більш дрібну орбіту. Ця технологія дозволяє частинкам
палива тривалий час циркулювати в середовищі горіння і забезпечує високе
вигоряння вибухонебезпечних пристроїв.

Рисунок 1.3 – Принципова схема пристрою печі.
(1 – холодильна камера, 2 – поверхні нагріву, 3 – камера згоряння, 4 – вогнетривка
вставка, 5 – вікна газового байпасу, 6 – продувні сопла, 7 – зольник, 8 – передня
стінка, 9 – пневматичні форсунки)

Одним з перспективних напрямків займання композитних рідких палив є
використання плазмових технологій [64]. Використання останніх дозволяє значно
полегшити процес регулювання роботи котла, в порівнянні з комбінованим
способом спалювання ВУТ і інших видів палива, що використовуються для
«підсвічування».
На закінчення слід підкреслити, що відносно невелика кількість котельних
установок, в роботі яких використовується вугільно-водне паливо, швидше за все,
пов'язано з тим, що технології спалювання вугільно-водяних суспензій в топках
парових і водогрійних котлів є дійсно наукоємними. Тільки в країнах з дуже
високим рівнем розвитку науки і техніки (США, Китай, Японія) в даний час
існують дослідні і діючі теплогенеруючі установки з використанням вугільно-
водяних суспензій.

1.2. Експериментальні дослідження процесів горіння
Вугільно-водні палива
Аналіз результатів досліджень [69], присвячених вивченню процесів
займання і згоряння вугілля-води і органо-вугільних палив, показав, що займання
композитного рідкого палива можна розділити на ряд послідовних стадій. У
початковий (завжди досить тривалий) проміжок часу відбувається інертне
нагрівання краплі. На вході тепла посилюються процеси випаровування вологи і
подальшого (при більш високих температурах) термічного розкладання органічної
частини палива. Цей етап дуже енерговитратний і може тривати до 90% від
загального «життєвого часу» краплі [41]. Фільтрація водяної пари і горючих газів
за допомогою сухого вуглецевого
Каркас призводить до зневоднення частинки палива. На наступному етапі
відбувається запалювання горючих газів, що призводить до інтенсивного
нагрівання залишку коксової печі і його подальшого займання [43] обґрунтовується
можливість використання рідких промислових відходів в якості замінника чистої
води для приготування вугільно-водних суспензій. Утилізація без додаткових
фінансових витрат, наприклад, осаду стічних вод, скидів небіорозкладних
токсичних органічних рідин і т.д. можлива на промислових об'єктах
теплоенергетики хімічні добавки для збереження однорідності суспензії протягом
тривалого часу (речовини, що входять до складу рідких відходів, виступають в ролі
поверхнево-активних речовин і покращують розчинність вугілля в суміші).
Останнє призводить до зниження фінансових витрат на приготування таких видів
палива. Авторами [44] показано, що рідкі відходи покращують характеристики
займання вугільно-водної суспензії і позитивно впливають на повноту згоряння
палива, яка в даному випадку знаходиться на рівні 99,5%. Також було зафіксовано
зниження антропогенних викидів газів [44] при спалюванні суспензій з додаванням
стічних вод в порівнянні з традиційними ХАТами за рахунок взаємодії іонів
лужноземельних металів з оксидами азоту і сірки. Експериментальна установка

[44] максимально наближена до реальної установки згоряння. Але проведення
експериментальних досліджень (за методом [44]) ускладнює великий обсяг
підготовчих операцій. У початковий проміжок часу необхідно нагріти дослідну
установку шляхом спалювання дизельного палива в печі. Після виходу на
необхідну температуру був здійснений плавний перехід на вугільно-водну
суспензію (витрата дизельного палива знизився, а ВУТ збільшився). Після повного
переведення заводу на вугільно-водне паливо знадобилася ще година для
стабілізації процесів горіння. Тільки після всіх підготовчих етапів приступали до
випробувань. Розраховано ККД вигоряння палива (ηr = 100 − (q3 + q4), %, де q3,
% — втрати тепла від неповного згоряння палива, q4, % — втрати тепла від
неповного згоряння горючих газів). Встановлено також, що при спалюванні
вугільно-водного палива на основі рідких відходів значно зростає зашлакованість
поверхонь нагріву. Це викликано зниженням температури плавлення золи за
рахунок вмісту лужноземельних іонів металів у водному шламі.
Досліди [49] показали, що при спалюванні вугільно-водної суспензії вихід
оксидів азоту і сірки зменшується відповідно майже в 2 і 4 рази. Відпрацьовані
моторні масла використовувалися в якості прискорювача запалювання для ВУТ
[50]. При цьому було встановлено, що час затримки запалювання таких видів
палива скоротився на 30%. Однак при цьому додавання 10% маслянистих
компонентів призвело до збільшення викидів оксиду сірки на 80% [49].
Органічно-вугільне паливо може використовуватися для утилізації
відпрацьованих масел і відходів нафтопереробки, які в даний час не
переробляються в промислових масштабах, а зберігаються в спеціальних
сховищах. Встановлено [45], що час затримки займання крапель суміші на основі
води і маслянистих продуктів коротше, ніж краплі такого продукту. В першу чергу
це пов'язано з розсіюванням палива. Дроблення краплі на більш дрібні краплі
призводить до зменшення часу затримки запалювання до 32% [46]. За рахунок
додавання в суміш 40% КЕК (відпрацьованого вугілля флотації) (вода і
відпрацьоване моторне масло) час затримки запалювання скорочується на 75% в

порівнянні з однією краплею відпрацьованого масла. Але, як уже зазначалося,
додавання нафтопродуктів до складу вугільно-водного палива призводить до
збільшення викидів антропогенних газів [21].
У [47] за результатами експериментальних досліджень умов і особливостей
займання органічних палив в потоці високотемпературного окислювача були
встановлені температури (650-820 К), достатні для стійкого займання таких палив.
Обґрунтування ефективності спільного спалювання промислових і
побутових відходів наведено в [41]. Тверді побутові відходи (ТПВ) попередньо
сортували (розділяли на дерево, гуму, пластик і картон) [42]. У суміш додавали
ТПВ (на основі фільтрувальних макухт і відпрацьованого масла). При підвищенні
температури окислювача час затримки займання частинок палива зменшується
навіть при температурі Tg = 1000 0С тривають близько 3 секунд (характерний розмір
2 мм). Також був проведений аналіз димових газів, що утворюються при згорянні
композитного рідкого палива (БР). Встановлено, що додавання 10% деревних
відходів до складу КЗТ призводить до зниження викидів оксидів азоту та оксидів
сірки на 50% та 40% відповідно порівняно з органічно-вугільним паливом на
основі відпрацьованого мастила та фільтра КЕК. При цьому енергетична цінність
сумішей була пропорційною.
Результати досліджень [48] показали, що початкова температура вугільного
палива має значний вплив на час затримки запалювання. Наприклад, при
підвищенні температури крапель ОВУТ (90% фільтр-КЕК, 10% мазут) в межах 0-
20 0С, індукційний період зменшується на 11-35%.
За результатами [49] визначення мінімальних температур займання
органічно-вугільних палив і вугільно-водних суспензій на основі різного вугілля,
відходів вугільної промисловості було встановлено, що суміш з додаванням
нафтопродуктів має найнижчу температуру займання [48] представлені результати
експериментального і теоретичного визначення часу затримки запалювання
крапель ГУТ на основі групи вугілля. Встановлено, що ступінь метаморфізму

істотно впливає на час затримки запалювання. Але ефект від додавання біомаси до
складу палива не вивчений.
Варто відзначити експериментальні дослідження [60], в яких основним
компонентом органічно-водно-вугільного палива є відходи вугільної
промисловості з додаванням дрібнодисперсних відходів лісопильного виробництва
та переробки деревини. Встановлено, що додавання до складу палива 5% деревної
тирси дозволяє скоротити час затримки запалювання ОВУТ на 30%. З цієї причини
стає актуальним використання компонентів рослинного походження в якості
добавки вугільно-водних суспензій, що прискорюють процес займання.
Використання останніх також дозволяє значно скоротити викиди антропогенних
газів [60].
З теорії утворення оксидів азоту [55] відомо, що основним джерелом NOх є
атомарний азот, що міститься в повітрі (окислювач). При відносно високих
температурах навколишнього повітря в зоні горіння протікає ряд реакцій (основні
з них N2 + O2 →2 N+ 2O→2 NO) [58]. При спалюванні вугільно-водяного палива велика
частка тепла витрачається на пароутворення, тому температура в зоні горіння
значно знижується в порівнянні зі згорянням пиловугільного палива. В результаті
інтенсивність утворення NO х значно знижується. Крім того, при взаємодії водяної
пари та коксового вуглецю (C+H2O→CO+H2) утворюється монооксид вуглецю та
водень, які діють як відновник для NOx та SOx термохімічна взаємодія (NOx +
H2/CO→N2 + H2O/CO2; SOx+H2/CO→S+H2O/CO2) [88].
Результати експериментального дослідження впливу біомаси (деревного
пилу, листя берези, хвої, водоростей, кори дуба) на характеристики і умови
займання крапель вуглеорганічних палив наведені в [55]. Але так як ХВУТ
складається з двох рідких компонентів (води і нафтопродуктів), то процеси
займання ХВУТ і ХВУТ істотно відрізняються. Встановлено [55], що
нафтопродукти в складі палива призводять як до прискорення процесу займання,
так і до збільшення тривалості індукційного періоду суспензії палив. Відходи
вугільної промисловості, а не енергетичне вугілля, розглядалися як основна

сировина в [55]. Можна також відзначити досить великі значення довірчих
інтервалів (похибок) результатів експериментів по визначенню часу затримки
займання органічно-вугільних палив [55]. показано вплив деревних і рослинних
добавок в ОВіК на вихід антропогенних газів. На думку авторів [18], зниження
емісії оксидів сірки пов'язане з наявністю в рослинних компонентах
лужноземельних металів, які активно реагують з оксидами сірки, що утворюються
в результаті спалювання вугілля. Також варто відзначити, що вміст сірки в біомасі
незначний, з цієї причини знижується вміст сірки у всьому паливному складі.
Додавання до складу органо-вуглецевого палива дрібнодисперсної кори дерев і
соняшнику призводить до двократного зниження концентрації оксидів сірки в
порівнянні з ОВУТ [17]. Концентрація оксидів азоту в димових газах, що
утворюються при згорянні суспензії з 10% деревної тирси або соломи, також
знизилася вдвічі. Найбільш ймовірно, це пов'язано з реакціями відновлення оксидів
азоту з чадним газом і утворенням азоту і вуглекислого газу.
Можна виділити результати [18] дослідження впливу процесів коагуляції і
дроблення крапель палива на їх займання. Встановлено, що коагуляція крапель
призводить до збільшення часу затримки займання (до 35%), і навпаки,
розсіювання однієї краплі на більш дрібні краплі призводить до значного
скорочення тривалості індукційного періоду. Також зменшення розміру крапель в
результаті дроблення великих призводить до зниження порогової температури
займання.
Результати експериментальних досліджень (з використанням
високошвидкісної відеозапису) процесів згоряння вугільно-водного палива в
топковій камері котельного агрегату показали [18], що при розпиленні вугільно-
водної суспензії утворюються краплі палива, розмір і форма (сфера, еліпсоїд і т. Д.)
Які істотно відрізняються один від одного і складають від 3 мм до 5 мм. поперечні
перерізи сопла. Але це, як показали результати експериментів [18], призводить до
значного ерозійного зносу соплового апарату.

Чжу Мінміньг, Чжан Чжезі, Чжан Яньг і співавтори [18] проводили
експериментальні дослідження процесів займання суміші на основі деревного
вугілля, одержуваної з соснових тирси, гліцерину, води. Основним напрямком
дослідження [18] було вивчення особливостей стаціонарного згоряння палива
(швидкість горіння крапель), а терміни затримки займання палива детально не
вивчалися.
На підставі публікації [18], присвяченої проблемі вугільно-водних суспензій,
можна сказати, що використання органічно-вугільного палива спрямоване, перш за
все, на утилізацію відходів нафтохімічної та вугільної промисловості, які
практично не переробляються і не використовуються. Крім того, залучення
низькосортних видів палива в енергетичний сектор дозволить значно скоротити
споживання викопних ресурсів. Однак характеристики процесів займання і горіння
рідких композиційних палив на основі парового вугілля можуть відрізнятися від
характеристик композиційних рідких палив на основі фільтрувальних осадок і
нафтопродуктів [17].

1.3. Теоретичні дослідження процесів горіння вугільно-водного
палива
Аналіз зарубіжних і вітчизняних видань (наприклад, [189]), присвячених
математичному моделюванню процесів займання і горіння крапель вугільно-
водного палива, показує, що в даний час опису займання і згоряння
багатокомпонентних водовмісних палив присвячено не так багато наукових робіт.
Моделі, що описують займання крапель (потім частинок) вугільно-водного палива,
мають ряд істотних припущень і спрямовані на прогнозування особливостей
процесів горіння.
Наприклад, в [18] при формулюванні задачі спалювання вугільно-водної
суспензії вводяться наступні припущення. Паливо має однорідну структуру.
Крапля ВУТ - це сфера відомого радіуса. Щільність суспензії постійна і не

залежить від температури навколишнього середовища. Згоряння частинки
описується в рамках моделі «скорочується ядра», згідно з якою суспензія
ізолюється в центрі зростаючого шару «скелета» золи. Також варто відзначити, що
модель [19], як і [19], не враховує термічне розкладання вугілля з подальшим
виділенням летких речовин [19] наводиться модель, що описує займання частинки
вугільно-водяного палива, що представляє собою суміш дрібних частинок вугілля
і води. Передбачається, що при попаданні в камеру печі частинка нагрівається до
температури кипіння рідини на її поверхні. Фронт випаровування з часом
переміщається глибше всередину частинки. Продукти термічного розкладання і
водяна пара взаємодіють з частинками вуглецевого коксу.
Процес займання частинок вугільно-водного палива в [19] розглядався як
сукупність послідовних процесів інертного нагріву палива, випаровування
внутрішньопористої вологи, термічного розкладання органічної частини палива з
подальшим виділенням летких речовин і їх займанням. Математична модель [19]
значно спрощує процес моделювання, зводячи його до послідовного вирішення
декількох взаємопов'язаних задач тепломасообміну [19]. Але, такий підхід
застосуємо тільки до дрібних (характерний розмір менше 1 мм) частинок палива.
При моделюванні процесів займання більших частинок необхідно враховувати
спільний перебіг процесів нагрівання палива, відведення вологи і виділення летких
речовин [19]. Це зменшує похибки при розрахунку часу затримки запалювання.
Математичні моделі, представлені в [19], враховують одночасне протікання
комплексу процесів термічної підготовки (нагрівання частинки палива за рахунок
конвекції і випромінювання, випаровування внутрішньопористої вологи, термічне
розкладання органічної частини палива) і займання летких речовин. При цьому
дифузія газоподібних продуктів в прикордонному шарі частинки палива не
розглядалася, а займання передбачалося в її нескінченно малій околиці.
Варто підкреслити, що при розробці математичних моделей, що описують
процеси займання частинок біовугільно-водного палива, необхідно враховувати
процес дифузії продуктів газового піролізу в прикордонному шарі частинки (за

даними [20], деревина має набагато більший вміст горючих газів в порівнянні з
вугіллям). Виходячи з цього, можна зробити обґрунтоване припущення, що при
запаленні частинки біовугільного палива займання буде відбуватися в газовій зоні.
У зв'язку з цим використання моделей [19] недостатньо обґрунтовано для опису
процесу займання частинки біовугілля-вода.
Математична модель [22] описує процес займання частинки в її невеликій
близькості з урахуванням дифузії продуктів піролізу органічної частини палива в
зовнішньому середовищі. При цьому було зроблено спрощення, згідно з яким
температура в фронті випаровування вологи залишалася постійною.
Математична модель спалювання частинки вугілля, наведена в [23],
формулюється на основі припущень, які призводять до істотних відмінностей між
математичною моделлю і реальним процесом горіння. Таким чином,
передбачається, що радіус частинки зменшується при її згорянні, що є серйозним
припущенням, так як не враховувалася зола, що утворює пористу структуру
діаметром, близьким до початкового розміру частинки. Неоднорідний зольний
каркас перешкоджає дифузії кисню до вуглецю палива і ускладнює теплообмін
випромінюванням.
В [23] передбачається, що концентрації кисню в газі, що оточує частинку, і в
повітрі, що подається в простір печі, рівні. Однак з фізичної точки зору очевидно,
що в процесі горіння витрачається кисень, і, відповідно, його концентрація в
газовій суміші, що оточує частинку, зменшується. Б. Сполдінг показав [3], що
необхідно проводити більш точний аналіз для врахування зниження концентрації
кисню в міру протікання процесу згоряння частинок.
В даний час представлені в статті моделі [24] досить докладно описують
процес займання і згоряння вологих частинок деревини. Враховано ряд основних
процесів тепломасообміну та інтенсивних фазових перетворень.
Необхідно відзначити відомі підходи до опису процесів займання краплі
палива. Перший заснований на дифузійної моделі горіння. Другий підхід
ґрунтується на моделі, яка також враховує кінетику процесів хімічних реакцій [25].

Відмінність перерахованих вище підходів полягає в тому, що перший підхід
передбачає, що час згоряння краплі і особливості процесу горіння залежать тільки
від дифузійного перенесення парів палива і кисню в зону хімічної реакції, в той час
як другий підхід додатково враховує кінетику процесу горіння.
У [26] процес займання і згоряння окремих частинок палива розглядався як
пов'язаний тільки з дифузією кисню до поверхні частинки. При цьому вважалося,
що реакція була настільки швидкою, що залежала тільки від швидкості припливу
кисню до поверхні частинки. Була використана схема [26], яка припускає, що
кисень не взаємодіє з вуглецем палива. Передбачалося, що з киснем взаємодіє
тільки вуглекислий газ, який виділяється при згорянні чадного газу. Горіння
передбачалося миттєвим, що дозволяло не враховувати швидкість хімічних реакцій.
Дифузійна модель [27] описує процеси тепло- і масообміну між потоком газу
і поверхнею краплі палива. У [27] було використано поняття «редукованої» плівки
(концентрична сферична), за допомогою якої в результаті теплопровідності
передається стільки тепла, скільки насправді передається на поверхню частинки в
результаті конвективного теплообміну. Використання цього методу спрощує
розрахунок. Але, в той же час [27], необхідно враховувати, по-перше, теплоту, яка
йде на перегрів пари до температури поверхні крапель, а, по-друге, процес
масообміну.
Можна відзначити дифузійну модель, наведену в [29], в якій, як і в [27],
використовується схема «редукованої» плівки. Але в [29] передбачалося, що
тривалість вигоряння краплі визначається швидкостями дифузійного перенесення
парів кисню і палива в зону горіння, а також передачі тепла на нагрівання парів і
випаровування палива.
Вперше швидкість хімічних реакцій при згорянні вуглецю була врахована в
[21]. Врахування ролі летких речовин в процесі згоряння частинок вугільного
палива ускладнює його опис. При цьому слід враховувати, що процес згоряння
коксу протікає разом з окисленням летких продуктів термічного розкладання
палива.

Досить багато публікацій присвячено вивченню процесу виділення летких
речовин при термічній обробці палива (наприклад, [21]). [21] показує пряму
залежність між швидкістю нагріву частинки палива і швидкістю його термічного
розкладання.
Окремо доцільно розглянути математичні моделі, присвячені випалюванню
деревини. Як відомо, деревина є значно неоднорідним матеріалом, а тому умови
теплопередачі в її пористій структурі будуть відрізнятися від теплопередачі в
монолітних речовинах (наприклад, вугіллі). До сих пір існує не так багато
опублікованих статей з описом фізико-математичних моделей, що дозволяють з
прийнятною точністю прогнозувати процеси горіння деревних частинок.
Автори [22] акцентують увагу на труднощах, що виникають при моделюванні
процесів займання частинок деревини. Основна складність, на їхню думку, полягає
в недостатньому вивченні і деталізації процесу багатоступеневого піролізу
деревини. Перш за все, це пов'язано з тим, що деревина має багатокомпонентний
склад, що включає целюлозу, геміцелюлозу, лігнін, пентозани та інші речовини. В
результаті термічне розкладання деревини відбувається в кілька етапів.
Кінетика процесів займання деревини також вивчена недостатньо сильно.
Велика частина досліджень присвячена експериментальному вивченню процесів
горіння [23]. Розроблені математичні моделі (наприклад, [24]) базуються на
основних припущеннях. [24] описує термічне розкладання деревини і хімічну
реакцію продуктів піролізу в газовій області, але не враховує неоднорідність
температурного поля. У математичній моделі [25] були враховані: піроліз деревини,
виділення летких речовин, випаровування вологи і займання в газовій фазі
газоподібних продуктів термічного розкладання частинок деревини. Однак
передбачалося, що процес випаровування води відбувається у всій зоні розчину, а
не в фронті випаровування, що фізично невірно. Також [21] не враховувалися
можливі впорскування продуктів піролізу і водяної пари в газову область поруч з
частинкою, що, як відомо, може привести до значного охолодження
приповерхневого шару палива.

У [26] піроліз і окислення основних компонентів деревини (целюлози,
геміцелюлози і лігніну) розглядалися в рамках кінетичної теорії. При цьому
передбачалося, що волога в паливі присутня тільки у зв'язаному вигляді.
Передбачалося, що найбільш значущими параметрами при моделюванні процесів
займання деревини є кінетичні параметри окислення напівкоксу, а також термічна
дифузійність деревини і твердих продуктів піролізу.
У ряді досліджень, присвячених лісовим пожежам, представлені також
математичні моделі процесів займання і горіння деревини. [27, 28] представлені
результати чисельного вивчення процесів займання і згоряння деревної частинки у
вигляді паралелепіпеда при конвективному і променистому нагріванні, причому
процес піролізу ділиться на дві послідовні стадії: термічне розкладання
компонентів деревини (з утворенням твердих продуктів піролізу) і
зольообразование. При цьому температура переходу з одного режиму в інший
вважалася заздалегідь відомою. При вирішенні проблеми деревина розглядалася як
двотемпературна пориста середовище, що не деформується. У зв'язку з цим
враховувалася фільтрація водяної пари при випаровуванні внутрішньопористої
вологи. Аналогічна проблема була вирішена в [28]. При цьому до двох основних
режимів горіння автори додали кінетичний (швидкість згоряння визначається
швидкістю різнорідних хімічних реакцій окислення продуктів термічного
розкладання і деревини) і дифузійний (швидкість згоряння визначається
швидкістю надходження окислювача в зону горіння) третій режим, при якому
згоряння частинок коксу відбувається в середовищі окислювача, де вони
виділяються за рахунок механічної деформації (розтріскування) піролізованої
деревини.
Висновки по першому розділу
1. Публікаційна активність на тему вугільно-водного палива свідчить про
те, що цей напрям досліджень є дуже актуальним.

2. Аналіз результатів експериментальних досліджень з займання
вугільно-водного палива показав, що основна перевага вугільно-водного палива
полягає в тому, що при їх спалюванні виділяється значно менше антропогенних
викидів (оксидів сірки та азоту) в навколишнє середовище. Тому використання
водовмісних палив дозволить значно покращити екологічну ситуацію та слідувати
сучасному вектору розвитку промислового теплоенергетики.
3. Аналіз основних публікацій по темі роботи показав, що однією з
ключових проблем використання вугільно-водних суспензій є тривалий етап
термічної підготовки. Скорочувати час затримки запалювання пропонується за
рахунок введення до складу палива різних присадок, що прискорюють процес
займання, наприклад, відпрацьованих масел, нафтопродуктів, твердих побутових
відходів і т.д.
4. Ряд авторів пропонує використовувати відходи (нафтохімічної та
вугільної промисловості, тверді побутові відходи) з метою поліпшення екологічної
обстановки, шляхом їх спільного спалювання в складі паливного складу ВУС.
5. Досвід практичного використання вугільно-водного палива показує,
що в даний час існують передумови для переведення на ВУТ існуючих котлів, що
працюють на пиловугільному паливі або дорогому мазуті.

РОЗДІЛ 2. МЕТОДИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ ТА
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ

МКР 25.144.53 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Тихонов Літ. Арк. Акрушів
Розділ 2
Перевір. Беспалько
Реценз.
Н. Контр. ЧДТУ, МТЕ-45
Затверд. Калейніков

РОЗДІЛ 2. МЕТОДИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ ТА
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ
2.1. Обробка палива
З метою приготування палива для експериментальних досліджень був
проведений послідовний ряд технологічних операцій, що включають наступні
етапи:
1. Приготування біомаси. Листя і хвою сушили в сушильній шафі при
температурі 373 К (120 хв). Потім ЛГМ подрібнюють на дисковому млині і
просівають через вібраційне сито з розміром вічок 100 мкм.
2. Дроблення вугілля. Велике вугілля і деревне вугілля (розміром 80÷100 мм)
подрібнювали в щоковій дробарці до фракції частинок δ≈30 мм.
3. Помел вугілля. Подрібнення в кульовому млині до дрібної фракції δ≤90
мкм.
4. Змішування. Частинки вугілля та біомаси змішували з водою відповідно до
заданих масових співвідношень у гомогенізаторі, а суспензію доводили до
однорідного стану в процесі змішування.
5. Зберігання. Для запобігання розшарування ВУТ суспензію періодично
перемішували в гомогенізаторі (кожні 10 хв).
2.2. Основні компоненти біовугільно-водного палива
В якості біомаси розглядалася лісова підстилка з деревини листяних і
хвойних порід, тверді продукти піролізу деревини (деревне вугілля). В основі Біо-
ВВП лежать вугілля різного ступеня метаморфізму, які значно відрізняються один
від одного за своїми властивостями (табл. 2.1).
Бурі вугілля хороші тим, що при їх термічному розкладанні виділяється
велика кількість горючих газів (за деякими джерелами [29], їх частка може досягати
50% від горючої маси). Зі збільшенням ступеня вугілля цей показник зменшується.

Наприклад, вихід летких речовин у кам'яному вугіллі не перевищує 37%, в
антрацитах він знаходиться на рівні 3-7% на горючу масу.
Крім того, при зміні ступеня метаморфізму з більш низьких вугілля (бурих)
на антрацит спостерігається збагачення органічної частини палива вуглецем (вміст
вуглецю в антрациті може досягати 97%). Також значний вплив на теплофізичні
характеристики має марка вугілля. З переходом від бурого вугілля до кам'яного
вугілля і антрациту теплоємність вугілля зменшується, а теплопровідність
збільшується (табл. 2.2).
Основна відмінність вугільно-водних суспензій від твердопаливних полягає
в значно меншому вмісті вуглецю на одиницю маси. В результаті теплотворна
здатність ВУТ менше, ніж у вугілля. Одним з можливих варіантів підвищення
енергетичних характеристик вугільно-водних суспензій є використання вугілля
більш високого ступеня метаморфізму, таких як антрацит, які практично не
використовуються в якості енергетичної сировини в традиційному вугільному
електровиробництві.

Таблиця 2.1. Склад досліджуваних паливних складів
Вугілля Біомаса Вода
Марка Масова частка, Вид біомаси Масова частка, %
вугілля % %
No1 2Б 35 5 60
No2 D 35 5 60
Листя дуба
No3 T 35 5 60
No4 І 35 5 60
No5 2Б 35 5 60
No6 D 35 5 60
Листя верби
No7 T 35 5 60
No8 І 35 5 60

No9 2Б 35 5 60
Листя берези
No10 D 35 5 60

Продовження таблиці 2.1
Вугілля Біомаса Вода
Марка Масова частка, Вид біомаси Масова частка, %
вугілля % %
No11 T 35 5 60
No12 І 35 5 60
No13 D 40 Ялинові голки 10 50
No14 D 40 Соснові голки 10 50
No15 40 10 50
Листя берези
No16 40 Вугілля 10 50
No17 50 - - 50
No18 T 45 5 50
No19 40 Соснові голки 10 50
No20 35 15 50
No21 50 - - 50

Основні характеристики компонентів палива представлені в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2. Основні характеристики компонентів палива [29]
Компонент Ср λ, ρ, кг/м3 Vdaf, % Cdaf, % Qri ,
Дж/(кг Ж/(м·К) МДж/кг
K)

Вугілля
Довге полум'я 1110 0,116 1253 37,4-50,0 41,7-58,6 16,4-22,4
(Д)
Худі (Т) 855 0,134 1340 12,5-24,0 53,3-70,2 18,5-25,6
Продовження таблиці 2.2
Компонент Середній, λ, ρ, кг/м3 Vdaf, % Cdaf, % Qri ,
Дж/(кгК)
Ж/(м·К) МДж/кг
Коричневий 1150 0,109 1300 43,0-55,0 23,4-44,2 8,33-15,7
(2Б)
Антрацит (А) 830 0,149 1600 5-7,2 68,8-84,9 24,2-24,8
ЛГМ
Листя берези 1250 0,15 796 66,8- 89,9 48,8-51,1 14,5-17,4
Листя дуба 1250 0,13 844 76,3-81,8 46,1-51,2 16,4-17,6
Листя верби 1250 0,115 600 76,3-81,8 46,1-51,2 16,4-17,6
Соснові голки 2300 0,115 600 72,3-79,4 48,2-48,4 16,8-20,2
Ялинові голки 2300 0,11 290 72,4-79,4 48,2-48,4 16,8-20,2
Вугілля 950 0,058 290 22,6-27,6 70,4-83,1 -
Вода
4190 0,56 1000 - - -

Відомо [24], що при розробці технологій спалювання вуглеводнів
концентрацію вуглецевої складової визначають не тільки з розрахункових
енергетичних характеристик (теплоти і повноти згоряння, температури горіння і т.
Д.) Палива, але і після встановлення їх реологічних характеристик (концентрація
вуглецевої складової може варіюватися від 44% до 67%) [24]. Наприклад, в [25]
показано, що в вугільно-водній суспензії на основі бурого вугілля частка твердих
горючих компонентів в паливі може становити 49%, а в суспензії на основі

антрациту 5060%. У той же час, як було встановлено на практиці [26], такі
висоководні вугільно-водні суспензії можуть ефективно спалюватися в
стандартних парових і водогрійних котлових установках. [26] описана робота
демонстраційного пристрою попереднього випалу, розробленого для
розпалювання і подальшого спалювання вугільно-водного палива в котлах Е1-9
фірми «Комуненерго» (Кемерово). За результатами передтопкового випробування
[226] була встановлена стабільність всіх стадій термічної обробки (нагрівання
крапель палива, випаровування води, термічне розкладання органічної частини
вугілля, спалювання летких і вуглецевих речовин), займання і спалювання
вугільно-водяної суспензії значно обводнених вугільно-водних палив на основі
вугілля Шиво-Овоо (Монголія).
Також варто відзначити роботу [27], в якій представлені результати
експериментальних дослідження технологій приготування низькоконцентрованої
вугільно-водної суспензії. Авторами [27] проаналізовано вплив стабілізуючого
агента на характеристики в'язкості суспензії, приготовленої з попередньо
очищеного вугілля. Співвідношення вугілля/вода в системі коливалося від 40/58,9
до 55/43,9 з додаванням добавок пластифікатора. Експериментальні дослідження
[27] процесів горіння показали можливість стабільного (і з високою енергетичною
ефективністю) згоряння такого сильно обводненого палива.
Більш висока частка води (60%) в складі досліджуваних трьох компонентних
палив в порівнянні з традиційними вугільно-водними паливами [28] (табл. 2.1)
обумовлена тим, що лісовий горючий матеріал в складі суспензії виступає в ролі
адсорбенту [29]. При меншій концентрації рідкого компонента в складі Біо-ВВП
в'язкість останнього збільшується настільки значно, що розпилення таких
суспензій через форсунки стає практично неможливим. Це істотно обмежує
можливості варіювання концентрації горючого компонента в паливі. Також варто
сказати, що теплотворна здатність лісового горючого матеріалу нижче, ніж
кам'яного вугілля, тому використовувати біовугільно-водні палива з високою
концентрацією ЛГМ недоцільно. Біомаси має бути достатньо, щоб забезпечити

помітне скорочення часу затримки запалювання. Експериментальні дослідження
показали, що лісовий горючий матеріал може становити 10-15% від загальної маси
палива [23].

2.3. Методика проведення експериментів
На стенді були проведені експериментальні дослідження процесів займання
та згоряння одиничних крапель Біо-ВВП (рис. 2.1), що дозволяє встановити вплив
основних значущих факторів на характеристики та умови займання досліджуваних
палив.
На рисунку 2.1 показана схема експериментальної установки [32], що
складається з електричної високотемпературної трубчастої трубчастої печі і
високошвидкісної відеокамери, встановленої на мобільній платформі. Останні
пересувалися по спеціальних рейках. Піч являє собою порожнистий керамічний
циліндр, на зовнішній поверхні якого кріпився нагрівач, через який протікав
електричний струм. Електрична енергія нагрівача перетворювалася в теплову. Щоб
запобігти втраті тепла, всю систему опалення покрили багатошаровою
теплоізоляцією з мінеральної вати. Зона нагріву розділена на три частини з
незалежним управлінням в кожній секції. Торці циліндра закривалися жароміцним
шамотною цеглою і відкривалися в час, що передував введенню краплі палива в
порожнину керамічного циліндра. Крапля палива закріплювалася на металевому
тримачі. Температура повітря (Тг) в печі змінювалася за допомогою регулятора в
досить широкому діапазоні (від 873 К до 1273 К) типові парові та водогрійні котли
[33]. Процеси займання та термічної обробки фіксувала високошвидкісна
відеокамера Photron FASTCAM CA4 (швидкість кадру до 20 000 CAD/s). Часом
затримки запалювання (t ign) вважався проміжок часу часу від початку теплового
впливу (момент введення краплі в піч, рамка m1) до займання (поява полум'я, рамка
m2), який обчислювався за формулою: tign=m2 −m1.
рамка

Рисунок 2.1 – Експериментальний стенд
1 – краплетримач; 2 – крапля палива; 3 – регулятор температури; 4 –
високотемпературна піч, 5 – рухома платформа; 6 – швидкісна відеокамера, 7 –
направляюча рухома платформа, 8 – термопари

Важливу роль в оформленні експерименту і обробці отриманих результатів
грає облік різного роду невизначеностей, перешкод і помилок. Тому обробці
результатів було приділено велику увагу. до мінімізувати джерел помилок перед
проведенням.
По-друге, для підтвердження достовірності показань температури
окислювача всередині печі був проведений ряд експериментів по визначенню
температурного поля в порожнині керамічного циліндра за допомогою контролю
термопари. Було встановлено, що відхилення від значення (Tg) в центральній
частині печі не перевищувало 2% [34]. Тому можна сказати, що під час
експериментів температурне поле всередині печі було практично однорідним. Крім
того, попередньо були проведені калібрувальні експерименти, в ході яких було
визначено час роботи печі, необхідне для забезпечення рівномірності температури
повітря всередині опалювальної системи. Особлива увага приділялася власнику,
який повинен був бути відцентрований таким чином, щоб при введенні його в
систему опалення крапля палива перебувала в центрі трубчастої печі.

Ще одним важливим елементом реєстраційного обладнання є
високошвидкісна відеокамера Photron FASTCAM CA4 з максимальною частотою
запису відео 20000 кадрів в секунду (систематична похибка не перевищувала 5·10-
5%). Перед проведенням експериментів обладнання проводили калібрування за
допомогою еталону і коригували фокус відеокамери на центральну частину печі.
Основні похибки використовуваних засобів запису наведені в таблиці 2.3.

Таблиця 2.3. Помилки обладнання
Фізична величина Вимірювальний прилад Помилка приладу
±0,004· Тг
Температура окислювача
Термоперетворювач (TX)
(Тг)
Радіус крапель палива Photron FASTCAM CA4 5 ≤ 4 %
Час затримки Photron FASTCAM CA4 5 ≤ 5·10-5 %.
запалювання
Масові концентрації Аналітичний баланс 0,0001 г
палива
ВІБРА HT 84RCE

Для кожного складу палива була проведена серія експериментів не менше 15
експериментів. Для оцінки випадкових відхилень у результатах визначали довірчі
інтервали за наступним алгоритмом:
1. За результатами проведених дослідів були визначені середні значення
tign n , де ti - величина часу затримки запалювання в одному
експерименті.

2. Після цього були розраховані стандартні відхилення ряду вимірювань
Sxn .
3. Далі було визначено довірчий інтервал часу затримки запалювання (∆t
= t(α, n) ∙ Sxn ), де t(α, n) – коефіцієнт Стьюдента. Довірчий інтервал з довірчою
ймовірністю α=0,95 становив не більше ±10,4 %.
4. Після обчислення довірчого інтервалу відкидалися промахи (значення
часів, що не входили в довірчий інтервал).
5. Після виключення промахів проводилася додаткова серія
експериментів з таким розрахунком, щоб їх загальна кількість становила не менше
15 експериментів.
Висновки з другого розділу
Розроблено метод проведення експериментальних досліджень з вивчення
часу затримки займання біовугільно-водного палива, виготовленого на основі
вугілля різного ступеня метаморфізму з додаванням біомаси.

РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
ПРОЦЕСІВ ЗАЙМАННЯ БІОВУГІЛЬНО-ВОДНОГО ПАЛИВА
МКР 25.144.53 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Тихонов Літ. Арк. Акрушів
Розділ 3
Перевір. Беспалько
Реценз.
Н. Контр. ЧДТУ, МТЕ-45
Затверд. Калейніков

РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
ПРОЦЕСІВ ЗАЙМАННЯ БІОВУГІЛЬНО-ВОДНОГО ПАЛИВА
3.1. Вплив ступеня метаморфізму на процес займання біо-вугільно-водні
палива
Можна відзначити, що, як випливає з результатів [35], час видалення вологи
з краплі будь-якого вугільно-водного палива протягом індукційного періоду значно
довше, ніж період термічного розкладання вугілля і безпосереднього займання.
Тому більшу частину часу затримки запалювання Біо-ВВП знаходиться в
гетерогенному (неоднорідному) стані (точніше, в стані підвіски). Відомо, що при
русі в високотемпературному газовому середовищі краплі всіх рідин (в тому числі
і високов'язких рідин) безперервно трансформуються [36] і інтенсивно
випаровуються [35]. При цьому вони досить істотно змінюють свою форму,
проходячи послідовно через етапи «сфери» → «еліпсоїда» і ряд проміжних
конфігурацій. У зв'язку з цим для характерного розміру краплі в дослідах був
обраний діаметр, відповідний його масі в кулястої формі.
На рисунках 3.1 – 3.3 показані типові відеограми процесу займання і згоряння
різних сумішей біовугілля-водного палива (температура навколишнього
середовища Tg=1073K), виконаних на основі вугілля різного ступеня метаморфізму
(35% - масова концентрація вугілля) з додаванням подрібненого посліду (5% -
масова концентрація ЛГМ) листяних порід дерев (рисунок 3.1 - листя дуба, рисунок
3.2 - листя верби, 3.3 - листя берези).

ɑ b c d e
Вугілля
марки 2Б

t = 0 с. t = 7,6 с. т = 9,7 с. т = 10,1 с. t = 14,5 с.

Вугілля
марки D

t = 0 с. т = 7,9 с. т = 10,2 с. т = 10,7 с. t = 15,0 с.
Вугілля
марки Т

t = 0 с. t = 8,71 с. t = 11,27 с. t = 11,83 с. т = 16,22 с.
Вугілля
антрацитове

t = 0 с. т = 9,9 с. t = 12,2 с. t = 16,6 с. t = 20,7 с.
Рисунок 3.1 – Відзнятий матеріал процесів нагрівання і подальшого займання
крапель (початковий розмір 2,5 мм) біо-вугілля-водного палива в умовах високої
температури Medium для суспензій з додаванням листя дуба

ɑ b c d e
Вугілля
марки 2Б

t = 0 с. т = 8,6 с. t = 10,0 с. t = 10,5 с. t = 14,6 с.

Вугілля
марки D

t = 0 с. т = 8,9 с. т = 10,3 с. т = 11,6 с. т = 17,2 с.
Вугілля
марки Т

t = 0 с. т = 9,4 с. т = 11,0 с. т = 11,2 с. t = 14,6 с.
Вугілля
антрацитове

t = 0 с. t = 10,5 с. t = 12,1 с. t = 13,0 с. т = 16,3 с.
Рисунок 3.2 – Рамки процесів нагрівання і подальшого займання крапель
(початковий розмір 2,5 мм) біовугільно-водного палива в умовах високої
температури для суспензій з додаванням вербового листя

ɑ b c d e
Вугілля
марки 2Б

t = 0 с. t = 5,7 с. t = 8,0 с. т = 8,2 с. t = 14,0 с.

Вугілля
марки D

t = 0 с. т = 6,3 с. т = 8,9 с. т = 9,8 с. t = 14,2 с.
Вугілля
марки Т

t = 0 с. т = 7,9 с. т = 9,9 с. t = 10,0 с. t = 14,5 с.
Вугілля
антрацитове

t = 0 с. т = 9,4 с. t = 11,9 с. t = 12,2 с. т = 15,3 с.
Рисунок 3.3 – Рамки процесів нагрівання і подальшого займання крапель
(початковий розмір 2,5 мм) біовугілля-водного палива в умовах високої
температури для суспензій з додаванням листя берези

Аналіз кадрів типових відеограм процесів термічної підготовки і подальшого
займання одиничних крапель паливних суспензій показує, що весь період
термічної підготовки і займання палива можна розділити на ряд послідовних і
взаємопов'язаних стадій [28]. Кожен з них може характеризуватися домінуванням
одного фізичного процесу, такого як інертне нагрівання, випаровування води,
термічне розкладання органічної частини вугілля і лісового горючого матеріалу,
пряме займання частинки палива. У початковий момент часу (кадр a, t=0 с) Біо-
ВВП є краплею палива в стані підвіски. Інертний нагрів ініціює процес
інтенсивного випаровування води (рамка б). В результаті видалення вологи з

приповерхневого шару крапля перетворюється в значно неоднорідну за
структурою (з водонасиченими і сухими зонами) частинку біовугільно-водного
палива. Подальший нагрів ініціює процес термічного розкладання органічної
частини вугілля і лісового горючого матеріалу і, відповідно, виділення горючих
газів. Через деякий проміжок часу t = tign після початку нагрівання частинка
запалюється (рамка c).
На рисунках 3.4 – 3.6 показані залежності часу затримки запалювання на
температуру навколишнього середовища для крапель розміром d = 2,5 мм (в
початковому стані) біовугільно-водного палива з вугілля різного ступеня
метаморфізму.

Рисунок 3.4 - Залежності часу затримки займання крапель біовугільно-водного
палива, виготовленого на основі вугілля різного ступеня метаморфізму з
додаванням листя дуба, від температури зовнішнього середовища

Рисунок 3.5 - Залежності часу затримки займання крапель біовугільно-водного
палива, виготовленого на основі вугілля різного ступеня метаморфізму з
додаванням вербових листків, від температури зовнішнього середовища

Рисунок 3.6 - Залежності часу затримки займання крапель біовугільно-водного
палива, виготовленого на основі вугілля різного ступеня метаморфізму з
додаванням листя берези, від температури зовнішнього середовища

Аналіз залежностей (рис. 3.4 - 3.6) в умовах відносно високих температур
навколишнього повітря (Tg≥1273K) показує, що значення tign палив на основі різних
вугілля практично ідентичні (не виходять за межі довірчого інтервалу для
визначення tign).
У той же час відомо [52], що краплі вугільно-водного палива на основі
антрациту запалюються повільніше, ніж краплі вугільно-водного палива,
приготованого на основі бурого або довгополуменевого вугілля. Швидше за все,
це пов'язано з тим, що в антрациті мало летких вугіль (в порівнянні з бурим або
кам'яним вугіллям [52]). Відповідно, процес ініціювання горіння в таких вугіллях
протікає повільніше, ніж у довгополуменевих або бурих вугіллях (які багаті
летючими речовинами). Такий результат, швидше за все, обумовлений двома
факторами. По-перше, як відомо з теорії утворення вугілля [17], збільшення
ступеня метаморфізму призводить до збільшення коефіцієнта теплопровідності і
зменшення
Теплова ємність вугілля. По-друге, в структурі біоакве-вугільного композиту
є біомаса (на основі лісового горючого матеріалу). З результатів досліджень [17]
відомо, що ЛГМ є високо «реактивним» паливом. В результаті сукупного впливу
перерахованих вище факторів нагрівання крапель Біо-ВВП на основі антрациту або
пісного вугілля протікає більш інтенсивно, ніж нагрів ідентичних (за розмірами)
крапель палива на основі бурого або вугілля тривалого полум'я. Відповідно,
глибина нагріву антрациту більше, а піроліз частинок ЛГМ і органічного вугілля
ініціюється на більшій глибині. В результаті збільшується швидкість надходження
маси горючих газоподібних продуктів піролізу в зону реакції займання летючих.
Іншими словами, лісовий горючий матеріал в такій неоднорідній системі
виступає своєрідним «прискорювачем» хімічної реакції займання. Це пов'язано з
тим, що біомаса багата летючими речовинами, в порівнянні з вугіллям, який, як
відомо з теорії вуглеутворення, має менший вміст горючих газів, ніж деревина. Зі
збільшенням масової частки ЛГМ збільшується приплив горючих газів в область
біля частинки, тому займання в газовій фазі відбувається швидше. Можна

обґрунтовано зробити висновок, що біомаса є більш реактивним паливом [37] і
виступає в якості «розсікача» реакції займання частинок Біо-ВВП у складі
вугільно-водної суміші.

3.2. Оцінка ефективності використання лісового палива
матеріал в якості добавки, що прискорює процес займання біо-
вугільно-водні палива

Для оцінки впливу типу листового опаду на тимчасові характеристики
займання було вивчено листовий опад трьох типових сортів дерев (береза, дуб,
верба). Склади досліджуваних палив представлені в таблиці 2.1.
Процес термічної обробки і подальшого займання крапель Біо-ВВП докладно
описаний в розділі 3.1.
60 % - Вода
35 % - вугілля Д
5 % - дуб

60 % - Вода
35 % - вугілля Д
5 % - вер
ба
60 % - Вода
35 % - вугілля Д
5 % - береза

а б в

Рисунок 3.7 – Типові рамки процесу займання крапель Біо-ВВП (на основі
довгополуменевого вугілля з додаванням листя різних порід деревини) розміром 2,5
мм при температурі окислювача T=1073 K (ɑ – початок інертного нагріву краплі
Біо-ВВП, b – рамка, що характеризує закінчення процесу видалення вологи з
поверхні частинки палива Біо-вугілля-вода, c – займання частинки Біо-ВВП)

Аналіз типових кадрів (рисунок 3.7) процесу займання одиничних крапель
Біо-ВВП показує, що займання досліджуваних палив відбувається над частинкою
на деякій відстані від неї (рисунок 3.7). Після займання летючих речовин
утворюється сфера полум'я (рамки в), розмір якої в кілька разів (в 2-3 рази)
перевищує діаметр частинки [38]. Леткі частинки, що вивільняються в результаті
термічного розкладання, видуваються в прикордонний шар, де утворюють
високореактивну парогазову суміш. Останній запалюється при нагріванні до
критичних (за умовами займання) температурних значень (рамка c, t = tign).
На рисунку 3.8 показані залежності часу затримки запалювання
досліджуваних паливних складів від температури окислювача для крапель з
характерним розміром 2,5 мм.

a б

в г
Рисунок 3.8 – Залежності часу затримки займання крапель біовугілля-водяного
палива від температури навколишнього середовища (а – худий; б – коричневий; в –
довгополум'яний; г – антрацит)

Встановлені в дослідах залежності tign (Tg) показують (рис. 3.8), що тип
листяної деревної підстилки практично не робить помітного впливу на умови і
характеристики займання Біо-ВВП.
З цієї причини стає актуальним оцінити вплив на час затримки займання
інших деревних добавок (хвої, деревного вугілля), які значно відрізняються за
своїми властивостями від добавок листяних порід дерев в структурі Біо-ВВП [28].
На рисунку 3.9 показаний процес термічної підготовки і подальшого
розпалювання вугільно-водних сумішей з масовою концентрацією води 50% на
основі енергетичного вугілля марки Д з додаванням 10% біомаси (листя берези,
хвоя сосни і ялини, деревне вугілля).

Я

t=0 с. t=2,8 с. t=8,0 с.
ІІ

t=0 с. t=2,9 с. t=8,3 с.
ІІІ

t=0 с. t=2,9 с. t=8,4 с.
ІV

t=0 с. t=3,1 с. t=8,6 с.
ɑ b d
Рисунок 3.9 - Відеограма процесу нагрівання і подальшого займання частинок у
високотемпературному середовищі (Tg=1073K) біовугільно-водного палива на
основі вугілля марки D з додаванням (Ι – листя берези, ΙΙ – соснові голки, ΙΙΙ –
ялинові голки, IV – деревне вугілля), з характерним початковим розміром 3 мм (ɑ –
початок інертного нагріву краплі Біо-ВВП, b – рамка, що характеризує закінчення
процесу видалення вологи з поверхні частинки біовугільно-водного палива, в –
займання частинки Біо-ВВП)

Більш детальний аналіз відеограм (рисунок 3.9) процесу займання палива
показав, що в приповерхневому шарі частинки Біо-ВВП (з додаванням деревного
вугілля) при термічній обробці і займанні (рисунок 3.10) може виникати

дисперсування. Останній, скоріше, обумовлено значним впливом фільтраційних
напруг, що утворюються в результаті інтенсивного випаровування води, а також
припливом горючої маси (летючої) за рахунок піролізу вугілля і деревного вугілля
[38]. При цьому встановлено, що при запалюванні Біо-ВВП з додаванням
подрібненої хвої або листя розсіювання не відбувається.

а)

б
Рисунок 3.10 – Зміна зовнішнього вигляду частинки біовугільно-водного палива
протягом індукційного періоду при температурі 1073 К (а – суміш на основі вугілля
марки D з додаванням листя берези, б – суміш на основі вугілля марки D з
додаванням деревного вугілля)
У проведених дослідах було встановлено, що частинки палива з додаванням
деревного вугілля (рисунок 3.10 б) руйнуються в результаті мікровибухів, що
відбуваються в приповерхневих шарах частинки Біо-ВВП. При підвищенні
температури однієї краплі палива відбувається збільшення швидкості
випаровування води. При подальшому нагріванні підвищується тиск водяної пари
і горючих газів в порах частинки палива. Це призводить до прориву парогазової
суміші в область низького тиску (середовище) через пористу структуру вуглецевого
каркаса і порушення його цілісності. Дрібні частинки вугілля в результаті
мікровибухів «вилітають» в область стіни і практично відразу починають горіти.

При цьому значно збільшується швидкість прогріву основної частинки палива (за
аналогією з [39]) і скорочується час затримки запалювання. У реальних процесах
згоряння розсіювання палива призводить до позитивного ефекту. Як відомо з теорії
горіння [25], тривалість індукційного періоду також залежить від характерних
розмірів частинок палива. Таким чином, дроблення частинок Біо-ВВП на безліч
більш дрібних фрагментів значно скорочує час затримки запалювання.
Для того, щоб провести порівняльний аналіз впливу типу біомаси на
характеристики займання, на рисунку 3.11 наведені експериментальні значення tігн
частинок HFC на основі довгополуменевого вугілля від температури окислювача
(повітря) [24]. Можна зробити висновок, що біомаса є добавкою, яка значно
прискорює процес займання гідрофторвуглеців. В умовах відносно низьких
температур навколишнього повітря (Tg≤1073 K) Краплі Біо-ВВП запалюються набагато
швидше (час затримки запалювання скорочується більш ніж на 30%), ніж вугільні
краплі вугільно-водного палива, ідентичні за розміром і маркою. Це можна
пояснити високим вмістом летких речовин в ЛГМ (в порівнянні з вугіллям). В
умовах високотемпературного нагріву (Tg≥1273 K) значення tign частинок Біо-ВВП і
вугільно-водної суспензії практично ідентичні (не виходять за межі довірчого
інтервалу для визначення tign).

Рисунок 3.11 – Залежності часу затримки займання біовугільно-вуглецевої та
вугільно-водної суспензій на основі довгополуменевого вуглецю від температури
окислювача при початковому розмірі крапель 2 мм (1 – з додаванням листя берези,
2 – з додаванням хвої, 3 – з додаванням ялинових голок, 4 – з додаванням деревного
вугілля, 5 – ВУТ без добавок [23])

Результати експериментальних досліджень дають підстави для висновку про
доцільність введення до складу вугільно-водного палива добавок (до 10% від маси)
лісових горючих матеріалів (як хвойних, так і листяних порід дерев).
Слід мати на увазі, що згоряння вугільно-водяних суспензій відбувається, як
правило, при температурах до 1100-1200 К, і в цьому діапазоні ефект присутності
ЛГМ або деревного вугілля в складі вугільно-водяної суспензії, як показали
експерименти, досить істотний - час затримки займання скорочується на 20-30%,
що може стати об'єктивною основою для оптимізації технологій спалювання

вугільно-водяних суспензій в топках парових і водогрійних котлів (наприклад,
значне зменшення розмірів передтопкового апарату). Також в реальній практиці
Біо-ВВП може використовуватися в якості палива для запалювання для виведення
на виробничі потужності теплогенеруючих установок промислового
теплоенергетичного машинобудування.
3.3. Вплив температури окислювача та початкового розміру краплі на
умови займання та характеристики біовугільно-водного палива
Експерименти проводилися з краплями досліджуваних палив, початкові
розміри яких коливалися від 2 мм до 4 мм. У реальній практиці після того, як краплі
вугільно-водного палива вийшли з сопел і розпорошилися, краплі малих (від 0,5 до
1,0 мм) розмірів виходять великими. У той же час експерименти [24] встановлені
що під час руху великого набору крапель, в умовах, наближених до пічного
середовища, відбуваються процеси коагуляції крапель. Великі краплі поглинають
дрібні краплі при русі в одному напрямку. Також велика ймовірність коагуляції і
дрібних крапель, через турбулентні пульсації в крапельному потоці, як в
поздовжньому, так і в поперечному напрямку. Роздроблення крапель, що
стикаються при односпрямованому русі, не відбувається [24], так як швидкості їх
зближення (якщо друга «наздоганяє» першу) мала. Тому діапазон зміни реальних
розмірів крапель в експериментах був репрезентативним.
Експериментальні дані, що ілюструють залежність часу затримки
запалювання від початкового характеристичного розміру крапель палива при
різних температурах, наведені на рисунку 3.12.

а б

в
Рисунок 3.12 – Залежність часу затримки займання крапель Біо-ВВП на основі
вугілля марки D (ɑ – суміш з додаванням листя дуба, b – суміш з додаванням
листя верби, c – суміш з додаванням листя берези) від розміру при різних
температурах (1 – T = 873 K, 2 – 1073 K, 3 – 1273 K)

Аналіз залежностей t ign (d), показаний на рисунку 3.12, показує, що, як
випливає із загальної теорії займання крапель палива і частинок [25], час затримки

запалювання істотно залежить не тільки від температури середовища, в якій
знаходиться крапля або частинка, але і від характерних розмірів останньої [28].
На рисунку 3.12 чітко видно, що час затримки займання палив лінійно
збільшується зі збільшенням розмірів частинок Біо-ВВП. При цьому, чим вище
температура окислювача, тим менше кут нахилу залежності tign (d). Встановлені
закономірності, швидше за все, пов'язані з тим, що займання газоподібних
продуктів піролізу органічної частини вугілля відбувається після повного
випаровування всієї вологи, що міститься в паливі [28]. Тим довше процес
відведення вологи і, відповідно, тим довше час затримки запалювання при будь-
якій температурі навколишнього середовища. Зі збільшенням Т г швидкість
випаровування води збільшується, і як наслідок зменшується значення t ign.
Результати експериментів, наведені на рисунку 3.12, наочно ілюструють, що
додавання ЛГМ значно скорочує період індукції крапель біоачарової суспензії з
характерним розміром до 2 мм (зниження tign до 30% в порівнянні з ВУТ).
Також сильні залежності f = tign(d) ілюструють масштаб основних проблем,
що виникають при організації процесів спалювання крапель композитних рідких
палив на основі вугілля, води та біомаси. Тому можна сформулювати досить
очевидний висновок про об'єктивну необхідність мінімізації розміру крапель Біо-
ВВП. Ефективне спалювання біовугільно-водного палива може бути досягнуто
дрібнодисперсним розпиленням суспензії в топках котлів промислових теплових
електростанцій. Час затримки запалювання всіх вивчених складів знаходиться в
межах 3 – 7 секунд, що вже прийнятно для практичного використання на
промислових об'єктах теплоенергетики.
На підставі аналізу результатів проведених експериментів можна зробити
висновок, що при tзначеннях більше 20 секунд необхідно організовувати вихрові
зони згоряння біо-вугілля-водного палива в топковому просторі. Прикладом може
служити циліндрична камера згоряння з тангенціальною подачею палива і
окислювача (за аналогією з [24]). При попаданні в топковий простір великі краплі
під дією сили тяжіння витісняються на периферію камери згоряння. Відбувається

відведення вологи, піроліз органічної частини і подальше займання летючих. У
міру згоряння і втрати маси частинки палива поступово переміщаються до центру
(стають легшими). Завдяки такій схемі вдається досягти практично повного
згоряння біоводно-вугільної суспензії з прийнятним для практики часом затримки
займання.
3.4. Займання біовугільно-водного палива шляхом варіювання
концентрації деревної складової
На рисунку 3.13 показаний зовнішній вигляд вивченої біо-вугільно-водні
палива на основі пісного вугілля з додаванням хвої до дослідів. Встановлено, що зі
збільшенням частки біомаси в паливі зростає і адсорбційна здатність сумішей.
Наприклад, при зменшенні масової концентрації вугілля і відповідному збільшенні
частки лісового горючого матеріалу в складі палива (вище 5%) вугільно-водна
суспензія втрачає свою однорідність (рис. 3.13). З цієї причини розпилення
настільки значно неоднорідного палива може призвести до засмічення форсунок
або системи подачі палива, а також до стирання пальників. Відповідно, для
спалювання вугільно-водного шламу з високим вмістом біомаси потрібні
спеціальні технології подачі палива.

а б в
Рисунок 3.13 – Зовнішній вигляд вугільно-водяного палива при різних

концентрації біомаси (ɑ – 15% лісових горючих речовин, b – 10% лісового
горючого матеріалу, c – 5% лісового горючого матеріалу)
На рисунку 3.14 показані кадри типової відеограми процесу нагрівання
крапель і подальшого займання частинок Біо-ВВП.
Персоналу Вміст біомаси
15 %

a t=0 b t=2,1 c t=2,6
c c c
10 %

a t=0 b t=2,8 c t=4,1
c с с
5 %

a t=0 b t=4,2 c t=5,2
c с с
0 %

a t=0 b t=5,2 c t=6,2
c с с
Рисунок 3.14 – Відеограма процесу нагрівання і подальшого займання частинок
ВУТ і Біо-ВУТ, виготовлених на основі пісного вугілля з характерним розміром 3
мм в умовах високої температури (Tg=1273 K)
Слід зазначити, що механізм запалювання для всіх досліджуваних паливних
складів є загальним, але тривалість окремих етапів істотно відрізняється і залежить
від складу палив.
Аналіз відеограм експериментів дає підстави для кількох висновків. По-
перше, порівняння рамок третього і четвертого рядів (рисунок 3.14) показує, що
введення ЛГМ у вугільно-водну суспензію (при концентрації останньої 5%)
призводить до того, що падіння такого палива протягом усього періоду індукції (до
займання) зберігає форму сфери, на відміну від ВУТ без присадок ЛГМ (четвертий
ряд, рисунок 3.14). По-друге, при концентрації біомаси вище 5% частка
утворюється у вигляді, як правило, неправильних багатогранників з безліччю
виступів і западин. Останні є концентраторами теплових потоків і, відповідно, саме
в цих точках починається займання частинок Біо-ВВП.
Також рамки (рисунок 3.14 б) добре ілюструють газофазний механізм
займання крапель всіх варіантів складу ВУТ (по концентрації ЛГМ). Зони горіння
газу добре видно на всіх чотирьох кадрах. У той же час на рамці (рисунок 3.14 б)
видно, що займання летких речовин (піролізу вугілля і продуктів ЛГМ)
відбувається над частинкою, хоча нагріті до високих температур ділянки
розподілені по всій її поверхні (швидше за все, це фрагменти лісового горючого
матеріалу, розташовані поблизу поверхні частинки) [23].
На рисунку 3.15 показані значення часу затримки займання одиничних
крапель біовугільно-водного палива (в початковий період часу, а потім частинок
після випаровування вологи з приповерхневого шару).

ɑ b

c
Рисунок 3.15 – Залежність часу затримки займання крапель вугільно-водних
суспензій (масова концентрація біомаси: 1 – 15 %, 2 – 10 %, 3 – 5 %, 4 – 0 %) від
початкового розміру при різних температурах окислювача (ɑ – 873 К, b –
1073 К, з – 1273 К)
Основний результат дослідів полягає в тому, що суміші з додаванням лісового
горючого матеріалу запалюються набагато швидше (для суміші з додаванням 15%
біомаси час затримки займання скорочується більш ніж утричі) в порівнянні з ВУТ

без додавання ЛГМ (рис. 3.15). Це пов'язано з тим, що біомаса багата летючими
речовинами, в порівнянні з вугіллям, який, як відомо з теорії вуглеутворення, має
менший вміст горючих газів, ніж деревина. Зі збільшенням масової частки ЛГМ
збільшується приплив горючих газів в область біля поверхні частинки, тому
займання в газовій фазі відбувається швидше. Можна обґрунтовано зробити
висновок, що біомаса є більш реактивним паливом [23] і в складі вугільно-водної
суспензії виступає в ролі «розсікача» реакції займання частинок Біо-ВВП.
За результатами проведених досліджень можна зробити висновок, що
введення до складу гідрофторвуглеців лісових горючих матеріалів призводить до
значного підвищення ресурсної ефективності технологій спалювання
гідрофторвуглеців. При значному зменшенні (в 2,5-3 рази) часу затримки займання
крапель вугільно-водяних палив з присадками ЛГМ зменшується і загальний час
термічної обробки таких палив. Відповідно, немає необхідності реконструювати
печі парових і водогрійних котлів при переході з вугільного палива на вугільно-
водні суспензії як основне паливо теплових електростанцій. Крім того, додавання
10-15% ЛГМ знижує споживання вугілля в теплоелектроцентралях і котельнях.
Також знижується вартість теплової енергії, отриманої від спалювання біовугільно-
водних суспензій, так як ціна ЛГМ визначається тільки витратами на збір і
транспортування таких матеріалів. В результаті використання лісових горючих
матеріалів в якості добавок до вугільно-водного палива ресурсоефективність
вугільної промислової теплоенергетики може значно підвищитися. У той же час
гідрофторвуглеці з додаванням лісових горючих матеріалів у багатьох випадках
матимуть переваги (технологічні та економічні) навіть у порівнянні з паливами, що
представляють собою суміш сухого вугілля (основний компонент) і біомаси (другий
компонент) [24]. В останні роки такі суміші інтенсивно вивчаються в багатьох
розвинених країнах.

3.5. Спільне займання вугільно-водної суспензії та деревної біомаси
Можливі й інші способи поліпшення динаміки згоряння вугільно-водних
суспензій, такі як освітлення полум'я ВУТ іншим (більш реактивним) паливом
(наприклад, газом, мазутом, дизельним паливом) [59] або плазмою [64]. Один з
таких
Можливими шляхами поліпшення характеристик займання і згоряння
вугільно-водного палива є технологія комбінованого спалювання вуглеводнів і
біомаси в одному пічному пристрої. Подрібнена деревина є перспективним
паливом для парових і водогрійних котлів промислової теплоенергетики.
Ефективність HUT може бути підвищена в результаті спільного спалювання з
дрібними частинками деревини. При будь-яких умовах частинка деревини буде
горіти першою, як більш суха конденсована речовина. Варто зазначити, що в даний
час результати експериментальних досліджень процесів спільного займання
частинок деревної біомаси і вугільно-водного палива не представлені в світовій
науковій періодиці.
У дослідах використовувалися частинки деревини (сосни) з характерним
розміром 3 мм, вологість яких становила 1,0 - 1,5 %. Відстані між частинками
беруться так, як вони можуть бути в реальній печі парового або водогрійного котла
при розпиленні ВУТ і частинок деревини певної дисперсії (фракційного складу).
Для кожного з варіантів розташування частинок палива (рисунок 3.16) була
проведена серія дослідів не менше ніж з 15 дослідів в ідентичних умовах.

Рисунок 3.16 - Варіанти розташування частинок (а – частинка деревини, б – крапля
Водно-вугільний; c - дерево + ВУТ)

На рисунках 3.17 – 3.19 показаний типовий нагрів і подальше займання
частинок і крапель цих видів палива. Істотно відрізняються процеси займання
частинок деревної біомаси і вугільно-водної суспензії [46]. Займання частинок
ВУТ відбувається в умовах інтенсивних фазових (випаровування води) і
термохімічних (термічне розкладання органічної частини вугілля) перетворень. Це
пов'язано з високим вмістом води (50% від маси) в підвісці.
Етапи термічної підготовки і подальшого займання крапель вугільної води
(рисунок 3.17) аналогічні процесам займання Біо-UUT, описаним в розділі 3.1. У
початковий проміжок часу t = 0 с (рисунок 3.17, рама ɑ) крапля палива нагрівається,
що інтенсифікує процес випаровування внутрішньопорової вологи. Закінчення
процесу осушення характеризується зміною кольору частинки вугільно-водного
палива (рисунок 3.17, рамка б). Подальший нагрів ініціює термічне розкладання
органічної частини вугілля. Потім відбувається запалювання частинки ВУТ
(рисунок 3.17, рамка в).

ɑ b c

т = 0 С. Т = 4,1 С. т = 6,2 С.
Рисунок 3.17 – Відеограма процесу нагрівання і подальшого займання частинки
ВУТ в умовах високої температури (Tg=1273K)

На рисунку 3.18 показані кадри типової відеограми процесу займання
деревної біомаси. На відміну від вугільно-водного палива, частинки деревини сухі.
З цієї причини типовий час затримки для займання біомаси значно коротший. Це

пов'язано з тим, що найбільш тривалий і енерговитратний етап термічної обробки
– випаровування води – практично відсутній [46].
Рамка ɑ (рисунок 3.18) характеризує початок термічної дії на частинку
деревної біомаси. Нагрівання ініціює термічне розкладання біомаси і утворення
твердих (кокс) і газоподібних (летючих) продуктів піролізу (рамка б, рисунок 3.18).
У момент часу t=tзаймання частинка біомаси запалюється газофазним способом. Слід
зазначити, що займання локалізується в районі ребер кубика частинок. що такі
кутові точки виступають в якості концентраторів теплових потоків.

ɑ b c

т = 0 С. t = 0,6 С. t = 0,7 С.
Рисунок 3.18 – Відеограма процесу нагрівання і подальшого займання частинки
деревина в середовищі з високою температурою (Tg=1273K)

На рисунку 3.19 показані типові кадри термічної обробки і спільного
займання деревної біомаси і частинок вугілля-води.
ɑ b c d

т = 0 С. т = 0,4 С. Т = 3,4 С. Т = 5,9 С.
Рисунок 3.19 – Відеограма процесу нагрівання і подальшого займання як вугільно-
водного палива (1), так і деревних частинок (2) в умовах високої температури
(Tg=1273 тис.)

Аналіз рамок (рис. 3.18 і 3.19) показує, що процеси термічної обробки і
займання окремого частинки деревини і частинки біомаси разом з вугільно-водною
суспензією ідентичні. Високотемпературний нагрів призводить до термічного
розкладання основних компонентів біомаси, в результаті чого утворюються
продукти газоподібного піролізу. Подальший нагрів призводить до газофазного
займання деревної біомаси (рамка б, рисунок 3.19). Займання локалізується в
районі ребер кубика частинок. пов'язана з тим, що такі кутові точки виступають в
ролі концентраторів теплових потоків. В результаті утворюється сфера полум'я, яка
в кілька разів перевищує розмір частинки (рамка в, рисунок 3.19). Палаючий факел
продуктів газового піролізу значно підсилює нагрівання краплі вугільно-водної
суспензії. В результаті значно прискорюються процеси термічної підготовки
(випаровування води і термічного розкладання органічної частини вугілля). У
момент часу t = tign відбувається запалювання вугільно-водяної суспензії (рамка d,
рисунок 3.19). Порівняльний аналіз рамок, показаних на рисунках 3.17 і 3.19,
показує, що частинка деревини значно прискорює процес займання УФК (на 58%).
На рисунку 3.20 ɑ показані значення часу затримки займання окремих
частинок деревини і при спільному займанні ВУТ і біомаси. У діапазоні температур
від 873 К до 1073 К одинична частинка деревини запалюється швидше (15%), ніж
у поєднанні з краплею вугільно-водної суспензії. Це пов'язано з тим, що нагрівання
краплі ВУТ посилює випаровування води. Фазовий перехід є ендотермічним
процесом, в результаті якого температура газового середовища в невеликій
близькості деревних частинок знижується, і в результаті час затримки займання
такої частинки збільшується на 15%.

В умовах високих температур (понад 1073 К) значення t ign окремої частинки
деревини і тієї, що згоріла разом з ВУТ, ідентичні.

ɑ b
Рисунок 3.20 – Залежності часу затримки запалювання від температури
окислювача: ɑ – деревина (1 в складі палива, 2 – одинична частинка); б -
вугільно-водяне паливо (3 - одинична крапля, 4 - у складі паливної композиції)

На рисунку 3.20 b показані залежності між часом затримки запалювання при
одиничному падінні UFC і в умовах співзаймання з частинкою деревини. Аналіз
взаємозв'язків tign(Tg) показує, що в умовах спільного займання частинок біомаси
та UFC остання запалюється значно швидше (на 58% порівняно з процесом
займання однієї частинки вугільно-водного палива). Це пов'язано з тим, що на
початковому етапі деревина запалюється В результаті інтенсивного радіаційного
нагріву значно інтенсифікуються всі процеси термічної підготовки (випаровування
внутрішньопорової і адсорбційно-зв'язаної вологи, термічне розкладання
органічної частини вугілля) частинки вугілля-вода. У цих умовах деревина

виступає в ролі «розсікача» термохімічної реакції займання краплі вугільно-водної
суспензії. [46].
Висновки по третьому розділу
1. Результати експериментальних досліджень процесів займання нового
класу палива (біовугільно-водяне паливо, приготоване на основі вугілля, води та
лісового горючого матеріалу) показали, що ЛГМ може використовуватися як
компонент паливних сумішей у промисловому теплоенергетиці.
2. Вперше встановлена висока ефективність (з точки зору динаміки
займання) використання листового опаду різних порід дерев в якості присадки до
палива. У майбутньому лісовий горючий матеріал може стати одним з компонентів
композиційних палив, що використовуються в промисловій теплоенергетиці.
Останнє створює передумови для суттєвого розширення сировинної бази
перспективних теплоелектроцентралей та котелень.
3. Встановлено основні фактори, що впливають на час затримки
займання біовугільно-водного палива. До них відносяться: температура
окислювача, характерний розмір крапель, ступінь метаморфізму вугілля, тип
біомаси, кількість летких речовин, що містяться в горючих компонентах палива.
4. Біовугільно-водні палива на основі вугілля марки Т і антрациту з
додаванням лісового горючого матеріалу запалюються швидше, ніж суспензії на
основі довгополуменевого і бурого вугілля при відносно низьких температурах.
5. Додавання деревного вугілля до складу палива ВУТ скорочує час
затримки займання частинок (розміром 2 мм) на 18% при відносно низьких
температурах (Tg=873 K), що дає можливість використовувати цей вид палива в
реальній практиці.
6. За результатами експериментальних досліджень встановлено
перспективу використання присадки лісового горючого матеріалу в якості
присадки для прискорення процесу займання крапель біовугільно-водного палива.
Показано, що додавання 15% біомаси за масою до складу вугільно-водного палива

дозволяє скоротити час затримки займання більш ніж утричі порівняно з вугільно-
водною суспензією без додавання біомаси. При цьому тип ЛГМ не робить
істотного впливу на характеристики часу займання біоводно-вугільного палива.
7. За результатами експериментальних досліджень встановлено, що
вугільно-водяне паливо може ефективно спалюватися разом з деревною біомасою.
Спільне спалювання скорочує час затримки запалювання ВУТ до 58% у порівнянні
з однією краплею, особливо в умовах низькотемпературного горіння (873 К – 1073
К).
8. В області відносно низьких температур (від 873 К до 1073) одиночна
частинка деревини запалюється швидше, ніж в складі палива. При високих
температурах Тг ≥ 1073 К значення t ign окремої деревної частинки і тієї, що згоріла
разом з ВУТ ідентичні.

РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ
МКР 25.144.53 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Тихонов Літ. Арк. Акрушів
Розділ 1
Перевір. Цікановський
Реценз.
Н. Контр. ЧДТУ, МТЕ-45
Затверд. Калейніков

РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ
4.1. Загальні вимоги пожежної безпеки до територій,
будівель, приміщень та споруд підприємств
5.1. Утримання територій
5.1.1. Територія підприємства, протипожежні розриви між будівлями, спорудами,
майданчиками для зберігання матеріалів, устатковання повинні постійно утримуватися в чистоті
та систематично очищатися від сміття, відходів виробництва, тари, обпалого листя, котрі
необхідно регулярно вивозити у спеціально відведені місця.
5.1.2. Протипожежні розриви між будинками, спорудами, відкритими майданчиками для
зберігання матеріалів та устатковання повинні відповідати вимогам будівельних норм. Їх не
дозволяється використовувати для стоянки транспорту, будівництва тимчасових будівель та
споруд тощо.
5.1.3. На дільницях території підприємств, де можливе скупчення горючих газів або парів,
проїзд автомашин та іншого транспорту заборонений.
5.1.4. На території підприємства на видних місцях повинні бути встановлені таблички з
номером виклику пожежної охорони, знаки, які позначають місця розташування первинних
засобів пожежогасіння, схеми руху транспорту, на яких необхідно вказати розташування будівель,
вододжерел.
5.1.5. Основні дороги, проїзди, проходи повинні мати тверде покриття. Влаштовуючи
під'їзди для пожежних автомобілів до будівель, споруд та вододжерел на ґрунті, їх слід
укріплювати шлаком, гравієм або іншими місцевими матеріалами для забезпечення можливості
під'їзду в будь-яку пору року.
5.1.6. Рейкові колії, тимчасові траншеї та канави не повинні ускладнювати рух пожежних
автомобілів. Для цього в потрібних місцях мають бути обладнані зручні переїзди, завжди вільні
для проїзду пожежних автомобілів.
5.1.7. Дороги, проїзди та проходи до будівель, споруд, пожежних вододжерел, підступи до
зовнішніх пожежних сходів, пожежного інвентарю, устатковання та засобів пожежогасіння
повинні бути завжди вільними, утримуватися в справному стані, узимку очищатися від снігу.
Забороняється довільно зменшувати нормовану ширину доріг та проїздів.
5.1.8. Ворота в'їзду на територію підприємства, які відчиняються за допомогою
електроприводу, повинні мати пристрої, які дозволяють відчиняти їх вручну.
5.1.9. Територія підприємства повинна мати зовнішнє освітлення, яке забезпечує швидке
знаходження пожежних сходів, протипожежного устатковання, входів до будівель та споруд.
5.2. Утримання будівель, приміщень та споруд шахти
5.2.1. Забороняється курити та користуватися відкритим вогнем у підземних виробках,
надшахтних будівлях, приміщеннях лампових, сортувалень, на поверхні шахти ближче ніж 30 м
від дифузора вентилятора та будівель дегазаційних установок, біля устя виробок, які виходять на
земну поверхню, а також у не спеціально встановлених місцях.
5.2.2. У будівлях, приміщеннях та спорудах шахти забороняється:
прибирати приміщення та прати одяг із застосуванням бензину, гасу, інших ЛЗР і ГР;
відігрівати замерзлі труби опалення паяльними лампами та іншими способами з
застосуванням відкритого вогню;
розкидати та залишати неприбраними промаслені матеріали. Їх необхідно прибирати в
металеві ящики, щільно зачиняти кришками, а після закінчення роботи видаляти з приміщення в
спеціально відведені місця для утилізації.
5.2.3. Усі будівлі, приміщення та споруди необхідно вчасно очищати від горючого сміття,
відходів виробництва та постійно утримувати в чистоті. Терміни очищення встановлюються
технологічними регламентами чи інструкціями.
5.3. Утримання евакуаційних шляхів та виходів

5.3.1. Евакуаційні шляхи та виходи повинні утримуватися вільними, не захаращуватися і
у разі виникнення пожежі забезпечувати безпеку під час евакуації всіх людей, які знаходяться в
шахті та надшахтних будівлях.
Кількість та розміри евакуаційних виходів із шахти, будівель і приміщень, їх
конструктивні і планувальні рішення, умови освітлення, забезпечення незадимленості,
протяжність шляхів евакуації, їх облицювання повинні відповідати протипожежним вимогам
будівельних норм.
5.3.2. У приміщенні, яке має один евакуаційний вихід, дозволяється перебування не
більше як 50 осіб.
5.3.3. Двері на шляхах евакуації повинні відчинятися в напрямку виходу з будівель
(приміщень).
Допускається влаштування дверей з відчиненням усередину приміщення у разі
одночасного перебування в ньому не більше як 15 осіб, а також із площадок зовнішніх
евакуаційних сходів (за винятком дверей, які ведуть у повітряну зону незадимлювальної сходової
клітки).
5.3.4. Сходові клітки, сходи, коридори, проходи та інші шляхи евакуації мають бути
обладнані евакуаційним освітленням відповідно до вимог будівельних норм та ДНАОП 0.00-1.32-
01 ( v0272203-01 ).
Світильники евакуаційного освітлення повинні вмикатися з настанням сутінків у разі
перебування в будівлях людей.
Шляхи евакуації, які не мають природного освітлення, повинні постійно освітлюватися
електросвітильниками (у разі наявності людей).
5.3.5. Не допускається:
улаштовувати на шляхах евакуації пороги, виступи, турнікети, розсувні, піднімальні,
обертові двері та інші пристрої, які перешкоджають вільній евакуації людей;
захаращувати шляхи евакуації (коридори, проходи, сходові марші та майданчики,
вестибюлі, холи, тамбури тощо) меблями, устаткованням, різними матеріалами, навіть якщо вони
не зменшують нормативну ширину;
забивати, заварювати, замикати зсередини на підвісні замки, болтові з'єднання та інші
запори, які важко відчиняються, зовнішні евакуаційні двері будівель.

4.2. Технічні засоби протипожежного захисту
7.1. Загальні вимоги
7.1.1. Усі підприємства повинні бути забезпечені пожежною технікою, інвентарем та
спорядженням, а також первинними і стаціонарними засобами пожежогасіння, які мають
відповідати вимогам стандартів або технічних умов та утримуватися відповідно до вимог ГОСТ
12.4.009-83, ГОСТ 12.4.026-76, бути в справному стані і постійній готовності до використання.
7.1.2. Відповідальність за збереження та працездатність засобів пожежогасіння
покладається на керівника підприємства або призначену наказом відповідальну особу з числа
технічного персоналу підприємства.
7.1.3. Наявність, технічний стан, готовність до дії пожежної техніки, а також засобів
індивідуального захисту перевіряє начальник аварійного формування за участю представників
відповідних служб (служба головного механіка, енергетика тощо) не рідше одного разу на місяць.
Результати цих перевірок повинні бути повідомлені керівникові підприємства (або особі, яка
заміщує його).
7.1.4. Номенклатуру виробів пожежної техніки, її кількість для кожного конкретного
об'єкта підприємства необхідно встановлювати з урахуванням забезпечення рівня пожежної
безпеки відповідно до вимог ГОСТ 12.1.004-91, а також у залежності від:
особливостей розвитку можливої пожежі на даному об'єкті;
норм витрати на пожежогасіння вогнегасних речовин;
часу прибуття пожежних та рятувальних підрозділів на об'єкт.

7.1.5. Вироби пожежної техніки, якими оснащене підприємство, за виконанням повинні
відповідати:
електричній іскробезпеці за ГОСТ 12.1.018-93;
кліматичному районуванню підприємства та категорії розміщення пожежної техніки за
ГОСТ 15150-69;
агресивності навколишнього середовища;
значенням параметрів зовнішніх вібраційних впливів.
7.1.6. До розміщення на підприємстві допускають пожежну техніку, на яку є нормативно-
технічна документація.
7.1.7. Пожежна техніка повинна застосовуватися тільки для гасіння пожежі відповідного
класу (додаток 8). Використання пожежної техніки для господарських потреб або для виконання
виробничих завдань заборонено.
7.1.8 Уведені в експлуатацію вироби пожежної техніки повинні мати облікові
(інвентаризаційні) номери за прийнятою на підприємстві системою нумерації.
7.1.9. Пожежна техніка, яка була використана на заняттях і тренувальних навчаннях,
повинна бути в найкоротший термін знову приведена в готовність до дії, а яка вийшла з ладу і
прийшла в непридатність, - списана за актом.
7.1.10. Дверцята пожежних шаф, пристрої ручного пуску вогнегасників та установок
пожежогасіння повинні бути опломбовані.
7.1.11. На підприємстві повинні бути вивішені плани території за ГОСТ 12.1.114-82 з
позначенням місць розташування пожежної техніки.
Для визначення місцезнаходження пожежної техніки повинні застосовуватися відповідні
вказівні знаки за ГОСТ 12.4.026-76 з розташуванням їх на видимому місці на висоті 2-2,5 м від
підлоги усередині та поза приміщеннями.
7.1.12. Пожежна техніка повинна розміщуватися з урахуванням зручності її
обслуговування, спостереження, використання, а також за можливості найкраще бачити її з різних
місць захищувального простору. Підходи до місця розміщення пожежної техніки повинні бути
завжди вільними.
7.1.13. Для локалізації пожежі гірничі виробки повинні бути обладнані пожежними
дверима (лядами) відповідно до вимог ДНАОП 1.1.30-5.34-02 і протипожежних норм
будівельного проектування.
7.1.14. Гірничі виробки в залежності від їх призначення кріпляться матеріалами,
горючість та ступінь вогнестійкості яких повинні бути не нижче вимог ДНАОП 1.1.30-5.34-02.
Пустоти за негорючим кріпленням повинні закладатися негорючими або важкогорючими
матеріалами.
7.2. Установки пожежної сигналізації та пожежогасіння
7.2.1. Будівлі, приміщення та споруди підприємств повинні обладнуватися установками
пожежної сигналізації та пожежогасіння відповідно до вимог ДБН В.2.5-13-98, правил,
стандартів, відомчих та інших нормативних документів (ВНТП 26-82, ВНТП 27-82), які не
суперечать цим Правилам (додаток 9).
7.2.2. Усі установки повинні знаходитися в справному стані та утримуватися відповідно
до вимог НАПБ Б.01.004-2000 у постійній готовності. Несправності, які впливають на їх
працездатність, повинні усуватися негайно з записом у книзі (додаток 10). Технічне
обслуговування установок здійснюється спеціально навченими людьми з числа персоналу
підприємства в передбачені регламентом терміни, при цьому необхідно робити записи у
відповідних журналах. Організація, яка здійснює технічне обслуговування установок, повинна
мати ліцензію на право виконання цих робіт та несе відповідальність за якість технічного
обслуговування.
7.2.3. На період проведення робіт з технічного обслуговування або планово-
попереджувального ремонту, для яких передбачається відключення установок, керівник
підприємства зобов'язаний ужити необхідних заходів щодо забезпечення пожежної безпеки
приміщень та технічного устатковання.

7.2.4. Стан шлейфів пожежної сигналізації, ліній керування та зв'язку повинен постійно
контролюватися в режимі "Готовність" та підлягає періодичним випробуванням у режимах
"Тривога" та "Установка спрацювала" відповідно до плану-графіка.
7.2.5. Диспетчерські пункти, операторні технологічних цехів та станцій пожежогасіння
повинні бути обладнані телефонним зв'язком та забезпечені схемами пожежної сигналізації або
установками пожежогасіння з позначенням захищуваних приміщень чи
технологічного устатковання, а також інструкціями щодо керування установками (системами)
пожежогасіння та про дії з оповіщення про аварії та (або) пожежі, які відповідають вимогам
ДНАОП 1.1.30-4.02-80.
7.2.6. В установках водяного та пінного пожежогасіння, на вузлах керування ними
необхідно вивішувати функціональні схеми обв'язки, на табличках указувати типи та кількість
зрошувачів у секції, а засувки та крани нумерувати у відповідності зі схемою обв'язки.
Функціональні схеми обв'язки повинні вивішуватися також у насосних АУП.
7.2.7. На підприємстві необхідно вести експлуатаційну документацію, що відповідає
вимогам ДНАОП 1.1.30-5.34-02, у якій потрібно реєструвати:
утримання, терміни та виконавців (юридичних та фізичних осіб) проведення технічного
обслуговування та планово-попереджувального ремонту;
дату та обставини санкціонованих та помилкових спрацьовувань УПС та АУП, дату
виходу з ладу автоматичних засобів та час усунення недоліків;
дату та результати контрольних перевірок та періодичних випробувань УПС та АУП.
На об'єкті також повинні бути:
проектна документація та монтажні креслення на установку;
акт приймання та здавання установки в експлуатацію;
паспорти на устатковання та прилади;
настанова з експлуатації установки;
посадові інструкції.
7.2.8. На підприємстві наказом або розпорядженням керівника повинні бути призначені:
особа, яка відповідальна за технічне обслуговування УПС та АУП;
оперативний (черговий) персонал для контролю за працездатним станом УПС та АУП
(оперативний персонал - для щоденного контролю, черговий персонал - для цілодобового).
Функції оперативного (чергового) персоналу можуть суміщуватися.
7.2.9. Особа, відповідальна за експлуатацію установки, зобов'язана забезпечити:
виконання вимог правил утримання УПС та АУП;
утримання УПС та АУП у працездатному стані шляхом своєчасного проведення
технічного обслуговування та планово-попереджувального ремонту;
навчання оперативного (чергового) персоналу, а також інструктаж осіб, які працюють у
захищуваних приміщеннях;
наявність необхідної експлуатаційної документації та контроль за систематичним її
веденням;
інформування керівника об'єкта про усі випадки відмовлень та спрацьовування установок;
своєчасне пред'явлення рекламацій: заводам-виробникам - при постачанні некомплектних
або неякісних приладів та устатковання; монтажним організаціям - при виявленні неякісного
монтажу або відступів від проектної документації, не узгоджених з розробником проекту або
наглядовими органами; спеціальним обслуговуючим організаціям - за неякісне або несвоєчасне
технічне обслуговування та ремонт установок.
7.2.10. Оперативний (черговий) персонал повинен знати:
назви та місцезнаходження приміщень, які захищаються;
порядок виклику пожежної охорони при одержанні сигналу тривоги та взаємодії з
підрозділами аварійно-рятувальної служби під час ліквідації пожежі та її наслідків;
порядок визначення працездатності установки в період експлуатації;
порядок ведення експлуатаційної документації.

Гірничий диспетчер шахти після одержання сигналу про пожежу повинен викликати
головного інженера шахти. До його прибуття гірничий диспетчер виконує обов'язки
відповідального керівника робіт з ліквідації пожежі.
7.2.11. Апаратура УПС повинна бути встановлена в місцях, які недоступні для сторонніх
осіб, та опломбована.
7.2.12. Пожежні сповіщувачі на об'єктах необхідно встановлювати в місцях, які
відповідають вимогам ГОСТ 12.4.009-83 та технічній документації заводів-виробників.
Сповіщувачі повинні бути захищені від механічних ушкоджень та несанкціонованих
спрацьовувань. Заходи захисту не повинні впливати на їх працездатність.
7.2.13. Не допускається встановлювати замість несправних сповіщувачі іншого типу або
принципу дії, а також замикати шлейф сигналізації у разі відсутності сповіщувача в місці його
розміщення.
7.2.14. У разі ремонту ручного пожежного сповіщувача поруч повинна бути вивішена
табличка з відповідним написом.
7.2.15. При введенні в експлуатацію УПС кількість шлейфів приймально-контрольного
приладу та станції повинна забезпечувати захист необхідної кількості зон (приміщень) об'єкта та
мати не менше 10% запасу резервних (незадіяних) шлейфів.
7.2.16. Клемні коробки приладів повинні бути зачинені захисними кришками та
опломбовані, а корпуси приладів - заземлені.
7.2.17. Місце підключення приладів УПС до абонентської телефонної лінії повинне бути
обмежене для доступу сторонніх осіб.
7.2.18. Приміщення з встановленими в ньому приймально-контрольними приладами та
станціями повинне бути сухим та добре вентильованим, а також обладнане аварійним
освітленням, мати достатній рівень природного та штучного освітлення.
7.2.19. Електроживлення УПС і АУП повинне здійснюватися відповідно до вимог ГОСТ
12.1.019-79.
При використанні джерела резервного живлення акумуляторної батареї її місткість
повинна забезпечувати роботу систем сигналізації протягом однієї доби в черговому режимі та не
менше трьох годин у режимі "Тривога".
7.2.20. Приймально-контрольні прилади та станції УПС необхідно розміщувати в
приміщеннях з цілодобовим чергуванням персоналу. В обґрунтованих випадках допускається
розміщення приймально-контрольних приладів у приміщеннях без чергового персоналу за умови
забезпечення передання повідомлень про пожежу (несправності) на пожежний пост або в інше
приміщення з постійним цілодобовим перебуванням людей та контролю каналів зв'язку.
7.2.21. АУП повинні відповідати вимогам НАПБ Б.07.005-86, НАПБ В.01.016-80/140,
НАПБ В.01.015-80/140, ГСТУ 29.2.04675545.004-2001.
Унесення будь-яких змін у конструкцію установки, перекомпонування захищуваних
приміщень та інші перебудови допускається робити за узгодженням із проектною організацією
та інформуванням про це органи Державного пожежного нагляду.
7.2.22. Переведення установок з автоматичного пуску на ручний не допускається, за
винятком випадків, які передбачені у ГСТУ 29.2.04675545.004-2001.
Пристрої ручного пуску АУП повинні бути захищені від несанкціонованого приведення в
дію, механічних ушкоджень та встановлюватися поза можливою зоною горіння в доступному
місці. Для визначення їх місцезнаходження повинні застосовуватися
вказівні знаки, які розташовані як усередині, так і поза приміщенням.
7.2.23. Елементи та вузли АУП повинні бути пофарбовані відповідно до вимог ДНАОП
1.1.30-5.34-02, ГОСТ 12.4.026-76.
7.2.24. Зрошувачі та насадки повинні постійно утримуватися в чистоті, при проведенні
ремонтних робіт бути захищеними від попадання на них фарби, побілки тощо. У місцях, де є
небезпека механічного ушкодження, їх необхідно захищати надійними
огородженнями, які не впливають на поширення тепла (для спринклерних зрошувачів) та не

змінюють схеми зрошення. Не допускається встановлювати замість зрошувачів, які спрацювали
та які несправні, пробки та заглушки.
7.2.25. Вузли керування систем водяного і пінного пожежогасіння повинні бути розміщені
в приміщеннях з мінімальною температурою повітря протягом року не менше плюс 4 град. С.
7.2.26. Приміщення, у яких розміщені вузли керування, станції пожежогасіння, повинні
мати телефонний зв'язок з диспетчерським пунктом (пожежним постом), аварійне освітлення та
бути постійно зачинені на замок та опломбовані.
Ключі від приміщень повинні знаходитися в обслуговуючого та оперативного (чергового)
персоналу. Біля входу до приміщення повинна висіти табличка (табло) з написом "Станція (вузол
керування) пожежогасіння".
7.2.27. Підлягають дозарядженню (перезарядженню) посудини та балони установок
пожежогасіння, маса вогнегасної речовини або тиск середовища в яких знизилися до значень, які
встановлені експлуатаційною документацією, на 10% і більше.
АУП необхідно захищати від попадання на них прямих сонячних променів та
безпосередньої теплової дії опалювальних або нагрівальних приладів.
7.2.28. Приміщення, що захищаються АУП, повинні бути обладнані дверима, які
самозачиняються.
7.2.29. АУП, які мають електричну частину та призначені для захисту приміщень з
перебуванням у них людей, повинні мати:
звукову та світлову сигналізацію, яка сповіщає про подавання в ці приміщення вогнегасної
речовини; пристрої переключення автоматичного пуску на ручний з подаванням відповідного
сигналу до приміщення чергового персоналу;
пристрої затримки випускання вогнегасної речовини до захищуваних приміщень.
Усередині захищуваного приміщення повинен подаватися світловий сигнал у вигляді
написів на світлових табло "Газ -покинь приміщення!", "Піна - покинь приміщення!" тощо та
звуковий
сигнал сповіщення. Біля входу до захищуваних приміщень повинен установлюватися світловий
сигнал "Газ - не заходити!" ("Піна - не заходити!"), а в приміщенні чергового персоналу -
відповідний сигнал з інформацією про подавання вогнегасної речовини.
7.2.30. Заборонено:
використовувати трубопроводи АУП для підвішування або кріплення будь-якого
устатковання;
приєднувати виробниче устатковання та санітарні прилади до живильних трубопроводів
АУП;
установлювати запірну арматуру та фланцеві з'єднання на живильних та розподільних
трубопроводах.
7.3. Протипожежне водопостачання шахти
7.3.1. Джерела протипожежного водопостачання та пожежні резервуари
7.3.1.1. Система протипожежного водопостачання шахти, розведення пожежного
трубопроводу на поверхні та у шахті, витрата води на гасіння пожежі, водорозбірні споруди та
насосні станції повинні відповідати вимогам будівельних норм, ДНАОП 1.1.30-5.34-02 та цих
Правил (додаток 11). Витрата води на гасіння пожежі розраховується за умови однієї пожежі в
шахті.
7.3.1.2. На проммайданчиках усіх шахт повинен улаштовуватися постійно наповнений
водою утеплений пожежний резервуар, місткість якого визначається з розрахунку подання води
на підземне пожежогасіння протягом трьох годин, але повинна бути не менше 250 куб. м.
На гідрошахтах, як резервуари для зберігання пожежного запасу води, можуть бути
використані резервуари технічної води, які сполучені із шахтним водопроводом.
Живлення резервуарів водою повинне здійснюватися не менше ніж із двох незалежних
джерел, дебіт кожного з яких повинен дорівнювати половині розрахункової годинної витрати та
становити не менше 0,011 куб. м/с (40 куб. м/год).

Дозволяється, за узгодженням з органами санітарного нагляду, використовувати як одне з
незалежних джерел шахтну воду за умови очищення її до норм, які встановлені СП N 4043-85.
Для протипожежного захисту значно віддалених від проммайданчика стволів, закріплених
дерев'яним кріпленням, подавання води до яких спеціальним пожежним трубопроводом (з
витратою води, достатньою для гасіння пожежі в стволах) економічно недоцільне, повинен бути
влаштований пожежний резервуар місткістю не менше 100 куб. м. Для стволів, які знаходяться в
стані проходження, до моменту його початку влаштовують тимчасовий резервуар такої ж
місткості. Резервуар повинен бути розташований на відстані не більше 50 м від устя ствола,
заповнення резервуара
може здійснюватися від однієї лінії підвідного трубопроводу або водою, яка надходить в
цистернах. Для заповнення резервуара може використовуватися освітлена технічна вода.
На споруджуваних шахтах до моменту закінчення проходження стволів повинні бути
введені в дію капітальні поверхневі резервуари.
7.3.1.3. Поповнення використаного в аварійних обставинах пожежного запасу води в
резервуарах повинне здійснюватися в міру її витрати, але не менше встановленого СНиП 2.04.02-
84 (п. 2.25). Забороняється використовувати пожежний запас води на потреби, які не пов'язані з
пожежогасінням.
7.3.1.4. Як резерв пожежного запасу води для підземного пожежогасіння можуть бути
використані водозбірники водовідливних установок. Ці водозбірники повинні мати постійний
контрольований запас води.
7.3.1.5. Продуктивність пожежних насосів повинна відповідати розрахунковій витраті
води на підземне пожежогасіння, але не повинна бути менше 0,022 куб. м/с (80 куб. м/год.), а для
шахт, які експлуатують стрічкові конвеєри, не менше 0,028 куб. м/с (100 куб. м/год.).
7.3.1.6. Від пожежних резервуарів до кожного ствола шахти, між будівлями та спорудами,
прокладається водопровід розрахунковим діаметром, але не менше 100 мм між будівлями та не
менше як 150 мм - до стволів.
Усі пожежні трубопроводи на поверхні повинні бути захищені від замерзання та
механічного ушкодження.
7.3.1.7. Для протипожежного захисту стволів та приймальних майданчиків у надшахтній
будівлі встановлюється не менше трьох пожежних кранів умовним діаметром 70 мм, подавання
води до яких слід передбачати від зовнішнього господарчо-питного водопроводу. Пожежні рукави
зі стволами повинні бути приєднані до пожежних кранів.
7.3.1.8. В устях усіх вертикальних стволів та шурфів повинен бути обладнаний кільцевий
трубопровід зі зрошувачами. Кільцеві трубопроводи в устях вертикальних стволів повинні бути
безпосередньо з'єднані з пожежними водопроводами на поверхні. Засувки для подавання води в
кільцеві трубопроводи повинні знаходитися поза приміщеннями, до яких можуть проникнути
продукти горіння при пожежі в стволі або в надшахтній будівлі. Кільцеві трубопроводи повинні
забезпечити витрату води:
з негорючим кріпленням ствола - не менше 0,00055 куб. м/с (2 куб. м/год.) на 1 кв. м
поперечного перерізу;
з горючим кріпленням ствола - не менше 0,000166 куб. м/с (6 куб. м/год.) на 1 кв. м
поперечного перерізу.
Кільцеві трубопроводи в устях шурфів можуть бути сухотрубними та повинні мати вихід
на поверхню, який закінчується з'єднувальною головкою.
Кільцеві водяні завіси можуть не встановлюватися в устях вертикальних вентиляційних
стволів та шурфів, які закріплені негорючим кріпленням та не мають надшахтних будівель,
підземних установок, кабелів, прокладених в стволі (шурфу), сходових
відділень та відшивок з дерев'яними елементами, а також в устях усіх похилих стволів.
7.3.1.9. Шахтні копри обладнують сухотрубним трубопроводом, який призначений для
подавання води під час пожежі до зрошувачів, з метою зрошення шківів та підшківного
майданчика. Витрата води на пожежогасіння повинна бути не менше 0,007 куб. м/с (25 куб. м/год.)
з тиском у зрошувачах не менше 0,4 МПа (4 кгс/кв. см).

7.3.1.10. Пожежні гідранти повинні знаходитися в справному стані та розміщатися таким
чином, щоб була забезпечена зручність наповнення водою пожежних машин.
7.3.1.11. Для контролю працездатності мережі зовнішнього протипожежного
водопостачання необхідно один раз на рік проводити випробування на тиск та витрату води з
оформленням технічними службами акта згідно з вимогами НАПБ Б.01.004-2000.
7.3.1.12. Біля місць розташування пожежних гідрантів та водойм повинні бути встановлені
покажчики з нанесеними на них відповідно до ГОСТ 28230-89:
для пожежного гідранта - літерним індексом ПГ, цифровими значеннями відстані в метрах
від покажчика до гідранта, внутрішнього діаметра трубопроводу в міліметрах, позначенням виду
водогінної мережі (тупикова або кільцева);
для пожежної водойми - літерним індексом ПВ, цифровими значеннями запасу води в
кубічних метрах та кількості пожежних автомобілів, які можуть одночасно встановлюватися на
майданчику біля водойми.
7.3.1.13. Водонапірні башти повинні бути забезпечені під'їздом та пристосовані для
відбору води пожежною технікою в будь-яку пору року. На корпус водонапірної башти необхідно
наносити позначення, яке вказує місце розташування пристрою для наповнення водою пожежної
техніки.
7.3.2. Внутрішній протипожежний водопровід
7.3.2.1. Будова внутрішнього протипожежного водопроводу, кількість вводів у будівлі,
витрати води на внутрішнє пожежогасіння та кількість струменів від пожежних кранів
визначаються виходячи з вимог чинних будівельних норм і ДНАОП 1.1.30-5.34-02.
На всіх шахтах (крім дренажних) копри, надшахтні будівлі при стволах, штольнях та
шурфах, а також будівлі всіх головних та допоміжних установок повинні бути споруджені з
негорючих матеріалів.
Двері в ці будівлі, а також у переходах в інші будівлі повинні виготовлятися з негорючих
або важкогорючих матеріалів.
Інші будівлі і споруди шахтної поверхні можуть бути виконані з негорючих або
важкогорючих матеріалів.
7.3.2.2. Пожежонебезпечні приміщення баштових копрів (маслостанції, трансформаторні
підстанції, розподільні пристрої за наявності устатковання з масляним заповннням тощо) повинні
бути обладнані АУП.
7.3.2.3. Перелік приміщень, які підлягають оснащенню автоматичними установками
пожежогасіння, наведений у додатку 9.
7.3.2.4. Кожен пожежний кран повинен бути укомплектований пожежним рукавом
однакового з ним діаметра та стволом.
Пожежний рукав необхідно утримувати сухим, складеним у "гармошку" або подвійну
скатку, приєднаним до крана та ствола, і не рідше одного разу на шість місяців перекочувати.
Використання пожежних рукавів для потреб, не пов'язаних з пожежогасінням, не
допускається.
7.3.2.5. Пожежні крани повинні розміщуватися у вбудованих або навісних шафках, які
мають отвори для провітрювання та пристосовані для опломбування, візуального огляду без їх
відкривання.
Спосіб розміщення пожежного крана повинен забезпечувати зручність обертання вентиля
та приєднання рукава. Напрямок осі вихідного отвору патрубка пожежного крана повинен
виключати різкий залом пожежного рукава в місці його приєднання.
7.3.2.6. На дверцятах пожежних шафок із зовнішньої сторони повинні бути зазначені після
літерного індексу ПК порядковий номер крана та номер телефону для виклику пожежної охорони.
7.3.2.7. Пожежні крани не рідше одного разу на шість місяців підлягають технічному
обслуговуванню та перевірці на працездатність шляхом пуску води з реєстрацією результатів
перевірки в спеціальному журналі обліку технічного обслуговування.
Пожежні крани повинні постійно знаходитися в справному стані та бути доступними до
використання.

7.3.2.8. Установлювані в будівлях підвищеної поверховості відповідно до вимог
будівельних норм пристрої (зовнішні патрубки із з'єднувальними головками, засувки, зворотні
клапани) для приєднання рукавів пожежних машин та подавання від них води до
мережі внутрішнього протипожежного водопроводу повинні утримуватися в постійній готовності
до використання.
7.3.2.9. У неопалюваних приміщеннях у зимову пору воду з внутрішнього
протипожежного водопроводу необхідно зливати. При цьому біля кранів повинні бути написи
(таблички) про місце розташування та порядок відкривання відповідної засувки або пуску насоса.
З порядком відкривання засувки або пуску насоса необхідно ознайомити всіх працівників у
приміщенні.
7.3.2.10. Шахтні копри обладнують сухотрубним трубопроводом, який призначений для
подання води під час пожежі, з метою зрошення шківів та підшківного майданчика.
7.3.3. Насосні станції
7.3.3.1. Біля пожежних резервуарів повинні бути облаштовані насосні станції, віднесені
до другого класу надійності.
7.3.3.2. У приміщенні насосної станції повинні бути вивішені загальна схема
протипожежного водопостачання та схема обв'язки насосів. На кожній засувці та пожежному
насосі-підвищувачі необхідно вказувати їх призначення. Порядок включення насосів-
підвищувачів повинен визначатися інструкцією.
Приміщення насосних станцій повинні бути опалювальними, у них не дозволяється
збереження сторонніх предметів та устатковання.
Трубопроводи та насоси необхідно фарбувати у відповідний колір згідно з вимогами
ГОСТ 12.4.026-76, ГОСТ 14202-69.
7.3.3.3. Приміщення насосних станцій протипожежного водопроводу на
проммайданчиках повинні мати телефонний зв'язок з пожежною охороною та прямий
телефонний зв'язок з диспетчером шахти.
7.3.3.4. Насоси (робочий та резервний) повинні бути забезпечені безперебійним
живленням електроенергії шляхом підімкнення їх до двох незалежних джерел енергії або до двох
окремих фідерів від кільця.
7.3.3.5. Засувки повинні перевірятися не рідше двох разів на рік, а пожежні насоси -
щомісяця та утримуватися в постійній експлуатаційній готовності.
Не рідше одного разу на місяць повинна перевірятися надійність переведення пожежних
насосів з основного на резервне електропостачання (у тому числі від дизельних агрегатів) з
реєстрацією результатів у журналі.
7.3.3.6. Розміщення запірної арматури на всмоктувальних та напірних трубопроводах
повинне забезпечувати можливість заміни або
ремонту кожного з насосів, зворотних клапанів та основної запірної арматури.
7.3.3.7. Біля входу до приміщення насосної станції повинна бути розміщена табличка
(табло) "Пожежна насосна станція" з освітленням у нічний час.
7.3.3.8. У разі відсутності постійного чергового персоналу на насосній станції
приміщення необхідно зачиняти на замок, а місце зберігання ключів указувати написом на дверях.
7.4. Пожежозрошувальне водопостачання підземних виробок
7.4.1. Подавання води до шахти повинно здійснюватися двома магістральними
трубопроводами - робочим та резервним, для збудованих (реконструйованих) шахт -
прокладеними різими вертикальними та похилими виробками. Як резервні можуть бути
використані водовідливні трубопроводи.
Подавання води на кожний робочий горизонт, який розкривається більше ніж однією
виробкою, здійснюють двома прокладеними різними виробками трубопроводами, які повинні
бути закільцьовані між собою на робочих горизонтах.
7.4.2. Магістральні лінії прокладають у вертикальних і похилих стволах, свердловинах,
штольнях, приствольних дворах, головних та групових відкаточних штреках та квершлагах,
уклонах та бремсбергах.

7.4.3. Дільничні лінії пожежного трубопроводу прокладають:
похилими стволами, уклонами, бремсбергами та хідниками при них, крім похилих
виробок, якими прокладені магістральні трубопроводи;
відкаточними (збірними), конвеєрними, вентиляційними (бортовими) та ярусними
(проміжними) штреками.
За наявності двох та більше зближених паралельних похилих виробок пожежний
трубопровід може бути прокладений однією з них. У цьому разі відводи з пожежними кранами
від трубопроводу необхідно виносити збійками або свердловинами до паралельних виробок.
7.4.4. Параметри магістрального трубопроводу, прокладеного ствола та виробками
приствольного двору до квершлагу до місця розгалуження трубопроводу до головних виробок,
якими здійснюється відкатка вугілля з обох крил шахти, розраховують за сумарною витратою
води, необхідною на створення водяної завіси для припинення поширення підземної пожежі, на
безпосереднє гасіння пожежі суцільним струменем з одного пожежного ствола з діаметром
насадки 19 мм та на технологічні потреби (розрахункові витрати).
7.4.5. Параметри магістрального трубопроводу, прокладеного корінним та груповими
відкаточними штреками, уклонами та бремсбергами, розраховують тільки за сумарною витратою
води, необхідною для створення пожежної водяної завіси та на безпосереднє гасіння пожежі
суцільним струменем з одного пожежного ствола (без урахування витрати на технологічні
потреби). При цьому загальна витрата води на пожежогасіння, незалежно від розрахунку,
повинна бути не менше 0,022 куб. м/с (80 куб. м/год.).
Параметри дільничного пожежного трубопроводу розраховують тільки за витратою води,
необхідною на створення пожежних водяних завіс, при чому ця витрата повинна бути не меншою
0,014 куб. м/с (50 куб. м/год.).
Для виробок, які обладнані стрічковими конвеєрами, параметри пожежозрошувального
трубопроводу розраховують за сумарною витратою води на безпосереднє гасіння пожежі
суцільним струменем з одного пожежного ствола з діаметром насадки 19 мм (витрата води на
один ствол 0,0083 куб. м/с (30 куб. м/год.) та створення автоматичної водяної завіси для
локалізації та гасіння пожежі у виробці (загальна витрата води на пожежогасіння повинна бути
не менше як 0,028 куб. м/с (100 куб. м/год.). 7.4.6. Кінці дільничних пожежозрошувальних
трубопроводів повинні перебувати від вибоїв підготовчих та очисних виробок на відстані не
більше ніж на 40 м, повинні бути обладнані пожежним краном, біля якого розміщується ящик з
двома пожежними рукавами та пожежним стволом.
7.4.7. Проектування трубопроводів повинне здійснюватися відповідно до вимог КД
12.07.403-96.
Пожежні трубопроводи у виробках, які виходять на поверхню шахти, повинні бути
захищені від замерзання.
Мережа пожежозрошувальних трубопроводів повинна бути постійно заповнена водою під
напором.
Забороняється використання пожежного трубопроводу не за призначенням (відкачування
води тощо), крім боротьби з пилом.
7.4.8. Допускається відсутність пожежозрошувального трубопроводу у виробках, які не
мають горючих матеріалів, джерел запалювання, підвищеної запиленості та через які немає
необхідності прокладати трубопроводи для транзиту води в інш виробки.
При цьому в ППЗ шахти повинні бути приведені обґрунтування відсутності трубопроводу
та передбачені заходи оперативного подавання води з інших виробок.
7.4.9. Подавання води з поверхні шахти до гірничих виробок необхідно здійснювати, як
правило, подавальними водопроводами для зниження тиску води, в яких повинні застосовуватися
редукційні клапани. Місця розміщення та гідравлічні характеристики
редукційних клапанів визначають розрахунком (додаток 11). У похилих стволах вода повинна
подаватися за допомогою пожежних насосів.
7.4.10. У ППЗ шахт необхідно передбачати використання, як резерв, з метою
пожежогасіння діючих водовідливних магістралей, повітроводів тощо. Допускається

використання насосів водовідливних установок для подавання води до пожежозрошувального
трубопроводу.
Можливість використання резервних трубопроводів та насосів повинна бути
обґрунтована розрахунком, виходячи з умови забезпечення нормативних значень тиску та витрати
води у всіх пожежозрошувальних трубопроводах.
Використання дегазаційних трубопроводів для подавання води під час пожежі
заборонено.
7.4.11. Пункти підключення резервних трубопроводів до пожежозрошувального
трубопроводу повинні бути обладнані опломбованими засувками, редукційними клапанами для
зниження надлишкового тиску, компенсаторами гідроударів, фільтрами очищення води від
механічних домішок та запобіжними клапанами.
7.4.12. На шахтах III категорії та вище за газом у тупикових виробках трубопроводи для
технологічних завдань (дегазація, подавання стисненого повітря, кондиціонування тощо) повинні
прокладатися з відкритим торцем біля вибою з метою використання їх для інертизації атмосфери
або подавання вогнегасних речовин у разі виникнення пожежі.
7.4.13. Тиск води на виході з пожежних кранів при нормованій витраті води на підземне
пожежогасіння повинен становити від 0,6 до 1,5 МПа (від 6 до 15 кгс/кв. см). На ділянках
трубопроводів, де тиск перевищує 1,5 МПа (15 кгс/кв. см), перед пожежними кранами повинні
бути встановлені пристрої, які забезпечують зниження тиску.
7.4.14. Необхідна витрата води на гасіння та локалізацію пожежі в гірничих виробках
визначається розрахунком (додатки 11 і 12).
Водяна завіса повинна забезпечувати зниження температури нагрітого повітря менше
температури займання елементів пожежного навантаження виробки.
7.4.15. Пожежозрошувальний трубопровід повинен бути обладнаний пожежними кранами
з однотипними з'єднувальними головками, що мають умовний діаметр не менше як 70 мм та
розміщаються відповідно до вимог ДНАОП 1.1.30-5.34-02.
7.4.16. На поверхневих об'єктах пожежні крани повинні розміщуватися у вбудованих або
навісних шафках, які мають отвори для провітрювання та пристосовані для опломбування і
візуального огляду без їх відчинення.
7.4.17. При обладнанні цих шафок варто враховувати необхідність розміщення в них
пожежних рукавів та стволів.
На дверцятах пожежних шафок із зовнішньої сторони повинні бути зазначені літерний
індекс ПК, порядковий номер крана та номер телефону для виклику диспетчера шахти.
Розміщення пожежних кранів на подавальних трубопроводах у вертикальних стволах не
допускається.
Пожежні рукави, призначені для застосування в шахті, повинні бути виготовлені з
матеріалів, які не піддаються гниттю, або оброблені антисептичними засобами.
7.4.18. Зусилля ручного регулювання шахтної трубопровідної арматури не повинно
перевищувати 200 Н.
Усі види шахтної трубопровідної арматури (засувки, редукційні клапани, пожежні крани
тощо) повинні бути пронумеровані та нанесені на схему водопроводів із указівкою порядку їх
застосування.
7.4.19. Весь шахтний пожежозрошувальний трубопровід повинен фарбуватися
розпізнавальним червоним кольором. Фарбування може бути виконане у вигляді смуги шириною
50 мм уздовж усього трубопроводу або у вигляді кілець шириною 50 мм, які наносяться через 1,5-
2,0 м, відповідно до ГОСТ 14202-69, ГОСТ 12.4.026-76.
7.4.20. Відключення окремих ділянок пожежозрошувального трубопроводу здійснюється
за письмовим дозволом директора шахти. Про кожне відключення доводять до відома гірничого
диспетчера, який робить про це запис у книзі обліку роботи шахти.
7.4.21. Шахтна трубопровідна арматура повинна відповідати вимогам КД 12.5.016-95.
Забороняється використовувати в підземних виробках трубопровідну арматуру
загальнопромислового призначення.

7.5. Первинні засоби пожежогасіння на проммайданчику шахти
7.5.1. Будівлі, споруди, приміщення, технологічні установки повинні бути забезпечені
первинними засобами пожежогасіння відповідно до вимог ДНАОП 1.1.30-5.34-02, НАПБ
Б.03.001-2004 та рекомендацій цих Правил (додаток 13).
7.5.2. Для розміщення первинних засобів пожежогасіння у виробничих, складських,
допоміжних приміщеннях, будівлях, спорудах, а також на території підприємств повинні
встановлюватися спеціальні пожежні щити.
На пожежних щитах повинні розміщуватися ті первинні засоби гасіння пожежі, які
можуть застосовуватися в даному приміщенні, споруді, установці.
Пожежні щити та засоби пожежогасіння повинні бути пофарбовані в червоний колір.
7.5.3. На пожежних щитах необхідно вказувати їх порядкові номери та номер телефону
для виклику пожежної охорони.
7.5.4. Пожежні щити повинні забезпечувати:
захист вогнегасників від дії прямих сонячних променів, а також пожежного інструменту
від використання сторонніми особами не за призначенням (для щитів та стендів, які встановлені
поза приміщеннями);
зручність і оперативність знімання (витягування) закріплених на щиті виробів.
7.5.5. Пожежний ручний інструмент, який розміщений на об'єкті, підлягає періодичному
обслуговуванню, яке включає такі операції:
очищення від пилу, бруду та слідів корозії;
відновлення фарбування з урахуванням вимог стандартів;
випрямлення ломів та суцільнометалевих багрів від залишкової деформації після
використання;
кріплення або заміна держаків лопат.
7.5.6. Вогнегасники слід установлювати в легкодоступних та видимих місцях (коридорах,
при входах або виходах із приміщень), а також у пожежонебезпечних місцях, де найбільш
ймовірна поява осередків пожежі.
Пожежні щити, інвентар, інструмент, вогнегасники в місцях установлення не повинні
створювати перешкоди під час евакуації.
7.5.7. Переносні вогнегасники повинні розміщатися шляхом:
навішування на вертикальні конструкції на висоті не більше 1,5 м від рівня підлоги до
нижнього торця вогнегасника і на відстані від дверей, достатній для їх повного відчинення;
розміщення в пожежних шафах разом з пожежними кранами, у спеціальних тумбах або на
пожежних щитах.
7.5.8. Навішування вогнегасників на кронштейни, розміщення їх у тумбах або пожежних
шафах повинні забезпечувати можливість прочитування маркувальних написів на корпусі.
7.5.9. Експлуатація та технічне обслуговування вогнегасників повинні здійснюватися
відповідно до вимог НАПБ Б.01.008-2004, ДСТУ 4297:2004, паспортів заводів-виробників, а
також затверджених у встановленому порядку регламентів технічного обслуговування.
7.5.10. Вогнегасники, які допущені до експлуатації, повинні мати:
облікові (інвентарні) номери за прийнятою на об'єкті системою нумерації;
пломби на пристроях ручного пуску;
бирки і маркувальні написи на корпусі;
сертифікат відповідності.
7.5.11. Зарядження і перезарядження вогнегасників усіх типів повинні виконуватися
відповідно до інструкцій з експлуатації. Газові і закачні вогнегасники, у яких маса вогнегасного
заряду або тиск середовища менше або більше номінальних значень на 5% (за +2 температури
20 град. С), підлягають дозарядженню (перезарядженню).
7.5.12. Використані вогнегасники, а також вогнегасники із зірваними пломбами необхідно
направляти на перезарядження або перевірку.

7.5.13. Вогнегасники, які відправлені з об'єкта на перезарядження, повинні бути замінені
відповідною кількістю
заряджених вогнегасників того ж типу.
7.5.14. Вогнегасники, встановлені поза приміщеннями або в неопалюваних приміщеннях
та не призначені для експлуатації за мінусових температур, необхідно знімати на холодний період.
У такому разі на пожежних щитах повинна бути інформація про місце
розташування найближчого вогнегасника.
7.5.15. Відповідальність за своєчасне і повне оснащення підприємств первинними
засобами пожежогасіння, забезпечення їх технічного обслуговування, навчання працівників
правилам користування вогнегасниками несуть керівники підприємств (або
орендарі згідно з договором оренди).
7.5.16. У приміщеннях з мінусовою температурою повинні застосовуватися порошкові
вогнегасники, пінні з важкозамерзаючим зарядом.
При зберіганні засобів пожежогасіння в спеціальних ящиках (резервуарах) на них повинні
бути зроблені розпізнавальні написи "Вогнегасники", "Пісок", "Пил для гасіння пожежі" тощо.
7.6. Склади аварійного устатковання та матеріалів
7.6.1. Для ліквідації можливих пожеж в організаціях, до складу яких входять
підприємства, у групах шахт, а також на кожній шахті повинні бути визначені та погоджені з
органами Держпожежнагляду, ДВГРС перелік та кількість необхідних матеріалів та устатковання,
місця їх зберігання (регіональні та шахтні склади), а також особи, відповідальні за утримування
та укомплектованість цих складів.
7.6.2. Склад аварійного устатковання та матеріалів на поверхні повинен бути
розташований на проммайданчику та сполучатися рейковими коліями зі стволами шахти.
Якщо спускання до шахти матеріалів та устатковання здійснюється фланговим стволом,
то склад повинний знаходитися на майданчику цього ствола.
7.6.3. Мінімальний перелік матеріалів та устатковання, якими повинен бути
укомплектований шахтний підземний склад, наведений у таблиці 2.
7.6.4. У складі повинні зберігатися також комплекти заздалегідь підготовлених та
підігнаних деталей та матеріалів для додаткової герметизації усть стволів, якщо в них відсутні
пожежні ляди або вони не забезпечують герметизації.
7.6.5. Якщо ПЛА передбачено піднімання людей із шахти та спускання відділень аварійно-
рятувальної служби або ДВГРС за допомогою скіпів (бадей), то в складі (або в іншому місці на
проммайданчику) повинен зберігатися комплект заздалегідь підготовлених, підігнаних і
випробуваних деталей (полиці, драбини, запобіжні пояси тощо) для оснащення скіпів (бадей).
7.6.6. Усі склади повинні бути закриті на замок та опломбовані. Ключі від складів повинні
зберігатися в приміщенні гірничого диспетчера. У разі пожежі замки дверей цих складів можуть
бути зламані.
7.6.7. Забороняється використання матеріалів, що знаходяться в аварійних складах, на
потреби, які не пов'язані з ліквідацією аварій. Матеріали зі складів, які витрачені під час ліквідації
пожеж та інших аварій, повинні бути поповнені протягом доби.
7.7. Додаткові вимоги до протипожежного захисту шахт, що розробляють пласти вугілля,
яке схильне до самозаймання
7.7.1. Кожна шахта, яка розробляє пласти вугілля, схильного до самозаймання, повинна
бути забезпечена засобами придушення осередків самозаймання, локалізації та гасіння
ендогенних пожеж відповідно до вимог КД 12.01.402-2000.
7.7.2. Розділи "Протипожежний захист" проектів будівництва (реконструкції) шахти або
ППЗ діючих шахт, які розробляють пласти вугілля, схильного до самозаймання, повинні включати
заходи щодо запобігання самозайманню вугілля та гасіння ендогенних пожеж.
У заходах повинні бути обрані схеми провітрювання, визначені спеціальні способи та
засоби запобігання ендогенним пожежам, їх локалізації та гасіння. У разі внесення змін до заходів
головний інженер шахти зобов'язаний погоджувати їх з ДВГРС та НДІГС "Респіратор".

7.7.3. Засоби запобігання, локалізації та гасіння ендогенних пожеж повинні вибиратися
для кожної дільниці з урахуванням конкретних гірничо-геологічних та гірничотехнічних умов.
7.7.4. На пластах з підвищеною ендогенною пожежною небезпекою відкатними та
вентиляційними штреками повинні прокладатися трубопроводи діаметром не меншим як 100 мм
для подавання пожежогасячих матеріалів у вироблений простір лави.
Трубопроводи можуть не прокладатися, якщо є інші трубопроводи, які можуть бути
використані в аварійних умовах.
7.8. Контроль стану протипожежного захисту шахт
7.8.1. Для контролю стану протипожежного захисту шахт проводяться піврічні перевірки,
які поєднуються із заходами з підготовки до узгодження ПЛА. Результати перевірок
оформляються
актами.
7.8.2. Перевірки включають:
зовнішній огляд та перевірку стану пожежних насосних установок на проммайданчику
підприємства;
зовнішній огляд усієї мережі підземного пожежозрошувального трубопроводу з
вимірюванням витрати та напору води в кінцевих точках кожного тупикового трубопроводу та
перевірку роботи підземних насосних станцій;
перевірку герметичності сухотрубних пожежних трубопроводів;
перевірку розміщення в гірничих виробках первинних засобів пожежогасіння, пожежних
рукавів та стволів;
зовнішній огляд та перевірку справності автоматичних засобів пожежогасіння, а також
пересувних та стаціонарних вогнегасників;
зовнішній огляд та перевірку пожежних дверей і ляд;
виконання заходів протипожежної безпеки у разі експлуатації шахтного
електроустатковання та стрічкових конвеєрів;
укомплектованість складів аварійних матеріалів;
якість ізоляції вироблених просторів, стан ізолюючих перемичок, виконання планів та
графіків профілактичного замулювання, обробки вугілля антипірогенами та інших заходів щодо
боротьби із самозайманням вугілля.
При цьому перевіряють:
випробування в дії всіх пристроїв протипожежного захисту та системи пожежного
водопостачання гірничих виробок та поверхневих споруд;
відповідність фактичного стану протипожежного захисту проектним рішенням, а за
необхідності - обґрунтування прийнятих у проекті інженерних рішень та внесених до нього змін;
стан пожежних резервуарів, справність дії пожежних насосів з подаванням води до
гірничих виробок і до поверхневих споруд шахти;
відповідність витрати води та напору кожного пожежного крана нормативним величинам,
а також справність дії аварійної водорозбірної арматури (засувок, гідравлічних редукторів тощо)
і пристроїв для переключення трубопроводів, пристосованих для подавання води на потреби
пожежогасіння.

ВИСНОВОК
Результати, отримані в ході роботи, мають велике технологічне, економічне і
соціальне значення. Вони створюють об'єктивні передумови для розробки
абсолютно нового класу високоефективних і екологічно перспективних технологій
спалювання вугілля в топках парових і водогрійних котлів промислових
теплоелектростанцій.
За результатами проведених досліджень можна зробити висновок, що
введення до складу гідрофторвуглеців лісових горючих матеріалів призводить до
значного підвищення ресурсної ефективності технологій спалювання
гідрофторвуглеців. Зі значним зменшенням (в 2,5-3 рази) часу затримки займання
крапель вугільно-водного палива з присадками LGM. Також скорочується загальний
час термічної обробки таких видів палива. Відповідно, немає необхідності
реконструювати топки парових і водогрійних котлів при переході з вугільного
палива на вугільно-водні суспензії як основне паливо теплоелектроцентралей і
котелень. Крім того, додавання 10-15% ЛГМ знижує витрату вугілля (на
теплоелектроцентралях і котельнях) і вартість теплової енергії, так як ціна ЛГМ
визначається тільки витратами на збір і транспортування таких матеріалів. В
результаті використання лісових горючих матеріалів в якості добавок до вугільно-
водного палива ресурсна ефективність парових і водогрійних котельних установок
промислового теплоенергетики може істотно підвищитися. У той же час, ХАТи з
додаванням лісових горючих матеріалів у багатьох випадках матимуть переваги
(технологічні та економічні) навіть у порівнянні з паливами, які є сумішшю сухого
вугілля (основний компонент) та біомаси (другий компонент). В останні роки такі
суміші інтенсивно вивчаються в багатьох розвинених країнах. Впровадження
деревного коксу як палива в енергетиці сприятиме розвитку лісопереробного
комплексу регіонів, багатих на лісові угіддя. Це призведе до збільшення
інвестиційного потоку, створить додаткові робочі місця для людей з низьким та
середнім рівнем трудових навичок. Останнє сприятиме зниженню рівня безробіття

та підвищенню добробуту населення в цілому. Деревне вугілля є досить
«універсальним» енергоносієм. Це пов'язано з тим, що деревний кокс можна
отримати шляхом термічного перетворення практично будь-якого деревовмісного
матеріалу. До останніх належать: відходи лісопильного заводу (гілки,, пні, плити
тощо), лісовий горючий матеріал (наприклад, сухостій).

Література
1. Wang Q. The effects of energy prices, urbanization and economic growth on
energy consumption per capita in 186 countries / Q. Wang, M. Su, R. Li, P. Ponce //
Journal of Cleaner Production. – 2019. – V. 225. – P. 1017-1032.
2. Nepal, R. Energy security, electricity, population and economic growth: The
case of a developing South Asian resource-rich economy / R. Nepal, N. Paija // Energy
Policy. – 2019. – V. 132. – P. 771-781.
3. Loures, L. Energy consumption as a condition for per capita carbon dioxide
emission growth: The results of a qualitative comparative analysis in the European Union
/ L. Loures, P. Ferreira // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2019. – V. 110.
– P. 220-225.
4. BP Statistical Review of World Energy. London: BP, 2018. 56 p.
http://www.bp.com.
5. Koskela, J. Using electrical energy storage in residential buildings – Sizing of
battery and photovoltaic panels based on electricity cost optimization / J. Koskela, A.
Rautiainen, P. Järventausta // Applied Energy. – 2019. – V. 239. – P. 1175-1189.
6. Shoaib, M. Assessment of wind energy potential using wind energy
conversion system / M. Shoaib, I. Siddiqui, S. Rehman, S. Khan, L. M. Alhems // Journal
of Cleaner Production. – 2019. – V. 216. – P. 346-360.
7. Singh, H. M. Bio-fixation of flue gas from thermal power plants with algal
biomass: Overview and research perspectives / H. M. Singh, R. Kothari, R. Gupta, V. V.
Tyagi // Journal of Environmental Management. – 2019. – V. 245. – P. 519-539.
8. Obrecht, M. Technology forecast of sustainable energy development
prospects / M. Obrecht, M. Denac // Futures. – 2016. – V. 84. – P. 12-22.
9. Flavia C. S. M. P. Recycling of end of life photovoltaic panels: A chemical
prospective on process development / C. S. M. P. Flavia, A. Pietro, P. Francesca // Solar
Energy. – 2019. – V. 177. – P. 746-761.

10. Xu, Y. Global status of recycling waste solar panels: A review / Y. Xu, J. Li,
Q. Tan, A. L. Peters, C. Yang // Waste Management. – 2018. – V. 75. – P. 450-458.
11. Corcelli, F. End-of-life treatment of crystalline silicon photovoltaic panels. An
emergy-based case study / F. Corcelli, M. Ripa, S. Ulgiati // Journal of Cleaner
Production. – 2017. – V. 161. – P. 1129-1142.
12. Nielsen, J. J. On risk-based operation and maintenance of offshore wind
turbine components / J. J. Nielsen, J. D. Sørensen // Reliability Engineering & System
Safety. – 2011. – V. 96. – P. 218-229.
13. Stanek, W. Environmental assessment of wind turbine systems based on
thermo-ecological cost / W. Stanek, B. Mendecka, L. Lombardi, T. Simla // Energy. –
2018. – V. 160. – P. 341-348.
14. Wishart, R. Class capacities and climate politics: Coal and conflict in the
United States energy policy-planning network / R. Wishart // Energy Research & Social
Science. – 2019. – V. 48. – P. 151-165.
15. Trenchera, G. Discursive resistance to phasing out coal-fired electricity:
Narratives in Japan's coal regime / G. Trenchera, N. Healy, K. Hasegawa, J. Asukad //
Energy Policy. – 2019. – V. 132. – P. 782-796.
16. Brown, B. Resisting coal: Hydrocarbon politics and assemblages of protest in
the UK and Indonesia / B. Brown, S. J. Spiegel // Geoforum. – 2017. – V. 85. – P. 101111.
17. Shaffer, B. Natural gas supply stability and foreign policy / B. Shaffer //
Energy Policy. – 2013. – V. 56. – P. 114-125.
18. Breeze, P. Coal-Fired Generation : Coal-Burning Technology / P. Breeze.
Elsever, 2015. – 98 p.
19. Yuan-Hu, L. Use of latent heat recovery from liquefied natural gas combustion
for increasing the efficiency of a combined-cycle gas turbine power plant / L. Yuan-Hu,
J. Kim, S. Kim, H. Han // Applied Thermal Engineering. – 2019. – V. 161. – 114177.

20. Markewitz, P. The Future of Fossil Fired Power Plants in Germany—A
Lifetime Analysis / P. Markewitz, M. Robinius, D. Stolten // ENERGIES. – 2018. – №
11. – Р. 1-20.
21. EEA (European Environment Agency), 2001. TERM 2001. Indicators
tracking transport and environment integration in the European Union. EEA,
Copenhagen.
22. IEEP, 2001a. The effectiveness of EU Council integration strategies and
options for carrying forward the Cardiff proces. IEEP and Ecologic, London.
23. Gaskin, S. Skin permeation of oxides of nitrogen and sulfur from short-term
exposure scenarios relevant to hazardous material incidents / S. Gaskin, L. Heath, D.
Pisaniello, M. Logan, C. Baxter // Science of The Total Environment. – 2019. – V. 665. –
P. 937-943.
24. Munawer, M. E. Human health and environmental impacts of coal combustion
and post-combustion wastes / M. E. Munawer // Journal of Sustainable Mining. – 2018.
– V. 17. – P. 87-96.
25. Oliveira, M. L. S. Pollution from uncontrolled coal fires: Continuous gaseous
emissions and nanoparticles from coal mines / M. L. S. Oliveira, D. Pinto, B. F. Tutikian,
K. Boit, B. K. Saikia, L. F. O. Silva // Journal of Cleaner Production. – 2019. – V. 215. –
P. 1140-1148.
26. Masto, R. E. Multi element exposure risk from soil and dust in a coal industrial
area / R. E. Masto, J. George, T. K. Rout, L. C. Ram // Journal of Geochemical
Exploration. – 2017. – V. 176. – P. 100-107.
27. Caballero-Gallardo, K. Mice housed on coal dust-contaminated sand: A model
to evaluate the impacts of coal mining on health / K. Caballero-Gallardo, J. Olivero-
Verbel // Toxicology and Applied Pharmacology. – 2016. – V. 294. – Pages 11-20.
28. Cristóbal, J. Optimization of global and local pollution control in electricity
production from coal burning / J. Cristóbal, G. Guillén-Gosálbez, L. Jiménez, A. Irabien
// Applied Energy. – 2012. – V. 92. – P. 369-378.

29. Oetari, P. S. Trace elements in fine and coarse particles emitted from coalfired
power plants with different air pollution control systems / P. S. Oetari, S. P. Hadi, H. S.
Huboyo. // Journal of Environmental Management. – 2019. – V. 250. – 109497.
30. Fouskas, F. Cadmium isotope fractionation during coal combustion: Insights
from two U.S. coal-fired power plants / F. Fouskas, L. Ma, M. A. Engle, L. Ruppert, N.
J. Geboy, M. A. Costa. // Applied Geochemistry. – 2018. – V. 96. – Pages 100-112.
31. Zheng, X. A review of greenhouse gas emission profiles, dynamics, and
climate change mitigation efforts across the key climate change players / X. Zheng, D.
Streimikiene, T. Balezentis, A. Mardani, F. Cavallaro, H. Liao // Journal of Cleaner
Production. – 2019. – V. 234. – P. 1113-1133.
32. Barbera, A. C. Greenhouse Gases Formation and Emission / Antonio C.
Barbera, Jan Vymazal, Carmelo Maucieri. // Encyclopedia of Ecology (Second Edition).
– 2019. – V. 2. – P. 329-333.
33. Hartmann, D. L. Anthropogenic Climate Change / D. L. Hartmann // Global
Physical Climatology (Second Edition). – 2016. – P. 397-425.
34. Bruce G. M. Anatomy of a Coal-Fired Power Plant. Clean Coal Engineering
Technology (Second Edition), 2017. – 856 p.
35. Durdán, M. Evaluation of synthetic gas harmful effects created at the
underground coal gasification process realized in laboratory conditions / M. Durdán, M.
Laciak, J. Kačur, P. Flegner, K. Kostúr // Measurement. – 2019. – V. 147. – 106866.
36. Lin, C. Integrated assessment of the environmental and economic effects of
an ultra-clean flue gas treatment process in coal-fired power plant / C. Lin, L. Yue, T.
Yuzhou, S. Yifei, W. Qingsong, Y. Xueliang, K. Jon. // Journal of Cleaner Production. –
2018. – V. 199. – P. 359-368.
37. Wu X. Interaction between volatile-N and char-N and their contributions to
fuel-NO during pulverized coal combustion in O2/CO2 atmosphere at high temperature /
X. Wu, W. Fan, P. Ren, J. Chen, Z. Liu, P. Shen //. Fuel. – 2019. – V. 255. – 15856.

38. Ślefarski, R. Experimental study of the combustion process of gaseous fuels
containing nitrogen compounds in new, low-emission zonal volumetric combustion
technology / R. Ślefarski, D. Szewczyk, R. Jankowski, M. Gołębiewski // Energy
Procedia. – 2017. – V. 120. – P. 697 – 704.
39. Pandey, R.A. Flue gas desulfurization: physicochemical and biotechnological
approaches / R.A. Pandey, R. Biswas, T. Chakrabarti, S. Devotta // Critical Reviews in
Environmental Science and Technology. – 2005. – V. 35, № 6. – P. 571–622.
40. Zheng, Z.H. Catalytic reduction of NO over Mn-V-Ce-TiO2 catalyst at low
reaction temperature / Z.H. Zheng, H. Tong, Z.Q. Tong, Y. Huang, J. Luo // Journal of
Fuel Chemistry and Technology. – 2010. – V. 38, № 3. – P. 343–351.
41. Thirupathi, B. Nickel-doped Mn/TiO2 as a efficient catalyst for the
lowtemperature SCR of NO with NH3: Catalytic evaluation and characterizations / B.
Thirupathi, P.G. Smirniotis // Journal of Catalysis. – 2012. – V.288. – P. 74–83.
42. Shimokawabe, M. SCR of NO by DME over Al2O3 based catalysts: Influence
of noble metals and Ba additive on low-temperature activity / M. Shimokawabe, A.
Kuwana, S. Oku, K. Yoshida, M. Arai // Catalysis Today. – 2011. – V. 164. – P. 480– 483.
43. Parres-Esclapez, S. On the importance of the catalyst redox properties in the
N2O decomposition over alumina and ceria supported Ph, Pd and Pt / S. Parres-Esclapez,
M.J. Illan-Gomez, C. Salinas-Martinez de Licea, A. Bueno-Lopez // Applied Catalysis B:
Environmental. – 2010. – V. 96. – P. 370–378.
44. Rahmania, F. SO2 removal from simulated flue gas using various aqueous
solutions: Absorption equilibria and operational data in a packed column / F. Rahmania,
D. Mowla, G. Karimi, A. Golkhar, B. Rahmatmand // Separation and Purification
Technology. – 2015. – V. 153. – P. 162–169.
45. Choi, W.-J. Characteristics of absorption/regeneration of CO2–SO2 binary
systems into aqueous AMP + ammonia solutions / W.-J. Choi, B.-M. Min, B.-H. Shon, J.-
B. Seo, K.-J. Oh // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. – 2009. – V. 15, №
5. – P. 635–640.

46. Sun, W. Simultaneous absorption of SO2 and NOx with pyrolusite slurry
combined with gas-phase oxidation of NO using ozone: Effect of molar ratio of O2/(SO2
+ 0.5NOx) in flue gas / W. Sun, Q. Wang, S. Ding, S. Su // Chemical Engineering Journal.
– 2013. – V. 228. – P. 700–707.
47. Mathieu, Y. Adsorption of SOx by oxide materials: A review / Y. Mathieu, L.
Tzanis, M. Soularda, J. Patarin, M. Vierling, M. Molière // Fuel Processing Technology.
– 2013. – V. 114. – P. 81–100.
48. Marcu, I.-C. Study of sulfur dioxide adsorption on Y zeolite / I.-C. Marcu, I.
Săndulescu // Journal of the Serbian Chemical Society. – 2004. –V. 69. – P. 563–569.
49. Suksankraisorn, K. Co-combustion of municipal solid waste and Thai lignite
in a fluidized bed / K. Suksankraisorn, S. Patumsawad, P. Vallikul, B. Fungtammasan, A.
Accary. // Energy Conversion and management. – 2004. – № 45. – Р. 947-962.
50. Gil, M. V. Mechanical durability and combustion characteristics of pellets
from biomass blends / M. V. Gil, P. Oulego, M. D. Casal, C. Pevida, J. J. Pis, F. Rubiera
// Bioresource Technology. – 2010. – № 101. – Р. 8859-8867.
51. Silvennoinen, J. Co-firing of agricultural fuels in a full-scale fluidized bed
boiler / J. Silvennoinen, M. Hedman // Fuel Processing Technology. – 2013. – № 105. –
Р. 11-19.
52. Sami, M. Co-firing of coal and biomass fuel blends / M. Sami, K. Annamalai,
M. Wooldridge // Progress in Energy and Combustion Science. – 2001. – № 27. – Р. 171–
214.
53. Agnieszka Plis. Furniture wood waste as a potential renewable energy source
/ Agnieszka Plis, Michalina Kotyczka-Morańska, Marcin Kopczyński, Grzegorz Łabojko
// Thermal Analysis and Calorimetry. – 2016. V. 125. – P. 1357 – 1371.
54. Van der Stelt MJC. Biomass upgrading by torrefaction for the production of
biofuels: a review / Van der Stelt MJC, Gerhauser H, Kiel JHA // Biomass Bioenergy. –
2011. V. 35. – P. 3748 – 3762.

55. Nunes LJR. A review on torrefied biomass pellets as a sustainable alternative
to coal in power generation / Nunes LJR, Matias JCO, Catalo JPS // Renew Sustain
Energy Rev. – 2014. V. 40. – P. 153 – 160.
56. Robinson A.L. Pilot-scale investigation of the influence of coal-biomass
cofiring on ash deposition / Robinson AL, Junker H, Baxter LL // Energy Fuels. – 2002.
V. 16. – P. 343 – 355.
57. Annamalai K. Co-firing of coal and cattle feedlot biomass (FB) Fuels, Part
III: fouling results from a 500,000 BTU/h pilot plant scale boiler burner / Annamalai K,
Sweeten J, Freeman M, Mathur M, O’Dowd W, Walbert G, et al. // Fuel. – 2003. V. 82. –
P. 1195 – 1200.
58. Turn S.Q. Test results from sugar cane bagasse and high fiber cane co-fired
with fossil fuels / Turn SQ, Jenkins BM, Jakeway LA, Blevins LG, Williams RB,
Rubenstein G, et al. // Biomass Bioenergy. – 2006. V. 30. – P. 565 – 574.
59. Bioenergy Project Development & Biomass Supply [Электронный ресурс].
- 2007. – Режим доступа: http://www.iea.org.
60. Yanik, J. NO and SO2 emissions from combustion of raw and torrefied
biomasses and their blends with lignite / J. Yanik, G. Duman, O. Karlström, A. Brink //
Journal of Environmental Management. – 2018. – V. 227. – Р. 155–161.
61. Vicente, E. D. An overview of particulate emissions from residential biomass
combustion / E. D. Vicente, C. A. Alves // Atmospheric Research. – 2018. – V. 199. – Р.
159–185.
62. Wei, X. Detailed Modeling of NOx and SOx Formation in Co-combustion of
Coal and Biomass with Reduced Kinetics / X. Wei, X. Guo, S. Li, X. Han, U. Schnell, G.
Scheffknecht, B. Risio // Energy &Fuels. – 2012. – V. 26. – Р. 3117−3124.
63. Lee, S. Handbook of alternative fuel technologies / S. Lee, J. G. Speight, S.
K. Loyalka. - New York: CKC Press, 2007. - 525 p.

64. Jianzhong, L. Pilot-scale investigation on slurrying, combustion, and slagging
characteristics of coal slurry fuel prepared using industrial wasteliquid / L. Jianzhong, W.
Ruikun, X. Jianfei, Z. Junhu, C. Kefa // Applied Energy. – 2014. – V. 115. – P. 309–319.
65. Vershinina, K. Yu. Impact of environmentally attractive additives on the
ignition delay times of slurry fuels: Experimental study / K. Yu. Vershinina, N. E. Shlegel,
P. A. Strizhak // Fuel. – 2019. – V. 238. – Pages 275-288.
66. Zhao, X. Emission characteristics of PCDD/Fs, PAHs and PCBs during the
combustion of sludge-coal water slurry / X. Zhao, W. Zhu, J. Huang, M. Li, M. Gong //
Journal of the Energy Institute. – 2015. – V. 88, № 2. – P. 105–111.
67. Syrodoy, S. V. The influence of the structure heterogeneity on the
characteristics and conditions of the coal–water fuel particles ignition in high temperature
environment / S. V. Syrodoy, G. V. Kuznetsov, A. V. Zhakharevich, N. Y. Gutareva, V. V.
Salomatov. // Combustion and Flame. – 2017. – V. 180. – P. 196-206.
68. Syrodoy, S. V. Characteristics and conditions for ignition of bio-coal mixtures
based on coal and forest combustible material / S. V. Syrodoy, G. V. Kuznetsov, N. Y.
Gutareva, Zh. A. Kostoreva, A. A. Kostoreva, N. A. Nigay // Journal of the Energy
Institute. – 2020. – V. 93. – P. 1978-1992.
69. Olovsson, C. Oil prices in a general equilibrium model with precautionary
demand for oil / C. Olovsson // Review of Economic Dynamics. – 2019. – V. 32. – Pages
1-17.
70. M. Yilgin. Volatiles and char combustion rates of demineralized lignite and
wood blends / M. Yilgin, D.D. Pehlivan // Applied Energy. – 2009. V. 86. – P. 1179.
71. Franco, A. The future challenges for “clean coal technologies”: Joining
efficiency increase and pollutant emission control / A. Franco, A. R. Diaz. // Energy. – V.
34. – P. 348 – 354.
72. Abreu, P. Ash deposition during the co-firing of bituminous coal with pine
sawdust and olive stones in a laboratory furnace / P. Abreu, C. Casaca, M. Costa // Fuel.
– 2010. V. 89. – P. 4040 – 4048.

73. Kwong Philip CW. Co-combustion performance of coal with rice husks and
bamboo / Kwong Philip CW, Chao YH Christopher, Wang JH, Cheung CW, Kendall Gail.
// Atmos Environ. – 2007. V. 41. – P. 7462 – 7472.
74. Philip CW Co-firing coal with rice husk and bamboo and he impact on
particulate matters and associated polycyclic aromatic hydrocarbon emissions / Chao YH
Christopher, Kwong Philip CW, Wang JH, Cheung CW, Kendall Gail. // Bioresource
Technology. – 2008. V. 99. – P. 83 – 93.
75. Haykiri-Acma H. Effect of co-combustion on the burn out of lignite/ biomass
blends: a Turkish case study / Haykiri-Acma H, Yaman S. // Waste Manag. – 2008. V. 28.
– P. 2077 – 2084.
76. Haykiri-Acma, H. Combinations of synergistic interactions and additive
behavior during the co-oxidation of chars from lignite and biomass / H. Haykiri-Acma,
S. Yaman // Fuel Processing Technology. – 2008. V. 89. – P. 176 – 182.
77. Ulloa C. A. Thermogravimetric study of interactions in the pyrolysis of blends
of coal with radiate pine sawdust / Ulloa C. A, Gordon A. L, Garcia X. A. // Fuel Process
Technology. – 2009. V. 90. – P. 583 – 590.
78. Shen, D. K. Kinetic study on thermal decomposition of woods in oxidative
environment / D. K. Shen, S. Gu, K. H. Luo, A. V. Bridgwater, M. X. Fang// Fuel. – 2009.
– V. 88. – 1024.
79. Demirbas, A. Effects of temperature and particle size on bio-char yield from
pyrolysis of agricultural residues / A. Demirbas // Journal of Analytical and Applied
Pyrolysis. – 2004. – V. 72. – P. 243.

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets