Изучение процессов пиролиза, газификации и зажигания ископаемых углей под воздействием лазерного излучения.

РЕФЕРАТ Отчет 116 с., 96 рис., 4 табл., 31 ист. УГОЛЬ, РЯД МЕТАМОРФИЗМА, ЛАЗЕРНОЕ ЗАЖИГАНИЕ, ПАРОПЛАЗМЕННЫЙ ФАКЕЛ, ГОРЕНИЕ, СПЕКТРАЛЬНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕЧЕНИЯ ПЛАМЕНИ. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ: таблетирование дисперсные частицы углей марок Б, ДГ, Г, Ж, К. ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: экспериментальное изучение и моделирование закономерностей зажигания и пиролиза углей Кузбасса в ряду метаморфизма от бурого до антрацита при импульсном воздействии энергии лазерного излучения. Задачи 2022 года* (В ЕГИСУ НИОКТР, в связи с техническими неполадками, отображены задачи 20221 года). 1. Изготовление образцов исследуемых углей методом механоактивации. 2. Измерение пороговых и кинетических характеристик зажигания углей в ряду метаморфизма в среде воздуха при воздействии лазерных импульсов наносекундной длительности. 3. Измерение пороговых и кинетических характеристик зажигания углей в ряду метаморфизма в вакууме при воздействии лазерных импульсов наносекундной длительности. 4. Измерение спектрально-кинетических характеристик свечения углей в среде воздуха при воздействии лазерных импульсов наносекундной длительности. 5. Измерение спектрально-кинетических характеристик свечения углей в вакууме при воздействии лазерных импульсов наносекундной длительности 6. Разработка экспериментально-обоснованной модели процессов в углях, протекающих при воздействии лазерных импульсов наносекундной длительности. МЕТОДЫ И МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ: зажигание углей импульсами первой гармоники неодимового лазера (λ = 1064 нм, τ = 14 нс, W = 1 Гвт/см2), исследование спектрально-кинетических характеристик свечения угольной плазмы и пламени в режиме реального времени. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭТАПА 2022 ГОДА: проведено измерение спектрально-кинетических характеристик свечения поверхности, пароплазменных факелов и пламён углей в режиме реального времени при воздействии на таблетированные дисперсные частицы углей марок Б, ДГ, Г, Ж и К импульсами YAG:Nd3+-лазера (λ = 1064 нм, τ = 14 нс, W = 1 Гвт/см2) в вакууме при давлении P = 10-2 торр и в среде воздуха при атмосферном давлении. Установлено, что при превышении критической плотности энергии Hcr1 происходит приповерхностный оптический пробой и образование пароплазменного факела. Скорость распространения плазмы в вакууме V = 7.5*104 м/с. Основные компоненты, дающие вклад в свечение плазмы: ионы CII, молекулы C2* углерода и атомы водорода H*. В среде воздуха, помимо процессов, аналогичным процессам в плазме, в спектры свечения дает вклад пламя окиси углерода (CO), возникающее при окислении углерода кислородом воздуха. Вклад пламени CO превышает вклад плазмы в суммарный спектр свечения. Скорость распространения суммарного свечения плазмы и пламени в среде воздуха снижается от V = 104 м/с на расстоянии 1 мм от поверхности образца до V = 3*103 м/с на расстоянии 3 мм при превышении пороговой плотности энергии Hcr2. Во временном диапазоне 200÷1000 мкс в среде воздуха наблюдается свечение, связанное с воспламенением нелетучего остатка угольных частиц, возникающее в результате протекания термохимических реакций в макромолекулах углей. ВСЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЯВЛЯЮТСЯ НОВЫМИ. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: Лазерный розжиг угля в топках без применения мазута.