Methods of Burning Solid Fuel Mixtures in Power Plants (Review)

В работе представлен один из наиболее доступных способов перехода к ресурсосберегающей и экологически безопасной выработке тепловой и электрической энергии угольными объектами теплоэнергетики, заключающийся в сжигании смесей топлив. Проведен обзор существующего опыта перевода действующего теплотехнического оборудования как в России, так и за рубежом, подробно описаны основные трудности в процессе сжигания твердотопливных смесей. Наиболее эффективные смеси по своим экологическим показателям получаются на основе угля и биомассы с ее добавлением по теплосодержанию не более 20 %. Горение остается одним из самых сложных и не исследованных процессов, а при совместном горении нескольких твердых топлив происходят дополнительные взаимодействия, которые влияют на основные характеристики горения, поэтому в работе отдельно рассмотрены методики исследований процесса горения и оборудование для проведения опытного сжигания твердотопливных смесейThe paper presents one of the most accessible ways to transition to resource-saving and environmentally safe generation of heat and electricity by coal-fired thermal power facilities, which consists in burning fuel mixtures. A review of the existing experience in the transfer of existing heat engineering equipment both in Russia and abroad is carried out, the main difficulties in the process of burning solid fuel mixtures are described in detail. The most effective mixtures in terms of their environmental performance are obtained on the basis of coal and biomass with its addition in terms of heat content of no more than 20 %. The combustion remains one of the most complex and unexplored processes, and during the joint combustion of several solid fuels, additional interactions occur that affect the main combustion characteristics, therefore, the paper separately considers the methods for studying the combustion process and equipment for experimental combustion of solid fuel mixture

Dry Residues of Sewage – a Promising Energy Fuel

По профилям кривых дифференциальной сканирующей калориметрии была определена максимальная интенсивность теплового потока, а также эндотермические и экзотермические эффекты горения остатков сточных вод (ОСВ). Иловые остатки сточных вод имеют высокую зольность (более 50 %), что снижает значение низшей теплоты сгорания в рабочем состоянии. Высокое содержание летучих веществ (более 80 %) обеспечивает раннее зажигание при температуре 268 °C. Имея низкую температуру зажигания, они могут быть перспективным добавочным топливом к углю после обогащения с целью существенного снижения зольности и увеличения теплоты сгорания. Низкое значение индекса горения, равное 0,4×10–6, обусловлено низким значением максимальной скорости реакции, равной 13 %/мин, и высокой температурой выгорания, равной 633 °C. Проведенные исследования показали, что сжигание ОСВ не приводит к ухудшению условий эксплуатации топочных экранов в топках котлов из-за высокого содержания минералов в золе с высокой температурой плавления (фосфаты железа и кальция). Высокое содержание фосфора в остатках сточных вод способствует иммобилизации подвижного железа в фосфаты. Такой состав ОСВ будет способствовать уменьшению мобильности тяжелых металлов в шлаковых и зольных остатках совместного сжигания с углями при последующем долговременном хранении. Результаты данного исследования целесообразно использовать при проектировании объектов теплоэнергетикиFrom the profiles of the curves of differential scanning calorimetry, the maximum intensity of the heat flux, as well as the endothermic and exothermic effects of the combustion of wastewater residues (SWS) were determined. Sludge wastewater residues have a high ash content (more than 50 %), which reduces the value of the lower calorific value in the working state. The high content of volatile substances (more than 80 %) ensures early ignition at a temperature of 268 °C. Having a low ignition temperature, they can be a promising additional fuel to coal after enrichment in order to significantly reduce the ash content and increase the calorific value. The low value of the combustion index equal to 0.4×10–6 is due to the low value of the maximum reaction rate equal to 13 %/min and the high burnout temperature equal to 633 °C. The conducted studies have shown that the combustion of WWS does not lead to a deterioration in the operating conditions of the furnace screens in boiler furnaces due to the high content of minerals in the ash with a high melting point (iron and calcium phosphates). The high content of phosphorus in wastewater residues contributes to the immobilization of mobile iron into phosphates. Such a composition of WWS will help to reduce the mobility of heavy metals in slag and ash residues of co-combustion with coal during subsequent long-term storage. The results of this study should be used in the design of thermal power facilitie

Pressure Testing the District Heating Systems: Results of Retrospective Analysis

Распределение тепловой энергии с использованием различных типов магистралей имеет широкое применение и получило значительное развитие за последнее столетие. Важность их технического состояния и эксплуатационных характеристик, таких как сохранение тепловой энергии, надежность и срок службы, не вызывает сомнений. Количество повреждений на тепловых сетях чрезмерно велико. Это делает актуальным вопросы надежности теплоснабжения. Для снижения аварийности и необоснованных теплопотерь достаточно заменить только самые изношенные участки тепловых сетей. Основной метод их определения – гидравлические испытания на плотность и прочность (опрессовки). Целью данной работы стала систематизация имеющейся информации по гидравлическим испытаниям в рамках определенной системы теплоснабжения (на примере г. Омска). Дана общая информация об этом методе. Водно-химический режим тепловых сетей должен обеспечить их эксплуатацию без повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией сетевого оборудования, а также образованием отложений и шлама в оборудовании и трубопроводах тепловых сетей. Исходной причиной появления коррозии углеродистой стали в природных водах и при умеренных параметрах служит растворенный в ней кислород. Известно, что чистая поверхность железа очень быстро вступает в реакцию с растворенным кислородом, и скорость всего процесса определяется (лимитируется) возможностями его доставки. Заметно значительное повышение содержания кислорода в летний период, неизменно связанный с проведением гидравлических испытаний на плотность и прочность. В отдельные дни отмечаются критически высокие уровни, превышающие 50 мкг/дм3. Необходимо изменение существующего порядка заполнения и запуска системы, в частности заполнение системы только деаэрированной водой. Для получения достоверных сведений был выбран метод ретроспективного анализа данных о результатах проведения гидравлических испытаний на магистральных трубопроводах г. Омска по материалам соответствующих актов. Численно проанализирована их эффективность. Приведены отрицательные последствия проведения опрессовок. Рассмотрение сложившейся ситуации указало на целесообразность совершенствования практики их проведения, а в перспективе и возможности разработки единого подхода к этому вопросу. На основании обобщения указанного материала сделаны выводы о положительном опыте создания программного обеспечения на базе геоинформационных системDistribution of thermal energy using different types of mains has experienced practical application and much development over a period of more than a century. Technical excellence, operational characteristics including conservation of heat energy, reliability and future maintenance are of prime consideration. Reliability of heat supply is evaluated by the number of network failures. Failure amount in district heating (DH) networks is enormous. It makes us pay attention to DH performance issues. It is sufficiency to rehabilitate only mostly outworn distribution lengths to reduce a failure rate and heat losses. The main mean is hydraulic pressure tests. The aim of the paper is data generalization and provision an overview of the subjects included in the project within certain DH system (e. g. Omsk's DH system). The article includes general information about this method. The process to prepare this paper was as follows: defining the scope of works for the study which was discussed and mutually agreed in meetings between the authors. Back-in-time pressure tests operation data analysis technique is chosen to receive a valid data. Then the study was started with collecting relevant data in written form, a background study, familiarizing to previous studies and reports made during the span of years. Its efficiency was analysed. Negative causes were given. Relevance of modernization of pressure tests perfomance was clarified during the state assessment as well as the development of the same option in the future. According to the collected data the authors carried out that future research in this field is require

Competitive Biosynthesis of Bacterial Alginate Using <em>Azotobacter vinelandii</em> 12 for Tissue Engineering Applications

This study investigated the effect of various cultivation conditions (sucrose/phosphate concentrations, aeration level) on alginate biosynthesis using the bacterial producing strain Azotobacter vinelandii 12 by the full factorial design (FFD) method and physicochemical properties (e.g., rheological properties) of the produced bacterial alginate. We demonstrated experimentally the applicability of bacterial alginate for tissue engineering (the cytotoxicity testing using mesenchymal stem cells (MSCs)). The isolated synthesis of high molecular weight (Mw) capsular alginate with a high level of acetylation (25%) was achieved by FFD method under a low sucrose concentration, an increased phosphate concentration, and a high aeration level. Testing the viscoelastic properties and cytotoxicity showed that bacterial alginate with a maximal Mw (574 kDa) formed the densest hydrogels (which demonstrated relatively low cytotoxicity for MSCs in contrast to bacterial alginate with low Mw). The obtained data have shown promising prospects in controlled biosynthesis of bacterial alginate with different physicochemical characteristics for various biomedical applications including tissue engineering

Use of Mixed Fuel Based on Brown Coal and its Thermal Processing Products in Energy Boilers

В работе исследовано термическое поведение бородинского угля, буроугольного кокса и смесевого топлива, состоящего из 80 % бородинского бурого угля и 20 % буроугольного кокса, во время процесса горения с помощью термогравиметрического анализа. Представлен химический состав образцов. При анализе кривых ТГ-ДТГ были определены следующие характеристики горения: температура воспламенения (Ti) и температура выгорания коксового остатка (Te), индекс воспламеняемости, интегральный параметр горения. Для определения Ti и Te была применена и обоснована методика пересечения кривых ТГ и ДТГ. Провели электронно-микроскопическое исследование сечения частицы буроугольного кокса. Результаты исследования показали, что добавление буроугольного кокса к бурому углю оказывает положительное влияние на характеристики его горенияThe work investigated the thermal behavior of Borodino coal, brown coal coke and mixed fuel, consisting of 80 % Borodino brown coal and 20 % brown coal coke during the combustion process using thermogravimetric analysis. The chemical composition of the samples is presented. When analyzing the TG-DTG curves, combustion characteristics were determined, such as: ignition temperature (Ti) and coke burnout temperature (Te), flammability index, integral combustion parameter. To determine Ti and Te, the technique of crossing the TG and DTG curves was applied and justified. An electron microscopic study of the cross-section of a lignite coke particle has been carried out. The results of the study showed that the addition of lignite coke to brown coal has a positive effect on its combustion characteristic