Взрывчатые вещества. Топлива

Рассмотрены в совокупности процессы переработки древесины в жидкое топливо термохимическим методом и последующее энергетическое использование полученного топлива методом сжигания с применением существующего оборудования.

Приведены основные сведения о теории эксплозивных веществ, а также о порохах, инициирующих и бризантных взрывчатых веществах и методах снаряжения боеприпасов. Описаны основные методы определения характеристик высокоэнергетических веществ, применяемых как при теоретических расчетах, так и используемых для решения практических задач, а также методы расчета напряжений, возникающих в разрывном заряде при выстреле. Изложены сведения об электродетонаторах и особенности применения средств взрывания.

Использование возобновляемых источников энергии – одно из приоритетных направлений развития современной энергетики. К возобновляемым источникам относится биомасса древесины, большие объемы которой в лесных регионах позволяют обеспечивать энергетическую независимость. Кроме того, применение древесной биомассы в энергетике способно решать целый ряд задач: получение сравнительно дешевой энергии, утилизация побочных продуктов лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий, снижение негативного воздействия на окружающую среду и др. Ввиду наличия огромных запасов древесины для Северо-Запада России актуальны вопросы рационального и эффективного использования древесных ресурсов. Современные водогрейные котлы, сжигающие древесное топливо, позволяют комплексно решать энергетические и экологические проблемы при обеспечении отопительных нагрузок потребителей. Цель работы – определение теплотехнических и экологических показателей водогрейного котлоагрегата КВУ-2000 при сжигании побочных продуктов предприятий лесопромышленного комплекса. По результатам энергетического обследования определены составляющие теплового баланса котла, выбросы газообразных веществ, твердых и сажистых частиц. Установлено, что приемлемые технико-экономические и экологические показатели КВУ-2000 обеспечиваются при сжигании древесного топлива с неоднородным гранулометрическим составом. Однако ручная регулировка расхода вторичного воздуха и отсутствие контроля концентрации кислорода в уходящих газах не дают возможности поддерживать оптимальный воздушный режим процесса горения. Отсутствие приборов контроля сопротивления золоулавливающих устройств и тепловой изоляции на всех элементах газового тракта за котлом вызывает нерациональные энергетические потери, что противоречит требованиям действующих нормативных документов. Ограниченный период эксплуатации между чистками поверхности нагрева дымогарного теплообменника предъявляет повышенные требования к резервированию установленной мощности. Устранение выявленных недостатков сможет обеспечить существенное повышение энергоэкономических показателей работы водогрейных котлов, приведет к снижению выбросов вредных веществ при сжигании биотоплив, что позволит рекомендовать их для систем теплоснабжения Северо-Арктического региона. Для цитирования: Любов В.К., Попов А.Н. Эффективность сжигания древесного топлива в водогрейных котлах КВУ-2000 // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 167– 179. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-167-179. Благодарность: Авторы выражают благодарность Д.Г. Чухчину за выполнение исследований с использованием метода электронной растровой микроскопии.
Renewable energy use is one of priority areas of power production development. One of the sources is wood biomass. Utilization of wood biomass in the regions with developed timber industry is a prospective decision in ensuring power independence. Wood biomass usage allows to recover by-products of logging and woodworking industries, generate cheaper electric power and reduce an impact on the environment. The North-West of Russia has huge wood reserves. As a result, the issues of efficient utilization of wood biomass are relevant for the region. An effective way of the complex solution of energetical and ecological problems with provision of heating loads is application of modern devices operating on wood fuel such as modern water boilers. This study aims to analyze heat engineering and environmental performance of the boiler KVU-2000 during the combustion of by-products of timber industry. The components of the boiler’s heat balance and gaseous effluents have been determined. Emissions of particulate matter and the content of soot particles have been studied. The study results have shown that the boiler KVU-2000 provides high economic and environmental performance when operating on polydisperse wood fuel. However, a manual regulation of secondary air flow and absence of the flue gas oxygen control systems do not allow to keep optimum combustion air-blown mode. Absence of resistance control devices for ash collectors and thermal insulation of elements in post-combustion gas path lead to irrational heat losses, which conflicts with normative regulations. A limited operational period between cleaning of heating surfaces of a fire-tube boiler demands strict requirements to capacity redundancy. Elimination of identified flaws will ensure substantial increase of energetic and economic performance of the boilers; allow to minimize the emissions of harmful substances of biofuel burning, and recommend these boilers for application in heat supply systems in the Arctic region. For citation: Lyubov V.K., Popov A.N. Combustion Efficiency of Wood Fuel in the Water Boilers KVU-2000. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 167–179. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-167-179 Acknowledgments: The authors are grateful to D.G. Chukhchin for carrying out the research using the scanning electron microscopy method.

Практикум содержит описание лабораторных работ, охватывающих основные разделы курсов «Эксплуатационные материалы» и «Топливо и смазочные материалы». Основное внимание уделено вопросам определения свойств и качества нефтепродуктов.

Систематизированы многосторонние экспериментальные исследования явлений в жидких взрывчатых веществах типа окислитель (тетранитрометан, фторнитроформ, азотная кислота) + горючее в результате электрического искрового разряда. Благодаря прозрачности исследованных жидких ВВ с помощью высокоскоростной фоторегистрирующей аппаратуры с наносекундным разрешением удалось проследить последовательные процессы пробоя и развития детонации. Выявлены и исследованы различные механизмы инициирования детонации, зависящие от условий выделения энергии в канале разряда. Продемонстрирована возможность инициирования жидких ВВ незавершенным разрядом. Наибольший интерес представляет ионизационный (высоковольтный) механизм с минимальными энергетическими затратами. Изучено влияние многочисленных начальных факторов на вероятность возбуждения взрыва при пробое, таких как химическое строение компонентов жидких ВВ, их соотношение и химическое взаимодействие, диэлектрические характеристики, температура и давление, тип разряда, параметры инициирующего импульса и т. д.

На основе всестороннего анализа известных причин катастрофы на Саяно-Шушенской ГЭС рассматривается версия электрогидравлического варианта причины возникновения масштабной аварии. Приводятся характерные особенности возникновения электрогидравлического удара в жидкости и рассчитываются вероятные энергетические показатели гидроудара для второго гидроагрегата Саяно-Шушенской ГЭС.

Проанализирован и обобщен зарубежный опыт в области энергосбережения, создания и реализации энергосберегающих технологий. Рассмотрены современные международные и национальные энергетические стратегии, нормативно-правовое обеспечение энергосбережения, мировая практика, направления и перспективы использования энергосберегающих технологий.

В ряде работ по аналитическому определению математической модели процесса прессования древесной гранулы в цилиндрических каналах матрицы показано, что на величину конечной плотности и, соответственно, качество спрессованной гранулы существенное влияние оказывает модуль Юнга спрессованной древесной шихты. В литературных источниках имеются ограниченные данные по модулю Юнга для пропитанных клеящим материалом измельченных древесных частиц, которые идут на изготовление древесностружечных и древесноволокнистых плит. Отсутствуют достоверные данные о модуле Юнга для спрессованных древесных опилок без клеящего материала. Для восполнения данных по модулю Юнга для спрессованной древесной шихты была создана экспериментальная установка на базе ручного пресса. За базовую схему проведения экспериментов была выбрана схема компрессионного сжатия древесной гранулы в одиночной цилиндрической фильере матрицы, разработаны методики по проведению опытов и обработке экспериментальных данных, выполнены экспериментальные измерения модуля Юнга для древесной шихты из березы, ели и сосны трех фракционных составов при изменении давления прессования шихты от 10 до 60 МПа. Обработка результатов экспериментальных исследований показала, что модуль Юнга древесных гранул линейно растет с увеличением давления прессования; плотность древесины, из которой изготовлена древесная шихта, оказывает существенное влияние на модуль Юнга спрессованной гранулы: чем она меньше, тем ниже модуль спрессованной гранулы; влияние фракционного состава шихты на модуль Юнга носит обратный характер: чем мельче фракционный состав, тем выше модуль Юнга спрессованной гранулы; для спрессованной мелкодисперсной древесной шихты при рабочих давлениях в прессе-грануляторе модуль Юнга изменяется в пределах 600... 2000 МПа, т. е. меньше, чем у цельной древесины при поперечном сжатии (~ 2000 МПа).

Представлены аппроксимирующие зависимости для расходного комплекса и показателя процесса расширения продуктов сгорания ряда твердых и гибридных топлив. В виде таблиц приведены результаты расчетов коэффициента тяги в пустоте и геометрической степени расширения сопла. Полученные данные позволяют оперативно определять основные параметры и характеристики ракетного двигателя для различных вариантов задания на проектирование ракетного двигателя.

На основе представления о предприятии как эколого-экономической системе предлагается набор критериев и индикаторов устойчивости. Анализируются внешние и внутренние факторы эколого-экономической устойчивости и специфические риски предприятий нефтегазового комплекса (НГК). Представлены принципы и подходы к организации эколого-экономической диагностики предприятий НГК с целью управления их устойчивостью, обеспечения экологической безопасности и эффективности. На практических примерах показаны возможности диагностики и управления эколого-экономической устойчивостью предприятий.

Приведено подробное описание методик расчетов загрязнений окружающей среды объектами энергетики - ТЭС, АЭС, ветроэнергетическими установками, станциями на солнечной энергии. Содержатся расчетные задания реальных экологических задач и справочные материалы. Практикум предназначен для углубленного изучения экологических проблем энергетики студентами всех экологических и технических специальностей. Может быть использован в системах послевузовского образования, повышения квалификации.