ДОСЛІДЖЕННЯ ЕКСЕРГЕТИЧНОЇ ДОСКОНАЛОСТІ ДВОСТАДІЙНОЇ СХЕМИ ТЕРМОХІМІЧНОЇ ПЕРЕРОБКИ ВУГІЛЛЯ

О. В.  Тутова; В. О.  Пінчук

doi:10.34185/1562-9945-2-163-2026-21

Автор(и)

О. В. Тутова https://orcid.org/0000-0001-6846-0327
В. О. Пінчук https://orcid.org/0000-0001-7684-1867

DOI:

https://doi.org/10.34185/1562-9945-2-163-2026-21

Ключові слова:

газифікація вугілля, генераторний газ, ексергетичний аналіз, ексергетичний баланс, термодинамічна ефективність, фізична ексергія, хімічна ексергія, ексергетична досконалість

Анотація

Підвищення ефективності використання твердого палива потребує оцінки термодинамічної досконалості процесів його переробки з позицій ексергетичного аналізу. У роботі досліджено двостадійний процес термохімічної переробки вугілля, а саме повітряна газифікація вугілля з подальшим спалюванням генераторного газу різ-них параметрів за двома схемами – без попереднього охолодження газу перед спалю-ванням та з його охолодженням.
Виконано дослідження ексергетичної ефективності цих схем при різному складі та температурі отриманого генераторного газу (800-1800 °С) та визначено ККД ексер-гетичної досконалості (загального, за одержанням хімічної та фізичної ексергії). Встановлено наявність температурного оптимуму ексергетичного ККД процесу га-зифікації без охолодження генераторного газу в області 1000-1100 °С, де ККД досягає максимального значення близько 63,0 %. У разі використання охолодження генератор-ного газу максимум ККД зміщується в область 1200-1300 °С і досягає близько 65,0 %. Показано, що попереднє охолодження генераторного газу змінює структуру ексерге-тичних потоків за рахунок формування додаткового теплового потенціалу, придатно-го для подальшої утилізації та забезпечує підвищення ексергетичного ККД на 1,5-7,0 % залежно від початкових параметрів газу.

Посилання

Wu, H., Chen, X., Aziz, M., Huang, Z., & Zhang, Y. (2024). Exergy destruction analysis of coal gasification with O2-H2O combined with chemical kinetics. Fuel, 384, 134014. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.134014

Ju, Y., & Lee, C. (2017). Evaluation of the energy efficiency of the shell coal gasification process by coal type. Energy Conversion and Management, 143, 123–136. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.03.082

Zheng, L., Jiang, X., Wang, S., He, J., Wang, Y., Hu, L., Xie, K., & Wang, P. (2025). Analysis of exergy flow and CCUS carbon reduction potential in coal gasification hydrogen production technology in China. Energies, 18(22), 5906. https://doi.org/10.3390/en18225906

Yu, S., Li, D., Zuo, Z., & Feng, M. (2025). Workflow design and operational analysis of a Coal‐Based Multi‐Energy combined supply system for electricity, heating, cooling, and gas. Energy Science & Engineering, 13(7), 3791–3805. https://doi.org/10.1002/ese3.70137

Feng, L., Zhang, G., & Zhai, R. (2024). Study on gasification reaction and energy conver-sion characteristics of the entrained flow coal gasification based on chemical kinetics simula-tion. Heliyon, 10(10), e30997. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e30997

Пінчук, В. О., Шарабура, Т. А., Чемеринський, М. С., & Пінчук, С. А. (2024). Ексер-гетичний аналіз процесів термічної переробки вугілля. Енергетика теплотехнології та енергозбереження, (4), 67–77. https://doi.org/10.20998/2078-5364.2024.4.07

Mishra, A., Gautam, S., & Sharma, T. (2018). Effect of operating parameters on coal gasi-fication. International Journal of Coal Science & Technology, 5(2), 113–125. https://doi.org/10.1007/s40789-018-0196-3

Harris, D., & Roberts, D. G. (2023). Coal gasification and conversion. In Elsevier eBooks (pp. 665–691). https://doi.org/10.1016/b978-0-12-824327-5.00021-1

Pribadi, G. a. D., & Noble, A. (2026). Gasification of Indonesia’s Low-Rank coal: A Com-parative review of technology options and contextual Considerations. Fuel, 414, 138280. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2026.138280

Dincer I., Rosen M. (2020). Exergy: Energy, Environment and Sustainable Development, Third Edition. - Elsevier Science,– рр. 23-35, 37-60, 167-210, 479-514. https://doi.org/10.1016/C2016-0-02067-3

Kotas T.J. (2012). The Exergy Method of Thermal Plant Analysis. - Paragon Publishing, 2012. – pр. 29-56, 99-161. ISBN 978-1908341891, eISBN 9781483100364

Seyitoglu, S., Dincer, I., & Kilicarslan, A. (2016). Energy and exergy analyses of hydro-gen production by coal gasification. International Journal of Hydrogen Energy, 42(4), 2592–2600. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.08.228