КЕРУВАННЯ УТВОРЕННЯМ СІРКО- ТА АЗОТОВМІСНИХ КОМПОНЕНТІВ ЯК ОСНОВА ЕКОЛОГІЧНОЇ ОПТИМІЗАЦІЇ ГАЗИФІКАЦІЇ ВУГІЛЛЯ
DOI:
https://doi.org/10.34185/1562-9945-3-164-2026-20Ключові слова:
вугілля, газифікація, генераторний газ, сірковмісні компоненти, азотовмісні компоненти, окисник, температура в реакторі, коефіцієнт витрати окисникаАнотація
Перспективним напрямом покращення екологічних показників термічної переробки низькосортного вугілля, що характеризується підвищеною зольністю та значним вмістом сірки, є його газифікація. В роботі досліджено екологічні показники процесу газифікації вугілля при одночасному варіюванні кількох керуючих факторів (температури, вмісту кисню в окиснику, коефіцієнта витрати окисника) зі встановленням їх впливу на закономірності утворення широкого набору сірко- та азотовмісних компонентів у генераторному газі.
На основі отриманих результатів сформовано підхід до керування складом генераторного газу через зміну окислювально-відновних умов процесу. Встановлено, що вміст кисню в окиснику та коефіцієнт витрати окисника є визначальними параметрами, які задають напрям трансформації сірки між відновними (H2S, COS) та окислювальними (SO, SO2) формами. Встановлено, що температура процесу визначає області керування складом газу, зокрема положення екстремумів утворення ключових компонентів, максимум H2S (до 0,4 %) досягається при 1873 К, після чого відбувається перехід до переважного утворення окислювальних форм сірки (до 0,24-0,25 %). Показано, що при значеннях коефіцієнта витрати окисника α>0,32 реалізується керований перехід від відновного до окислювального режиму газифікації. Показано, що утворення азотовмісних компонентів має підпорядкований характер і визначається окислювально-відновними умовами процесу. Зі зміною складу окисника та режимних параметрів відбувається зменшення вмісту реакційноздатних форм (наприклад, CN2), тоді як концентрація NO залишається незначною, що свідчить про можливість їх обмеження на стадії формування газу.
Доведено, що цілеспрямоване варіювання керуючих параметрів дозволяє формувати заданий склад генераторного газу та мінімізувати вміст екологічно небезпечних компонентів без зміни принципової схеми процесу. Отримані результати обґрунтовують можливість використання параметричного керування процесом газифікації як інструменту екологічної оптимізації термохімічної переробки вугілля.
Посилання
Dzhezhulei, V. O., Beztsennii, І. V., Bondzik, D. L., & Dunaєvska, N. І. (2025). Tekhno-logіya spіlnogo spalyuvannya vugіllya y bіomasi: osoblivostі, stan і perspektivi. Nauko-vii vіsnik Natsіonalnogo gіrnichogo unіversitetu, (4), 46–54.
Volchyn, I. A., Haponych, L. S., & Przybylski, W. J. (2020). Current state and forecast of sulfur dioxide and dust emissions at thermal power plants of Ukraine. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 5, 87–93. https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-5/087
Volchina, І. A., & Gaponich, L. S. (2018). Vikidi dіoksidu vugletsyu na ukraїnskikh vugіlnikh teplovikh yelektrostantsіyakh. Naukovі pratsі NUKhT, 24(6), 131–142. https://dspace.nuft.edu.ua/handle/123456789/32556
Zakon Ukraїni «Pro otsіnku vplivu na dovkіllya» : Zakon Ukraїni vіd 23.05.2017 № 2059-VIII. – Kiїv, 2017. https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2059-19#Text
Pro zatverdzhennya Poryadku vidachі dozvolіv na vikidi zabrudnyuyuchikh rechovin v at-mosferne povіtrya statsіonarnimi dzherelami : Postanova Kabіnetu Mіnіstrіv Ukraїni vіd 13.03.2002 № 302 (zі zmіnami). – Kiїv, 2002. https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/302-2002-%D0%BF#Text
Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council. (2010). On industrial emissions (integrated pollution prevention and control). Official Journal of the European Union, L334, 17–119. https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2010/75/oj/eng
Directive 2001/80/EC of the European Parliament and of the Council. (2001). On the limitation of emissions of certain pollutants into the air from large combustion plants. Official Journal of the European Communities, L309, 1–21. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32001L0080&qid=1766771641426
Directive (EU) 2016/2284 of the European Parliament and of the Council. (2016). On the reduction of national emissions of certain atmospheric pollutants. Official Journal of the European Union, L344, 1–31. https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2016/2284/oj/eng
Junussov, M., Zholtayev, G. Z., Kembayev, M. K., Umarbekova, Z. T., Mashrapova, M. A., Antonenko, A. A., & Fu, B. (2026). Coal Research in the Global Energy Transition: Trends and Transformation (1975–2024). Energies, 19(4), 1017. https://doi.org/10.3390/en19041017
Lei, M., Ye, B., Tian, X., Hong, D., Zhang, Q., & Zhang, L. (2025). Effect of CO2 Gasifi-cation on Coal Burnout during Pressurized Oxy-Fuel Combustion by Experiment and Ma-chine Learning Method. Journal of Thermal Science, 34(5), 1721–1735.
https://doi.org/10.1007/s11630-025-2170-x
Lei, M., Zeng, Y., Hong, D., Zhao, Z., Tian, X., Zhang, L., & Zhang, Q. (2024). Experi-mental and ReaxFF MD study on the release characteristics of gaseous nitrogen during pres-surized bituminous coal gasification. Fuel, 367, 131428. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.131428
Cao, J., Zhang, H., Shi, K., Wen, S., Zhang, W., & Fan, W. (2025). Study on the reaction mechanism of nitrogen migration in pressurized oxy-fuel combustion. Energy, 342, 139526. https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.139526
Bai, Z., Jiang, X. Z., & Luo, K. H. (2022). A reactive molecular dynamics study of NO removal by nitrogen-containing species in coal pyrolysis gas. Proceedings of the Combustion Institute, 39(4), 4573–4581. https://doi.org/10.1016/j.proci.2022.07.154
Liu, T., Ding, G., Xu, X., Zhu, L., Li, H., Xu, B., & Li, S. (2026). Nitrogen migration and transformation during municipal sewage sludge pyrolysis: in-situ control and selective forma-tion of NH3 and HCN. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 196, 107766. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2026.107766
Lin, C., Wang, Y., Wang, X., Cui, B., & Tan, H. (2025). Numerical simulation of NO formation during combustion process of gasified fuel generated from partial gasification of pulverized coal. Process Safety and Environmental Protection, 201, 107484. https://doi.org/10.1016/j.psep.2025.107484
Madzarevic, A., Jovancic, P., Djenadic, S., Miletic, F., Ristovic, M., & Crnogorac, M. (2024). Anticipated sulfur dioxide emissions from coal-fired power plants. Thermal Science, 29(1 Part A), 145–158. https://doi.org/10.2298/tsci240308167m
Xian, S., Zhang, H., Chai, Z., Jiang, D., & Zhu, Z. (2021). Release Behavior of Sulfur during Fluidized Bed Gasification. Journal of Thermal Science, 30(5), 1731–1740. https://doi.org/10.1007/s11630-021-1476-6
Zhang, H., Zhang, Y., Zhu, Z., & Lu, Q. (2016). Circulating fluidized bed gasification of low rank coal: Influence of O2/C molar ratio on gasification performance and sulphur trans-formation. Journal of Thermal Science, 25(4), 363–371. https://doi.org/10.1007/s11630-016-0872-9
Xian, S., Zhang, H., Fan, Y., Chai, Z., & Zhu, Z. (2021). Effects of the ratio of O2/C and H2O/C on sulfur release behaviors during fluidized bed gasification. Fuel, 297, 120751. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120751
Karuana, F., Prismantoko, A., Putra, H. P., Ruhiyat, A. S., Darmawan, A., Saputra, I. N. a. A., Syahril, M., Vuthaluru, H. B., Muflikhun, M. A., & Hariana, H. (2024). Experimental in-vestigation of sulfur and nitrogen oxide emissions and corrosion propensity during the com-bustion of coals and biomass fuels. Combustion Science and Technology, 197(17), 5002–5024. https://doi.org/10.1080/00102202.2024.2392004
Mihajlović, S., Đorđević, N., Matijašević, S., & Kašić, V. (2025). Treatment of flue gas and coal to reduce air pollution-overview. Podzemni Radovi, 46, 123–137. https://doi.org/10.5937/podrad2501123m
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Системні технології
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
