Рис. 6 Уборка угольной пыли, пылесосом, на тепловых электростанциях.
Рассмотрим плюсы и минусы явления «вакуумного взрыва» угольной пыли. Минус- очевиден, т.к. угольная наводороженная пыль это- «вакуумная взрывчатка», которой надо опасаться, Плюс- это большое количество лежащего под ногами (в прямом смысле) эффективного уже обогащенного водородом топлива, которое легко можно утилизировать, резко повышая эффективность угледобычи.
Вернемся к физике наводораживания угля при добыче и рассчитаем технические параметры «вакуумного взрыва» 1 Кило моля водорода. Для этого рассчитаем энергию затрачиваемую при окислении 1моля водорода 1м молем кислорода: Е(Н+О)=435 кдж/моль, к которой добавим энергию вторичной связи водорода с гидроксильной группой воды: +Е(Н+ОН)= 495 кдж/моль и получим суммарную накопленную для взрыва энергию: Е (435+495) =930 кдж/моль. При взрыве водорода происходит изменение суммарной молекулярной концентрации газов находящихся в месте взрыва: 2 *Н2 + О2 = Н2О, т.е. из 3х исходных молекул : (2 водорода + 1 кислорода) получается одна молекула воды. Мы видим, что исходное число молекул смеси ( водород + кислород) в её исходной молекулярной концентрации п сокращается более чем на 30% . Учитывая, что молекулы кислорода составляют около 23% молекул воздуха, то уменьшение суммарной молекулярной концентрации в месте взрыва составит около 8% . Учебник по вакуумной технике [9] даёт нам определение давления Р как:
(6)
Где: к -постоянная Больцмана, Т- температура, п- молекулярная концентрация
Мы видим, что. Давление в месте взрыва , пропорциональное молекулярной концентрации п мгновенно падает на величину -Р -= -60 торр., но согласно той же формуле (6) давление газа должно увеличиться за счет увеличения температуры газа на величину +Т= 2/3 * (+ Е):
(7)
что за счёт указанных выше добавленных при взрыве 930 кдж/моль, составляет для нашего случая ударную волну давления величиной -Р +Р = 100 тор , безопасную с точки зрения разрушения окружающих построек. Более опасным с медицинской точки зрения является мгновенно возникающий вакуум -60 торр с летальными последствиями.
Выводы
Показано, что атомарный водород, являющийся попутным видом топлива при добыче каменного угля появляется в виде раствора атомов водорода в частицах угольной пыли, являющейся продуктом воздействия рабочего органа комбайна или струговой установки на добываемый уголь.
Мелкая угольная пыль, появляющаяся во время добычи угля и оседающая на стены и пол выработок шахт и, отдельно, забоев представляет собой «вакуумную взрывчатку», которая представляет собой опасность, с другой стороны она является топливом, уже, обогащенным водородом которое надо научиться утилизировать для получения дополнительной прибыли при угледобыче и на мельницах ТЭЦ.
Показано, что разработанное авторами нано- структурированное топливо в 2-3 раза дешевле дизельного топлива и приближается к низкой стоимости водоугольного топлива, хотя по теплотворной способности значительно превосходит последнее, приближаясь к дизельному топливу.
Литература
1. Васючков Ю.Ф. Добыча угольного метана для получения газового топлива Уголь12-2018 стр.77-78. [2]. Coalbed Methane Extraction: Detailed Study Report/2010 EPA-820-R10-022.
2. Патент РФ № 2178455 ., C10L 1/32 от 20.01.2002 г Водо-угольное топливо «Эковут» на основе каменно-угольных частиц от 3мкм. [4]. Водо-угольное топливо ПатентВеликобритании N 2047267, кл. C 01 L 1/02, 1979 г.)
3. Патент РФ № 2249029 . C10L .B01F 7/12, 7/28 1/32 от 27.03.2005 Водо-угольное топливо на основе каменно-угольных частиц 1-10 мм [6]. Деулин. Е.А. Физика Вакуумной Механики. - М. Горячая линия -Телеком» 2018. 282с. [7 ]. Патент РФ.№ 2 444 561 С1 Способ получения наноструктурированного топлива от10.03.2012.
4. Гельд П.В., Рябов Р.А. Водород в металлах и сплавах,- М.: Металлургия, 1974.
5. Розанов Д.Н. Вакуумная техника, :, Учебник для вузов -М.- Высш. шк. 1980.-320с
6. Данилов А.П. Энергия вакуума, относительно теории поглощения энергии // Уголь. 2016. № 2. С. 93-95.
Literature
7. Vasyuchkov Y. F. Extraction of coal methane to obtain a gas fuel Уголь12-2018 page 77-78. [2]. Coalbed Methane Extraction: Detailed Study Report/2010 EPA-820-R10-022.
8. Patent RF № 2 178455 ., C10L 1/32 from 20.01.2002 g Hydrocarbon fuel "ECOWOOT" on the basis of stone-coal particles from 3 pm. [4]. Hydrocarbon fuel UK Patent N 2047267, class C 01 L 1/02, 1979.)
9. .Patent RF № 2249029 . C10L .B01F 7/12, 7/28 1/32 from 27.03.2005 Hydrocarbon fuel on the basis of stone-coal particles 1-10 mm [6]. Deulin.E. A. Physics Of Vacuum Mechanics. - M. Hotline-Telecom " 2018. 282s. [7]. The patent of the Russian Federation. No. 2 444 561 C1 a Method of producing nanostructured fuel 10.03.2012.
10. Geld P. V., Ryabov R. A. Hydrogen in metals and alloys, M.: metallurgy, 1974..
11. Rozanov D. N. Vacuum technology: Textbook for universities -M - Higher. SHK. 1980.320S.
12. Danilov A. P. Energy of vacuum, withrespect to the theory of energy absorption // Coal. 2016. No. 2. P. 93-95.