Многокомпонентное топливо на основе углеродосодержащих материалов: принципы формирования, свойства, методика оптимизации*

Авторы:

Патраков Ю.Ф. доктор хим. наук, профессор, заведующий Лабораторией формирования топливных смесей, ФИЦ УУХ СО РАН, 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: yupat52@gmail.com
Никитенко С.М. доктор экон. наук, доцент, главный научный сотрудник Лаборатории формирования топливных смесей, ФИЦ УУХ СО РАН, 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: nsm.nis@mail.ru

УДК: 504.062.2 c Ю.Ф. Патраков1, С.М. Никитенко1, А.А. Рожков2, М.И. Олейникова1, М.К. Королев1, 2026
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2026-8-83-89

Аннотация

В статье рассмотрены современные подходы к энергетическому использованию углеродосодержащих материалов (в том числе техногенного происхождения) в составе многокомпонентного угольного топлива (далее МУТ). Показано, что отходы угольной отрасли и другие органические компоненты представляют собой вторичное углеродосодержащее сырье с существенным энергетическим потенциалом, однако их прямое использование ограничено высокой влажностью, зольностью, мелкодисперсным составом и другими параметрами. Предложено направление по разработке многокомпонентных твердых топлив на основе угля с добавлением углеродосодержащих материалов с учетом физико-химических и теплотехнических свойств компонентов, технологических характеристик, определяющих поведение смеси при воспламенении, горении, эмиссии продуктов сгорания. Для улучшения воспламеняемости, повышения выхода летучих веществ и коррекции зольности в топливных смесях предложено использовать органические компоненты. Сформулирована оптимизационная задача выбора состава и долей компонентов топливной смеси и предложено ее решение методом Парето-оптимальности.

Ключевые слова: Многокомпонентное топливо, углеродосодержащий материал, физико-химические и теплотехнические свойства, оптимизация, горение.

Список литературы

Statistical Review of World Energy 2025. KPMG, 2025. URL: https://assets.kpmg.com/content/dam/kpmg/sk/pdf/2025/Statistical-Review-of-World-Energy-2025.pdf.
Global Energy Review 2025. International Energy Agency (IEA), 2025. URL: https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2025.
Шафраник Ю.К. Угольная отрасль – от феномена реструктуризации до современных проблем и путей их решения // Горная промышленность. 2026;(2). [Электронный ресурс]. URL: https://mining-media.ru/ru/article/interview/20111-ugolnaya-otrasl-otfenomena-restrukturizatsii-do-sovremennykh-problem-i-putej-ikhresheniya.
Использование технологии пневмосепарации для обогащения мелких классов энергетических углей / Ю.Ф. Патраков, С.А. Семенова, С.М. Никитенко и др. // Кокс и химия. 2026;(4):8-13. Patrakov Yu.F., Semenova S.A., Nikitenko S.M., Stepanenko A.A., Stepanenko A.I. Use of Pneumatic Separation Technology for Enrichment of Small Classes of Energy Coals. Koks i khimiya. 2026;(4):8-13. (In Russ.).
Влияние распределения минеральных примесей на обогатимость угольных шламов / Ю.Ф. Патраков, С.А. Семенова, С.М. Никитенко и др. // Горная промышленность. 2025;(4S):58-62. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-4S-58-62. Patrakov Yu.F., Semenova S.A., Nikitenko S.M., Yarkova A.V. Effects of mineral impurities distribution on coal sludge washability. Russian Mining Industry. 2025;(4S):58-62. (In Russ.). https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-4S-58-62.
Алешинский Р.Е. Актуальность создания нового российского угольного котлоагрегата // Энергетик. 2024;(1):9-13. URL: http://www.energetik.energy-journals.ru/index.php/EN/article/view/2394. Aleshinsky R.E. The relevance of creating a new Russian coal mining enterprise. Energetik. 2024;(1):9-13. (In Russ.). URL: http://www.energetik.energy-journals.ru/index.php/EN/article/view/2394.
Угольная промышленность – образ будущего в условиях новыхтехнологических и энергетических трендов (прогнозы, анализ рынков, технологии, финансово-экономические оценки): монография / Ю.А. Плакиткин, Л.С. Плакиткина, А.А. Рожков и др. М.: ИНЭИ РАН, 2026. 312 с. М.: ИНЭИ РАН, 2026. 312 с. URL: https:// www.eriras.ru/files/monografiya_plakitkin.pdf.
Towards carbon neutrality: A comprehensive study on the utilization and resource recovery of coal-based solid wastes. International Journal of Coal Science & Technology. 2025;(12):34. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s40789-025-00775-4.
Liu H., Gong S., Jia C., Wang Q. TG-FTIR analysis of co-combustion characteristics of oil shale semi-coke and corn straw. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2017;(127):2531-2540.
Wang H., Zhang J., Wang G. et al. Characteristics and kinetic analysis of co-combustion of brown coal and anthracite. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2016;126(2):447-454. DOI: 10.1007/s10973-016-5557-9.
Jiao Y., Lv B., Fan W., Li L., Wang M., Xing B. Preparation and application prospects of coal-based carbon materials: A comprehensive review. Fuel Processing Technology. 2025. URL: https://www.sciencedirect. com/science/article/abs/pii/S0925838825005092.
Leone T.G., Anderson J.E., McCormick R.L. Redefining fuel heating value for engines: Accounting for heat of vaporization. Fuel. 2026;(415). URL: https://research-hub.nlr.gov/en/publications/redefining-fuel-heating-value-for-engines-accounting-for-heat-of-/.
Ozgen S. et al. Coal recovery from coal washing plant tailings with Knelson concentrator. International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2019. DOI: 10.1080/19392699.2019.1665033.
Guo S. et al. Effect of blending sewage sludge with coal on combustion and ash slagging behavior. RSC Advances. 2019. DOI: 10.1039/C9RA04243A.
Galvan D., Effting L., Cremasco H., Conte-Junior C.A. Recent applications of mixture designs in beverages, foods, and pharmaceutical health: A systematic review. Foods. 2021;10(8):1941. DOI: 10.3390/foods10081941.
Xu Y., Wenkun Z. et al. Investigation of Combustion and NO/SO2 Emission Characteristics during the Co-Combustion Process of Torrefied Biomass and Lignite. Molecules. 2024. URL: https://www.mdpi.com/1420-3049/29/12/2728.
Жуйков А., Глушков Д., Плешко А., Гришина И., Чичерин С. Совместное сжигание угля и биомассы: нагрев поверхностного шлака и дымовых газов // Fire. 2025;8(3):106. URL: https://www.mdpi.com/2571-6255/8/3/106. Zhuykov A., Glushkov D., Pleshko A., Grishina I., Chicherin S. Combined combustion of coal and biomass: heating of surface slag and flue gases. Fire. 2025;8(3):106. (In Russ.). URL: https://www.mdpi.com/2571-6255/8/3/106.
Chen C., Zhao X., Qi D., Yang K., Xu L., Li T., Ying Y., Liu D. Study of sewage sludge/coal co-combustion by thermogravimetric analysis and single particle combustion method. Energy & Fuels. 2018. URL: https://www.researchgate.net/publication/324268091_Study_of_Sewage_SludgeCoal_Co-Combustion_by_Thermogravimetric_Analysis_and_Single_Particle_Co-Combustion_Method.
Gil M.V., Casal D., Pevida C., Pis J.J., Rubiera F. Thermal behaviour and kinetics of coal/biomass blends during co-combustion. Bioresource Technology. 2010;(101):5601-5608.
Wang G., Zhang J., Shao J. et al. Thermal behavior and kinetic analysis of co-combustion of waste biomass/low rank coal blends. Energy Conversion and Management. 2016;(124):414-424. DOI: 10.1016/j. enconman.2016.07.014.
Ольховский М.И. Проект производства стандартизованного угольного топлива и перспективы применения в энергетике. В сборнике: Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (Сибресурс 2012) / Материалы ХIV Международной научно-практической конференции. редколлегия: В.Ю. Блюменштейн (ответственный редактор), В.А. Колмаков. 2012. С. 85-90.

Для цитирования

Многокомпонентное топливо на основе углеродосодержащих материалов: принципы формирования, свойства, методика оптимизации / Ю.Ф. Патраков, С.М. Никитенко, А.А. Рожков и др. // Уголь. 2026;(8):83-89. DOI: 10.18796/0041-5790-2026-8-83-89.

Информация о статье
Поступила в редакцию: 29.06.2026
Поступила после рецензирования: 17.07.2026
Принята к публикации: 30.07.2026