Ignition of Coal Microparticles by Laser Pulses of The Second Harmonic of a Ndodymium Laser in the Q-Switched Regime

Aduyev, B. P.

doi:10.31857/S0207401X24030067

PII

10.31857/S0207401X24030067-1

DOI

10.31857/S0207401X24030067

Publication type

Article

Status

Published

Authors

B. P. Aduyev

Affiliation: Institute of Coal Chemistry and Material Science, Russian Academy of Sciences

Volume/ Edition

Volume 43 / Issue number 3

Pages

55-67

Abstract

The ignition of pelletized samples of hard coals of the long-flame gas (DG), gas (G), fat (L), coke (K) grades with particle sizes ≤63 μm by laser pulses (λ = 532 nm, τ_i = 10 ns) was studied. When the critical radiation energy density H_cr⁽¹⁾, specific for each grade of coal, is exceeded, an optical breakdown occurs and a dense plasma with a continuous emission spectrum is formed. As the plasma expands and rarefies, the spectra show the emission of carbon ions CII, excited nitrogen atoms N, excited carbon molecules C₂, and carbon monoxide CO. The plasma glow intensity peaks at the end of the laser pulse, and the glow relaxation time is ~1 μs. The plasma glow amplitude increases nonlinearly with increasing laser pulse energy density. At radiation energy density H ≥ H_cr⁽²⁾, specific for each grade of coal, thermochemical reactions are initiated in the volume of microparticles and coal particles are ignited in a submillisecond time interval.

Keywords

лазерное зажигание оптический пробой уголь спектры свечения полосы Свана кинетика свечения угольная плазма

Date of publication

14.09.2025

Year of publication

2025

Number of purchasers

Views

References

1. Chen J.C., Taniguchi M., Narato K., Ito K. // Combust and Flame. 1994. V. 97. № 1. P. 107; https://doi.org/10.1016/0010-2180 (94)90119-8
2. Глова А.Ф., Лысиков А.Ю., Зверев М.М. // Квантовая электрон. 2009. Т. 39. № 6. С. 537.
3. Taniguchi M., Kobayashi H., Kiyama K., Shimogori Y. // Fuel. 2009. V. 88. № 8. P. 1478; https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.02.009
4. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Крафт Я.В., Исмагилов З.Р. // Фмзика горения и взрыва. 2022. Т. 58. № 5. С. 115; https://doi.org/10.15372/FGV20220514
5. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Крафт Я.В., Исмагилов З.Р. // Оптика спектроскопия. 2022. Т. 130. № 8. С. 1193; https://doi.org/10.21883/OS.2022.08.52905.3750-22
6. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Крафт Я.В., Исмагилов З.Р. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 13; https://doi.org/10.31857/S0207401X22030025
7. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Нелюбина Н.В. и др. // Хим. физика. 2016. Т. 35. № 12. С. 47; https://doi.org/10.7868/S0207401X16120025
8. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Ковалев Р.Ю. и др. // Оптика спектроскопия. 2018. Т. 125. № 2. С. 277; https://doi.org/10.21883/OS.2018.08.46373.29-18
9. Aduev B.P., Kraft Y.V., Nurmukhametov D.R., Ismagilov Z.R. // Combust. Sci. Technol. 2022. P. 1; https://doi.org/10.1080/00102202.2022.2075699
10. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Белокуров Г.М., Крафт Я.В., Исмагилов З.Р. // ХТТ. 2021. № 3. С. 65; https://doi.org/10.31857/S0023117721030026
11. Коротких А.Г., Сорокин И.В., Архипов В.А. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 41; https://doi.org/10.31857/S0207401X22030074
12. Валиулин С.В., Онищук А.А., Палеев Д.Ю. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 4. С. 41; https://doi.org/10.31857/S0207401X21040130
13. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Нелюбина Н.В., Лисков И.Ю., Исмагилов З.Р. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 3. С. 3; https://doi.org/10.31857/S0207401X23030032
14. Швайко В.Н., Кречетов А.Г., Адуев Б.П., Гудилин А.В., Серов С.А. // ЖТБ. 2005. Т. 75. № 6. С. 59.
15. Левшин Л.В., Салецкий А.М. Люминесценция и ее измерения. М.: МГУ, 1989.
16. Делоне Н.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. Курс лекций. Уч. рук-во. М.: Наука, 1989.
17. Горбунов А.В., Классен Н.В., Максимук М.Ю. // ЖТФ. 1992. Т.62. № 12. С. 39.
18. Liu K., He C., Zhu C. et al. // Trends Analyt. Chem. 2021. V. 143. P. 116357; https://doi.org/10.1016/j.trac.2021.116357
19. Cai J., Dong M., Zhang Y. et al. // Spectrochim. Acta, Part B. 2021. V. 180. P. 106195; https://doi.org/10.1016/j.sab.2021.106195
20. Пирс Р., Гейдон А. Отождествление молекулярных спектров М: Из-во иностр. лит., 1949.
21. NIST Standard Reference Database 78; https://dx.doi.org/10.18434/T4W30F
22. Ikegami T., Nakanishi F., Uchiyama M., Ebihara K. // Thin Solid Films. 2004. V. 457. № 1. P. 7; https://doi.org/10.1016/j.tsf.2003.12.033
23. Сверхкороткие световые импульсы // Под ред. Шапиро С., М.: Мир, 1981.
24. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Крафт Я.В., Исмагилов З.Р. // Оптика и спектроскопия. 2020. Т. 128. № 12. С. 1898; https://doi.org/10.21883/OS.2020.12.50327.187-20

GOST	Aduyev B. Ignition of Coal Microparticles by Laser Pulses of The Second Harmonic of a Ndodymium Laser in the Q-Switched Regime // Advances in Chemical Physics. – 2024. – V. 43. – Issue number 3 C. 55-67 . URL: https://chemphysras.ru/10-31857-s0207401x24030067-1/?version_id=116036. DOI: 10.31857/S0207401X24030067
MLA	Aduyev, B. P "Ignition of Coal Microparticles by Laser Pulses of The Second Harmonic of a Ndodymium Laser in the Q-Switched Regime." Advances in Chemical Physics. 43.3 (2024).:55-67. DOI: 10.31857/S0207401X24030067
APA	Aduyev B. (2024). Ignition of Coal Microparticles by Laser Pulses of The Second Harmonic of a Ndodymium Laser in the Q-Switched Regime. Advances in Chemical Physics. vol. 43, no. 3, pp.55-67 DOI: 10.31857/S0207401X24030067

RAS Chemistry & Material ScienceХимическая физика Advances in Chemical Physics

Ignition of Coal Microparticles by Laser Pulses of The Second Harmonic of a Ndodymium Laser in the Q-Switched Regime

You can

References

Индексирование

RAS Chemistry & Material ScienceХимическая физика Advances in Chemical Physics

Ignition of Coal Microparticles by Laser Pulses of The Second Harmonic of a Ndodymium Laser in the Q-Switched Regime

You can

References

Индексирование

Via social network