ПЛАЗМЕННОЕ ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА

Школа по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ

ПЛАЗМЕННОЕ ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА

Химико металлургический институт Национального центра по комплексной переработке минеральног сырья Республики Казахстан

Сжигание высокозольного пылеугольного топлива в топках современных ТЭЦ невозможно без большого расхода мазута для стабильного горения пылеугольного факела. Это приводит к усложнению знергетического оборудования для сжигания двух различных видов топлива, при этом доля мазута непрерывно возрастает, а велина механического недожога соответственно увеличивается. Большую экономию мазута может обеспечить термохимическая подготовка твердого топлива, сущность которой заключается в нагреве части аэросмеси до температуры, при которой достигается возможно более полное выделение летучих из угля и осуществляется частичная газификация коксового остатка с тем,чтобы суммарный выход горючего газа заменил мазут [1].

Экспериментальная установка (рис.) состояла из генератора низкотемпературной плазмы (1), смесительного устройства (2), водоохлаждаемого реактора длиной 40-170 мм и диаметром 18 мм (3), кварцевой трубы диаметром 80 мм и длиной 500 мм (4), водоохлаждаемого пробоотборника (5). Газ, отобранный из реактора, анализировали на хроматографе ХЛ-69. Выход газа определялся по балансу азота. В твердых продуктах проводили элементный, технический анализы и определяли фракционный состав пыли рассевом на ситах. В качестве плазмообразующего и транспортирующего угольную пыль газов использовали воздух с расходами соответственно 2,3 и 0,3 м³/час.

Угольную пыль воздушной струей вдували в плазменный поток воздуха с температурой 5000 К через форсунку диаметром 3,3 мм в количестве 3,1 кг/ч; отношение расходов воздуха и топлива составляло 0,86 м³/кг, коэффициент расхода воздуха 0,23.

Использовали угольную пыль Экибастузского угольного бассейна со следующим техническим и элементным составом: С^р=35,74%; W^р=1,94%; А^р=49,87%; Н^р=2,50%; О^р=8,45%; S^р=0,80%; V^г=32,77%, размер 150 мкм.

Nпп	Расход	Расход	Коэфф.	Расход	Плазмо-	Температ
	ПУТ,	первичн.	расхода	вторич.	химич.	первичн.
	кг/ч	возд.	первичн.	воздуха	реактор	воздуха,
		м³/ч	воздуха	м³/ч		К
1	10,8	2,6	0,05	-	l=170 мм	5000
2	3,2	2,6	0,22	-	l=170 мм	5000
3	3,2	2,6	0,22	-	нет	5000
4	3,2	2,6	0,22	5,9	нет	5000
5	3,2	2,6	0,22	-	l=40 мм	5000

Результаты экспериментов (табл.2) показывают, что в 1-м случае (строка N 1) угольная пыль не загоралась из-за слишком большого расхода. Во втором случае (строка N 2), когда расход угольная пыль загоралась причем наблюдалось cвечение на выходе из реактора и на выходе из кварцевой трубы, где образовавшиеся горючие газы сгорали при выходе в атмосферу. Химический анализ газа показал почти полное отсутствие кислорода. В 3-м случае (строка N 3) свечение усилилось, повидимому из-за отсутсвия реактора, в котором продукты неполного окисления сильно охлаждались. Но особенно яркое свечение было в 4-м случае (строка N 4), когда на выход из камеры смешения подавался вторичный воздух. Тогда наблюдалось яркое свечение в ядре 6 (см. рис.). Далее область свечения 7 распространялась на всю кварцевую трубу. И на выходе из трубы ярко горело пламя 8.

Nпп	Состав продуктов сгорания, об.%					Сте-пень	Сте-пень
	О2	CO2	N2	CO	H2	гор.С.%	выд.лет%
1						2,8	14,6
2	11,2	6,9	82,0	-	-	10,5	31,6
3	2,7	15,6	81,7	-	-	10,6	44,5
4	3,5	13,3	83,2	-	-	18,2	47,0
5	-	-	48,9	40,2	10,9	15,6	66,0

В 5-м случае (строка N 5) газ и пыль отбирались на выходе из реактора длиной 40 мм.

Таким образом ядро 8, повидимому, состоит из раскаленных угольных частиц и газа, представляющего смесь оксида углерода, водорода и азота. Это ядро является источником тепла для воспламенения массы топлива.

1. Сакипов З.Б., Рябинин В.П., Сейтимов Т.И., Иманкулов Э.Р. Исследование плазменного воспламенения бурых углей на укрупненной установке // Плазменная газификация и пиролиз низкосортных углей. М.: ЭНИН, 1987. С.90-101.