Технические науки/5
Энергетика
Абдуллин М., Процан А., Ермоленко М., Степанова О.
Семипалатинский государственный университет имени
Шакарима
Исследование процесса горения угля в кипящем слое
В Концепции экологической безопасности
Республики Казахстан на 2004-2015 годы говорится о том, что одним из
направлений, обеспечивающим экологическую безопасность является экологизация
экономики.
Экологизация экономики – это обеспечение
устойчивого экологически безопасного природопользования и сохранение ресурсно-экологического
равновесия через снижение природоемкости производства и уменьшение воздействия
экономики на биосферные процессы обмена веществ и энергии [1]. В
энергетике осуществление экологизации производится путем разработки малоотходных
технологий, при реализации которых обеспечивается минимальный уровень вредных
выбросов [2].
Уголь до сих пор остается основным или даже единственным
видом топлива во многих регионах. При этом качество угля, поставляемого для
нужд энергетики, далеко не всегда высшее. Серийные же котлы со слоевыми топками,
разработанные (30÷40) лет назад для сжигания высококалорийных углей,
практически не способны эффективно работать на низкокачественном топливе из‑за
слабой устойчивости их воспламенения и неполного выгорания [3].
Одна из технологий сжигания твёрдых топлив в энергетических котлах - это технология сжигания в кипящем слое.
При таком способе сжигания в топке
создаётся кипящий слой из частиц топлива и негорючих
материалов. В энергетику технология была привнесена из химической промышленности. Достоинством
данного метода является возможность сжигания различных видов топлива (всего до
70 видов), включая низкосортный уголь, торф, твердые бытовые отходы, отходы ЦБК
и т.д. Кипящий слой - это смесь жидкой и твёрдой фаз, которая имеет свойства,
подобные свойствам жидкости [4, 5, 6].
Топки низкотемпературного кипящего слоя
(НТКС) предназначены для сжигания различных видов низкосортного топлива. Размер
куска до 100 мм (длина). Топки НТКС включают в себя воздухораспределительную
решетку колпачкового типа, подрешеточный воздушный короб, комплектуются растопочным
устройством (на дизельном топливе или газе), устройством выгрузки материала
слоя. Отличительные особенности топок низкотемпературного кипящего слоя (НТКС)
представлены на рисунке 1 [7].
|
|
Рисунок 1. Отличительные особенности топок
низкотемпературного кипящего слоя (НТКС)
Цель исследования - определение температуры
кипящего слоя.
Исследования проводились при сжигании угля
разреза «Каражыра» Восточно-Казахстанской области (низшая теплота сгорания 18,84
МДж/кг):
- при сжигании в кипящем слое с
добавлением песка;
- при сжигании в кипящем слое с
добавлением песка и извести.
Достоверность полученных результатов
обеспечивалась использованием в экспериментах современных средств контроля и
измерений, а также использованием стандартных методик расчета.
Температура
кипящего слоя зависит от его массы, температуры воздуха, подаваемого под
слой и над ним, долей их распределения. У разных котлов различно время накопления
массы кипящего слоя.
При работе топки низкотемпературного
кипящего слоя важным параметром, который необходимо измерять, является
температура кипящего слоя. Для измерения величины температуры кипящего слоя использовали
хромель-алюмелевые термо-электрические преобразователи [8]. Зависимость температуры
слоя от производительности представлена на рисунке 2.
|
|
Рисунок 2. Зависимость температуры слоя от
производительности
при сжигании в кипящем слое
В результате математической обработки
получены следующие уравнения зависимости температуры слоя
- при добавлении песка:
|
|
(1) |
где
- при добавлении песка и извести:
|
|
(2) |
1 Концепция экологической безопасности Республики
Казахстан на 2004-2015 годы.
2 Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Румынский
А.А. Экологические аспекты при сжигании водотопливных эмульсий и увлажненного
газа // Менеджер-эколог. - 2006. - N 9. - С. 35-38.
3 ЭНЕРГЕТИКА. UA. Информационное интернет-издание. Сжигание в высокотемпературном кипящем слое.
22 июня 2007. - URL: http://energyua.com/2007/06/22/776.html
4 Сжигание в кипящем слое. - URL: http://ru.wikipedia.org.
5 ООО Торговый дом «Кварц». Сжигание в
кипящем слое. - URL: http://thquartz.ru/
6 Bhsl. Технология сжигания в кипящем слое. - URL:
http://www.bhsl.ie/ru/
7 ОАО «Научно-производственное объединение
по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И.
Ползунова». Технология сжигания топлива в низкотемпературном кипящем слое. -
URL: http://www.ckti.ru/
8
Чистяков В.С. Краткий справочник по теплотехническим измерениям. – М.:
Энергоатомиздат, 1990. – 320 с.