РОЗДІЛ 2
АНАЛІТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПОГІРШЕНОЇ ЯКОСТІ ТВЕРДОГО ПАЛИВА НА ТЕХНІКО - ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ БЛОКІВ ТЕС
2.1. Аналіз основних факторів, які впливають на процес горіння палива погіршеної якості
Не дивлячись на інтенсивний пошук і розробку нових технологій спалювання вугілля, включаючи низькосортне, факельний спосіб спалювання, в найближчій перспективі, буде займати домінуюче місце в енергетиці. Це обумовлено його великими технологічними досягненнями. Факельний спосіб спалювання дозволяє використовувати в котлах широку гаму твердих палив - кам'яне і буре вугілля, торф, сланці, та забезпечує добрі регулювальні характеристики у великому діапазоні регулювання, може бути застосований в агрегатах, як малої так і великої потужності з відносно великим ККД.
Разом з тим реалізація факельного способу спалювання при зміні якості палива, що подається в паливню пов'язана з додатковими труднощами. Так, наприклад, паливні котлів не розраховані на широкий діапазон вугілля різної якості. Не приділено уваги особливостям теплообміну в паливнях, забрудненню поверхонь нагріву, як в стаціонарних так і в змінних режимах експлуатації котлів, питанням захисту навколишнього середовища і т.д.
Дисперсні характеристики вугільного пилу залежать від якості вугілля, а час вигорання частинок визначається головним чином масою їх органічної складової. Мінеральна складова в більшості випадків незначно впливає як на кінетичні так і на дифузійні константи горіння. Тому в розрахункових моделях вигорання доцільно використовувати умовне поняття приведеного розміру вугільних частинок, що характеризують вміст в них органічних речовин і в значній мірі час вигорання в паливні ?55-64?.
Вугільний пил проходить в процесі спалювання декілька стадій: сушку і підігрів, випаровування летких, їх загорання, горіння летких і коксових залишків.
При спалюванні твердого палива погіршеної якості значно знижується стійкість горіння пиловугільного факела, необхідні додаткові заходи для його стабілізації, наприклад додавання високореакційних палив (газ, мазут), частка яких на багатьох електростанціях є значною.
Причину ненадійності роботи паливні на низькосортному паливі слід шукати передусім в особливостях його спалахування.
Спалахування вугільних частинок характеризується двома параметрами - температурою і часом спалахування. Обидві ці величини залежать від фізико-хімічних характеристик палива, режимних і конструктивних особливостей паливні. Температура спалахування коливається з значних межах навіть для однієї марки вугілля. Зі збільшенням виходу летких температура спалахування різко зменшується. Наприклад, ріст виходу летких від 5% до 30% супроводжується зниженням температури спалахування від 10750С до 6300С [20, 55-62].
Зміна якості твердого палива, що призводить до додаткового спалювання високореакційного палива, може суттєво змінити кисневий баланс в зоні горіння.
Відомо, що у випадку змішування двох палив при одному і тому ж виході летких температура спалахування суміші вище ніж однорідного вугілля[20].
Другим основним параметром спалахування пилу є час, який характеризує момент спалахування палива в паливні. Його врахування забезпечує правильність вибору режимних і конструктивних характеристик пальникових пристроїв для різної якості спалюваного вугілля.
При погіршенні якості вугілля зростає тривалість підготовчих операцій до горіння, що включають час прогріву частинок до спалахування летких, час горіння летких, час прогріву коксового залишку до його спалахування. Повний цикл вигорання вугільних частинок включає в себе також час вигорання коксового залишку. При чому абсолютний час підігріву частинок до спалахування при зниженні їх розмірів зменшується. Тобто дрібні частинки підігріваються не тільки скоріше, але і до більшої температури. Відповідно збільшення їх частки в суміші гарантує надійне спалахування. Проте частинки вугілля погіршеної якості характеризуються ростом часу спалахування при однакових їх розмірах.
Самостійну і складну проблему являє собою оцінка впливу якості твердого палива на горіння частинок вугілля в пиловугільному факелі, визначеного фізико-хімічними характеристиками вугілля погіршеної якості і особливостями теплообміну в паливні.
Ріст баластних складових вугілля приводить до зниження теоретичної температури горіння, тобто температури, що досягається при адіабатичному горінні вугілля і стехіометричному співвідношенні палива та повітря.
Складність сьогоднішньої паливної ситуації пов'язана з тим, що на багатьох електростанціях на протязі достатньо короткого періоду часу протягом навіть однієї робочої зміни, внаслідок постачання вугілля з різних шахт і інших факторів значення температури горіння може коливатись в широких діапазонах, досягаючи меж своєї області. Найбільш ймовірні значення температури горіння визначають максимум густини розміщення цих значень, положення котрого пов'язане з якісними характеристиками вугілля. Можна стверджувати, що тенденція до зміщення даного максимуму до нижньої межі значень температури горіння в тій чи іншій мірі характерна для всіх марок енергетичного вугілля.
Необхідно також відмітити, що значення перепаду температур між гарячою частинкою та топковими газами зменшується по довжині факела, так як по мірі вигорання частинки її тепловиділення знижується. Ця властивість має значення при розрахунку висоти зони активного горіння паливні. В той же час зниження температури частинки приводить до зменшення швидкості її горіння.
Найбільш складний і маловивчений процес являє собою факельне горіння твердого палива при експлуатації котлів у змінних і нестаціонарних режимах повнота вигоряння вугільного пилу в цих режимах суттєво залежить не тільки від якості палива, але і від степені не стаціонарності процесу. В зв'язку з відсутністю достатніх теоретичних досліджень великий інтерес представляють експериментальні дослідження. Встановлено дослідами, що на показники вигорання АШ в перехідних режимах суттєво впливає