Повышение эффективности сжигания твердых топлив с использованием органических высокореакционных добавок

  • В. Е. Мессерле Институт проблем горения
  • А. Л. Моссэ Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси
  • Г. Паскалов ТОО «Plasma Microsystems»
  • К. А. Умбеткалиев Институт проблем горения
  • А. Б. Устименко ТОО «Плазматехника R&D», НИИ Экспериментальной и теоретической физики КазНУ им. аль-Фараби
Ключевые слова: Уголь, горение, органические высокореакционные топливные добавки, расчет, эксперимент

Аннотация

В данной работе представлены результаты расчетных и экспериментальных исследований влияния органических высокореакционных топливных добавок на эффективность сжигания высокозольного энергетического угля, включая экологические показатели процесса. Предложено техническое решение по разработке технологии совместного сжигания твердых топлив с органическими высокореакционными топливными добавками (ОВТД) и созданию специализированной камеры сгорания с системой плазменного запуска, выполнены термодинамический анализ и кинетический расчет процесса совместного сжигания твердых топлив с ОВТД, на основе которого выбраны оптимальные температуры процесса, коэффициент избытка воздуха и геометрические параметры специализированной камеры сгорания. Термодинамические расчеты процесса сжигания Экибастузского угля показали, что для сжигания 1 кг угля требуется 7 кг воздуха. При использовании ОВТД выявлена тенденция возрастания в продуктах сгорания угля концентраций CO2, Н2О и соответствующего снижения концентраций O2 и N2, что свидетельствует о некотором повышении полноты реакций окисления углерода и водорода. ОВТД из легких эфиров оказывают заметное влияние на снижение концентрации NO. Кинетические расчеты показали, что процесс сжигания Экибастузского угля (расход угля 10 кг/ч) полностью завершается в камере сгорания диаметром 0.2 и высотой 0.9 м. Выполнена серия из 52 экспериментов по совместному сжиганию высокозольного Экибастузского угля с органическими высокореакционными топливными добавками в специализированной камере сгорания. Комплекс численных и экспериментальных исследований сжигания высокозольного каменного угля в разработанной камере сгорания с расходом угля до 10 кг/ч позволил оценить эффективность топливных добавок Omstar-DX1 и Open Flame, представляющих собой смесь легких эфиров. Были выполнены сравнительные испытания сжигания угля без использования ОВТД и с использованием ОВТД при различных массовых отношениях ОВТД:уголь (0 – 5 мл на 1 кг угля). Эксперименты показали, что ОВТД повышают температуру факела на начальном участке камеры сгорания и снижают на ее выходе, что свидетельствует о более раннем воспламенении аэросмеси и, соответственно, более быстром ее выгорании. ОВТД Omstar-DX1 и Open flame существенно повышают эффективность сжигания низкосортного угля, снижая выбросы CO, NO, SO2 и повышая концентрацию CO2, что свидетельствует об увеличении полноты сгорания топлива.

Литература

[1]. BP Energy Outlook 2035. February 2015. BP p.l.c., 2015. 98 p. http://www.bp.com/content/ dam/bp/pdf/en ergy- economic s/en er gyoutlook-2015/bp-energy-outlook-2035-booklet.pdf
[2]. Key World Energy Statistics 2012: International Energy Agency. OECD/IEA, Paris, 2012. – 80 p. www.iea.org
[3]. Key World Energy Statistics 2011 Edition, International Energy Agency, OECD/IEA, Paris, 2011. – 80 p www.iea.org
[4]. http://ect-center.com/blog/chem-razbavlyayut-benzin
[5]. Мусабеков М.О., Мусабекова А.М. Оценка влияния спиртовых присадок на процессы термохимических превращений топлив в энергоустановках // Энергия будущего: инновационные сценарии и методы их реализации: материалы Всемирного Конгресса инженеров и ученых (19-20 июня, 2017, Астана, Казахстан). Под общ. ред. акад. Н.А. Абыкаева. Б.Т. Жумагулова. – Т.3. – Алматы, 2017. – С.257-258.
[6]. Morton Z. Fainman. Fuel Additive. USA Patent #4920691, May 1, 1990
[7]. Е. Дубровин, И. Дубровин. Использование присадок к угольному топливу // Газета «Энергетика и промышленность России». – № 21 (257) ноябрь 2014 года. – Новые технологии. http://www.eprussia.ru/epr/257/16522.html
[8]. Gorokhovski M., Karpenko E.I., Lockwood F.C., Messerle V.E., Trusov B.G., Ustimenko A.B. Plasma Technologies for Solid Fuels: Experiment and Theory. J Energy Institute. – 2005. – 78 (4). – P. 157–171.
[9]. Характеристика продуктов сгорания выбрасываемых котельными в атмосферу. Энциклопедия теплоснабжения.
Опубликован
2019-07-07
Раздел
Статьи