Исследование и совершенствование способов сжигания твердого топлива

По объёмам запасов твёрдого топлива Россия входит в первую тройку стран на планете. В связи с этим вопросы его эффективного сжигания в теплоэнергетических установках продолжают оставаться весьма актуальными. Известны четыре основных способа сжигания твёрдого топлива:

• слоевой;
• факельный;
• циклонный;
• сжигание топлива в кипящем слое.

Применение того или иного способа зависит от вида топлива и мощности топки.

Жидкое и газообразное топливо сжигается факельным способом, для сжигания твёрдого топлива используются все четыре способа.

При слоевом сжигании твердое топливо находится на колосниковой решетке, через которую продувается воздух, горючие, составляющие топливо, сгорают в слое и частично в объеме топки.

Сжигание в кипящем слое используется для сжигания твердых частиц топлива с размерами менее 20 мм, организуется продуванием воздуха со скоростью от 0,1 до 0,5 м/с через слой, состоящий из смеси мелких частиц топлива и инертных частиц золы, песка. Содержание топлива в слое не превышает нескольких процентов, что дает возможность сжигать топливо с высокой зольностью.

Для факельного сжигания жидкое и газообразное топливо предварительно смешивается и затем поступает в топочный объем. Хорошее перемешивание мелких частиц топлива с воздухом обеспечивает большую площадь горения и высокую интенсивность процесса.

Вихревой способ применяется для сжигания твёрдого измельчённого топлива. Процесс организуется тангенциальной подачей воздуха в циклонную камеру, что обеспечивает многократную циркуляцию частиц топлива до полного их выгорания во вращающемся потоке воздуха [2].

Так же рассмотрены современные способы сжигания твердого топлива, один из них - это сжигание твердого топлива с применением плазмы. Плазменно-энергетические технологии основаны на плазменной термохимической подготовке угля к сжиганию. Она состоит в нагревании электродуговой плазмой воздушно-топливной смеси (аэросмеси) до температуры выделения летучих угля и частичной газификации углеродного остатка. Вследствие этого, независимо какого качества уголь, из воздушно-угольной смеси получается высокореакционное двухкомпонентное топливо. Когда это топливо подается в топку, то при смешении со вторичным воздухом, оно воспламеняется и устойчиво горит без сжигания дополнительных топлив.

Еще один способ, распространенный на сегодняшний день, это использование водоугольного топлива, которое может заменить более дорогие виды топлива, такие как газ и мазут.

На основе всех рассмотренных способов сжигания предложен новый способ сжигания твердого топлива с использованием устройства температурной стратификации, суть которого заключается в получении из смеси пылевидного топлива двух потоков, один из которых нагретый, другой холодный.

Если установить данное устройство перед горелкой вихревого топочного устройства, можно нагретый поток подавать в горелку, что повысит начальную температуру горения потока, холодный поток - в канал для подачи вторичного воздуха, это позволит понизить температуру в зоне активного горения, что в итоге поспособствует снижению образования оксидов азота.

Таким образом, предложенный способ сжигания твердого топлива с помощью устройства температурной стратификации позволяет улучшить экономические показатели за счет уменьшения затрат на подогрев первичного воздуха и экологические показатели.

Список литературы

1. Baum M. M. Predicting the combustion behaviour of coal particles / Baum M. M., Street P.J. // Combust. Sci. Tech. - 1971. - 3(5). - pp.231-243.
2. Тепловые электрические станции: учебник для вузов. / В.Д. Буров, Е.В. Дорохов, и др.; под ред. В.М. Лавыгина, А.С. Седлова. — 3-е изд., стереот. — М. : Издательский дом МЭИ, 2009. — 466 с : ил.

Автор: Хисаметдинова А. Ш. (студ. гр. ТГмд-21), руковод. Орлов М. Е. (к.т.н., доцент)

Источник: Новые технологии в теплоснабжении и строительстве: сборник работ студентов - сотрудников научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки». Выпуск 20 [Электронный ресурс]. - Электронные данные. Ульяновск : УлГТУ, 2022. - 131 с.