Проблемы сжигания водоугольных топлив и предложения по разработке технологии сжигания

ПРОБЛЕМЫ СЖИГАНИЯ ВОДОУГОЛЬНЫХ ТОПЛИВ…
  
87
Исследования кинетической характеристики ВУТ-ИКЖТ с помощью дерива-
тографа подтверждают это, а также демонстрируют высокую реакционную спо-
собность ИКЖТ на основном участке горения, сопоставимую с реакционной спо-
собностью ультрадисперсного угольного топлива (рис. 1 и 2).
Рис. 1 – Зависимость скорости реакции горения
от температуры: 
каменный уголь марки Д (Сахалин), 1 – крупка ρ 1…3 мм; 
2 – 
ИКЖТ ρ до 1 мкм; 3 – ультрадисперсный уголь, ρ –
30 мкм (дериватограф С-1500Q) 
Fig. 1. – The dependence of the reaction rate of the
combustion temperature: 
Coal grade LF (Sakhalin) 1 – grit 
ρ 1 ... 3 mm; 2 – ACLF ρ 
to 1 microns; 3 – ultrafine coal 
ρ ~ 30 microns (derivatograph
C-1500Q) 
 
Рис. 2 – Фрагмент дериватограммы – термогравимет- 
рическая кривая:
I – 
испарение внешней влаги; II – выход внутренней влаги; III – 
горение летучих; IV – переход к горению кокса; V – горение 
кокса; VI – догорание (дериватограф NETZCH Jupiter
STA 440 C) 
Fig. 2 – Fragment-derivatograms thermogravimetric curve: 
I – evaporation external moisture; II – out of internal moisture;
III – burning volatile; IV – the transition to the combustion
of coke; V – the burning of coke; VI – afterburning
(derivatograph NETZCH Jupiter STA 440 C) 

88
 
Ю.В. Овчинников, Е.Е. Бойко, Ф.А. Серант
Из рис. 1 следует, что горение ИКЖТ происходит в области критического го-
рения с высокой скоростью даже при низких температурах 300…400 °С, что хо-
рошо согласуется с выводами Г.Н. Делягина [3]. Это подтверждает также рис. 2, 
полученный на другом типе дериватографа. Образец топлива на рис. 2 содержит 
20 
% глицерина, 60 % угля и 20 % воды. 
Таким образом, усилия по решению проблемы стабильного и надежного сжи-
гания водоугольного топлива должны быть направлены в первую очередь на ин-
тенсификацию воспламенения топлива на начальном участке горения. 
Существует несколько подходов к решению этой задачи. Известен метод уста-
новки зажигательного пояса при сжигании малореакционных антрацитов. Зажига-
тельный пояс представляет собой слой футеровки,
нанесенный сверху на пароге-
нерирующие трубки в топке котла. Он обхватывает по внутренней стороне топки 
горящий факел и создает дополнительное термическое сопротивление теплопере-
дачи на некоторой длине топочного пространства. В результате возрастает темпе-
ратура на тепловоспринимающей поверхности со стороны футеровки, а также 
температура и самого факела, что способствует увеличению скорости горения и 
воспламенения топлива [4]. 
Однако для сжигания ВУТ этот метод можно применять только после тща-
тельной модельной и экспериментальной проработки последствий модернизации 
котлоагрегата, поскольку изменение температурного режима в топке, а также на 
парогенерирующих поверхностях может приводить к непредсказуемым отрица-
тельным последствиям для эксплуатации энергоустановки. 
Другой метод, применяемый Институтом теплофизики СОРАН [5], заключает-
ся в размещении дополнительной поверхности в зоне температур топочного про-
странства. Эта поверхность представляет собой некоторую конструкцию из огне-
упорной керамики, которая исполняет роль высокотемпературного аккумулятора 
тепла, тем самым сглаживает колебания температуры, возникающей при дестаби-
лизации режима горения. Кроме того, керамика является катализатором горения. 
Вмешательство в аэродинамические и тепловые процессы в топке всегда не-
желательно без тщательного изучения последствий новации, часто эти послед-
ствия непредсказуемы или рискованны. При сжигании ВУТ среда в топке являет-
ся восстановительной, и эта негативно сказывается на сроках межремонтного 
периода любых керамических насадок при высоких температурах. Непонятно, как 
изменится межремонтный период эксплуатации котла и стоимость ремонтов. Ке-
рамика в топке находится примерно в тех же условиях, что и насадка из шамотно-
го кирпича в кауперах доменных печей при температуре 1100…1300 °С, которая 
выдерживает срок менее года. 
Известен способ использования адиабатного предтопка для воспламенения и 
сжигания ВУТ [6, 7]. Котел в этом случае играет роль котла-утилизатора. Этот 
способ применяется при модернизации старых промышленных котлов небольшой 
производительности, что позволяет значительно поднять их эффективность. Не-
достатком метода является большой объем предтопка, сопоставимый с объемом 
самого котла. Использование этого метода вряд ли возможно для перевода на 
ВУТ энергетических котлоагрегатов. 
Известны попытки инициации зажигания и горения ВУТ другим топливом, 
мазутом или высокореакционной угольной пылью. Недостатком этого метода яв-
ляется то, что топлива с различной кинетикой горения сжигаются совместно в 
одном пространстве топки. Это приводит к нестабильности горения инициируе-
мого топлива и усложняет управления топочным процессом. 
Во всех описанных выше случаях экономический эффект возможен, если про-
исходит вытеснение дорогого топлива, мазута дешевым ВУТ.

ПРОБЛЕМЫ СЖИГАНИЯ ВОДОУГОЛЬНЫХ ТОПЛИВ…
  
89
Эксергетический анализ замещения топлив при модернизации показывает, что 
эффект при этом очень значительный [8], что позволяет перекрывать все недо-
статки и неудобства реконструкции за счет топливной составляющей. 
Во всех описанных выше способах запуск котла осуществляется на растопоч-
ном топливе – мазуте, иногда на соляровом масле, и только по достижению
рабочей температуры ~900…1000 °С производится переключение на основное 
топливо. Это большой недостаток, который присущ всем энергетическим котло-
агрегатам, работающим на угле. Во всех рассмотренных случаях потребуется 
наличие двух систем топливоподачи, что не удобно и сложно для эксплуатации. 

жүктеу/скачать 0,51 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: