Повышение эффективности сжигания твердых топлив с использованием органических высокореакционных добавок

Abstract

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.