Пылеугольная ТЭЦ, работающая на низкосортных углях, страница 24

          В основе ПЭТ лежит физико-химическое взаимодействие топлива и НП. В этом случае реакции высвобождения тепловой энергии топлива будут происходить не только с участием атомов и молекул, как в традиционных процессах сжигания, но и при активном воздействии на процесс радикалов, продуктов диссоциации молекул, электронов и ионов, находящихся в НП.

          Реакции окисления компонентов органической массы угля (ОМУ), подобные реакциям (1-6), но протекающие в НП, имеют следующий вид:

                    С(т) + О = СО + 3,8 эВ (1 эВ = 1,6×10^-19 Дж),                                     (8)

                    СО + О^- = СО₂ + е + 4,0 эВ,                                                                 (9)

                    СО₂ + С^- = 2СО + е + 4,3 эВ,                                                     (10)

                    Н₂ + О^- = Н₂О + е + 3,5 эВ,                                                                  (11)

                    N + O^- = NO + e + 5,1 эВ,                                                                    (12)

                    S₂ + 2O = SO + SO + 1,8 эВ,                                                      (13)

                    N₂ + O⁺ = NO⁺ + N + 0 эВ,                                                                   (14)

                     + e = N + N + 1 эВ;                                                               (15)

                    (т - твердое состояние).

          Как видно из рассмотрения реакций (8)-(15), в них участвуют не только нейтральные атомы и молекулы (СО₂, СО, С(т), Н₂О, Н₂, S₂), но и продукты диссоциации (O, N, C), ионы (О^-, С^-, О⁺, NO⁺, ) и электроны (е).

          Учитывая, что явления диссоциации и ионизации имеют физическую природу, сами реакции с этими формами - химическую, можно отнести реакции в НП к физико-химическим процессам. В этом случае все рассмотренные реакции (1-15) выделения тепловой энергии из вещества можно условно разбить на три следующих качественно различных группы:

          а) традиционные реакции горения органических топлив (типа 1-6) - химические;

          б) реакции топлива в НП (типа 8-15) - физико-химические;

          в) ядерные реакции (типа реакции 7) - физические.

          Таким образом, энергетика за время своего развития прошла путь от костра до ядерного реактора. Исторически сложилось так, что на этом пути энергию вещества человечество извлекало, используя процессы на атомно-молекулярном (химическом) уровне (сжигания различных топлив) или ядерном уровне (АЭС) и лишь в последней четверти 20 века началось использование НП на электронно-ионном (физико-химическом) уровне.

          Иными словами, энергетика в своем развитии сразу перешагнула от атомно-молекулярного к ядерному уровню превращения вещества в тепловую энергию, оставив без рассмотрения электронно-ионный уровень преобразования топлив. В этой связи НП должна занять эту пустующую энергетическую нишу, что будет способствовать углублению знаний о плазменных процессах превращения топлив и даст дополнительный импульс развитию ПЭТ.

          Преимущества последних перед существующими технологиями заключаются в следующем:

          1. В 3-4 раза увеличивается скорость реакций окисления и газификации У. пыли.

          2. При плазменном воспламенении топлив и соответствующей организации процесса (ступенчатое сжигание) увеличивается полнота их выгорания (в 2-3 раза снижается мехнедожог топлива).

          3. Высокие скорости химических реакций в НП приводят к значительному снижению габаритов плазменно-энергетических устройств.

          4. Поскольку для горения дуги в ПЛ не требуется окислителей, можно управлять составом газовой фазы продуктов горения и газификации и снижать выбросы оксидов азота в режимах безмазутной растопки котлов, подсветки пылеугольного факела и стабилизации выхода жидкого шлака в топках с жидким шлакоудалением.

          5. С помощью аллотермического источника можно эффективно управлять автотермическим режимом горения топлив.