Пылеугольная ТЭЦ, работающая на низкосортных углях, страница 10

экспериментально установлено, что угольные частицы при взаимодействии с  высокотемпературной  плазменной струёй при скорости нагрева 10³ -10⁴ град/с подвергаются тепловому удару и из-за термических напряжений раскалываются на 8 - 10 частей, что ведет к резкому увеличению поверхности реагирования и соответственному росту скорости выделения тепла при горении, т.е. ускорению ТХПУ. Одновременно за счет снижения энергии активации значительно возрастает скорость горения летучих.

Кроме того, при плазменной ТХПУ в качестве топлива для нагрева аэросмеси используется часть угольной пыли, являющейся основным топливом. Это существенно упрощает технологический процесс в целом.

Рассматривая названные факторы совместно с инженерно-технологическими решениями, можно выделить следующие основные преимущества плазменной ТХПУ по сравнению с традиционными решениями.

1. Энергетическая эффективность процесса ТХПУ

При плазменной ТХПУ процессы протекают не только на уровне нейтральных молекул, но и с участием продуктов диссоциации — атомарных .форм, радикалов, ионов, электронов. Поскольку последние обладают большей химической активностью, то реакции с их участием протекают быстрее. В основном этим объясняются в 5 — 6 раз меньшие удельные энергозатраты на плазменное воспламенение угля в сравнении с затратами при воспламенении мазутным факелом.

2. Технологичность ТХПУ . С точки зрения технологичности мазутная ТХПУ более сложна: она с неизбежностью требует наличия мазутного хозяйства с общеизвестными, присущими ему проблемами. Для инициирования горения мазута, как уже упоминалось, требуется еще один вид топлива — газ, воспламеняемый искрой. В плазменной ТХПУ все эти промежуточные звенья (электрозапальник + газ + мазут) заменяются одним плазмотроиом. ТХПУ с использованием мазута не обеспечивает растопку котла из холодного состояния; появление дополнительных звеньев в цепи воспламенения делает более неопределенной возможность ее применения в режиме подхвата факела. В то же время, в силу практически безинерционного запуска плазмотрона, нет препятствий к использованию плазменной ТХПУ в таком режиме

3. Компоновка камеры ТХПУ с котельным оборудованием

При мазутной ТХПУ камера термохимической подготовки имеет внутренний диаметр, равный 630 мм, уменьшить который в несколько раз по-видимому невозможно. Встроить такую камеру в существующую горелку практически не удается. Наиболее вероятное решение — установка камеры в специально созданной для нее амбразуре, что связано с дополнительными финансовыми затратами. Вновь установленная достаточно громоздкая оснастка создаст определенные трудности в обслуживании котельного  оборудования на рабочих площадках, где и без того часто наблюдается дефицит свободных площадей. Увеличивает массогабаритные показатели мазутной ТХПУ и газовая розжиговая горелка с электрозапальником. Благодаря более высокой энергетической эффективности плазменной ТХПУ малые габаритные размеры камеры ТХП позволяют встроить ее в основную горелку котла без изменения определяющих параметров последней (рис. 2, 3).

Экологические аспекты

При плазменной ТХПУ нагрев потока аэросмеси и стабилизация горения факела осуществляются в основном продуктами сгорания меньшей части угля.

Поясним механизм снижения механического недожога топлива (q4} и выбросов НОx, при плазменной стабилизации горения пылеугольного факела на примере плазменно-угольной вихревой горелки (рис. 3), испытанной в КазНИИ энергетики и ОЦПЭТ РАО "ЕЭС России".